【正文】 模型：（1）設(shè)計(jì)模型——設(shè)計(jì)師設(shè)想的模型，描述系統(tǒng)如何運(yùn)行。（2）系統(tǒng)映像——系統(tǒng)實(shí)際如何運(yùn)行。（3）用戶模型——用戶如何理解系統(tǒng)的運(yùn)行。在理想情況下，這三個(gè)模型應(yīng)能互相映射，用戶通過(guò)與系統(tǒng)映像相交互，就應(yīng)該能按照設(shè)計(jì)師的意圖（體現(xiàn)在系統(tǒng)映像中）去執(zhí)行任務(wù)。但是，若系統(tǒng)映像不能明確地向用戶展示設(shè)計(jì)模型，那么用戶很可能無(wú)法正確理解系統(tǒng)，因此在使用系統(tǒng)時(shí)不但效率低，而且易出錯(cuò)。下面從人們不同的認(rèn)知特點(diǎn)，討論用戶如何理解系統(tǒng)概念模型。思維模型人們?cè)趯W(xué)習(xí)和使用系統(tǒng)的過(guò)程中，積累了有關(guān)如何使用系統(tǒng)的知識(shí)，而且在一定程度上，也積累了有關(guān)系統(tǒng)如何工作的知識(shí)。這兩個(gè)類型的知識(shí)就是通常所謂的用戶“思維模型”。在認(rèn)知心理學(xué)中，思維模型被認(rèn)為是外部世界的某些因素在人腦中德反映，掌握和運(yùn)用思維模型使得人們能夠進(jìn)行推測(cè)和推理。若用戶已經(jīng)有了一個(gè)關(guān)于交互式系統(tǒng)的完整的思維模型，他們?cè)谑褂媒换ナ疆a(chǎn)品時(shí)，就會(huì)使用這個(gè)思維模型進(jìn)行推理，找出執(zhí)行任務(wù)的方法。另外，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生異?；蛘哂脩粲龅讲皇煜さ南到y(tǒng)時(shí)，用戶也將使用這個(gè)思維模型來(lái)考慮如何解決問(wèn)題。人們對(duì)于系統(tǒng)以及它如何工作了解得越多，他們的思維模型就越完善。如果用戶擁有關(guān)于某個(gè)交互式系統(tǒng)的好的思維模型，他們就能更有效地執(zhí)行任務(wù)，而且在系統(tǒng)故障時(shí)能應(yīng)對(duì)自如。但在日常生活中，存在很多由于思維模式問(wèn)題影響人們行動(dòng)的事例。如用瀏覽器打開(kāi)某鏈接時(shí)，若網(wǎng)速較慢，用戶總認(rèn)為按鼠標(biāo)的次數(shù)越多，就越容易連通網(wǎng)絡(luò)，所以會(huì)不停地點(diǎn)擊鼠標(biāo)或不停地刷新。研究表明，人們所具備的關(guān)于交互式系統(tǒng)如何工作的思維模式通常是不完整的、混亂的，或者是基于不恰當(dāng)?shù)念惐?，或不正確的直覺(jué)。用戶有時(shí)在操作系統(tǒng)時(shí)之所以感覺(jué)沮喪，就是因?yàn)闆](méi)有正確的思維模型來(lái)指導(dǎo)他們的行為，得不到他們所預(yù)期的結(jié)果。在理想情況下，用戶的思維模型應(yīng)與設(shè)計(jì)人員開(kāi)發(fā)的概念模型相符。提供好的培訓(xùn)是幫助用戶達(dá)到這個(gè)目標(biāo)的方法之一。但是，許多人不愿意花很多時(shí)間去學(xué)習(xí)系統(tǒng)如何工作，尤其不愿意閱讀手冊(cè)和其他幫助文檔。為此，一個(gè)交互系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該開(kāi)發(fā)一個(gè)易于用戶理解的系統(tǒng)映像，應(yīng)該做到及時(shí)響應(yīng)用戶的輸入并給出有用的反饋；提供易于理解、直觀的交互方式。