Lappeenrannan teknillinen yliopistoTietotekniikan osasto

KÄYTTÖLIITTYMÄT CT20A4500 (5 op)

Kevät 2008

Vesa Tenhunen (vtenhu@cs.joensuu.fi)

KÄYTÄNNÖN JÄRJESTELYT

Luennot (14.1. - 28.4.2008) ma klo 9-1214.1.-25.2. sali 450210.3.-28.4. sali 4411ei opetusta 3.3. ja 24.3.

Harjoitukset (21.3. – 28.4.2008)ma klo 12-13 (ryhmä 1)ma klo 13-14 (ryhmä 2)salit kuten luennoilla

Tentti ti 6.5.2008 (aika ja paikka ilmoitetaan myöhemmin)

1 JOHDANTO IHMISEN JA KONEEN VÄLISEEN VUOROVAIKUTUKSEEN

1.1 Kurssin aihepiiri osana tietojenkäsittelytiedettä (Denning, 1999)

- jokaisella tietojenkäsittelijällä pitäisi olla tietämystä neljältä eri alueelta (kuva 1)

Kuva 1. Tietojenkäsittelytiede

- tietojenkäsittelytieteen eri aihealueet:

1. Tietorakenteet ja algoritmit2. Ohjelmointikielet3. Tietokonearkkitehtuuri4. Käyttöjärjestelmät ja tietokoneverkot5. Ohjelmistotuotanto6. Tietokannat ja tiedonhaku7. Tekoäly ja robotiikka8. Tietokonegrafiikka9. Ihmisen ja koneen välinen vuorovaikutus10. Laskennallinen tiede11. Tietojärjestelmät12. Bioinformatiikka

1.2 Joitakin käsitteitä

- ihmisen ja koneen välinen vuorovaikutus (human-computer interaction, HCI tai computer-human interaction, CHI)

”Tieteenala, joka tutkii ihmisten käyttöön tarkoitettujen vuorovaikutteisten tietokonejärjestelmien suunnittelua, arviointia ja toteutusta ja näihin järjestelmiin läheisesti liittyviä ilmiöitä.” (Hewett et al., 1992)

suunnittelu

algoritminen ajattelu

ohjelmointi

representaatiot

ihmisten tarpeet

- ihminen

- kone

- vuorovaikutus”Käyttäjän ja tietokoneen välinen suora tai epäsuora kommunikointi... jossa käyttäjä on vuorovaikutuksessa koneen kanssa saadakseen aikaan jotakin.” (Dix ym., 1998)

- käyttöliittymävälineet ja kielet, joiden avulla käyttäjä on yhteydessä järjestelmään

- käytettävyys

”Missä määrin tietyt käyttäjät voivat käyttää tuotetta tuottavasti, tehokkaasti ja miellyttävästi saavuttaakseen tiettyjä päämääriä tietyssä tilanteessa.” (ISO 9241)

Nielsen: opittavuus, tehokkuus, muistettavuus, virheettömyys, miellyttävyys

- käyttäjäkokemusnautittava, viihdyttävä, hauska, palkitseva, luovuutta tukeva, esteettisesti miellyttävä, motivoiva, jne. (Preece ym., 2002)

1.3 HCI tieteenalana

- ihmisen ja koneen välinen vuorovaikutus on poikkitieteellinen ala

- sisältö (kuva 2)

Kuva 2. Ihmisen ja koneen välinen vuorovaikutus (Hewett ym., 1992)

- HCI ja suunnittelu (design)

- interaction design (Preece ym., 2002)”Vuorovaikutteisten tuotteiden suunnittelu siten, että ne tukevat ihmisiä heidän työ- ja arkielämässään.”

- software design (Winograd, 1996)

- (user) interface design (Grudin, 1990)

1.4 Suunnittelu ja ohjelmistotuotanto

- arkkitehdit vs. rakennusinsinöörit”Ohjelmistojen suunnittelu on tilojen suunnittelua ihmisten kommunikointia ja vuorovaikutusta varten.” (Winograd, 1997)

1.5 Suunnitteluun liittyvät kurssit (JoY, TKT)

- Ihminen ja vuorovaikutteinen teknologia- User-Centred Design (Käyttäjäkeskeinen suunnittelu)- Usability Engineering (Käytettävyystekniikat)- Graphical User Interfaces (Graafisten käyttöliittymien toteutus)- Kognitiotieteen kurssit

- voi opiskella etänä, kts. yleistietoa http://www.jyu.fi/it/laitokset/cs/kog/Connet ja opinto-oikeudesta http://www.cs.joensuu.fi/pages/saja/connet/

2 IHMISEN JA KONEEN VÄLISEN VUOROVAIKUTUKSEN HISTORIA

2.1 Taustaa

- 2. Maailmansota

- Ergonomics Research Society 1949

- man-machine interaction

- käyttäjien ja varhaisten tietokoneiden välinen vuorovaikutus oli luonteeltaan hyvin laiteläheistä

- tietokoneet lähinnä asiantuntijoiden apuvälineitä, joilla voitiin suorittaa laskentaa

- aluksi keskityttiin laitteiston suorituskyvyn ja sen komponenttien ergonomisuuden parantamiseen sekä korkeamman tason ohjelmointikielten kehittämiseen

- ohjelmoijien työtä pyrittiin helpottamaan kehittämällä uusia ohjelmointikieliä, kääntäjiä ja käyttöjärjestelmiä

