Human-Computer-Interaction (HCI) · • Cognitive Walkthrough – Experten-basiertes Verfahren – Experte simuliert Handlungsabfolge, die ein Benutzer zum Erreichen eines Ziels durchführen

05.11.2008

Human-Computer-Interaction (HCI)Human-Computer-Interaction (HCI)von Christian El Boustani

im Seminar: „Informationsfluss: Dokumentation

und Kommunikation im Unternehmen“

Christian El Boustani: Human-Computer-Interaction (HCI) 205.11.2008

InhaltInhalt● Einleitung und Motivation● Schnittstellen zwischen Mensch und Computer● Interaktion zwischen Mensch und Computer● HCI im Softwareentwicklungsprozess● Modellierung von HCI-Aspekten in FLOW● Zusammenfassung, Fragen und Diskussion


InhaltInhalt● Einleitung und Motivation● Schnittstellen zwischen Mensch und Computer● Interaktion zwischen Mensch und Computer● HCI im Softwareentwicklungsprozess● Modellierung von HCI-Aspekten in FLOW● Zusammenfassung, Fragen und Diskussion


Definition und Geschichte von HCI Definition und Geschichte von HCI

• Human-Computer-Interaction (HCI)– Definition: Disziplin, die sich mit dem Gestalten, Evaluieren und dem

Implementieren von interaktiven Computersystemen für den menschlichen Gebrauch und mit der Analyse von zentralen Phänomenen in deren Umfeld beschäftigt.

• HCI verwendet Erkenntnisse aus Wissenschaften wie z.B.– Psychologie – Wahrnehmungslehre– Design– Arbeitswissenschaften

Einleitung und Motivation

Quelle: www.as3.de


Definition und Geschichte von HCI (2) Definition und Geschichte von HCI (2)

• Historische Wurzeln– Anfang des Industriezeitalters:

Verbesserte Bedienbarkeit von Maschinen → Human-Maschine-Interaction

– Zweiter Weltkrieg: Entwicklung von effektiveren Waffensystemen



Bedeutung von HCI Bedeutung von HCI

• Usability als Akzeptanzkriterium von Software

• Wirtschaftlicher Erfolg von Produkten, die Software verwenden, hängt u.a. von Bedienbarkeit ab

• Gute Bedienbarkeit → Wirtschaftlichkeit:– Zeitgewinn (mehr Nutzen durch Software)– Weniger Schulungen von neuen Mitarbeitern notwendig– Weniger Fehler bei der Arbeit



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• Der Mensch verfügt über fünf Sinne:– Sehen– Hören– Tasten – Schmecken– Riechen

• Nur wenige Sinne werden bei HCI angesprochen– Keine Kompensation von Störungen möglich

(z.B. Schrift auf Bildschirm nicht lesbar → Kommunikation gestört)– Ein System spricht selten mehrere Sinne auf einmal an!

→ z.B. optische und akustische Ausgabe eines Feedbacks– Konsequenz: Informationsübermittlung über einen Sinneskanal muss

unbedingt störungsfrei ablaufen (→ auch Umgebungseinflüsse beachten)

Für HCI relevant

Ein- und Ausgabekanäle des MenschenEin- und Ausgabekanäle des MenschenSchnittstellen zwischen Mensch und Computer


• Ausgabe von Informationen– Akustisch: z.B. über Kopfhörer, Lautsprecher– Optisch: Displays, Beamer, Drucker– Mechanisch: selten – z.B. Vibrationsalarm beim Handy

• Eingabe von Informationen– Häufig Mechanisch:

• Texteingabe z.B. über Tastatur• Positionseingaben: z.B. Maus, Touchscreen

– Optisch: Handschrifterkennung– Akustisch: Spracherkennung– Für spezielle Anwendungen: Sensoren (z.B. biometrische Systeme).

Selten (geringe Zuverlässigkeit)

Ein- und Ausgabekanäle des ComputersEin- und Ausgabekanäle des ComputersSchnittstellen zwischen Mensch und Computer


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InteraktionsstileInteraktionsstile

• Interaktionsstile – Kommandozeile

• Schneller und direkter Zugriff auf Funktionalität des Systems• Flexibilität durch Änderung der Eingabeparameter• Erlernen der relevanten Befehle notwendig• Keine Übersicht über mögliche Befehle und Optionen verfügbar (falls kein

Hilfefunktion verfügbar ist)

Interaktion zwischen Mensch und Computer

Konsolenkommando „ping“ in Microsoft Windows Vista


Interaktionsstile (2)Interaktionsstile (2)

• Interaktionsstile (Fortsetzung)– Menüs

• Bieten dem Benutzer eine Auswahl an Optionen an• Mögliche Befehle müssen zur Bedienung nicht bekannt sein• Menüs nicht zwangsläufig graphisch (auch Textmenüs möglich)