此外，一個(gè)好的交互系統(tǒng)還需要提供正確的信息類型以及正確的信息層次，以針對(duì)不同層次的用戶，提供不同層次的系統(tǒng)透明度。這方面包括：（1） 有條理的、易于理解的說(shuō)明。（2） 合適的在線幫助和自學(xué)教程。（3） 上下文相關(guān)的用戶指南，即針對(duì)不同層次的用戶，提供在不同的任務(wù)階段應(yīng)如何處理各種情況的解釋說(shuō)明。 2．信息處理模型 在認(rèn)知心理學(xué)中，人們把大腦視為一個(gè)信息處理機(jī)，信息通過(guò)一系列有序的處理階段進(jìn)、出大腦。在這些階段中，大腦需要對(duì)思維表示（包括映像、思維模式、規(guī)則和其他形式的知識(shí)）進(jìn)行各種處理（如比較和匹配）。 有了“信息處理模型”，就能夠預(yù)測(cè)人們執(zhí)行任務(wù)時(shí)的效率。如可以推算：用戶的反應(yīng)時(shí)間，信息過(guò)載時(shí)會(huì)出現(xiàn)什么樣的瓶頸現(xiàn)象等?！靶畔⑻幚砟Ｐ汀卑颜J(rèn)知概念化為一系列的處理階段（如圖213所示）。借助于信息處理模型，相關(guān)人員可以預(yù)測(cè)用戶在與計(jì)算機(jī)交互時(shí)涉及哪些認(rèn)知過(guò)程，用戶執(zhí)行各種任務(wù)需要多長(zhǎng)時(shí)間。這個(gè)方法非常適合于比較不同的界面，研究人員曾使用它比較了不同的字處理器，評(píng)估了它們支持各種編輯任務(wù)的性能。編碼比較響應(yīng)選擇響應(yīng)執(zhí)行輸出或響應(yīng)輸入或刺激 階段1 階段2 階段3 階段4 圖213 大腦的信息處理模型“信息處理模型”主要利用“信息處理”觀點(diǎn)模擬大腦的工作過(guò)程，建立各種思維活動(dòng)的模型，且這些思維活動(dòng)完全發(fā)生于人腦內(nèi)。然而，在大多數(shù)的認(rèn)知活動(dòng)中，人們都需要同信息的外部表示（如書(shū)本、文檔和計(jì)算機(jī)）進(jìn)行交互更不用說(shuō)同其他人的交互了。但有人認(rèn)為，“信息處理模型”這種方法只是考慮純粹的智能活動(dòng)，把這種活動(dòng)同外界的干擾源以及人工輔助物隔離開(kāi)來(lái)。目前，人們更加認(rèn)同在認(rèn)知發(fā)生的上下文中研究、分析認(rèn)知過(guò)程。其主要目標(biāo)是分析環(huán)境中的結(jié)構(gòu)如何幫助人類認(rèn)知，并減輕認(rèn)知負(fù)擔(dān)。研究人員也提出了許多其他的替代框架，包括外部認(rèn)知和分布式認(rèn)知。3．外部認(rèn)知模型人們需要同各種外部表示相交互，并且使用它們來(lái)學(xué)習(xí)和積累信息。這些外部表示包括書(shū)本、報(bào)紙、網(wǎng)頁(yè)、多媒體、地圖、圖表等。人們還開(kāi)發(fā)了眾多的工具來(lái)幫助認(rèn)知，例如筆、計(jì)算器、計(jì)算機(jī)等。外部表示與物理工具相結(jié)合大大增強(qiáng)了人們的認(rèn)知能力，事實(shí)上，它們是不可缺少的組成部分，沒(méi)有了它們，很難想象人們將如何進(jìn)行日常生活。外部認(rèn)知是要解釋人們?cè)谂c不同外部表示相交互時(shí)涉及的認(rèn)知過(guò)程。其主要目的是要詳細(xì)說(shuō)明在不同的認(rèn)知活動(dòng)、認(rèn)知過(guò)程中使用不同表示的好處，主要包括以下幾點(diǎn)。（1）將信息、知識(shí)表面化以減輕記憶負(fù)擔(dān)。為了減輕記憶負(fù)擔(dān)，人們開(kāi)發(fā)了各種把知識(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)橥獠勘硎镜牟呗?