- painopiste siirtyi laitteistotasolta ohjelmistotasolle ohjelmistotuotanto

2.2 HCI:n synty virallisena tieteenalana (1970- ja 1980-luku)

- teknologian kehitys

- mikroprosessorit- eräajosta vuorovaikutteisuuteen- syöttö- ja tulostuslaitteiden kehitys

uusia mahdollisuuksia ihmisen ja koneen välisen vuorovaikutuksen kehittämiseen

- käyttäjäkunnan laajeneminen ohjelmoijista ”tavallisiin” käyttäjiin (end users)

käytettävyydestä tuli aiempaa merkittävämpi ongelma

- orastavassa ihmisen ja koneen välinen vuorovaikutuksen tutkimuksessa yhdistyivät ohjelmistotuotannon ja sen avulla tuotettujen ohjelmistojen käytettävyyteen liittyvät kysymykset

- tutkimuskohteena ihmisen

- havaitseminen, motoriikka, aistit- myöhemmin myös korkeamman tason kognitiiviset toiminnot kuten oppiminen ja

ongelmanratkaisu

- kognitiotieteestä ja kognitiivisesta psykologiasta tuli ihmisen ja koneen välisen

vuorovaikutuksen hallitsevia taustatieteitä2.3 HCI 1990-luvulta nykypäivään

- 1990-luvulla tietokoneverkkojen ja ryhmäohjelmistojen kehittyminen näkyivät myös ihmisen ja koneen välisen vuorovaikutuksen tutkimuskohteissa

- laskennasta kommunikointiin

- tieto- ja viestintäteknologia (information and communication technology, ICT)

- yksittäisestä käyttäjästä ryhmiin

- kontekstin merkitys: työympäristö, organisaatio jne.

- organisaatiopsykologia, sosiaalipsykologia, antropologia uusina taustatieteinä

- 2000-luvulla keskeisiä trendejä mm.

- työelämän ja vapaa-ajan sekoittuminen- kaikkialla läsnä oleva, langaton, upotettu teknologia, mobiiliteknologia- ihmisen kognitiosta emootioihin ja arvoihin- käytettävyydestä käyttäjäkokemukseen

3 IHMINEN

- onnistunut suunnittelu edellyttää, että ymmärrämme käyttäjän kyvyt ja rajoitukset

- yleiset suunnitteluohjeet perustuvat yleensä tietoon siitä, miten ihminen aistii, havaitsee ja prosessoi asioita

3.1 Aistit

- ihminen kerää tietoa ympäröivästä maailmasta aistien avulla

- näkö, kuulo, tunto, haju, maku- liike- ja tasapainoaisti

- varsinainen havaintokokemus syntyy vasta aivoissa, jotka tulkitsevat aistien välittämät viestit

- käyttöliittymien suunnittelun kannalta tärkeimpiä aisteja ovat näkö-, tunto- ja kuuloaisti

3.1.1 Näköaisti

- kun valo osuu silmään, siitä aistitaan kaksi pääkomponenttia: kirkkaus ja väri

- sarveiskalvo ja mykiö kohdistavat valon kuvaksi verkkokalvolle

- verkkokalvolla on valolle herkkiä soluja, tappeja ja sauvoja

- tappisolut vastaavat värien aistimisesta- sauvasolut ovat erikoistuneet hämäränäkemiseen ja liikkeiden aistimiseen

- sauvasolut keskittyvät erityisesti verkkokalvon reunoille, tappisolut taas fovean eli tarkan näön alueen ympärille

- verkkokalvolla on myös ns. sokea piste

- verkkokalvolla on myös hermosoluja, jotka ovat erikoistuneet hahmon tai liikkeen tunnistamiseen

- noin 8 prosentilla miehistä ja 1-4 prosentilla naisista on jonkin tyyppinen värisokeus

- ihminen pystyy kohdentamaan katseensa vain yhteen kohteeseen kerrallaan

- ihminen näkee kohteiden yksityiskohdat yhdellä katseella noin viiden asteen alueelta

- yhdellä fiksaatiolla eli katseen kohdistuksella ihminen näkee tyypilliseltä katseluetäisyydeltä ruudulla 12 merkkiä totutussa lukusuunnassa eteenpäin ja 4 taaksepäin

Kuva 3. Silmän rakenne (www.nkl.fi)

- ihmisen vanhetessa näköaisti heikkenee

- kaukonäköisyys- näkötarkkuus- värien näkeminen- näköärsykkeiden prosessointi- ääreisnäkö

3.1.2 Kuuloaisti

- kuuloaistia pidetään usein toissijaisena näköaistiin verrattuna

- kuuloaistin avulla ihminen pystyy kuitenkin saamaan valtavan määrän informaatiota ympäristöstään

- ihminen kuulee äänet kaikkialta ympäriltään

- ääni on sidottu aikaan

- ihmisen kuulo on valikoiva

- ääni ja kuva täydentävät toisiaan

- ääni voi toimia muistutuksena tai hälytyksenä, luoda tunnelmaa tai toimia symbolina

- näön tavoin myös kuulo heikkenee vähitellen koko aikuisuuden ajan

- äänen erottaminen taustamelusta- sävelkorkeuden erottaminen- äänilähteen suunnan erottaminen

3.1.3 Tuntoaisti

- tuntoaisti välittää ihmiselle paljon elintärkeää (vaikkakin usein tiedostamatonta) tietoa ympäristöstä

- esim. kipu, lämpötila, paine

- tuntoaisti toimii kaikkialla iholla, herkkyys ja tarkkuus vaihtelevat

3.2 Havaitseminen

3.2.1 Yleistä havaitsemisesta

- havainnon syntyminen edellyttää aistinreseptorien ärsyttämistä riittävän voimakkaalla ärsykkeellä

- ärsykkeen havaitsemiskynnykseen vaikuttavat myös ympäristö ja käyttäjän mielentila

