Bài giảng Tương tác người máy: Chương 4 - Các nguyên tắc và vòng đời hình sao trong thiết kế giao tiếp người dùng - máy tính

Bài giảng Tương tác người máy: Chương 4 - Các nguyên tắc và vòng đời hình sao trong thiết kế giao tiếp người dùng - máy tính được biên soạn với các nội dung chính bao gồm: Tổng quan về giao tiếp người dùng - máy tính; Các cách tiếp cận; Các mô thức cho tính dùng được; Các nguyên tắc cho tính dùng được; Thiết kế giao tiếp Người-máy;... Mời các bạn cùng tham khảo chi tiết bài giảng tại đây!

Tương tác người - máy

Human Computer Interaction - HCI

Department of Software Engineering Faculty of Information Technology Hanoi University of Technology

TEL: 04-8682595 FAX: 04-8692906

Phần II: Phần thiết kế giao tiếp

người dùng

hình sao trong thiết kế tương tác người máy

Chương V: Mô hình GOM, Keytrock

(GOM and Keytrock Models) Chương VI: Đặc tả yêu cầu ND và Phân

tích nhiệm vụ

Chương 4: Các nguyên tắc và vòng đời hình sao trong thiết kế giao tiếp Người

dùng – Máy tính

Tổng quan

Mục đích chính của thiết kế là tính dùng

được tối đa (maximum usability)

Lịch sử thiết kế các hệ tương tác cung cấp các

mô thức cho thiết kế có tính dùng được

Các nguyên tắc của tính dùn g được là phương

Chương 4:Các nguyên tắc và vòng đời

hình sao trong thiết kế giao tiếp

Người dùng – Máy tính

Nội dung

4.1 Tổng quan

4.2 Các cách tiếp cận

4.3 Các mô thức cho tính dùng được

4.4 Các nguyên tắc cho tính dùng được

4.5 Thiết kế giao tiếp Người-máy

4.1 Tổng quan

- Nguyên tắc, guidlines, chuẩn hoá và luật (rules) biểu diễn các tri thức tích luỹ được về giao tiếp người dùng.

- Thiết kế để đạt được tính sử dụng được (usability)

là mục đích chính của thiết kế, lấy người dùng là trung tâm, là cơ bản :

✓ Hiểu các vấn đề cơ bản : Hiểu y/c ND và phát triển sản

phẩm

✓ Xác định các giai đoạn

✓ Hiểu nhu cầu và cách tiếp cận lặp trong thiết kế

4.1 Tổng quan (tiếp)

- Lịch sử của các hệ thống tương tác cung cấp các

mô thức cho thiết kế dùng được.

4.1.1 Nguyên tắc (principles)

• Là những đích chung có lợi cho việc tổ chức thiết

kế

• Nguyên tắc không cung cấp phương pháp đặc biệt

nào để thực hiện mục đích => khó sử dụng trong thực tế

Vấn đề : các nguyên tắc như tính nhất quán hay đơn giản thì rất khó định nghĩa và thực hiện.

• Yêu cầu : Hệ thống giao tiếp phải được thiết kế và phải chứng minh hay do được tính dùng được?

4.1.2 Guidelines

▪ Là những luật chung mà thiết kế phải theo.

▪ Có thể dẫn từ yếu tố tâm lý hay yếu tố con

người, các chuẩn hoá: vì KSPM thường chỉ quan tâm đến việc trả lời nhanh, do vậy có thể thiếu giải thích, hoặc thiếu ứng dụng nhất là những guidelines có thể cái này trái với cái khác Có nhiều loại guidelines: quản lý, công cụ

và kỹ thuật Thí dụ: màu sắc không giống nhau

4.1 Tổng quan (tiếp)

4.1 Tổng quan (tiếp)

▪ Guideline có thể được dùng nhiều trong thiết kế

công cụ cho xây dựng giao tiếp người dùng.

4.1.3 Chuẩn (Standards)

• Là các nguyên tắc, guidelines hay luật phải

theo do yêu cầu hoặc do sức ép công nghiệp (thí dụ các chuẩn của Machintosh, MicroSoft, , ) [Smith 86b].