，其中一個(gè)策略是把難以記住的信息（如生日、聯(lián)系方式）具體化、表面化。例如，備忘錄、記事本和日歷通常就用于這個(gè)目的，即作為一種外部提醒。（2）設(shè)計(jì)有利于人的信息表示及處理工具，減輕計(jì)算或操作負(fù)擔(dān)。（3）標(biāo)注和認(rèn)知追蹤?！氨砻婊闭J(rèn)知的另一個(gè)方法是修改表示以反映已發(fā)生的變化。例如，人們經(jīng)常在“待處理事件清單”中劃去一些項(xiàng)，以表示它們已經(jīng)完成。人們也可能重新組織環(huán)境中的對(duì)象，如在工作性質(zhì)改變時(shí)，創(chuàng)建不同的文件。這兩個(gè)類型的修改即稱為“標(biāo)注和認(rèn)知追蹤”。如在線學(xué)習(xí)系統(tǒng)中，可以使用交互式圖表，突出已訪問(wèn)的節(jié)點(diǎn)、已完成的練習(xí)以及尚待學(xué)習(xí)的內(nèi)容，讓用戶隨時(shí)了解學(xué)習(xí)的進(jìn)度（如圖214所示）。使用基于外部認(rèn)知的方法進(jìn)行交互設(shè)計(jì)時(shí)，總體原則是要在界面上提供外部表示，以減輕用戶的記憶和計(jì)算負(fù)擔(dān)。為此，設(shè)計(jì)人員需要提供不同類型的可視化信息，以便用戶解決某個(gè)問(wèn)題，擴(kuò)充和增強(qiáng)認(rèn)知能力。例如，人們已經(jīng)開(kāi)發(fā)了許多信息和可視化技術(shù)，可用于表示大量的數(shù)據(jù)，同時(shí)允許用戶從不同的角度進(jìn)行交叉比較。設(shè)計(jì)良好的圖形界面也能大大的減輕用戶的記憶負(fù)擔(dān)，用戶能夠依賴外部表示提供的線索，與系統(tǒng)進(jìn)行交互。2．4 分布式認(rèn)知2．4．1 基本概念和定義 直到20世紀(jì)90年代，認(rèn)識(shí)心理學(xué)還一直注重對(duì)個(gè)體認(rèn)知的研究，然而人類的認(rèn)知過(guò)程不僅依賴于認(rèn)知主體，還涉及其他認(rèn)知個(gè)體、認(rèn)知對(duì)象、認(rèn)知工具及認(rèn)知情境。20世紀(jì)80年代中后期，美國(guó)加利福尼亞大學(xué)的 Edwin Hutchins 提出了分布式認(rèn)知（distributedCognition)的觀點(diǎn)，他認(rèn)為認(rèn)知是分布式的，認(rèn)知現(xiàn)象不僅包括個(gè)人頭腦中所發(fā)生的認(rèn)知活動(dòng)，還涉及人與人之間以及人與某些技術(shù)工具之間通過(guò)交互實(shí)現(xiàn)某一活動(dòng)的過(guò)程。隨著計(jì)算機(jī)、移動(dòng)電話、互聯(lián)網(wǎng)等工具的日益普及，人類許多認(rèn)知活動(dòng)，如計(jì)算機(jī)支持的協(xié)同工作（Computer Supported Cooperative Work,CSCW）、遠(yuǎn)程教育等越來(lái)越依賴于這些認(rèn)知工具，分布式認(rèn)知理論和方法逐漸被人所重視。 分布式認(rèn)知中，表現(xiàn)（Representation）和人工制品（Artifact）是兩個(gè)重要概念。表象是指信息或知識(shí)在心理活動(dòng)中的表現(xiàn)和記錄方式，是外部事物在心理活動(dòng)進(jìn)一步加工的對(duì)象。內(nèi)部表象是指人的大腦中的記憶，外部表象指人自身以外的外部事物，如計(jì)算機(jī)、紙等表示的信息和知識(shí)。人工制品（Artifact）是指人工制造的儀器、符號(hào)、程序、機(jī)器、方法、模式、理論、法規(guī)以及工作組織的形式等。 