- havainto ei ole kopio todellisuudesta vaan ihmisen oma tulkinta siitä

- havainnot ovat melko kaavamaisia, josta on sekä hyötyä että haittaa

- havainnot ja ihmisen maailmankuva muokkavat toisiaan

3.2.2 Näköhavaintojen jäsentyminen

- näköhavaintojen jäsentymisessä on kaksi eri vaihetta

1) esitietoinen vaihe

2) tietoinen vaihe

- tietoisen vaiheen aikana alkaa yhtä aikaa sekä piirreohjattu havaitseminen että käsiteohjattu havaitseminen

- käytännössä näköhavainnossa huomio siirtyy siis joustavasti yleisestä yksityiskohtiin ja päinvastoin

- monimutkaisen prosessoinnin kautta syntyy lopulta yksitulkintainen havaintokuva

- ihminen voi vaihtaa tulkintaansa samasta kohteesta vaihtaen esimerkiksi taustan ja kohteen paikkaa

- usein käy kuitenkin niin, että kun jonkin asian on kerran hahmottanut, sen näkee aina samalla

tapaa eikä pysty enää kuvittelemaan millaista havainnon tekeminen on ihmiselle, joka näkee saman kohteen ensimmäistä kertaa

- kohteen ja sen taustan erottaminen toisistaan tapahtuvat esitietoisessa vaiheessa

- symmetriset osat, kuperat ja koverat elementit ja pienemmät alueet nähdään yleensä kohteina

- kohteiksi hahmottuvat asiat havaitaan heti

- yksittäisten ärsykkeiden ryhmittely suuremmiksi kokonaisuuksiksi tapahtuu vasta aivoissa

- ihmisen tapaa yhdistellä piirteitä kuvataan hahmolakien (gestalt principles) avulla:

1) läheisyys (proximity)

- visuaaliset ärsykkeet, jotka sijaistevat lähellä toisiaan, mielletään yhteenkuuluviksi

2) samankaltaisuus (similarity)

- samankaltaiset visuaaliset ärsykeet mielletään samaan ryhmään kuuluviksi

3) jatkuvuus (continuity)

- yhtenäinen viiva koetaan kuvioksi

4) tuttuus (familiarity)

- tutut ja merkitykselliset alueet nähdään kuviona

=

≠

5) valiomuotoisuus (good shape)

- kuviot ymmärretään mahdollisimman yksinkertaisina, pyritään ”hyvään muotoon”

= +

≠ +

6) yhteinen liike (common fate)

- kohteet jotka liikkuvat samaan suuntaan samalla nopeudella kuuluvat yhteen ryhmään

7) yhteenliittyminen (connectness)

- kohteet jotka ovat toisissaan kiinni kuuluvat yhteen ryhmään

8) sulkeutuvuus (closure)

- jos visuaaliset ärsykkeet näyttävät ikään kuin sulkevan sisäänsä jonkun alueen, katsoja näkee sen alueena ja ärsykkeet siihen kuuluvina rajoina eli yhteenkuuluviksi

- hahmolait tulisi ottaa huomioon käyttöliittymien suunnittelussa

3.3 Tarkkaavaisuus

- ihminen pystyy kiinnittämään huomiota vain tiettyyn määrään aistittavaa tietoa

- prosessoitava tieto valikoituu tarkkaavaisuuden avulla

- ihminen voi tarkkailla vain yhtä asiaa kerrallaan, ellei toiminta ole pitkälle automatisoitunutta

- automatisoituminen

- kun samaa asiaa toistetaan samoissa oloissa, suoriutuminen helpottuu- voi helpottaa merkittävästi tehtävästä suoriutumista, mutta johtaa myös virheisiin

- tarkkaavaisuuden suuntaaminen voi tapahtua kolmella eri tavalla

1) tahattomasti2) automaattisesti odotusten mukaisesti 3) valikoivasti

- tarkkaavaisuuden ylläpitäminen, keskittyminen = kuinka kauan ihminen pystyy tehokkaasti ja luotettavasti tarkkailemaan samaa kohdetta

- tarkkaavaisuutta on vaikea pitää yllä pitkiä aikoja

- tarkkaavaisuuden kohteen valikointi perustuu yleensä johonkin selvään muoto- tai väripiirteeseen

- huomiota vetävät puoleensa kohteet, jotka esimerkiksi erottuvat selvästi taustastaan, ovat uusia tai lähellä havainnoijaa

- tarkkaavaisuuden kohde vaihtelee: katse kohdistuu toiminnan kannalta merkitseviin asioihin ja viipyy pisimpään tärkeän informaation kohdalla

- tarkkaavaisuutta voivat heikentää erilaiset mielentilat ja ulkoiset olosuhteet, esim. väsymys, ahdistus, kiire, stressi, huono valaistus, erottelevien piirteiden vähyys tai epäjohdonmukaisuus

3.4 Muisti

3.4.1 Yleistä muistista

- muisti on ihmisen kolmas kognitiivinen perusprosessi (havaitsemisen ja tarkkaavaisuuden ohella)

- muisti on ihmisen toiminnan perusedellytys

- ihminen säilöö muistiinsa hyvin erilaisia asioita

3.4.2 Kolmitasoinen muistimalli

- ihmisen muisti jakautuu useisiin erilaisiin varastoihin, joilla on erilaisia tehtäviä

- usein ihmisen muistia kuvataan kolmitasoisella mallilla, jossa tärkeimmiksi varastoiksi on määritelty sensorinen muisti, työmuisti ja säilömuisti (kuva 4)

Kuva 4. Kolmitasoinen muistimalli (Sinkkonen et al., 2002)

