Kognitive Interaktionsmodelle

Kognitive Modelle beschreiben und prognostizieren, wie Menschen interaktive Systeme wahrnehmen, denken und bedienen. Sie ermöglichen es Analysten, die Leistung, wie z. B. die Aufgabenzeit, abzuschätzen, bevor ein Benutzer getestet wird.

Definition

Kognitive Interaktionsmodelle sind formale oder quantitative Beschreibungen der menschlichen perzeptuellen, kognitiven und motorischen Prozesse, die bei der Nutzung eines Systems beteiligt sind. Sie werden verwendet, um Interaktionen zu erklären und Maße wie die Aufgabenbearbeitungszeit ohne empirische Tests vorherzusagen.

Scope

Dieses Thema behandelt analytische Modelle der menschlichen Leistung bei der Interaktion: den Model Human Processor, die GOMS-Familie und das Keystroke-Level-Modell zur Vorhersage von Aufgabenzeiten von Experten sowie Gesetze der motorischen und perzeptuellen Leistung wie Fitts'sches Gesetz und Hick-Hyman-Gesetz. Es wird untersucht, wie diese Modelle die Effizienz vorhersagen und Designentscheidungen beeinflussen. Es werden weder empirische Metriken, die von Benutzern erhoben werden (behandelt unter Usability-Metriken und -Messung), noch gerätespezifische Details des Zeigens (behandelt unter Eingabe- und Interaktionstechniken) behandelt.

Core questions

• Wie kann die Aufgabenbearbeitungszeit vor dem Bau oder Test einer Schnittstelle vorhergesagt werden?
• Was besagt das Fitts'sche Gesetz über die Zeit, ein Ziel zu erreichen?
• Wie zerlegt die GOMS-Familie Aufgaben in Ziele, Operatoren, Methoden und Auswahlregeln?
• Was sind die Stärken und Grenzen prädiktiver kognitiver Modelle?

Key concepts

• Modell des menschlichen Prozessors
• GOMS
• Keystroke-Level-Modell
• Fitts'sches Gesetz
• Hick-Hyman-Gesetz
• prädiktive Leistungsmodellierung
• Experten-Aufgabenzeit
• Operatoren und Methoden

Key theories

GOMS und das Keystroke-Level-Modell

GOMS analysiert die Leistung bei geschickten Aufgaben als Ziele, Operatoren, Methoden und Auswahlregeln; sein einfachstes Mitglied, das Keystroke-Level-Modell, prognostiziert die Ausführungszeit von Experten, indem es die geschätzten Dauern elementarer Aktionen wie Tastenanschläge, Zeigen und mentale Vorbereitung summiert.

Fitts'sches Gesetz

Die Zeit, sich zu einem Ziel zu bewegen und es zu erreichen, nimmt mit der Entfernung zu und mit der Zielgröße in einer logarithmischen Beziehung ab, was Designern eine quantitative Grundlage für die Dimensionierung und Platzierung interaktiver Steuerelemente bietet.

Das Modell des menschlichen Prozessors

Card, Moran und Newell modellierten den Menschen als interagierende perzeptuelle, kognitive und motorische Prozessoren mit charakteristischen Kapazitäten und Zykluszeiten, was eine Grundlage für technische Annäherungen an die Interaktionsleistung bietet.

Clinical relevance

Kognitive Modelle ermöglichen es Designern, Schnittstellenalternativen analytisch zu vergleichen, z. B. abzuschätzen, welches Menülayout oder welche Steuerungsplatzierung schneller ist, ohne für jede Option Studien durchzuführen; insbesondere das Fitts'sche Gesetz leitet die Größe und Platzierung von Zielen in grafischen und Touch-Interfaces.

History

Das Buch von Card, Moran und Newell aus dem Jahr 1983 übertrug die kognitive Psychologie auf das Schnittstellendesign, aufbauend auf dem 1980 veröffentlichten Keystroke-Level-Modell und dem Fitts'schen Gesetz der zielgerichteten Bewegung von 1954. Die GOMS-Familie wurde später von John und Kieras verglichen und erweitert, und die prädiktive Modellierung bleibt ein Werkzeug für die analytische Bewertung neben empirischen Methoden.

Key figures

• Stuart K. Card
• Thomas P. Moran
• Allen Newell
• Paul M. Fitts
• Bonnie E. John
• David E. Kieras

Seminal works

• card1983
• card1980
• fitts1954

Frequently asked questions

Wofür wird das Fitts'sche Gesetz im Schnittstellendesign verwendet?

Das Fitts'sche Gesetz sagt voraus, wie lange es dauert, auf ein Ziel zu zeigen, basierend auf dessen Entfernung und Größe. Designer nutzen es, um häufig verwendete Steuerelemente größer zu gestalten oder sie an Bildschirmrändern und -ecken zu platzieren, die effektiv leicht zu treffen sind, wodurch die Zeigezeit und der Aufwand reduziert werden.

Wann sind prädiktive kognitive Modelle nützlicher als Benutzertests?

Prädiktive Modelle wie das Keystroke-Level-Modell sind am nützlichsten in frühen Phasen oder beim Vergleich vieler Designvarianten, da sie die Leistungszeiten von Experten kostengünstig und schnell abschätzen, ohne Benutzer rekrutieren zu müssen. Sie ergänzen Tests, die weiterhin erforderlich sind, um Lernen, Fehler und reales Verhalten zu erfassen, die die Modelle vereinfachen.