Tvorba uživatelského rozhraní 9. Psychologické aspekty návrhu uživatelské rozhraní. Ing. Jan Schmidt, Ph.D. Ing. Tomáš Zahradnický, EUR ING, Ph.D. České vysoké učení technické v Praze Fakulta informačních technologií Katedra počítačových systémů Příprava studijních programů Informatika pro novou fakultu ČVUT je spolufinancována Evropským sociálním fondem a rozpočtem Hlavního města Prahy v rámci Operačního programu Praha adaptabilita (OPPA) projektem CZ.2.17/3.1.00/31952 Příprava a zavedení nových studijních programů Informatika na ČVUT v Praze. Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti J. Schmidt & T. Zahradnický (ČVUT FIT) Psychologické aspekty návrhu BI-TUR, 2011, Předn. 9 1 / 18
Obsah 1 Úvod 2 Kognitivní psychologie Experimenty a jejich vyhodnocování Výzkumné metody 3 Vnímání Zrak Sluch 4 Pozornost 5 Paměť J. Schmidt & T. Zahradnický (ČVUT FIT) Psychologické aspekty návrhu BI-TUR, 2011, Předn. 9 2 / 18
Úvod Psychogie, Fyziologie a Kognitivní psychologie Psychologie, [2] Psychologie je věda, která studuje lidské chování, mentální procesy a tělesné dění včetně jejich vzájemných vztahů a interakcí (souhrnně označované jako psychika) a snaží se jej popsat, vysvětlit a predikovat. Fyziologie [2] Fyziologie je vědní obor studující mechanickou, fyzikální a biochemickou podstatu procesů a činností v organismu, a to převážně empiricky. Kognitivní psychologie [3] Kognitivní psychologie studuje a vytváří modely toho, jak lidé vnímají, učí se, pamatují si, a jak přemýšlejí o informaci. J. Schmidt & T. Zahradnický (ČVUT FIT) Psychologické aspekty návrhu BI-TUR, 2011, Předn. 9 3 / 18
Kognitivní psychologie Experimenty a jejich vyhodnocování Experimenty a jejich vyhodnocování Cílem výzkumů kognitivní psychologie je: 1 metodologie získávání dat většinou se snažíme získat současně co možná nejvíce dat o kterých můžeme, ale nemusíme mít předsudky 2 analýza dat probíhá nejčastěji statisticky a snažíme se odpovědět na otázky: co se stalo? proč se to stalo? jak se to stalo? 3 vývoj teorií pokud je naše teorie správná, tak pokud nastane x, bude mít za důsledek y. 4 formulování hypotéz a jejich testování testujeme statisticky na hladině vyznamnosti 0.05 nebo nižší 5 aplikace poznatků J. Schmidt & T. Zahradnický (ČVUT FIT) Psychologické aspekty návrhu BI-TUR, 2011, Předn. 9 4 / 18
Kognitivní psychologie Výzkumné metody Výzkumné metody 1 Rízený experiment v laboratoři 2 Psychobiologický výzkum 3 Subjektivní výpovědi 4 Případové studie 5 Pozorování 6 Počítačové simulace J. Schmidt & T. Zahradnický (ČVUT FIT) Psychologické aspekty návrhu BI-TUR, 2011, Předn. 9 5 / 18
Kognitivní psychologie Výzkumné metody Řízený experiment v laboratoři Laboratoře umožňuje řídit většinu proměnných experimentu. Proměnné experimentu: nastavení laboratoře a prostředí (nezávisle proměnné), výstup experimentu (závisle proměnné), vstupy testovaného subjektu, chybové vstupy (např. datum/čas experimentu, atd.). Část nezávisle p. zafixujeme a zbylé označíme jako kontrolní p. Kontrolní p. budeme během testování měnit a sledovat závisle p. Získáme dostatečné mnoho vzorků (čas, % úspěšnosti,...). Provedeme statistické vyhodnocení naměřených dat. často s použitím korelační analýzy, abychom zodpověli otázky typu: Souvisí spolu rychlost odezvy a věk subjektu? + Snadno lze testovat velké množství subjektů, hodnodit, analyzovat. Obtížná generalizace výsledků pro jiné místo/čas/úlohu. Rozdíly mezi sterilní laboratoří a reálným životem. J. Schmidt & T. Zahradnický (ČVUT FIT) Psychologické aspekty návrhu BI-TUR, 2011, Předn. 9 6 / 18