– Natürliche Sprache• Für den Benutzer sehr einfach• Korrekte Transformation von sprachlichen Kommandos in konkrete

Handlungsanweisungen schwierig (Mehrdeutigkeit von Sprache)• Möglich: Systeme, die begrenzte Anzahl von Kommandos verstehen


Menü in OpenOffice Writer


Interaktionsstile (3)Interaktionsstile (3)

• Interaktionsstile (Fortsetzung)– Frage / Antwort und Anfrage Dialoge

• Dem Benutzer werden Fragen mit einer Auswahl von möglichen Antworten präsentiert (z.B. Online-Fragebogen)

• Einfach zu erlernen, Funktionalität jedoch eingeschränkt• Für Bedienung von Anfrage Dialogen muss die Syntax der Anfragesprache

bekannt sein (z.B. bei einer Suchmaschine)

– Formulare• Überwiegend zur Eingabe von Daten verwendet• Plausibilitätsüberprüfungen und Korrekturmöglichkeiten wichtig

– WIMP-Oberflächen• WIMP = „Windows, icons, menus and pointer“ (pointer = Mauszeiger)• Heute der übliche Oberflächenstil bei graphischen Benutzeroberflächen• ACHTUNG! WIMP (alleine) noch keine Garantie für gute Bedienbarkeit!



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Einführung von HCI in SoftwareprojektenEinführung von HCI in Softwareprojekten

• Einführung von HCI-Aspekten bereits in Anforderungsphaseeines Projekts

• Explizite Festlegung von Ergonomie und Usability als Qualitätsziele– Stufenweise Verfeinerung bis hin zu messbaren Eigenschaften

(→ Qualitätsmodell)– Verifizierbare Kriterien bzlg. Ergonomie und Usability nennen und diese

als Abnahmekriterien für das Projekt definieren• Zukünftige Endbenutzer des Systems frühzeitig in

Entwicklungsprozess mit einbeziehen– Erstellung von Benutzerprofilen– Einsatz von Mock-ups – Planung der Benutzerführung

HCI im Softwareentwicklungsprozess


Design-RegelnDesign-Regeln

• Design-Regeln– Allgemeine Regeln, um die Usability zu verbessern

• Erlernbarkeit– Wie einfach ist es für Benutzer mit System effizient zu interagieren und

seine Effizienz zu maximieren?

• Flexibilität– Wie vielfältig sind die Möglichkeiten für den Benutzer um mit dem

System Informationen auszutauschen?

• Robustheit– Beinhaltet Features, die ein erfolgreiches Erreichen der Ziele des

Benutzers ermöglichen



Design-Regeln (2)Design-Regeln (2)

• Beispiel für die Anwendung von Design-Regeln:– Erlernbarkeit


Vorhersehbarkeit(Benutzer kann Auswirkungenvon zukünftigen Handlungen

einschätzen)

Synthetisierbarkeit(Benutzer kann Auswirkungen

vergangener Handlungenauf aktuellen Systemzustand

nachvollziehen)Vertrautheit

(Metapher: Radiobuttons)


Design-Regeln (3)Design-Regeln (3)

• Beispiel für die Anwendung von Design-Regeln:– Robustheit


Wiederherstellbarkeit(Benutzer kann nach Erkennung

eines Fehler trotzdem seinZiel erreichen)

Beobachtbarkeit(Benutzer kann den internen

Systemzustand anhandder Oberfläche erkennen)


Goldene Regeln und HeuristikenGoldene Regeln und Heuristiken

• Goldene Regeln und Heuristiken– Konkretere Handlungsanweisungen als Design-Regeln

• Shneidermans Acht Regeln– Strebe nach Konsistenz– Biete dem Benutzer Individualisierbarkeit


Anpassbare Symbolleistenin Mozilla Thunderbird


Goldene Regeln und Heuristiken (2)Goldene Regeln und Heuristiken (2)

• Shneidermans Acht Regeln (Fortsetzung)– Biete dem Benutzer Feedback– Gestalte Dialoge derart, dass der Benutzer weiß, wann er eine Aufgabe

abgeschlossen hat• Negativbeispiel:


Defragmentierung einesDatenträgers unter Microsoft Windows Vista



• Shneidermans Acht Regeln (Fortsetzung)– Biete dem Benutzer Mechanismen zur Fehlervermeidung und

Fehlerbehandlung an– Erlaube dem Benutzer Handlungen rückgängig zu machen– Vermeide unerwartete Reaktionen des Systems– Entlaste das Kurzzeitgedächtnis des Benutzers


Wegweiser beim Bestellvorgang bei Amazon.de



• Beispiel: Anwendung von Shneidermans Regeln


Wann hat Benutzerseine Aufgabe

abgeschlossen?

