说明：只收录了部分和design有直接关联的内容，涉及到生理学知识的内容已略

人机工程学（ergonomics）

第一部分：概论（定义、研究方法、发展历史）

目的：旨在研究人机交互关系（human-system interaction），效率优化（optimization of effeciency）及塑造健康舒适（health&comfort）的环境

典型研究方法：观察（observation）+访谈（interview）

焦点（highlights）：需求（requirements）、能力（abilities）、人机交互（human-machine interaction）

目标（goals）：研究的人性的价值（value of human nature）

研究方法（methodology）：定性（qualitative）&定量（quantitative）

发展历史：

1.1900~1940：empirical ergonomics（经验工程学）-人类应该适应工业机器的设计

2.1945~1959：scitific ergonomics（科学工程学）-开始关注工业生产中的人为因素（human factors），逐渐使机器的设计符合操作者的使用需求

3.1960~至今：modern ergonomics（现代工程学）-机器的设计应该适应人类的操作习惯，基于实验的设计，将心理学（psychology）、生理学（physiology）、工程学（engineering）引入设计中

人机工程学的趋势：

从简单的人-电脑的交互（human-computer interaction）升级到通用型的人机交互（universal human-device interaction），关注点从效率性（efficiency）变成可用性（usability）和用户体验（user experience），引入情感设计（emotional design）和服务设计（service design）

研究方法：

1.观察法

要点：行为定义（behavior definition）、自然性设置（natural setting）、开放式结构数据获取（open structure data acquiring）、参与式观察（participatory observation）

A/B test: A（自变量 independent variables），C（控制变量 control variables），B（因变量   dependent variables），A—>B; C—>B;A&C—>B

2.调查法（采访&问卷）

要点：真实可靠性（reliability）、有效性（validity）

采访：1-1 & 1-…

包括结构式or开放式（structure or open）、情境调查（contextual inquiry）、主题专家访谈（subject-matter expert（SME） interview）、快速访谈（quick interview）、配对访谈（paired interview）

设计的三个层次：（和马斯洛需求效应差不多）

1.本能层（物理感知层）（sensation）：从外部形态因素考虑（form factors），外形、色彩、尺寸

2.行为层（认知层）（behavior）：从效率性（efficiency）及功能实现上考虑，效用性、效率性、好用性

3.反思层（情感层）（reflection）：从情绪层面（自我价值、满意性、记忆性和期望性等）考虑，情绪、动机、期待

人机系统（man-machine system）的影响因素：

1.人为因素（human factors）：身体尺寸（body size）、生理需求（physiology）、行为认知（behavior cognition）—信息处理（info processing）、组织行为（organization behavior）、社会行为中行为、情绪、动机、态度以及价值

2.机器因素（machine factors）：操作系统（operation system）、展示系统（display system）、安全系统（safety system）

3.环境因素（environment factors）：物理、化学、心理、社会和文化环境

4.综合因素（comprehensive factors）：人机功能分配（human-machine

function assignment）、人及信息传递（human-machine information transferring）、

人体安全性（human security）

第二部分：感知系统（human's sensory system）

定义：

1.感觉（sense）：生物体和环境相互作用时产生的生理感觉

2.感知（perception）：受到经验和知识影响的心理感知

普适的视觉规律（vision laws）：

1.疲劳程度（fatigue）：水平排布（horizontal vision）优于垂直排布（vertical vision）

2.精度（accuracy）：横向尺寸和比例估计更准确

3.视觉运动习惯（vision movement habits）：left-right，top-down，clockwise（顺时针）

4.浏览习惯（observation priority）：Z型

5.接受程度（acceptance degree）：直线优于曲线

6.颜色识别顺序（color recognition order）：red - green - yellow - white，black on yellow - white on black - white on blue - black on white