- muistin toiminta

1) sensorinen muisti varastoi aistihavainnon hyvin lyhyeksi ajaksi

2) kohdistamalla tarkkaavaisuutensa johonkin ihminen siirtää havainnon sensorisesta muistista lyhytkestoiseen työmuistiin

3) lopulta tieto voi päätyä säilömuistiin, jossa se saattaa säilyä joitakin päiviä tai vuosikausia

- tieto voi myös hävitä ihmisen ulottumattomiin missä vaiheessa tahansa

- sensorinen muisti

- aistien välittömässä yhteydessä oleva muistivarasto- jokaisella aistilla omansa- erittäin lyhytaikainen

- työmuisti

- asiat, joita tarkkaillaan, ajatellaan tai käsitellään- tietoa säilytetään lyhyen aikaa kertaamalla- tieto on nopeasti saatavilla- työmuistin sisältö häviää, kun ihmisen mieleen tulee uusia asioita

- työmuisti voidaan jakaa edelleen kolmeen alavarastoon: keskusyksikköön, visuaaliseen varastoon (visuo-spatiaalinen lehtiö) ja auditiiviseen varastoon (fonologinen silmukka)

- fonologinen silmukka

- ylläpitää ja varastoi kielellistä aineistoa- tekstin ja puheen muistamisen ja ymmärtämisen varasto

- visuo-spatiaalinen lehtiö

- säilyttää ja käsittelee visuaalista informaatiota liittämällä siihen aina paikan

- keskusyksikkö

- tehtävien jako työmuistin varastojen välillä

- työmuistin tärkeimmät ominaisuudet

1) työmuistin varastot ovat modulaarisia eli toisistaan riippumattomia

2) työmuisti on hyvin rajoittunut kapasiteetiltaan

- mieltämisyksiköt

- ihminen kykenee koodaamaan yksittäisiä asioita suuremmiksi kokonaisuuksiksi- työmuisti rajoittaa vain yksiköiden määrää, ei itse yksiköiden kokoa

- säilömuisti

- arkipuheessa muistilla viitataan yleensä pitkäkestoiseen säilömuistiin- työmuistista poiketen säilömuistin kapasiteetti on valtava, lähes rajaton- tietoa saadaan säilömuistista kuitenkin hitaammin- tiedon tallettaminen säilömuistiin on yleensä hidasta, mutta toisaalta tieto myös

unohtuu hitaammin

- tiedon varastoinnissa on tärkeää, että tieto löytyy nopeasti ja helposti

- tämä varmistetaan tiedon organisoinnilla

- säilömuisti voidaan jakaa useaan eri osaan:

1) deklaratiivinen muisti

- ihmisen muistot ja tiedot, joita voidaan kuvata sanoin

- episodimuisti- sisältää omat muistot tapahtumista ja kokemuksista sidottuna aikaan ja paikkaan

- semanttisen muistin (merkitysmuisti, tietomuisti)- sisältää käsitteet ja niiden suhteet muihin käsitteisiin

2) proseduraalinen muisti

- ei-sanalliset muistot- taidot, toimintaohjeet

3.5 Oppiminen

- säilömuistissa olevien asioiden määrä lisääntyy, jolloin kykenemme selviytymään uusista tehtävistä

- kyetään toimimaan uusissa tilanteissa entistä tarkoituksenmukaisemmin

- uusi tieto varastoidaan säilömuistiin

- tilapäisen ja väliaikaisen rakenteen syntyminen ei riitä oppimiseen

- säilömuistissa oleva informaatio on aina järjestäytynyttä

- oppimisprosessista

- oppiminen riippuu aina siitä, mitä on jo opittu- oppiminen tapahtuu vähitellen

- tietoa täytyy pystyä käsittelemään työmuistissa niin, että se voidaan varastoida säilömuistiin siten, että se saadaan käyttöön tarvittaessa myöhemmin

- tiedon painamiseksi mieleen on kaksi tapaa

1) toisto

2) asioiden yhdistely aiempaan tietopohjaan

- tieto tallentuu säilömuistiin samanlaisina mieltämisyksikköinä kuin sitä on toistettu työmuistissa

- on helpompaa oppia tietoa, joka on

- rakenteellista- tuttua- konkreettista

- positiivinen tieto ja tunnepitoinen tieto säilyvät muistissa pitempään

- muistipalauttaminen

1) muistaminen (retrieval)

2) tunnistaminen (recognition)

- säilömuistista tieto ei (ehkä) katoa, mutta tieto saattaa muuttua ja vääristyä tai ihminen ei pysty palauttamaan sitä

3.6 Tunteet ja tarpeet

- viime aikoina on kiinnitetty yhä enemmän huomiota ihmisen tunteiden ja tarpeiden merkitykseen ihmisen ja koneen välisessä vuorovaikutuksessa

- käytettävyys vs. käyttäjäkokemus (kts. 1.2)

3.6.1 Yleistä tunteista

- tunteet ovat ihmisen toiminnanohjausjärjestelmä, joka toimii yhteistyössä kognition kanssa

- kognitiiviset toiminnat auttavat ihmistä hahmottamaan paikkaa ja tilaa, tunteiden tehtävä taas on ratkaista tilanteen merkitys ihmiselle itselleen

- kognitio vaikuttaa tunteiden aktivoitumiseen ja tunteet puolestaan ohjaavat kognitiivista prosessointi

3.6.2 Tunteet, motiivit, tarpeet

- tunteet liittyvät läheisesti tarpeisiin ja motiiveihin

- motiivit pitävät yllä ja suuntaavat toimintaa

- sekä tunteet ja motiivit perustuvat tarpeisiin

- yksi malli ihmisen tarpeista: Maslow’n tarvehierarkia (kuva 5)