• Chuẩn được thiết kế để bảo vệ tính hiệu quả

của ND hay dây chuyền sản xuất của nhà phát triển, các lý do thương mại hay do chính

4.1 Tổng quan (tiếp)

• Chuẩn đôi khi được yêu cầu sớm bởi các lí do

thương mại hay chính trị

4.1.4 Luật (Rules)

• Là các guidelines hay các chuẩn với các biến tự

do đặc tả nhu cầu khách hàng với một hệ thống riêng biệt nào đó [Mossier 86].

• Luật được định nghĩa bằng cách thu thập thông

tin liên quan về các phần riêng biệt của một giao

4.1 Tổng quan (tiếp)

động hoá nhờ các công cụ phần mềm, thí dụ các thư viện tương tác theo hướng đối tượng.

• Minh chứng được các thông tin guidelines,

luật dùng để định nghĩa luật Luật dùng cho

một phần của Hệ Thống: thông báo lỗi, nội

dung cửa sổ,

4.2 Các tiếp cận

1- Các mô thức (paradigms) cho tính dùng được: từ các kỹ thuật tương tác thành công

2- Các nguyên tắc cho tính dùng được:

Từ các tri thức xã hội, tính toán hay tâm lý

4.3 Các mô thức cho tính dùng được

Tập trung vào các vấn đề chủ yếu sau:

• Thời gian phân chia (Time sharing)

- Những năm 50-60: bùng nổ các kỹ thuật mới

- 1960: Nhu cầu các kênh năng lượng

- máy tính đơn hỗ trợ đa người dùng

• Thiết bị hiển thị (Video Display)

- Phương tiện thích hợp hơn so với giấy

- Máy tính dùng để quan sát và điều khiển dữ

liệu

- Vai trò cá nhân

4.3 Các mô thức cho tính dùng được

4.3 Các mô thức cho tính dùng được

- Window được dùng để thay đổi các chủ đề

- 1981: Xerox Star đưa ra hệ thống window thương mại đầu tiên.

• Cảnh trí (Metaphore)

- Liên quan đến thói quen của ND như màu sắc, hình dạng, vị trí,

4.3 Các mô thức cho tính dùng được

=> Một số nhiệm vụ không phù hợp với cảnh trí đâ cho

• Điều khiển trực tiếp (WYSIWYG)

- 1982: Shneiderman mô tả giao tiếp dựa vào

4.3 Các mô thức cho tính dùng được

(tiếp)

- Có thể quan sát đối tượng

- Gia tăng hoạt động và phản hồi nhanh chóng

- Cú pháp chính xác cho mọi hành động

- hành động thay cho ngôn ngữ

• Ngôn ngữ ngược với hành động

- hành động thường không khó bằng lời nói

- giao tiếp kiểu này thay thế mô thức thiết kế hệ thống bằng ngôn ngữ

- Giao tiếp như 1 phương tiện và hành động như một tác tử thông minh.

4.3 Các mô thức cho tính dùng được

(tiếp)

=> lập trình theo mẫu bởi hành động và

ngôn ngữ

• Siêu văn bản (Hypertext)

- 1945: Vanevar Bush đã thành công trong

quản trị sự bùng nổ thông tin

- 60’s: Nelson mô tả hypertext như cấu trúc

không tuyến tính

- Dự án của Nelson là mơ ước của chúng ta

4.3 Các mô thức cho tính dùng được

(tiếp)

• Đa thể thức (Multi modality)

- Hệ thống tương tác đa thể thức là hệ thống sử dụng đa kênh giao tiếp với ND Mỗi kênh là một thể thức ND thường sử dụng kênh nhìn (visual) và phím (haptic)

- Hệ thống tương tác đa thể thức hiện tại phải đáp ứng được cho việc sử dụng đồng thời các kênh giao tiếp cho cả vào và ra.

➢ Đa thể thức, đa phương tiện và hiện thực ảo tạo

nên một khung rộng cho việc nghiên cứu các hệ tương tác

4.3 Các mô thức cho tính dùng được

(tiếp)

• Hỗ trợ làm việc tập thể

(CSCW-Computer Supported Cooperative Work)

- Hệ thống CSCW được xây dựng nhằm cho phép giao tiếp của con người qua máy tính, do vậy nhiều thứ có thể được biểu diễn trong một sản phẩm.