图符设计原则：

1.对象和背景（object&background）

2.图标边框（icon border）

3.闭合图标（closed icon）

4.简化（simplicity）

5.整体性（wholeness）

6.兼容性（compatibility）：概念（concept）&空间（space）

图符设计的三种冲突（contradictions）：

1.视觉矛盾：相似的视觉元素，不同的含义

2.概念矛盾

3.视觉与概念矛盾

听觉显示设计（auditory display design ）：

1.兼容性（compatibility）：不要让噪音覆盖信息

2.时间效应（time effect）：一次不要传递太多信息

第三部分：运动系统（motion system）

概念：bones-杠杆（leverage）、joints-枢纽（hub）、muscles-动力（momentum）

肌肉施力包括静态（static force）和动态（dynamic force）

减少静态施力的设计：

1.避免和改善有害的姿势（harmful postures）

2.提供肘部和脚部的支持（elbow&feet support）

动作分析（act analysis）：

通过分析一个动素（act factor）的行为结构（act structure）、合理性（rationality）和效率性（efficiency）进行行为优化，删除无效行为（invalid acts），减少准备行为（prepared acts），使必要行为（necessary acts）变得简化紧凑和顺利

巴恩斯经济行为原则（Barnes economic act principle）：

1.同时使用两只手

2.尽量减少行为量（act amount），避免一切不必要的行为

3.尽量减少行为距离（act distance），避免全面的行为（all-around acts）

4.寻找舒适的工作环境，减少行为难度（act difficulty），避免不合理的姿势

视觉编码（visual coding）&触觉编码（haptical coding）

阻力反馈（feedback）&偶发启动（accidental activation）：

1.适当强度的阻尼设计是最佳反馈

2.良好的防滑（阻尼）设计可有效防止意外激活

第四部分：人体尺寸（anthropometry）&工作场所的设计（workplace design）

尺寸（size）：标准化测量条件&标准化测点、测量项目 

尺度（scale）：主观上的心理尺寸、相对概念

百分位数（percentile）：

Pn = M + K*SD（N>50）

Pn = M -  K*SD（N<50）

人体测量数据的应用：

1.极限设计（ultimate design）：最大尺寸指较低的百分位数，最小尺寸指较高的百分位数

2.可调整设计（adjustable design）：5%~95%

3.动态设计（dynamic design）：活动范围的最小值（必须执行操作）&最大值（自由活动）

4.非平均设计（non-average design）：考虑高百分位数和低百分位数

自适应域（adaptive domain）

心理空间（psychological space）：近距离（close distance）、个人距离（personal distance）、社会距离（social distance）、公共距离（public distance）

设计准则（design guidelines）：

1.将用户和机器/用户方便的联系在一起（operation connections）

2.合理分布让使用者快速准确的使用（reasonable layout）

3.双方进行顺畅的信息交换（smooth information exchange）

4.设置紧急出口（exit in emergency）

可见性（visibility）设计：

视觉角度：站姿（standing posture）—8°~22°，坐姿（sitting posture）—17°~29°

工作面的高度设计：取决于身体尺寸（body size）和工作性质（work characteristics）

最佳姿势（optimal posture）：

arms loose naturally, forearms are placed on the work surface , keeping close to horizontal or a little bit lean. So the best work surface height should be lower than elbow height 5-10 cm, in general

工作面（work surface）的设计：

1.中等精加工文件（medium elaborate work）：低于肘高5~10 cm

2.高度精密加工（highly elaborate work）：高于肘高5~10 cm

3.重体力劳动（heavy physical work）：低于肘高10~20 cm

4.手控作业（hand control work）：肘高~肩高

空间布局（layout）：

1.优先考虑最重要的任务（importance）

2.频繁使用的对象应该更容易被接触到（usage frequency）

3.将功能相关的对象组织起来（function organization）

4.按照使用顺序排列对象（usage order）

座椅设计考虑的因素：

脊柱压力（pressure of spines）、肌肉疲劳程度（muscles）、坐姿和行为（sitting postures or behaviors）、体压分布（body pressure）

