Informatik (Fach) / MCI (Lektion)

Mensch-Computer Interaktion

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• Bedeutung der Entwicklung von interaktiven Systemen     • Wachsender Kreis von Anwendern • Durch Einführung von PCs, später durch eingebettete Software • Programme werden oft nur gelegentlich genutzt => Lernaufwand wird zu einem herausragenden Kriterium • Sicherheitskritische Anwendungen (z.B. Prozessüberwachung) • Anteil der Benutzungsschnittstelle an der Software ist ständig gewachsen. • Aufwand von Schulungsmaßnahmen und anderen organisatorischen Maßnahmen hängt stark von der Schnittstelle ab. • Gestaltung interaktiver Systeme betrifft oft die Arbeitsplatzgestaltung. Durch ungünstige Entscheidungen werden Benutzer überfordert, geraten unter Stress oder müssen aufwändige Routinetätigkeiten   durchführen oder gänzlich neu qualifiziert werden.      
• Neue Formen der MCI Große Bandbreite an Ein‐ und Ausgabegeräten Eingebettete Software Tablet PCs, Apple IPad Spezialtastaturen, Throw & Tilt Multifunktionsleisten, Fußinteraktion  
• Wichtige Aspekte der MCI Barrierefreiheit Bewusste Gestaltung der User Experience  
• Was sind vermeidbare Probleme bei der Nutzung interaktiver Systeme? • Hoher Einarbeitungsaufwand • Unnötige Kompliziertheit (über die Komplexität des Anwendungsgebietes hinaus) • Systeme arbeiten „gegen“ die gewohnte oder gewünschte Arbeitsweise • Aufteilung von Vorgängen in sinnlose Teile • Psychische Beeinträchtigungen (Stress, Gefühl, das System „nicht im Griff zu haben“, Monotonie durch geistige Fließbandarbeit) • Abhängigkeit von (wenigen) Experten, die das System beherrschen
• Was sind typische Probleme bei Bedienhandlungen? • Unübersichtliche schlecht gestaltete Webseiten • Unverständliche Menüeinträge, Warnungen, .. Fehlernachrichten • Unzumutbar kleine Fonts • Bei mobilen Geräten (Digitale Kameras, Handys) sehr kleine Tasten; häufige Mehrfachbelegung einzelner Tasten • Programmabstürze
• Aspekte der Entwicklung interaktiver Systeme • Ein interaktives System zu gestalten, ist keine wohldefinierte Optimierungsaufgabe. • Die Freiheitsgrade bei der Gestaltung einer Benutzungsschnittstelle sind enorm. • Systeme sind oft für verschiedene Benutzergruppen (Anfänger, routinierte Benutzer, Sachbearbeiter, leitende Mitarbeiter). • Jede konkrete Realisierung hat Vor‐ und Nachteile, verstößt u.U. gegen bestimmte Richtlinien oder ist für eine Benutzergruppe problematisch. • Beispiele für Kompromisse: • Sicherheitsabfragen (Löschen, Beenden, …) • Verwendung von Abkürzungen in Menüs, Dialogen, … • Schnelle Erreichbarkeit von Kommandos vs. Übersichtlichkeit
• Usability Engineer Beherrscht den Usability Engineering Prozess mit seinen Phasen und kennt Methoden, um die Phasen durchzuführen (u.a. Benutzer‐ und Aufgabenanalyse, Vorbereitung, Durchführung und Auswertung von Tests)
• User Interface Designer Gute Designerfahrung (graphisches Design, Textdesign)
• User Interface Developer Beherrscht User Interface Werkzeuge, erstellt Softwarearchitektur mit Fokus auf den Usabilty‐Aspekten
• User Researcher • Durchführung von Befragungen, Interviews, Beobachtunge • Fokus: Aufgaben‐ und Benutzeranalyse
• Was heißt benutzerfreundlich? Effektivität: Der Anwender kann seine Aufgaben erledigen. Effizienz: Aufgaben werden mit minimalem Aufwand erledigt. Zufriedenheit: Arbeit mit der Software wird nicht als langweilig, Stress auslösend oder anderweitig störend empfunden. Angenehme Erfahrung: Nutzung der Software ist attraktiv, herausfordernd, wird als angenehm empfunden (User Experience)
• Interaktive Systeme aus arbeitswissenschaftlicher Sicht Die Arbeitswissenschaften beschäftigen sich mit den Auswirkungen der Gestaltung von Arbeit auf Menschen. Dies betrifft z.B. die körperlichen Auswirkungen von Bildschirmarbeit (auf Augen, Rücken, Handgelenke) und die psychischen Auswirkungen durch den Softwareeinsatz.