Kuva 5. Maslow’n tarvehierarkia (Saariluoma, 2004)

- tarpeet määräävät sen, mihin ihminen pyrkii, mitä hän tavoittelee ja mihin hän ryhtyy

- tarpeet tulevat tietoisiksi tunteiden kautta

fysiologinen säilyminen

turvallisuus

läheisyys ja yhteenkuuluvuus

arvostus

itsensätoteuttaminen

3.6.3 Tunteiden analysointi

- tunnesisältö = tunteen aktivoitumisen tuoma lisäys ihmisen tilannehahmotukseen

- tunnesisällön kaksi pääulottuvuutta ovat tunnevalenssi ja tunneteema

- tunnevalenssi

- positiivinen vs. negatiivinen tunne

- tunneteema

- määrittelee tunteita tarkemmin

- tunnemerkitys = millä tavoin ihminen kokee jonkin asian

- ihminen antaa asialle, tilanteelle tms. tunnemerkityksen aiempien kokemustensa perusteella

- tunneoppiminen

- ihmisen tunnesisällöt kehittyvät koko elämän ajan

3.6.4 Tunteet ihmisen ja koneen välisessä vuorovaikutuksessa

- suunnittelun kannalta on olennaista, että käyttäjä saa käyttötilanteessa positiivisia vaikutelmia

- positiiviset tunteet motivoivat käyttäjää

- uusi tekniikka voi herättää sekä positiivisia että negatiivisia tunteita ihmisissä

- tuotteen tekniset ominaisuudet ovat olennaisia käytettävyyden kehittämisessä, mutta käyttäjien ja ostajien tunteet ratkaisevat

- tunteiden tunnistaminen ja ilmaiseminen on olennainen osa ihmisten välistä kommunikointia

- pitäisikö myös tietokoneiden tunnistaa ja ilmaista tunteita ihmisen tavoin?

- affektiiviset käyttöliittymät

- esim. käyttöliittymäagentit

- antropomorfismi (anthropomorphism) = ihmisille ominaisten piirteiden liittäminen eläimiin, luonnonvoimiin ja elottomiin esineisiin

- antropomorfiset käyttöliittymät

- tavoitteena palkitsevampi, hauskempi ja miellyttävämpi vuorovaikutus

- toisaalta voivat saada käyttäjän odottamaan liikoja tai ärsyttää häntä

- turhautuminen (user frustration)

- joitakin esimerkkejä käyttäjää turhauttavista tilanteista:

- järjestelmä ei vastaa käyttäjän odotuksia ja teettää käyttäjällä turhaa työtä- virheilmoitukset, jotka ovat epäselviä, käyttävät käyttäjälle outoja termejä eivätkä kerro

mistä virhe aiheutui tai miten siihen pitäisi suhtautua- päivitykset, jotka vaativat käyttäjältä aikaa ja vaivaa- käyttöliittymän ulkoasu on epämiellyttävä

3.7 Ajattelu

- ajattelu on korkein kognitiivinen toiminto ja se on mahdollista vain ihmiselle

- ihminen pystyy käyttämään tietoa esimerkiksi päättelyyn ja ongelmanratkaisuun myös tilanteissa, joissa tieto on puutteellista

- ihminen pystyy myös ajattelemaan asioita, joista hänellä ei ole kokemusta ja ratkaisemaan ongelmia, joita hän ei ole nähnyt aiemmin

- ajattelun vaatiman tiedon määrä vaihtelee

3.7.1 Päättely

- päättely on prosessi, jossa ihminen käyttää jo olemassa olevia tietojaan päätelläkseen jotakin uutta

- on olemassa useita eri päättelyn lajeja

1) deduktiivinen päättely- johtopäätös päätellään loogisesti sitovien päättelyaskelten kautta tietyistä lähtöoletuksista

2) induktiivinen päättely- päätellään yleinen sääntö erikoistapausten perusteella

3) abduktiivinen päättely- johtopäätöstä perustellaan sillä, että sen avulla voidaan selittää todistusaineisto

3.7.2 Ongelmanratkaisu

- ongelmanratkaisussa ihminen etsii ratkaisua tuntemattomaan tehtävään olemassa olevan tiedon avulla

- ihmisen ongelmanratkaisu perustuu hänen kykyynsä soveltaa tietojaan uusiin tilanteisiin

- ongelmanratkaisuun voi liittyä myös oivalluksia ja ongelman uudelleenmuotoilua

- ongelmanratkaisuprosessia voidaan kuvata ongelma-avaruus -teorian avulla

- ongelmarepresentaatio on ongelman alkutilan kuvaus

- ongelma-avaruus on ”laillisten” toimenpiteiden joukko

- työmuistin rajallinen kapasiteetti hankaloittaa monimutkaisten ongelmien ratkaisua ilman ulkoisia apuvälineitä

- onnistuneen ongelmanratkaisun ehto on, että ratkaisija näkee tai pystyy helposti päättelemään koko ongelma-avaruuden

- tuotteen ensimmäistä käyttöä kuvataan usein ongelmanratkaisuksi

- käyttäjä pyrkii yleensä käyttämään ongelmanratkaisumenetelmiä – jos ne eivät auta, hän voi turvautua heikompiin menetelmiin kuten puhtaaseen kokeiluun

3.7.3 Päätöksenteko

- päätöksenteko on valitsemista useasta mahdollisuudesta, joista päätöksen tekijän on oltava tietoinen

- monimutkaisessa päätöksenteossa virheet ja päätöksentekoon kuluva aika ovat suoraan verrannollisia päätökseen vaikuttavien vaihtoehtojen määrään