分布式認(rèn)知是一種將認(rèn)知主體和環(huán)境看作一體的認(rèn)知理論，分布式認(rèn)知活動(dòng)是對(duì)內(nèi)部和外部表象的信息加工過(guò)程。一個(gè)分布式認(rèn)知系統(tǒng)可被看作包含多個(gè)主體、多種工具和多樣技術(shù)，協(xié)調(diào)內(nèi)外部表象，且有助于提供一種動(dòng)態(tài)信息加工系統(tǒng)。 分布式認(rèn)知理論是傳統(tǒng)認(rèn)知理論的發(fā)展，和傳統(tǒng)的認(rèn)知理論并不沖突。傳統(tǒng)認(rèn)知理論強(qiáng)調(diào)個(gè)體，體現(xiàn)在人機(jī)交互設(shè)計(jì)方面，傳統(tǒng)方法傾向于對(duì)交互中的個(gè)體使用者和機(jī)器的內(nèi)在模型，而分布式認(rèn)知理論則強(qiáng)調(diào)具體的交互情境。如在計(jì)算機(jī)支持協(xié)同工作環(huán)境中，人和技術(shù)一起維持和操縱著問(wèn)題解決的過(guò)程和表象狀態(tài)。那么，認(rèn)知在社會(huì)、物質(zhì)和時(shí)間上呈分布式的系統(tǒng)中，認(rèn)知的過(guò)程和特性與個(gè)體內(nèi)部的認(rèn)知過(guò)程和特性有何區(qū)別呢？分布式認(rèn)知理論正是為分析這個(gè)問(wèn)題提供一個(gè)理論框架。 分布式認(rèn)知理論的特征 傳統(tǒng)認(rèn)知把認(rèn)知看成個(gè)體行為，從大腦內(nèi)部信息處理的角度對(duì)其進(jìn)行解釋，這樣就限制了對(duì)在個(gè)體層面上不可見(jiàn)的一些有意義因素的關(guān)注。赫欽斯分布式認(rèn)知理論打破了這種局限，認(rèn)為認(rèn)知具有分布性，包括了參與者全體、人工制品以及他們?cè)谄渌幪囟ōh(huán)境中的相互關(guān)系，強(qiáng)調(diào)認(rèn)知在時(shí)間、空間和在個(gè)體、制品、內(nèi)部以及外部表象之間的分布性，在工作情境的層次上解釋人類活動(dòng)中的智能過(guò)程。 分布式認(rèn)知理論具有以下特征。1． 強(qiáng)調(diào)個(gè)體與外部表象的結(jié)合，重視人工制品的作用 傳統(tǒng)認(rèn)知理論研究認(rèn)知過(guò)程局限于個(gè)體，強(qiáng)調(diào)內(nèi)部表象（如個(gè)體大腦的記憶）；而分布式認(rèn)知理論則考慮到參與認(rèn)知活動(dòng)的全部因素，強(qiáng)調(diào)內(nèi)部表象與外部表象（如計(jì)算機(jī)表示的信息和知識(shí)）的結(jié)合。分布式認(rèn)知理論還認(rèn)為外部表象以及表象狀態(tài)的轉(zhuǎn)換通過(guò)人工制品實(shí)現(xiàn)。人工制品與其說(shuō)是擴(kuò)展了能力，不如說(shuō)是對(duì)任務(wù)進(jìn)行了轉(zhuǎn)換，使任務(wù)更明顯和易于解決。有了人工制品，大腦內(nèi)部的運(yùn)算結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化，完全不同于用紙和筆來(lái)計(jì)算時(shí)的情形。另外，利用人工制品還會(huì)產(chǎn)生認(rèn)知留存。 2．強(qiáng)調(diào)認(rèn)知的分布性 分布性認(rèn)知理論強(qiáng)調(diào)認(rèn)知現(xiàn)象在個(gè)體參與者、人工制品和內(nèi)外部表象之間的分布性。主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。