Kognitivní psychologie Výzkumné metody Psychobiologické studie Zkoumají vztahy kognitivních funkcí a událostí/struktur v mozku: postmortem studie v ideálním případě začně ještě před smrtí zkoumaného subjektu provede se dokumentace chování subjektu s poškozeným mozkem po smrti zjišťujeme pitvou vztahy oblastí mozku a chováním subjektu in vivo zvířata protože subjektem je zvíře (opice, kočka), máme mnohem více možností měříme elektrickou aktivitu mozku jako reakci na vnější stimul, a to i na jednom konkrétním neuronu pomocí zavedení elektrody. můžeme část mozku subjektu poškodit a srovnávat ho s vlastnosti nepoškozeného subjektu odhadujeme funkci poškozené oblasti. in vivo lidé omezené použití invazivních metod a omezená generalizace ze zvířat různé zobrazovací metody: elektrické: elektroencefalograf, event-related potential statické: angiografie, výpočetní tomografie, magn. rezonance metabolické: positron emission tomography, funkční MRI, transcranial magnetic stimulation, magnetoencefalografie J. Schmidt & T. Zahradnický (ČVUT FIT) Psychologické aspekty návrhu BI-TUR, 2011, Předn. 9 7 / 18
Kognitivní psychologie Výzkumné metody Subjektivní výpověď o vlastní osobě Za určitých podmínek toto může být jediná metoda testování. Mívají formu dotazníku nebo interview, ve kterém dotazovaní odpovídají na otázky. Otázky mohou být obecné (Popište, aniž byste se dívali na botu, jak byste si zavázali tkaničku), výběrové, a/nebo mít podobu škály: silný silný nesouhlas nesouhlas nevím souhlas souhlas Monitorování telefonních hovorů je dobré. 1 2 3 4 5 Záznam polohy telefonujících je správný. 1 2 3 4 5 Archivace SMS po dobu 2 let je správné. 1 2 3 4 5 Tabulka: Likertova škála Obecně problém s platností výsledků: opravdu nikde dotazovaný nepřehání? nestydí se dotazovaný odpovědět na některou otázku? odpoví dotyčný na stejnou otázku stejně za týden? pochopil dotyčný správně naši otázku byla správně položena? J. Schmidt & T. Zahradnický (ČVUT FIT) Psychologické aspekty návrhu BI-TUR, 2011, Předn. 9 8 / 18
Kognitivní psychologie Výzkumné metody Případové studie Za určitých podmínek toto může být jediná metoda testování např. kde vezmeme dalšího člověka se stejnou poruchou? Testování probíhá pomocí: přímého pozorovnání subjektu pomocí interview psychometrickými testy Vhodné pouze pro menší skupiny subjektů + máme detailní informace o subjektu + můžeme subjekt zařadit např. do skupiny aplikovatelnost na další subjekty máme omezenou možnost generalizovat výsledky J. Schmidt & T. Zahradnický (ČVUT FIT) Psychologické aspekty návrhu BI-TUR, 2011, Předn. 9 9 / 18
Kognitivní psychologie Výzkumné metody Pozorování Metoda zkoumání, při které je subjekt pozorován v jeho přirozeném prostředí. Experimentátor musí dbát na to, aby nedošlo k interakci se subjektem. Pozorování subjektu může probíhat bez/s jeho vědomí/m. Co se zkoumá: jaké úkony subjekt provádí jako stopy po sobě zanechá + Subjekt není ovlivněn prostředím laboratoře a chová se přirozeně. + Lze provádět i experimenty, které by byly jinak neetické! Žádná kontrola nad experimentem. Možné ovlivnění subjektu přítomností experimentátora. J. Schmidt & T. Zahradnický (ČVUT FIT) Psychologické aspekty návrhu BI-TUR, 2011, Předn. 9 10 / 18
Kognitivní psychologie Výzkumné metody Počítačové simulace Experimentátor naprogramuje počítač k simulaci subjektu. Simulace obvykle předstuje aktivity subjektu, které by používal při řešení úloh testu. + 100% kontrola nad všemi proměnnými experimentu. + Můžeme zkoumat co vše lze modelovat. + Můžeme provádět jakýkoliv, i nebezpečný, experiment. + Umožňuje čisté testování hypotéz. Testy bývají velmi HW/SW náročné. Simulace nemusí přesně modelovat způsob, který by použil lidský mozek. J. Schmidt & T. Zahradnický (ČVUT FIT) Psychologické aspekty návrhu BI-TUR, 2011, Předn. 9 11 / 18