- Thí dụ: Hệ thống E-mail là một hệ thống tương tác kiểu CSCW

- CSCW là một chủ đề mới trong HCI hiện tại

4.3 Các mô thức cho tính dùng được

(tiếp)

• WEB

- 1989 Tim Berners Lee (CERN) là một hiện tượng xã hội và ngày càng có nhiều người sử dụng

• Giao tiếp dựa vào tác tử (Agent based

interface)

4.4 Các nguyên tắc cho tính dùng được

Việc biểu diễn có tính cấu trúc áp dụng cho quá trình thiết kế một hệ thống giao tiếp:

• Tính dễ học (learnability): áp dụng cho người

mới từ việc giao tiếp có hiệu qủa => hoàn thành với hiệu suất tối đa.

• Mềm dẻo (flexibility): ND và hệ thống có thể

giao tiếp với nhau theo nhiều cách thức

4.4 Các nguyên tắc cho tính dùng được

(tiếp)

• Vững chắc (robustness):

- mức độ hỗ trợ cho người dùng để xác định việc thực hiện thành công và đánh giá hành vi được điều khiển

4.4 Các nguyên tắc cho tính dùng được

(tiếp)

• Tính tổng hợp: thay đổi màu sắc dẫn đến thay

đổi trạng thái của một số thành phần của hệ thống

• Tính khái quát (generalizability): mở rộng các

tri thức riêng cho tình huống mới

• Tính nhất quán (consistency): sự tương tự của

trạng thái vào ra cho các tình huống giống nhau hay các nhiệm vụ đích

4.4 Các nguyên tắc cho tính dùng được

(tiếp)

• Tính khái quát hoá và ổn định: tính ổn định

thường tương đối đối với một số đặc trưng khác của tương tác giữa ND và Hệ thống.

4.5 Thiết kế giao tiếp người dùng – máy tính

Nội dung

4.5.1 Tổng quan về thiết kế

tương tác người máy

4.5.3 Hợp thức và kiểm chứng (validation &

verification)

4.5.4 Mẫu thử (Prototype)

4.5.1 Tổng quan về thiết kế

• Công nghệ phần mềm là lĩnh vực để hiểu quá

trình thiết kế hay vòng đời

• Thiết kế đạt được tính dùng được diễn ra trong

suốt quá trình của hệ thống, không chỉ dành riêng cho một giai đoạn.

• Đầu ra là các đặc tả yêu cầu ND, phân tích

nhiệm vụ bằng tài liệu, sơ đồ hay các dạng chuẩn khác

4.5.2 Vòng đời và vòng đời hình sao trong

thiết kế tương tác người máy

• Mô hình thác nước trong CNPM (waterfall

model)

• Các hoạt động trong vòng đời

• Vòng đời hình sao (star life cycle) trong HCI

Mô hình thác nước trong CNPM

Mô hình thác nước trong CNPM (tiếp)

“Trong thực tế, các giai đoạn của quá trình phát triển phủ nhau và phản hồi cho nhau Trong thiết kế , các vấn đề về đặc tả yêu cầu ND đã được xác định; trong cài đặt, các vấn đề thiết

kế đã được làm và cứ như vậy Quá trình phần mềm không đơn thuần là tuyến tính nhưng bao gồm một chuỗi lặp của các hoạt động phát triển”

(Sommerville, 1992)

=> mô hình là tuyến tính

Các hoạt động trong vòng đời

1 Đặc tả yêu cầu người dùng

Vòng đời hình sao trong HCI

CNPM là tương đối tuyến tính, trong khi đó vòng đời hình sao lại không hoàn toàn như vậy:

- ND là trung tâm và có ảnh hưởng đến hệ thống

- Tích hợp tri thức và chuyên gia từ nhiều lĩnh vực

- Tính lặp cao

Vòng đời hình sao trong HCI (tiếp)

Đánh giá Đặc tả yêu

cầu NSD Mẫu thử

Cài đặt PT nhiệm

vụ Chức năng

Thiết kế lô gic/Vật lý

Vòng đời hình sao của HCI (Hix & Hartson,1993)

• Người thiết kế và khách hàng cố gắng thâu tóm những cái hy vọng hệ thống sẽ phải cung cấp