（1）多人共同完成的認(rèn)知活動(dòng)可以被看成是表象狀態(tài)在媒介間傳遞的一個(gè)過(guò)程，媒介可以是內(nèi)部的（如個(gè)體的記憶），也可以是外部的（如地圖、圖表、計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)等），因此，認(rèn)知是在媒介中分布的。 （2）認(rèn)知分布于認(rèn)知主體的過(guò)去、現(xiàn)在和未來(lái)。例如，成人常常根據(jù)他們自己兒時(shí)的經(jīng)驗(yàn)對(duì)新鮮事物進(jìn)行認(rèn)知；另一方面，對(duì)同一認(rèn)知客體，認(rèn)知主體在成長(zhǎng)的不同時(shí)期有不同的認(rèn)知。 （3）文化以間接方式影響著人的認(rèn)知過(guò)程，例如，不同文化背景下人可能具有不同的認(rèn)知風(fēng)格。 3．強(qiáng)調(diào)交互作用和信息共享 分布式認(rèn)知通過(guò)分析認(rèn)知所產(chǎn)生的環(huán)境、表象媒介（如工具、顯示器、使用手冊(cè)、導(dǎo)航圖）、個(gè)體間的相互作用以及它們與所有人工制品之間的交互活動(dòng)來(lái)解釋認(rèn)知現(xiàn)象。交互活動(dòng)過(guò)程中強(qiáng)調(diào)信息的共享，這是進(jìn)行協(xié)作的基礎(chǔ)，也是參與者賴以建立對(duì)任務(wù)有同步的共同認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)。交流和信息共享是分布式認(rèn)知的必備條件，個(gè)體知識(shí)只有通過(guò)向他人表象，把知識(shí)可視化并與團(tuán)體分享，才能成為團(tuán)體可用的知識(shí)。 4．關(guān)注具體情境和情境脈絡(luò)同一事件發(fā)生在不同的情境和情境脈絡(luò)中使得人們對(duì)它的認(rèn)知有很大的不同，分布式認(rèn)知強(qiáng)調(diào)對(duì)特定的情境中的信息表象和表象狀態(tài)轉(zhuǎn)換進(jìn)行記錄和解釋，以打到認(rèn)知和具體情境或者情景脈絡(luò)相聯(lián)系。 分布式認(rèn)知在人機(jī)交互中的應(yīng)用 分布式認(rèn)知觀點(diǎn)認(rèn)為，認(rèn)知分布于媒介和環(huán)境中。分布式認(rèn)知的思想在人機(jī)交互領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。如分布式認(rèn)知的思想可用于指導(dǎo)像電子商務(wù)等系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)合適的、易于記憶的表單、標(biāo)簽等人工制品，系統(tǒng)通過(guò)建立任務(wù)追蹤使協(xié)作的用戶對(duì)任務(wù)情景以及情景脈絡(luò)有清楚的認(rèn)識(shí)等，都是符合分布式認(rèn)知活動(dòng)特點(diǎn)的人機(jī)交互設(shè)計(jì)方法。 計(jì)算機(jī)支持的協(xié)作學(xué)習(xí)（ComputerSupported Collaborative Learing,CSCL）是近年來(lái)備受關(guān)注的研究方向之一。人們希望研究建立一種學(xué)習(xí)環(huán)境來(lái)支持分布式認(rèn)知活動(dòng)，包括學(xué)習(xí)共同體、概念學(xué)習(xí)以及知識(shí)共同體等。