2014/10/8 1

4 GOMS

GOMS模型简介

1983年由Card, Morgan和Newell 提出的。

通过目标 (Goal)、操作 (Operator)、方法

(Method) 以及选择规则 (Selection) 四个元素

来描述用户的行为。

GOMS是在交互系统中用来分析建立用户行为的模

型。它采用“分而治之”的思想，将一个任务进

行多层次的细化。

GOMS

2014/10/8 2

2014/10/8 3

1.目标 Goals

目标就是用户执行任务最终想要得到的结果,它可以在

不同的层次中进行定义。如“编辑一篇文章”，高层次目

标定义为“编辑文章”，低层次目标定义为“删除字符”，

高层次目标可以分解成若干个低层次目标。

2014/10/8

2.操作 Operators

操作是任务分析到最低层时的行为，是用户为了完成任

务所必须执行的基本动作。如“双击鼠标”、“输入回车

键”。

操作不能再被分解，是原子动作。

一般情况下，假设用户执行每个操作的时候需要一个固

定的时间，并且这个时间间隔是上下文无关的（如击鼠标

需要0.2秒） ，即操作花费的时间与用户正在完成什么样

的任务或当前的操作环境没有关系。

4

2014/10/8 5

3.方法 Methods

方法是描述如何完成目标的过程。一个方法本质上来说是内部的算法，用来确定子目标序列及完成目标所需要的操作。

如：关闭窗口GOAL: ICONSIZE-WINDOW

. [select GOAL: USE-CLOSE-METHOD

. . MOVE-MOUSE-TO-WINDOW-HEADER

. . POP-UP-MENU

. . CLICK-OVER-CLOSE-OPTION

. GOAL: USE-L7-METHOD

. . PRESS-L7-KEY]

2014/10/8 6

4.选择 Selection

选择是用户要遵守的判定规则，以确定在特定环境下所要使用的方法。

当有多个方法可供选择时，GOMS中并不认为这是一个随机的选择，而是尽量来预测会使用哪个方法,这需要根据特定用户、系统的状态、目标的细节来预测要选择哪种方法。

用户Sam:

Rule 1: Use the CLOSE-METHOD unless another rule applies

Rule 2: If the application is GAME, use L7-METHOD

2014/10/8 7

Task:Editing

1GOAL:EDIT-MANUSCRIPT

2GOAL:EDIT-UNIT-Task repeat until no more unit

tasks

3GOAL:ACQUIRE-UNIT-TASK

GET-NEXT-PAGE if at end of manuscript

GET-NEXT-TASK

3GOAL:EXECUTE-UNIT-TASK

4GOAL:LOCATE-LINE

[select:USE-QS-METHED

USE-LF-METHOD]

4GOAL:MODIFY-TEXT

[select: USE-S-METHOD

USE-M-METHOD]

VERIFY-EDIT

GOMS实例

2014/10/8

找一个现实生活中的例子，如图书馆借书，银行ATM取

款,分析GOMS模型的应用。

8

2014/10/8 9

2014/10/8

GOMS系列模型

1.Keystroke-level modelGOMS击键层模型

是由David Kieras根据基本的GOMS模型发展而来，击键

模型中用户的交互行为被分解为几个元动作，每个元动作

都通过大量的测试得出一个平均时长（见下表），通过这

些元动作的累加得出界面设计方案需要的操作时间，来验

证和对比各种方案的优劣。

10

2014/10/8

2014/10/8

例如，鼠标使用可表示为“BB”(Button press, Button release), 连续三次敲击键盘可表示为“KKK”; 一个常见的指点操作表示为“MPBB”(think, point, press, release)。