• Việc đặc tả này có thể biểu diễn bởi ngôn ngữ tự

nhiên hay các ngôn ngữ chuyên dụng khác như ngôn ngữ phân tích nhiệm vụ

Đặc tả yêu cầu người dùng

Thiết kế kiến trúc (architectural design)

• Mô tả ở mức độ cao: hệ thống sẽ cung

cấp các dịch vụ yêu cầu như thế nào

Thiết kế chi tiết (detailed design)

Mã hoá và kiểm thử

• Cài đặt và kiểm thử các mô-đun riêng biệt bằng một

số ngôn ngữ lập trình

Tích hợp và kiểm thử

• Tích hợp các mô-đun theo các thành phần kiến

trúc

Khai thác và bảo trì

• Sản phẩm được cung cấp cho khách hàng Một

số vấn đề tinh chỉnh cần tiến hành khi sản

phẩm đã giao nhằm tăng tuổi thọ cho phần

mềm

Việc khai thác chung

4.5.3 Hợp thức và kiểm chứng (Validation & Verification)

4.5.3 Hợp thức và kiểm chứng (tiếp)

4.6 Thiết kế lặp và mẫu thử (Iterative

Design and Prototype)

Thiết kế lặp nhằm khắc phục vấn đề cố hữu của đặc tả không đầy đủ

1) Mẫu thử (Prototypes)

• Mẫu thử là sự bắt chước hay mô hình,

thường dùng cho một hệ thống còn chưa tồn tại

• Mô phỏng hay minh hoạ một số đặc trưng

của hệ thống

• Nhiều kiểu mẫu thử:

- Tung gia (Throw - away)

- Chứng minh cho một ý tưởng

- Thực hiện kinh nghiệm

• Ai dùng?: khách hàng, ND, chúng ta

- không cần thời gian

- không cần tài nguyên

Mẫu thử (tiếp)

=> Chuẩn bị kịch bản (Walkthrough) nhằm kiểm tra cái ND thấy, phải biết và sẽ làm.

• Hình thức: Mỗi kịch bản sẽ gồm một số màn hình

Mỗi màn hình gồm 2 phần: phần mô tả bằng Text

và phần hình Minh hoạ qua một thí dụ nào đó kết hợp menu và phím lệnh

2) Các vấn đề quản lý

• Thời gian

• Kế hoạch

• Là kỹ thuật minh hoạ các hình ảnh chụp nhanh

của hệ thống có nguồn gốc từ hoạt hình và công nghiệp làm phim Thường được dùng để minh hoạ một kịch bản với các lựa chọn cố định hoặc khá hạn chế.

Các kỹ thuật trong mẫu thử

- Bỏ qua các đặc trưng không liên quan

Các kỹ thuật trong mẫu thử (tiếp)

3.2 Mô phỏng chức năng hạn chế

• Một vài chức năng của hệ thống do người thiết kế

cung cấp

✓ Thiết kế giao tiếp

Mô hình cơ sở của HyperCard là một chồng

(stack) card điện tử Mỗi card gồm:

✓ Phần đồ hoạ: đường, mặt,

✓ Các trường chứa văn bản

✓ Các phím lệnh để có thể liên kết với các card khác

Mẫu thử (tiếp)

- Sử dụng HyperCard

▪ Môi trường

✓Trên giấy: các đối tượng vẽ sẵn hay kí tự vẽ trên

giấy hay card Thao tác: dán đè, cắt rời, => mềm dẻo

✓Trên màn hình: các hình chụp hay vẽ Cần có tính

chuyên nghiệp song mục đích là rõ ràng

✓Trên máy tính: Dùng các công cụ thể hiện và quan

sát như thật

▪ Cách dùng

✓Vẽ mỗi snapshot trên một card => nhiều màn hình

có thể giống nhau (do sao chép)

✓Chuyển từ card này sang card khác

Thí dụ tạo mẫu thử với Hypercardthí dụ tạo mẫu thử với Hypercard cho quản lý

tệp: In 1 tệp

Mẫu thử (tiếp)

- Trợ giúp của kỹ thuật Oz (Wizard of Oz technique): là một kỹ thuật trực giác nhằm đặt 1

ND vào một môi trường hoạt động của giao tiếp

ND, thí dụ như để mô phỏng giọng nói ngôn ngữ

tự nhiên, đầu vào của 1 hệ thống đọc chính tả, ND dùng micro nói và người nghe ghi đánh từng câu

ở một phòng khác Kỹ thuật này cho phép đánh giá một hệ thống chưa từng được xây dựng.