第五部分：信息处理机制（information processing）

用户感知（user perception）：

系统模型（system model）—表现模型（representation model）—用户模型（user model） 

信息理论（info theory）：

A阶段—如何准确的传达特定信息（specific info）？

B阶段—如何准确的传达信息的预期含义（expected meaning）？

C阶段—信息如何有效的影响行为（behavior）？

信息处理模型（info processing model）：

info input — info communication — sensory registration — info processing — thinking —   decision — info output — attention

信息通信（info communication）： 

1.人类的信息容量（info channel volume）为7个字节（byte）

2.信息维度（info dimension）&信息编码（info coding）

感觉登记（sensory registration）：

1.处理时间极短（0.2~0.3 s）

2.如果信息不被进一步处理和强化很快就会消失

信息处理（info processing）：

部分处理（partial processing）：对外界信息有精细的加工处理

整体处理（holistic processing）：人们更倾向于关注整体

格式塔法则（Gestalt laws）：知觉上分组和组织规律

1.主体—背景（figure—ground）

2.接近性（proximity）

3.相似性（similarity）

4.连续性（continuity）

5.封闭性（closure）

6.命运共同性（common fate）和图形完整性（fine Gestalt）

自下而上的处理机制（bottom-up processing）& 自上而上的处理机制（top-down processing）

bottom-up：数据驱动（data-driven），从数据的分析开始

机制：模板匹配和识别（template matching and recognition）

top-down：受已有的经验和认知影响，以及基于第一印象的偏见（biases）

信息存储（storage of info）：

感觉记忆（sensory memory）：持续0.25~1 s，包括9~20个字母，不集中注意力很快就会消失

短时记忆（short-term memory）：持续5~20 s，7±2

通常为信息的提取（extraction），基于音频编码机制（audio coding）

长时记忆（long-term memory）：analysis—decide—recall

通常为信息的加工处理（processing），基于逻辑编码机制（logic coding）

问题解决的方式：试错&类比推理&启发式目标分解

第六部分：行为&心理（behavior&psychology）

三种典型工作行为（work behavior）的研究：

繁重的体力劳动（heavy physical work）

衡量因素：摄氧量（oxygen uptake）、心率（heart rate）、肌电信号（EMG  signals）

影响因素：工作方式、姿势、工作量、工具、环境等

design：营造良好的工作环境，设计能够减少劳动量并且舒适的工具，设计手柄使身体靠近物体，直腰跪下，减少椎间盘压力

技能性工作（skill work）

衡量因素：完成精度（precision）、速度（speed）、学习难度（difficulty）

需求：肌肉快速收缩和移动的精准调度（mediation and precision）、注意力（attention）、视觉控制（visual control），需要学习活动和形成反射or习惯

design：以效率和健康为目标，设计良好的工作流程，创建基于工作效率和精度的扇形覆盖工作区（fan-shaped area in form of eyes）

操作类工作：避免两项工作同时展开，操作者可以用自由控制工作速度，尽量采取水平动作设计，确保完全的视觉可见性，避免注意力分散

脑力工作（brain work）

心理模型（mental models）&意识（consciousness）

模型匹配（template matching）：相似的模型（similar model）&特殊到一般规律的推导（deducing）

阈值理论（threshold theory）：行为由不确定的心智模型决定

心智模型（mental models）：外部知识（external）&内部知识（internal）、显性知识（explicit）&隐性知识（implicit）

执行差距（execution gap）：用户目标（user's goal）和允许操作的系统（allowable system operations）之间的能力差异（ability difference）

评价差距（evaluation gap）：解释系统工作状态（system working status）和评估（assessing）目标是否达成之间的信息差异（info difference）