12

2014/10/8

David Kieras建议采用下面十一步骤来计算完成任务的时间：

1、分析任务的详细操作步骤；

2、识别目标；

3、分析具体目标和具体任务；

4、识别完成目标和任务的方法；

5、将方法用伪代码的形式表示出来；

6、标明伪代码中所有的假设条件；

7、为每一步分析合适的心理或者击键操作；

8、为心理或者击键操作分配时间；

9、计算所有操作的执行时间；

10、根据操作者的特征来调节时间（如年龄）

11、证实结果。

13

2014/10/8

使用击键模型最困难的地方在于你无法判断用户什么时候会停下来进行无意识的心理活动。因此我们有必要参照以下规则定义插入M的时机。

规则0：候选M的初始插入

所有的K（击键）之前插入M，在所有用于命令选择的P之前插入M，但是对于选择命令参数的p不要插入M

规则1：删除可以预知的M

如果M前面的操作符（K,P,H）能完全预知M后面的操作符，则将M删除。例如你移动鼠标的目的是输入淘宝网址，这时候就需要删除由规则0添加的M，这时PMK就变成了PK。

14

2014/10/8

规则2 ：删除同一认知单元内的M

如果一系列的键入属于同一认知单元，则删除

第一之外的所有M，例如：输入taobao根据规

则0插入M应该是MKMKMKMKMKMK=6mk，由于

taobao是一个词的连续输入 所以属于同一认

知单元，删掉M后应该是MKKKKKK=M+6k。

规则3：删除连续终结符之前的M

如果K是一个认知单元后面的多余分隔符，例

如命令的分隔符后面紧跟参数的分隔符，则将

之前的M删除。Dir c: /p

15

2014/10/8

规则4：作为命令终结符的M的删除

如果K是一个分隔符，且后面紧跟一个常量字符串（例如，命令名或每次使用都一样的实体），则将之前的M删除（分隔符会因为习惯性的成为字符串的一部分，从而不需要单独的M）。但如果K是一个命令参数的分隔符，或者可能变化的字符串，则保留之前的M

如 hi bingo的操作为 MKK＋K＋MKKKKK；

而一个单元后的分隔符如果是执行命令或后跟可变参数，则M不能删除，如del file a 回车 操作为 MKKK+K+MKKKK+MK+MK。

规则5：删除重叠的M

不要计入任何与R（计算机响应时间）重叠的M。

16

2014/10/8

相关软件：计算时间的软件http://www.syntagm.co.uk/design/klmcalc.shtml

实例

任务描述：在淘宝网搜索T恤衫，屏幕资源不受限制，淘宝首页已经加载完成。

元动作分解：

把手移到鼠标：H

指向搜素输入框：HP

点击定位输入：HPK

将手移回键盘：HPKH

输入“T恤”：HPKHKKKK

17

2014/10/8

T恤在搜狗输入法中是默认项所以只需点击空格确认就可以了。如果中文输入结果不在默认选中状态下 还要加上一串 HPKH。

敲回车键加载搜索结果：HPKHKKKKK

因此我们的到的最终表达式为：HPKHKKKKK

18

2014/10/8

根据规则0增加初始M，表达式为：HPMKHMKMKMKMKMK

根据规则1-3删除多余的M得到表达式：HPKHMKKKKK=2H+P+6K+M+=0.8+2.2+1.2+1.35+2=4.55

如果采用搜索输入的自动补全功能表达式可以调整为：HPKHMKHPKPK=3H+3P+4K+M=6.65

通过对比两个表达式的结果，我们就可以得出自动补全在某些条件下输入效率低于全文输入的结论。

定量方法的好处在于它可以将无休止的争论转换为计算，得出公认的令人信服的结论。

19

2014/10/8

课后练习

A C

以输入GOD为例比较三款翻译界面

20

2014/10/8

2.NGOMSL（Natural GOMS Language）

自然语言GOMS模型是David Kieras1988年发展形成，目的是为了使得GOMS/CCT（认知复杂理论）能简易使用，又能保留标准GOMS模型的灵活性和效用。示例如下： Goal:Move a file into a subfolder in Windows XP（将一个文件移动到文件夹中）

Method for accomplishing goal of moving a file using the drag and drop option:（采用拖动方式）