教學(xué)設(shè)計(jì)者探討利用分布式認(rèn)知理論研究成果設(shè)計(jì)更好的CSCL學(xué)習(xí)環(huán)境和交互方法。 分布式認(rèn)知被認(rèn)為是連接計(jì)算機(jī)支持的協(xié)同工作和人機(jī)交互的橋梁中的重要組件。分布式認(rèn)知為協(xié)同工作中共享信息是如何表象以及如何使用的提供了一個(gè)理論框架。運(yùn)用分布式認(rèn)知的理論框架，研究移動(dòng)性對(duì)協(xié)同工作中合作的影響也是人機(jī)交互的研究熱點(diǎn)之一。 關(guān)于分布式認(rèn)知，人們所關(guān)注的一些尚未解決的重要問(wèn)題包括以下幾項(xiàng)。（1）人類帶入情境中的智力和存在于工具和情境本身的智力是有區(qū)別的，機(jī)器正獲得越來(lái)越多的認(rèn)知能力，機(jī)器知識(shí)如何區(qū)別于人類知識(shí)？如何使機(jī)器知識(shí)最有效地輔助人類知識(shí)以達(dá)到人類更好地認(rèn)知？ （2）分布式認(rèn)知的觀點(diǎn)給團(tuán)體心理學(xué)研究也提出了新問(wèn)題。例如，是否集體活動(dòng)大于個(gè)體活動(dòng)之和？團(tuán)體知識(shí)大于其中任一成員的知識(shí)？團(tuán)體成員間如何交互作用？ （3）如何更好地設(shè)計(jì)各種外部信息，以使人們方便、有效地利用信息資源，包括索引、圖表、參考書(shū)、計(jì)算器、計(jì)算機(jī)、時(shí)間表和各種電子信息服務(wù)，以幫助人們形成合適的外部表象從而解決問(wèn)題，也成為研究的熱點(diǎn)問(wèn)題。習(xí)題 2 人機(jī)交互過(guò)程中人們經(jīng)常利用的感知有哪幾種？每種感知有什么特點(diǎn)？ 顏色模型有哪幾種？試說(shuō)明 RGB、CMYK 以及 HSV 顏色模型各適于在什么情況下應(yīng)用？ 人的認(rèn)知過(guò)程分為哪幾類？ 什么是概念模型和分布式認(rèn)知模型？舉例說(shuō)明分布式認(rèn)知在計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中的指導(dǎo)作用。第3章 交互設(shè)備 本章主要介紹常見(jiàn)的一些輸入輸出設(shè)備，以及虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中的一些重要交互設(shè)備，包括其工作原理、應(yīng)用范圍以及評(píng)價(jià)指標(biāo)等內(nèi)容。輸入設(shè)備主要介紹鍵盤和手寫(xiě)輸入設(shè)備，二維掃描儀、數(shù)碼攝像頭、三維掃描儀、動(dòng)作捕捉設(shè)備等圖形圖像輸入設(shè)備，以及鼠標(biāo)、觸摸板、觸摸屏和控制桿等指點(diǎn)輸入設(shè)備；輸出設(shè)備主要介紹顯示器和打印機(jī)等傳統(tǒng)的輸出設(shè)備，以及語(yǔ)音交互設(shè)備；虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中的交互設(shè)備主要介紹空間定位設(shè)備和三維顯示設(shè)備等。本章最后通過(guò)兩個(gè)實(shí)例簡(jiǎn)單介紹多個(gè)交互設(shè)備的整合和應(yīng)用。 輸入設(shè)備 文本輸入設(shè)備 文本輸入是人與計(jì)算機(jī)傳遞信息的重要方式，同時(shí)也是一項(xiàng)繁重的工作。目前，鍵盤輸入是最常見(jiàn)、最主要的文本輸入方式。隨著識(shí)別準(zhǔn)確率的提高，手寫(xiě)輸入等一些更自然的交互方式也逐漸普及應(yīng)用。 鍵盤是計(jì)算機(jī)最傳統(tǒng)、最普遍的輸入設(shè)