• Unterschied zwischen Software‐Engineering und Usability Engineering Software Engineering • Geht von relativ klar getrennten zeitlichen Phasen aus. • Ziel des Software‐Engineerings: Vollständige und exakte Analyse und Spezifikation vor dem Beginn der Implementierung • “Do it right the first time.” • Formale Methoden dominieren den gesamten Lebenszyklus Usability Engineering • Iterative Entwicklung • Zyklen aus Analyse, Spezifikation, Erstellung von Prototypen und Evaluierung von Prototypen • Schrittweise Verfeinerung • Häufig informelle Methoden
• Das Multi-Speicher-ModellderMCI Sensorische Speicher - hohe kapazität, geringe dauer
• Konsequenzen aus dem rapiden Verfall von Wahrnehmungen: • Benutzer können eine Meldung auf dem Bildschirm in wenigen Sekunden vergessen haben. • Daher: Interaktion so gestalten, dass Information möglichst sofort verwendet werden kann, z.B. in Hilfetexten. • Langsame Antwortzeiten (> 0.5 s) können dazu führen, dass Ziele vergessen werden. Benutzer sind dann vorsichtiger und denken vor jeder Aktion länger nach → sie werden also noch langsamer. • Fortschrittsanzeigen verringern die kognitiven Probleme.
• Arbeitsgedächtnis (AG) • Wenige Einheiten (früher: etwa 7, heute: 3-4), Superzeichenbildung • Prinzip: “ReduceShort-TermMemoryLoad”, Shneiderman
• Langzeitgedächtnis (LZG) • Inhaltsadressierter Speicher • Informationen assoziativ verknüpft (Assoziationen sind z.B. Generalisierungen, Spezialisierungen, Kategorisierungen und andere semantische Verbindungen)
• Superzeichenbildung (engl. Chunking) • Zusammengefasste Codierung elementarer Daten: Bsp.Zusammenfassung von Buchstaben, zu Wörtern, zu Sätzen • Alias-Bildung: Bsp:Hexadezimalzahlen: 6AB7 besser als 0110 1011 1100 0111; IP-Adressen:monet.cs.uni-magedburg.destatt 141.27.144.61;Telefonnummern, die Wörtern auf der Handy-Tastatur entsprechen • Fähigkeit ist abhängig von der Domäne und stark trainierbar. Bsp. Schachspieler • Vor allem gut eingeführte, bekannte Chunksnutzen (Zusammenfassung auf der Sprachebene setzt Kenntnis der Sprache voraus!)
• Multi-Speicher-Modell: WahrnehmungssystemeI Formen des Sehens • FovealesSehen(scharfesSehenin kleinemBereich, 1-2 Grad) • PeripheresSehen(zurGroborientierung)BewegungenSakkadischeAugenbewegungen, KopfbewegungenZeitlicheAuflösung: etwa100 ms, kürzewirdalsBlinkenwahrgenommen
• Visuelle Wahrnehmung Das visuelle System des Menschen beginnend mit dem Empfang von Si-gnalenüber die Linse des Auges (1), der Projektion auf die Netzhaut (2) (Retina), der Reizweiterleitung über den optischen Nerv (3), das Zusammenschalten der In-formationenbeider Augen im Kniehöcker (4) der Erkennung und Interpretation der wahrgenommenen Informationen im visuellen Kortex des Gehirns (5)
• Kriterien für präattentive Wahrnehmung • Das Vorhandensein von Objekten mit bestimmten Merkmalen wird auch bei kurzer Reizdarbietung wahrgenommen (< 0.2 s). • Die Wahrnehmung eines abweichenden Objektes ist unabhängig von der Anzahl der „normalen“ Objekte.
• Feature Integration Theorie (Anne Treisman) • Für jedes featurein den Daten entsteht eine individuelle feature mapim Gehirn. • Individuelle feature mapswerden individuell verarbeitet. • Wenn sich in einer dieser individuellen feature mapsdas target object erkennen lässt, ist die Wahrnehmung präattentiv. • Wenn erst durch Kombination der individuellen feature mapseine Erkennung möglich ist, ist eine serielle Analyse erforderlich. • Neuere fMRI-basierte Untersuchungen bestätigen diese Theorie (Analyse von aktivierten Arealen im visuellen Kortex).
• Grenzen der Feature Integration Theory (Treisman) • Es gibt asymmetrische Relationen. • Die Unterschiede müssen sehr deutlich sein. • Die Fähigkeit zur präattentiven Wahrnehmung hängt auch von den Erwartungen des Betrachters ab (Experimentdesign).
• Gestaltgesetze Gesetz der Nähe: Räumliche Nähe führt dazu, dass Information als zusammengehörig wahrgenommen wird, selbst wenn sich Formen und Farben unterscheiden. Gesetz der Gleichheit: Gleichheit von Farben und Formen führt ebenfalls (in geringerem Maße) zur Wahrnehmung von Zusammengehörigkeit
• Konsequenzen für Dialog-und Formulargestaltung: • Verbesserung der Wahrnehmbarkeit • Erleichtern des Suchens und Erkennens von Daten • Entstehen eines ausgewogenen, symmetrischen Layouts • Bewusste Hervorhebung von Zusammenhängen bzw. Vermeidung von fälschlicherweise wahrgenommenen Zusammenhängen • Einhaltung dieser Regeln kann die Bearbeitungszeiten deutlich verkürzen.