- tuotteiden käytössä on tehtävä kahdenlaisia päätöksiä

1) käyttötapaan liittyviä päätöksiä

2) päätöksiä, joihin haetaan apua tuotteesta

3.7.4 Mentaaliset mallit

- mentaaliset mallit ovat ihmisen mielessä olevia rakenteita jostakin todellisuuden osasta kuten laitteesta

- ihminen luo mentaalisia malleja selittääkseen jonkin ilmiön, kuten tuotteen toimintatavan tai rakenteen

- mentaalisissa malleissa on paljon alitajuisia osia

- kun ihmiset opettelevat ja käyttävät järjestelmää, he kehittävät samalla tietämystä siitä kuinka järjestelmää käytetään ja kuinka se toimii

- mentaalista mallia käytetään sitten apuna, kun käyttäjä päättelee, miten hän voi suorittaa jonkin tehtävän vuorovaikutteisen tuotteen avulla

- mitä enemmän ihminen tietää järjestelmästä ja sen toiminnasta, sitä enemmän heidän mentaalinen mallinsa siitä kehittyy

- arkielämässä ihmiset toimivat usein virheellisten mentaalisten mallien mukaan

- arkielämässä ihmiset kehittävät joukon abstraktioita siitä, miten asiat toimivat, ja soveltavat näitä usein eri laitteisiin riippumatta siitä miten hyvin ne niihin pätevät

- tutkimusten mukaan ihmisten mentaaliset mallit vuorovaikutteisten tuotteiden toiminnasta ovat huonoja, vajavaisia, sekoittuvat helposti ja perustuvat vääriin analogioihin ja taikauskoon

- ihannetapauksessa käyttäjien pitäisi pystyä muodostamaan mentaalisia malleja, jotka vastaisivat tuotteen suunnittelijan käsitteellistä mallia

4 VUOROVAIKUTUS

4.1 Käyttömahdollisuudet ja rajoitukset

4.1.1 Käyttömahdollisuudet (affordances)

- myös affordanssit, tarjoumat

- käyttömahdollisuudet viittaavat jonkin esineen, laitteen tms. havaittuihin ja todellisiin ominaisuuksiin, erityisesti niihin ominaisuuksiin jotka määrittelevät sen, miten kyseistä esinettä voidaan käyttää

- antavat selkeitä vihjeitä käyttötavasta

- periaatteena on käyttäjä voisi pelkästään näkemänsä perusteella tietää mitä pitää tehdä

- on kahdenlaisia käyttömahdollisuuksia

1) aitoja käyttömahdollisuuksia

2) havaittuja käyttömahdollisuuksia (perceived affordances)

4.1.2 Rajoitukset (constraints)

- rajoitusten avulla vähennetään käyttäjän toimintamahdollisuuksia tietyllä hetkellä

- näin tehdään käytöstä helpompaa ja vähennetään virhemahdollisuuksia

- eri tyyppisiä rajoituksia

1) fyysiset rajoitukset

2) loogiset rajoitukset

3) kulttuuriset rajoitukset

4.2 Kuinka ihmiset tekevät asioita

– 7 askeleen malli: kuinka ihminen toimii? (kuva 6)

Tavoitteet

Miten tavoitteeseen päästään Verrataan palautetta(intentio) tavoitteisiin

Mitä toimenpiteitä tarvitaan Tulkitaan havainto

Toiminta Havaitaan palaute

MAAILMA

Kuva 6. Ihmisen toimintaa kuvaava malli (Norman, 2002)

- toteutus ja arviointi

- toiminta voi alkaa mistä kohtaa mallia tahansa

- toteutuksen kuilu (gulf of execution)

- arvioinnin kuilu (gulf of evaluation)

- joka vaiheessa voidaan kysyä tiettyjä kysymyksiä, joilla voidaan varmistaa, ettei kuiluja toteutuksessa tai arvioinnissa ole

4.3. Suunnittelun periaatteita

4.3.1 Käsitemallit (conceptual models)

- käsitemallit ovat mentaalisia malleja

- ihminen muodostaa mentaalisen mallin laitteesta lähinnä tulkitsemalla sen toimintaa ja näkyvää rakennetta

- hyvä käsitemalli antaa käyttäjälle mahdollisuuden ennustaa hänen toimintansa vaikutuksia

- ilman hyvää käsitemallia käyttäjä voi tehdä asioita mutta ei välttämättä ymmärrä miksi, ei tiedä mitä odottaa tai mitä tehdä jos jokin menee pieleen

Kuva 7. Käsitemallit suunnittelussa Normania mukaillen (Yee & Walker, 2007)

- laitteen näkyvä osa: järjestelmäkuva (system image)

- design model: suunnittelijan käsitemalli

- user model: käyttäjän käsitemalli

4.3.2 Näkyvyys (visibility)

- mitä näkyvämpiä toiminnot ovat, sitä todennäköisempää on, että käyttäjät tietävät mitä tehdä seuraavaksi

- jos näkyvyyttä ei ole, käyttäjä joutuu arvailemaan

4.3.3 Kytkennät (mappings)

- pyrkimys luonnollisiin kytkentöihin

- esimerkiksi ohjainten ja toimintojen välinen yhteys tulisi olla mahdollisimman selvä

- kytkentöihin liittyvät ongelmat ovat yleisiä käytettävyysongelmia

- hyvät kytkennät vähentävät muistikuormitusta ja helpottavat käyttöä

4.3.4. Palaute (feedback)

- palaute olennaista ihmisen toiminnalle

- annetaan käyttäjälle tietoa siitä, mikä toiminto on suoritettu, mikä on tulos

4.3.5 Virheisiin varautuminen

”Jos virhe on mahdollista tehdä, joku tekee sen.” (Donald A. Norman)

- tehtyjen virheiden tulisi olla helposti huomattavissa, niiden vaikutus mahdollisimman vähäinen ja ne tulisi mahdollisuuksien mukaan olla peruttavissa

4.4 Vuorovaikutuksen käsitteellistäminen

4.4.1 Yleistä suunnittelusta

- järjestelmien suunnittelussa on usein houkuttelevaa lähteä liikkeelle suoraan konkreettiselta tasolta

- parempi tapa on kuitenkin aloittaa vuorovaikutuksen suunnittelu korkeammalta tasolta ja pohtia mm. seuraavia kysymyksiä:

- mitä halutaan luoda ja miksi?

