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《西北大学》 2017年
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基于感知控制的任务模型及其在用户界面开发中的应用研究

李娟妮  
【摘要】:随着计算设备从办公人员的专用工具变为普罗大众的生活助手,其应用范围已从桌面办公延伸到人们生活的方方面面。用户、软硬件平台和环境的多样性使得交互式系统开发面临新的可用性问题:如何为具有不同知识、技能和使用偏好的用户开发满足他们特定需求的界面;如何为具有不同物理属性(屏幕尺寸、CPU、内存等)的设备开发同样方便使用、具有一致风格的界面;如何适应非办公环境中各种影响用户任务完成的因素(噪声、光线、位置信息等),使用户有效地实现其目标。在日益复杂的使用上下文(用户、平台、环境)中,能否为用户提供具有高可用性的界面决定了交互式系统在商业上的成败。为了提高界面的可用性和开发效率,目前人机交互领域采用的主流方法是通过分析和建模用户任务,然后将任务模型转换为不同抽象层次的界面模型,最终(半)自动地生成用户界面。一般认为这种以用户为中心的方法能开发出有效、高效、令用户满意的交互式系统。然而,在移动计算环境中,用户和系统运行平台的多样性、环境的复杂性等因素使用户任务的特征发生巨大变化。当前采用的任务建模方法多在桌面系统时代甚至字符界面时代产生,这些方法难以胜任移动计算时代的用户任务建模。本文认为用户任务建模技术的滞后是造成基于模型用户界面开发方法难以生成高可用界面,从而在业界得不到广泛推广的主要原因。本文的工作首先提出了一种适用于移动计算的用户任务建模方法,然后研究了该方法在用户界面开发中的应用。具体的内容和创新工作如下:(1)为了更好地描述移动计算环境的用户任务,提出一种基于感知控制理论的任务分析(Perceptual-Control-Theory-Based Task Analysis,简称:PCTBTA)方法,它依赖于一个基于感知控制的任务建模框架,以支持用户为中心的设计和用户界面开发。PCTBTA方法的特点主要表现在:将感知控制理论(Perceptual Control Theory,简称:PCT)作为任务分析和建模过程的心理学基础。在任务模型中显式地表示了“外部影响”和“显示变量”,前者引导设计者将使用上下文信息引入任务模型,扩展了任务模型的描述范围,后者在较高抽象层次上反映交互的内容,为用户界面的可用性设计提供任务空间。除此之外,根据移动计算环境中用户任务的特点,提出用户目标层次的任务描述单元——感知控制任务单元(Perceptual Control Task Unit简称:PCTU),为界面灵活应对动态变化的环境提供了基础。(2)提出一种带有语义的图形化任务表示符号,准确记录PCTBTA方法的分析结果。针对PCTBTA方法的特点,图形化任务表示符号不但可以表示常规任务序列,还可以描述上下文相关的任务集合和应对异常情况的任务集合。这种规范化的任务表示方式,为用户、设计者和开发者之间提供一个共同交流的语言。(3)提出一种从PCTBTA任务模型到用户界面模型的转换方法。主要包括以下三个阶段:从PCTBTA任务模型中提取出逻辑上可以被呈现在同一界面上的任务集合;从任务集合到对话模型的转换;从对话模型到界面模型的转换。(4)开发了支持PCTBTA方法的任务建模工具原型。该工具依照PCTBTA的分析思想,为设计者提供图形化编辑界面,使任务分析的结构更加清晰流畅。除此之外,PCTBTA建模工具还提供了从图形化任务描述到基于xml语言描述的转换功能,为从任务模型到其它模型的转换提供了标准接口。
【学位授予单位】:西北大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TP311.52

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