• Multi-Speicher-Modell: Wahrnehmungssysteme II Auditives System Echospeicher • Kapazität:etwa 5 Wörter  Dauer: etwa 1 500 ms (900-3 500 ms) Zeitliche Auflösung: etwa 100 ms
• Arm-Hand-Finger-System 1. Suche des Zielobjekts (= visuelle Suche) 2. Vorbereiten einer Bewegung zum Ziel 3. Durchführung der Bewegung
• Grundlegender Ablauf einer Selektion: • Initiale Bewegung (Ansteuerung der Muskeln) wird in mehreren Schritten iterativ korrigiert. • Overshooting und Undershooting. • Breite des Ziels beeinflusst die Anzahl dieser Korrekturzyklen und damit den Aufwand
• Selektionszeiten Selektionszeiten hängen von der Größe des Ziels in Bewegungsrichtung ab.
• Aufmerksamkeit Prozess der Verteilung kognitiver Ressourcen Begrenztes kognitives Vermögen Flexibler Einsatz von Ressourcen
• Formen der Aufmerksamkeit: •Selektive Aufmerksamkeit •Geteilte Aufmerksamkeit •Wechsel der Aufmerksamkeit (Cocktail-Party-Phänomen)
• Geteilte Aufmerksamkeit bei stark automatisierten, sequenziellen Vorgängen •Keine Beteiligung desArbeitsgedächtnis •Geprägt durch Gewohnheit und Erfahrung (z.B. Autofahren)
• Selektive Aufmerksamkeit •Bei unerwarteten oder gar bedrohlichen Ereignissen •Durch Willen gesteuert (absichtlich) •In unvertrauten Situationen und •Wenn Entscheidungen getroffen werden müssen
• Parameter bei Aufmerksamkeit •Wachsamkeit/Erregung •Modalitäten (Hörenund Lesen, HörenundSchreiben) •Trainingseffekte(Callcenter)
• Problem bei Aufmerksamkeit Definition und Quantifizierungvon Ressourcen
• Aufmerksamkeit an der Benutzungsschnittstelle Benutzer sollte: •Sich leicht konzentrieren können •Nach einer Unterbrechung die Arbeit “nahtlos” fortsetzen können •System sollte Erinnerungshinweise anbieten (letzte Position in einem Text) Realisierungsmöglichkeiten: •Geeignete Strukturierung •Änderungen visualisieren •“Kontext” vermitteln •Keine überflüssige Information darstellen!
• Aufmerksamkeit für die Bedienung einer Software Aufmerksamkeit für die Bedienung einer Software (Sekundäraufgabe) wird der eigentlichen Erledigung der Aufgabe (Primäraufgabe)entzogen Vermutung; kurze Variablennamen, unzureichende Quelltextdokumentation, unzureichende Benutzerdokumentation
• ACT-Theorie ACT-Adaptive Control of Thought Beschreibung der Aneignung von Fähigkeiten und ihrer Umsetzung
• Ziel der ACT-Theorie Ziel dieser Theorie ist es zu beschreiben, was die Gedanken des Menschen steuert, insbesondere, wenn er Handlungen erlernt und ausführt. Dadurch sind Vorhersagen über den menschlichen Umgang mit Computern möglich, und es können Aussagen über die Erlernbarkeit und den zeitlichen Aufwand bei der Handhabung von Software abgeleitet werden. In der ACT-Theoriesind Produktionen und Fertigkeiten zentrale Begriffe.
• DeklarativesGedächtnis: Fakten, Zusammenhänge, Konzepte (z.B. Hierarchie von Begriffen)
• Produktionen: Elementare Bestandteile des prozeduralenWissens (bzw. prozeduralenGedächtnisses
• ProzeduralesGedächtnis ProzeduralesGedächtnischarakterisiert erlernte Fähigkeiten (Klavier spielen, Tastaturbenutzung, sportliche Fähigkeiten)Bestehen aus Bedingungs-und Aktionsteil1. Wenn man abbiegen will, dann sollte geblinkt werden. 2. Wenn man blinken will, dann muss man den Blinker bewegen.
• Fertigkeiten: •Menge von Produktionen, die Handlungen steuern •Ausführung mit bewusster geringer Kontrolle
• Begriff des Ziels in der ACT-Theorie Gewollte Zustände, die durch eine Handlung herbeigeführt werden
• Begriff der Konfliktlösung Auswahl von Produktionen, um ein Ziel zu erreichen
• Parameter der Konfliktlösung: •Grad der Übereinstimmung •Stärke einer Produktion •Spezifitäteiner Produktion •Zieldominanz Beispiel: •Parkplatzsuche (Nähe, Schatten,einfach, …)
• Ebene des Handelns Automatisches Handeln Kontrolliertes Handeln
• Automatisches Handeln Direkt aus dem Produktionsgedächtnis ohne bewusste Entscheidungen. Unterteilung in: Routinehandlungen(stark automatisiert, teilweise bewusst ausgelöst) und hochautomatisierte Operationen, die vollkommen unbewusst ablaufen.
• Kontrolliertes Handeln Ableitung aus dem deklarativen Gedächtnis unter Nutzung von erlerntem Wissen. Erfordert selektive Aufmerksamkeit.
• Wie läuft das Prozedurale Lernen ab? 1. Phase DeklarativePhase 2. Phase Wissenskompilation 3. Phase Anpassung

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