Step 1:Locate the icon of the source file on the screen

Step 2:Move mouse over the icon of the source file

Step 3:Press and keep holding the left mouse button

Step 4:Locate the icon of the destination folder on the screen

Step 5:Move mouse over the icon of the destination folder

Step 6:Release left mouse button

Step 7:Return with goal accomplished

21

2014/10/8

Methodfor accomplishing goal of moving a file using the cut and paste option:（采用剪切+粘贴方式）

Step 1:Recall that the first command is called "cut"

Step 2:Recall that the command "cut" is in the right click menu

Step 3:Locate the icon of the source file on the screen

Step 4:Accomplish the goal of selecting and executing the "cut" command

Step 5:Recall that the next command is called "paste"

Step 6:Recall that the command "paste" is in the right click menu

Step 7:Locate the icon of the destination folder on the screen

Step 8:Double click with left mouse button

Step 9:Locate empty spot on screen

Step 10:Move mouse to the empty spot

Step 11:Accomplish the goal of selecting and executing the "paste" command

Step 12:Return with goal accomplished

22

2014/10/8

Selection rule set for goal: Move a file into a subfolder in Windows XP

If custom icon arrangement is used Then

accomplish goal: cutting-and-pasting.

If no custom icon arrangement is used Then

accomplish goal: drag-and-drop.

Return with goal accomplished.

23

2014/10/8

3.CPM-GOMS

该模型1988年由Bonnie John发展而来，和其它的GOMS

模型的演变形式不同，这个模型没有假设用户的交互过程

是一个序列过程，因此该模型能表示多任务行为。CPM-

GOMS代表着两个事物：认知性感觉动作（Cognitive,

Perceptual, Motor (parallelism)）和关键路径方法

Critical Path Model。在一个关键路径上使用认知、感

觉和动作操作来表示行为之间是如何并发执行。

24

2014/10/8

步骤： 列举用户的所有操作 按照相应的层次（认知、感知、动作）来列出所有的操作 用线条表示操作之间的顺序 为每步分配执行时间 计算总执行时间

这是最复杂的一个模型。

25

2014/10/8

应用CPM-GOMS 案例：

NYNEX 美国电话公司

如果使用新的计算机系统，每年接收电话能为公司省下$3M，但是每年新的工作台需要投资$10M。通过实地考察，发现新工作台比旧工作台要慢4%。通过CPM-GOMS模型，发现新工作台的速度要慢3%。最后，决定放弃新的工作台。

26

2014/10/8 27

1.优点

GOMS模型主要用于指导第一代（命令行）和第二代（WIMP）人机交互界面的设计和评价。

作为一种人机交互界面表示的理论模型，GOMS是人机交互研究领域内少有的几个广为人知的模型之一，并被称为最成熟的工程典范，该模型在计算机系统的评估方面也有广泛的应用。

GOMS虽然没有准确的描述人机交互，但是具备某些优点。它以较少的付出和成本，在很短的时间内能估算出人机交互所需要的时间，只要对每个任务的执行时间进行精确的计算。GOMS can save money! 美国电话公司NYNEX利用GOMS分析一套即将被采用的新的计算机

系统的应用效果，结果发现效果不理想，放弃了使用新系统，为公司节约了数百万的资金。

GOMS模型优点和局限性

2014/10/8 28

2.GOMS的局限性

GOMS没有清楚的描述错误处理的过程，假设用户完全按一种正确的方式进行人机交互，因此只针对那些不犯任何错误的专家用户。

GOMS对于任务之间的关系描述过于简单,只有顺序和选择.事实上任务之间的关系还有很多种，另外选择关系通过非形式化的附加规则描述，实现起来也比较困难。

GOMS把所有的任务都看作是面向操作目标的，而忽略了一些任务所要解决的问题本质以及用户间的个体差异，它的建立不是基于现有的认知心理学，无法代表真正的认知过程。