差错：失误（fault）、过失（mistakes）、遗漏（forgetting）&模式错误（pattern errors）

以用户为中心（user-centered）的设计：

1.充分利用外部知识（external knowledge）来减少记忆负担

2.简化任务结构（task structure）和层次

3.视觉突出（emphasize vision），提供实时反馈（real-time feedback）

4.建立正确的匹配（right matching）

5.利用限制性的因素（limitation factors）

6.容错性（fault tolerance）

7.一些涉及到重要功能的地方适当故意增加操作难度（operation difficulty）

任务分析（task analysis）：HTA分析（Hierarchical task analysis层次任务分析）

1.定义任务（define）：明确用户，分解为同一级别的子任务（sub-goal）

2.描述任务（describe）：避免重复和遗漏

3.建立模型（models）：建立实现不同功能的工作模型

4.分析任务（analysis）：分析任务复杂性（complexity），包括技能水平（levels）、任务关系（relationship）、任务持续时间（duration）

第七部分：动机（motivation）和体验（experience）

动机是驱动力（driving force），表现为一种紧张状态（state of tension）

1.内部动机（internal motivation）&外部动机（external motivation）

2.原始性动机（primitive motivation）&社会性动机（social motivation）

3.积极动机（positive motivation）&消极动机（negative motivation）

4.理性动机（rational motivation）&情感动机（emotional motivation）

需求（demand）表现为一种缺失状态（state of loss）

需求三元论：权力（power）、交往（communication）、成就（achievement）

马斯洛需求结构（Maslow Demand Structure）：

生理（physiology） — 安全（security） — 归属和爱（love and belongings） — 自尊和被尊重（self-esteem and respect） — 自我实现（self-realization） 

目标（goal）：生活目标（life goal）、体验目标（experience goal）、最终目标（final goal）

用户体验（user experience）：

认知（cognition）：感知觉（perception）、记忆（memory）、信息内容（content）、信息呈现方式&结构（presentation&structure）

情感（emotion）：积极情绪（positive emotion）&消极情绪（negative emotion）

意识（consciousness）：引起用户观察（observation）、思考（thinking）、期待（expectation）

行为（behavior）：用户习惯（habit）、使用方式（way）、使用效果（effect）、使用效率（efficiency）、用户学习和记忆（learning and memory）、用户犯错（mistakes）

四大因素：品牌（brand）、内容（content）、可用性（usability）、功能性（functionality）

ways：深度访谈（in-depth interviews）+参与式观察（participatory observation）=情境化访谈（situational interview），焦点小组（focus group），工作坊（workshop），脚本提纲（剧本）（script），用户参与式设计（user participatory design）

标准：

真实需求（real demands）

可用性（usability）：易学、易记、高效、满意、错误预防、纠正

美观性（beauty）

适应性（adaptability）：适用多用户、多场景

易管理性（manageability）：使用、携带、维护等方便

第八部分：交互设计（Interaction design）

正在快马加鞭的整理中……

第九部分：环境行为和心理（environmental behavior and psychology）

环境知觉（environmental perception）：真实感知环境信息，受知觉定势（perceptual set）的影响

色彩联觉（Color Synaesthesia）：温度感，距离感，轻重感，面积感，动静感

个人空间（personal space）：私密性（privacy）&领域性（territoriality）

认知地图（cognitive map）：路径（path）、标志（sign）、节点（node）、区域（area）、边界（border）

评价地图（evaluation map）

空间行为（spatial behavior）：

空间动作性行为习性：捷径，侧边行走，逆时针转向，依靠性

空间体验性行为习性：人看人，围观，安静与凝思

空间行为的规律：

1.环境应激模式（environmental stress pattern）：利用环境达成舒适性和安全性等

2.参与模式（participation pattern）：人看人

3.流动模式（flow pattern）：带着目的性和方向性的运动

4.停留模式（stop pattern）：边界效应（border effect），领域性（territoriality）

文化维度学说：权力范围（power），个人主义（individualism），性别取向（gender），确定性（certainty），长期性（long-term）

未完待续……