Vnímání Vnímání Čití (sensation) Proces sběru stimulů smyslovými orgány (oči, uši, nos, jazyk,...). Vnímání (perception) Vnímání definujeme jako sadu procesů, kterými rozeznáváme, organizujeme a chápeme čité stimuly přicházející z vnějšího prostředí. Poznání (cognition) Poznání definujeme jako sadu mentálních procesů, při kterých získáváme, poznáváme, nové vědomosti. Svět nevnímáme přesně tak, jako ho čijeme receptory. Vnější stimuly mozek neustále analyzuje a interpretuje. pán, jehož vidíme z okna 10. patra není trpaslík, byť ho tak vidíme. J. Schmidt & T. Zahradnický (ČVUT FIT) Psychologické aspekty návrhu BI-TUR, 2011, Předn. 9 12 / 18
Vnímání Zrak Zrak Světlo (= elektromagnatické vlnění s vlnovou délkou λ 380, 750 nm) dopadá na oční sítnici (retinu), kde je biochemicky transformováno na eletrochemické impulzy. Impulzy jsou skládány z nervových zakončení do optického nervu a odesílány do zrakového centra mozku k interpretetaci. Mezi čitým a interpretovaným mohou být rozdíly: Co vidíte? 1 krychli? 2 krychle, současně? 4 kosočtverce a čtverec? něco jiného? Navíc má oko schopnost adaptace na konstantní stimuly (Ganzfeldův efekt), a proto abychom viděli správně je nutné okem pohybovat! zkuste se zadívat dlouze na jednobarevnou plochu, aniž byste pohnuli okem. Postupně se bude barva ztrácet, až bude šedivá! J. Schmidt & T. Zahradnický (ČVUT FIT) Psychologické aspekty návrhu BI-TUR, 2011, Předn. 9 13 / 18
Vnímání Sluch Sluch Zvuk (= mechanické vlnění), které je slyšitelné, pokud jeho f 16, 20 000 Hz. Zvuk rozechvívá ušní bubínek, jehož vibrace se prostřednictvím třmínku, kovadlinky a kladívka přenášejí až do hlemýždě, kde jsou transformovány na elektrochemické impulzy. Impulzy jsou skládány z nervových zakončení do sluchového nervu a odesílány do sluchového centra mozku k interpretetaci. J. Schmidt & T. Zahradnický (ČVUT FIT) Psychologické aspekty návrhu BI-TUR, 2011, Předn. 9 14 / 18
Pozornost Pozornost Pozornost (attention) Jako pozornost označujeme stav, ve kterém aktivně zpracováváme jednu informaci z obrovského množství informací, které přicházejí prostřednictvím našich smyslů, paměti a kognitivních procesů tak, že ignorujeme ty zbylé. Funkce pozornosti: Signální detekce a bdělost Hledání Selektivní pozornost Difúzní (rozptýlená) pozornost J. Schmidt & T. Zahradnický (ČVUT FIT) Psychologické aspekty návrhu BI-TUR, 2011, Předn. 9 15 / 18
Paměť Paměť I Paměť Paměť je prostředek, pomocí kterého uchováváme a vyvoláváme předešlé zkušenosti tak, abychom tuto informaci byli schopni použít v budoucnu. Podle doby uchování dělíme na: senzorickou jen jako cache pro informace ze senzorů. krátkodobou 15-20 s bez opakování; člověk si pamatuje 7 ± 2 věci. dlouhodobou Podle typu informace dělíme na: akustickou vizuální sémantickou... Podle typu dělíme na: mechanickou logickou J. Schmidt & T. Zahradnický (ČVUT FIT) Psychologické aspekty návrhu BI-TUR, 2011, Předn. 9 16 / 18
Paměť Paměť II Fáze paměťového procesu: vštěpování ukládání informace do paměti do mechanické opakováním s věkem účinnost klesá do logické skládáním do celků s věkem účinnost roste klíčovou roli hraje spánek, při kterém se paměť defragmentuje uchování efektivní, jsou-li informace v logickém celku jsou-li informace vštěpovány systematicky mechanicky vštípené zapomínáme rychleji zapomínání vzniká vyhasínáním nervových spojů nejvíce se zapomíná v prvních hodinách po naučení pro většinu lidí platí, že si pamatují z toho co: čteme slyšíme vidíme slyšíme+vidíme řekneme děláme 10 % 20 % 30 % 50 % 70 % 90 % J. Schmidt & T. Zahradnický (ČVUT FIT) Psychologické aspekty návrhu BI-TUR, 2011, Předn. 9 17 / 18
Paměť Bibliografie Apple Computer, Inc.: Apple Human Interface Guidelines, 2011. Wikipedia Foundation: Wikipedia, 2011. Sternberg R. J., Sternberg K.: Cognitive Psychology, 6 th edition, Cengage Learning, 2012, USA. Kieras D.: Psychology in Human-Computer Interaction, 2004. J. Schmidt & T. Zahradnický (ČVUT FIT) Psychologické aspekty návrhu BI-TUR, 2011, Předn. 9 18 / 18