Fehlervermeidung(Deaktivierte Schaltfläche) Handlungen rückgängig machen



• Normans sieben Prinzipien um Aufgaben zu vereinfachen– Verwende globales Wissen und das Wissen des Benutzers– Vereinfache die Struktur der Aufgaben– Mache die Dinge sichtbar– Klare Beschriftungen der Steuerelemente– Verwende Constraints um Fehlern vorzubeugen– Fehlertoleranz– Wenn alles andere versagt, dann standardisiere



Evaluations-TechnikenEvaluations-Techniken

• Evaluations-Techniken– Dienen zum Überprüfen, ob Usability Ziele erreicht worden sind

• Cognitive Walkthrough– Experten-basiertes Verfahren– Experte simuliert Handlungsabfolge, die ein Benutzer zum Erreichen

eines Ziels durchführen muss– Prüfung auf Usability-Schwächen in jedem Schritt– Vor allem Lernförderlichkeit und Erwartungskonformität werden geprüft– Nachteil: Prototyp oder detaillierte Spezifikation des Systems muss

vorliegen.



Evaluations-Techniken (2)Evaluations-Techniken (2)

• Heuristische Evaluation– Experten-basiertes Verfahren– Mehrere Prüfer bewerten Bedienbarkeit des Systems– Einstufung der Befunde (mögliche Schwachpunkte in der Bedienung)

auf Skala von 0 (unkritisch) bis 4 (katastrophal)– Bewertung basiert auf einer Menge von heuristischen Regeln wie z.B.

„Ist der Status des Systems erkennbar?“

• Evaluation durch Einbeziehen der Benutzer– Beobachtung der Benutzer bei Bedienung des Systems– Häufig verwendete Technik: „Think aloud“ (Benutzer beschreibt laut,

was er wahrnimmt, denkt und tut)– Experte kann Zwischenfragen stellen– Häufig angewendetes Verfahren in Usability-Laboren– Zu Beachten: Unnatürliches Umfeld → Ergebnisse u.U. nur bedingt

aussagekräftig



InhaltInhalt✔ Einleitung und Motivation✔ Schnittstellen zwischen Mensch und Computer✔ Interaktion zwischen Mensch und Computer✔ HCI im Softwareentwicklungsprozess● Modellierung von HCI-Aspekten in FLOW● Zusammenfassung, Fragen und Diskussion


FLOW-DiagrammFLOW-Diagramm

• HCI → Kommunikationsfluss nur zwischen Mensch und Computer

• Naiver Ansatz:

Modellierung von HCI-Aspekten in FLOW

ComputerBenutzer


FLOW-Diagramm (2)FLOW-Diagramm (2)

• Idee: Computer als flüssiger Speicher– Informationen als flüssig solange nur im Arbeitsspeicher vorhanden– Erst Speicherung auf Datenträger erzeugt feste Informationen


ComputerBenutzer Datenträger


HCI und FLOWHCI und FLOW

• HCI-Aspekte in FLOW schwierig zu modellieren

– Ziel von HCI: Bestimmte kognitive Prozesse auf Benutzerseite auslösen

– Kommunikationsstörungen zwischen Mensch und Computer mit FLOW-Notation nicht (differenziert) darstellbar



✔ Einleitung und Motivation✔ Schnittstellen zwischen Mensch und Computer✔ Interaktion zwischen Mensch und Computer✔ HCI im Softwareentwicklungsprozess✔ Modellierung von HCI-Aspekten in FLOW● Zusammenfassung, Fragen und Diskussion

InhaltInhalt


ZusammenfassungZusammenfassung

• Usability als Akzeptanzkriterium von Software und technischen Geräten

• Schnittstellen zwischen Mensch und Computer sind begrenzt • Wahl des Interaktionsstils hängt von Einsatzgebiet der

Software und von Benutzerprofil ab• Frühzeitige Integration von HCI-Aspekten in den

Entwicklungsprozess sinnvoll• Design-Regeln und Heuristiken helfen bessere Bedienbarkeit

zu erreichen• Evaluationstechniken können Schwächen in der Bedienbarkeit

einer Software aufdecken• HCI-Aspekte nur sehr begrenzt in FLOW modellierbar

(Kognitive Prozesse auf Benutzerseite nicht darstellbar).

Zusammenfassung, Fragen und Diskussion

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Human-Computer-Interaction (HCI) · • Cognitive Walkthrough – Experten-basiertes Verfahren – Experte simuliert Handlungsabfolge, die ein Benutzer zum Erreichen eines Ziels durchführen