- miten järjestelmä tulee tukemaan käyttäjiä heidän toimissaan?

- mitkä käytettävyyteen ja käyttäjäkokemukseen liittyvät tavoitteet ovat olennaisimpia, kun otetaan huomioon käyttäjät, tehtävät, käyttöympäristö?

- millaisia ongelmia käyttäjillä on nykyisen järjestelmän kanssa?

- miten em. ongelmat tullaan ratkaisemaan uudessa järjestelmässä?

- vuorovaikutussuunnittelun yhtenä tärkeimmistä tavoitteista voidaan pitää selkeän, ristiriidattoman ja riittävän yksityiskohtaisen käsitemallin välittämistä käyttäjälle

4.4.2 Vuorovaikutustavat

- suunnittelija voi aloittaa käsitemallin kehittelyn pohtimalla esimerkiksi sitä, mitä käyttäjät tulevat pääasiassa tekemään järjestelmää käyttäessään ja millainen vuorovaikutustapa (mode of interaction) tukisi käyttäjien toimintaa parhaiten

- vuorovaikutustapoja:

1) Käskyjen antaminen

- käyttäjä antaa käskyjä järjestelmälle- nopea ja tehokas vuorovaikutustapa- sopii erityisesti usein toistuviin toimintoihin (tiedoston tallennus, poisto,...)

2) Keskustelu

- käyttäjä keskustelee järjestelmän kanssa- sopii erityisesti tilanteisiin, joissa käyttäjän täytyy löytää tietoa tai keskustella jostain

tietystä asiasta- voi vaihdella hyvin yksinkertaisista dialogeista monimutkaisempiin luonnollista kieltä

hyödyntäviin järjestelmiin- etuna luonnollinen vuorovaikutustapa, joka on helpompi etenkin kokemattomille

käyttäjille- ongelmana kuitenkin se, ettei järjestelmä aina pysty vastaamaan käyttäjän kysymyksiin- vuorovaikutus voi myös joissain tilanteissa muodostua työlääksi ja yksipuoliseksi

3) Käsittely ja navigointi

- käyttäjät voivat liikkua tietyssä ympäristössä ja käsitellä virtuaalisia objekteja- virtuaalisella ympäristöllä on joitakin yhteyksiä todelliseen maailmaan ja käyttäjät

pystyvät hyödyntämään jonkun verran tietojaan todellisen maailman objekteista- virtuaalisia objekteja voidaan käsitellä tietyillä tavoilla (siirtää, avata, sulkea, valita...)- helppo oppia, myös kokemattomille käyttäjille- muistettavuus hyvä- jotkut käyttäjät voivat ottaa yhtäläisyydet todelliseen maailmaan liian kirjaimellisesti- kaikkia toimintoja ei voi tehdä suoraan eikä kaikkia tehtäviä esittää objekteina

4) Tutkiminen ja selailu

- tietoa on jäsennelty niin, että käyttäjät voivat oppia asioita ilman kysymysten esittämistä

- käyttäjät voivat etsiä tietoa samaan tapaan kuin muista medioista (kirjat, tv, radio, kirjastot, lehdet)

- tiedon jäsentäminen tärkeää, jotta käyttäjät pystyvät selailemaan tehokkaasti ja etsimään ja löytämään erilaista tietoa

4.4.3 Käyttöliittymämetaforat

- käyttöliittymämetafora on käsitemalli, joka on suunniteltu muistuttamaan jonkin todellisen kokonaisuuden tiettyjä puolia, mutta jolla on myös omanlaisiaan toimintoja ja ominaisuuksia

- voivat perustua toimintaan, objektiin tai molempiin

- tarkoituksena auttaa käyttäjää yhdistämään jo tietämäänsä uuteen tietoon ja oppimaan sitä kautta miten järjestelmä toimii

- käyttöliittymämetaforat ovat olleet suosittuja, sillä niiden avulla käyttäjät ovat voineet hyödyntää jo oppimaansa ja käyttää heille entuudestaan tuttuja termejä

- jonkin todellisen maailman esineen, laitteen tms. liian uskollinen jäljittely saattaa kuitenkin johtaa siihen, että suunnittelija rikkoo hyvän suunnittelun periaatteita tai päätyy kierrättämään huonoja suunnitteluratkaisuja

- metaforien käyttö voi myös rajoittaa suunnittelijan luovuutta ja kykyä ajatella uusia ratkaisumalleja

5 VUOROVAIKUTUSLAITTEET

5.1 Näppäimistöt

- näppäimistö on yhä pääasiallinen väline tekstin syöttämiseen

- aloittelija: < 1 lyönti / s., keskiverto toimistotyöntekijä: n. 5 lyöntiä / s

- nykyiset näppäimistöt sallivat vain yhden näppäimen painalluksen kerrallaan

- näppäimien asettelu: QWERTY

- muitakin vaihtoehtoja on, kuten Dvorak, mutta eivät ole juuri yleistyneet

- nykyisen näppäimistön on todettu rasittavan jonkun verran käsiä ja ranteita, joten niistä on tehty myös ergonomisempia versioita