Mẫu thử (tiếp)

4) Một số cảnh báo của kỹ thuật lặp

• Quán tính của thiết kế: lúc đầu tồi thì sau cũng

tồi

• Chuẩn đoán các vấn đề thực của tính dùng

được trong thiết kế mẫu thử không phải là triệu chứng

Mẫu thử - thí dụ

5) Thí dụ: Tìm kiếm Nhân sự trên tệp Cán bộ

Giao tiếp được thiết kế như sau (qua từng bước)

Chọn tiêu chí tìm

Tªn NghÒ nghiÖp V¨n ho¸

Phßng ban

Thí dụ (tiếp)

Tªn NghÒ nghiÖp V¨n ho¸

Phßng ban

Chọn tiêu chí tìm

1) Người dùng rê chuột đến ô cạnh ô Tên rồi nhấn

Thí dụ (tiếp)

Tªn NghÒ nghiÖp V¨n ho¸

Thí dụ (tiếp)

Tªn NghÒ nghiÖp V¨n ho¸

Phßng ban

Chọn tiêu chí tìm

1) Người dùng rê chuột đến ô cạnh ô Tên rồi nhấn phím

để chọn

Thí dụ (tiếp)

Tªn NghÒ nghiÖp V¨n ho¸

Phßng ban

Chọn tiêu chí tìm

3) Người dùng rê chuột đến ô cạnh ô Tên rồi nhấn phím để

loại chọn mục Tên

Thí dụ (tiếp)

Tªn NghÒ nghiÖp V¨n ho¸

Phßng ban

Chọn tiêu chí tìm

1) Người dùng rê chuột đến ô cạnh ô Văn hoá rồi nhấn

phím đề chọn

Thí dụ (tiếp)

Tªn NghÒ nghiÖp V¨n ho¸

Phßng ban

Chọn tiêu chí tìm

2) Người dùng rê chuột đến ô cạnh ô Nghề nghiệp rồi nhấn

phím đề chọn

4.7 Tổng kết

• Mô thức cho tính dùng được : Lịch sử máy tính

chứa đựng nhiều thí dụ về sự sáng tạo mà tương tác người máy được đề cao.

• Các nguyên tắc cho tính dùng được: Thiết kế có

tính lặp cho tính dùng được nhằm vào lợi ích tối đa của một thiết kế tốt bằng trìu tượng hoá các tính chất chung, cái có thể định hướng việc thiết kế có mục đích

• Sự thành công của thiết kế có tính dùng

đượcyêu cầu cả sự thấu hiểu và các nguyên tắc có chủ định

Bài tập chương IV

4.1 What was the problem with the synthesis example

comparing a command language interface with a visual

interface? Can you suggest a fix to make a visual interface really immediately honest?

4.2 It has been suggested in this chapter that consistency

could be considered a major category of interactive

principles, on the same level as learnability, flexibility and robustness If this had been the case, which principles

discussed in this chapter would appear in support of

consistency?

Bài tập chương IV (tiếp)

4.3 Discuss the ways in which a full-page word-processor is or

is not a direct manipulation interface for editing a document using Shneiderman’s criteria What features of a modern word processor break the metaphor of composition with pen/ paper? 4.4 Starting with some of the principles outlined in this

chapter, provide a usability specification for an electronic

meetings diary or calendar First identify some of the tasks

that would be performed by a user trying to keep track of

future meetings, and then complete the usability specification assuming that the electronic system will be replacing a paper- based system What assumptions do you have to make about the user and the electronic diary in order to create a reaso-

Bài tập chương IV(tiếp)

4.5 Can you think of any instances in which the ‘noun–verb’ guideline for operations, as suggested in the Apple human

interface guidelines for the Desktop Interface, would be

violated? Suggest other abstract guidelines or principles

besides consistency which support your example (Hint: Think about moving files around on the Desktop.)

4.6 Whatis the distinction between aprocess-oriented and a

structure-oriented design rationale technique? Would you

classify psychological design rationale as process- or oriented? Why?