- kuulo- ja tuntopalautteen saaminen näppäimistä on tärkeää

- pienempiä kannettavia laitteita varten on kehitelty uudentyyppisiä näppäimistöjä, jotka voivat olla huomattavasti normaalia näppäimistöä pienempiä tai kokonaan erillisiä osia, jotka voidaan esimerkiksi taittaa kasaan

- kännyköiden toiminnallisuuden monipuolistuminen on pakottanut suunnittelijat miettimään uusia syöttötapoja

- kännyköissä hyödynnetään normaaleja staattisia näppäimiä ja dynaamisesti nimettäviä näppäimiä (softkeys), joihin liittyy eri toimintoja eri tiloissa

- monissa kannettavissa laitteissa ei ole lainkaan varsinaista näppäimistöä

- kynien ja kosketusnäyttöjen käyttö tekstin syöttämiseen

- on myös näppäimistöjä, jotka on suunniteltu käytettäväksi yhdellä kädellä

- vammaisille käyttäjille on pohdittu vaihtoehtoisia tekstin syöttötapoja, jotka perustuvat esimerkiksi hiiren tai silmänliikekameran käyttöön

5.2 Osoitinlaitteet

- osoitinlaitteiden avulla käyttäjä voi esimerkiksi määritellä valinnan, kohdan näytöllä, suunnan tai polun

- osoitinlaitteet jaetaan suoriin ja epäsuoriin osoitinlaitteisiin sen mukaan, koskettaako käyttäjä suoraan kuvaruutua vai vaikuttaako epäsuorasti kuvaruudulla näkyvään osoittimeen

5.2.1 Suorat osoitinlaitteet

- valokynä- kosketusnäyttö

- kynä + kosketusnäyttö

5.2.2 Epäsuorat osoitinlaitteet

- hiiri

- ohjauspallo

- ohjain

- kosketuslevy

- digitointialusta

5.2.3 Osoitinlaitteiden vertailua

- yleisesti ottaen osoitinlaitteet ovat nopeampia käyttää kuin näppäimistön nuolinäppäimet ym. liikkumisnäppäimet

- riippuu kuitenkin tehtävästä

- jos näytöllä vain muutamia kohteita ja kohdistin voidaan ohjelmoida hyppäämään suoraan yhdestä kohteesta toiseen, näppäimen painallus on nopeampaa kuin osoittaminen

- tehtävät, joissa tarvitaan sekä osoittamista että kirjoittamista, soveltuvat paremmin nuolinäppäimille

- nuolinäppäinten käytössä katsetta ei tarvitse siirtää niin paljon kuin osoitinlaitetta poimittaessa

- kosketusnäyttö hyvä erityisesti silloin, kun ei tarvita tarkkaa osoittamista tai kun tarvitaan kestävyyttä (esim. julkiset tilat)

- tarkkaan pikselitason osoittamiseen soveltuvat hiiri, ohjauspallo, kosketuslevy ja digitointialusta

- ohjaimet soveltuvat parhaiten erikoistarkoituksiin kuten peleihin

5.2.4 Fittsin laki (Fitts’ Law)

- ennustaa tietyn kohteen osoittamiseen kuluvaa aikaa

- voidaan soveltaa käyttöliittymien suunnitteluun, esim.

- painikkeiden ja muiden elementtien asettelu ja koko- mitkä osoitinlaitteet soveltuvat parhaiten tiettyjen tehtävien suorittamiseen

- liikkeen aloittamiseen ja lopettamiseen kuluva aika on vakio, joten tietylle laitteelle liikkumisaika (T) on

jossa a vastaa liikkeen aloittamiseen ja lopettamiseen kuluvaa aikaa tietyllä laitteella ja b mittaa laitteelle ominaista nopeutta, D on etäisyys, jonka käden pitää liikkua aloituspisteestä kohteen keskelle ja W on kohteen koko.

5.3 Näytöt

- käyttäjät saavat palautetta tietokoneelta pääasiassa näytön kautta

5.3.1 Teknologia

- kuvaputkinäytöt

- elektronitykki ampuu elektronisuihkun kuvaputken pintaan, josta se johdetaan magneettikentän avulla erityisen maskin läpi

- nestekidenäytöt

- nestekristalleja ohjataan sähkövirran avulla- passiivimatriisitekniikka

- mm. matkapuhelimissa ja kämmentietokoneissa- aktiivimatriisitekniikka

- TFT -näytöt

- plasmanäytöt

- pieniä lasisia kapseleita, joiden sisällä on neonpohjaista kaasua

- LED-näytöt

- light-emitting diode- diodeja, jotka synnyttävät valoa, kun niihin johdetaan virtaa

- sähköinen paperi

- taipuisa alusta, johon voidaan tallentaa tekstiä ja kuvia sähkövarauksina- pieniä, kahta väriä sisältäviä kapseleita, jotka kääntyvät sähkövirran mukaan

- pistenäytöt (Braille displays)

- tietokoneeseen liitettävä laite, joka muuttaa näytön tekstin pistekirjoitukseksi

5.3.2 Suuret näytöt

1) informational wall displays- seinätaulut / näyttötaulut

2) interactive wall displays- interaktiiviset seinätaulut

3) multiple desktop displays

5.3.3 Muut näytöt

- heads-up display

- käyttäjän silmien eteen (esim. tuulilasiin) heijastettava näyttö

- helmet-mounted (head-mounted) display

- silmille asetettava näyttölaite- silmikkonäyttö, kypäränäyttö, datalasit