De ce ne intereseaza modelele mentale in HCI

De ce ne intereseaza modelele mentale in HCI

Persoanele care folosesc tehnologia informatiei si sistemele interactive complexe sunt din ce in ce mai multe si mai diverse, atat in situatiile de munca, cat si in activitatile din timpul liber. Tehnologia informatiei este prezenta in telefoane, in televizoare, in computerele personale. Pe langa aceasta, serviciile publice sunt in dezvoltare: cantare electronice, bancomat combinat cu magazine electronice etc. Cei care folosesc aceste sisteme nu sunt "experti" si, cei mai multi, nu au o pregatire educationala focalizata pe modul de utilizare a tehnologiei informatiei. Mai mult, frecventa de folosire este uneori redusa. Drept consecinta, utilizatorii au o motivatie scazuta pentru practica, pentru citirea instructiunilor, pentru instructajul formal (care oricum n-ar fi posibil in majoritatea cazurilor). Totusi, utilizatorii au nevoie sa inteleaga functionalitatea dispozitivului, relatia acestuia cu sarcina lor si dialogul pentru punerea in aplicare a dispozitivului. Drept concluzie, metodele de design pentru interactiunea complexa, dar, uneori, cu o frecventa redusa, om-masina, trebuie sa se focalizeze (printre altele) pe facilitarea dezvoltarii unui model mental "instantaneu" care sa permita o interactiune utila.

Caroll & Olson (1987) definesc modelul mental ca o reprezentare mentala care reflecta modul de intelegere a sistemului de catre utilizator. Desi instruirea explicita pentru corectarea modelului mental are avantajele sale, in general nu aceasta este abordarea aleasa pentru proiectarea sistemelor "walk-up-and-use" si pentru aparatele de uz casnic (Wickens & Hollands, 2000). Dupa cum afirma Norman (1988), consecintele constau in formarea unor modele mentale eronate si in dificultatea de a interactiona corect cu aceste sisteme. Interesul din partea HCI (Human-Computer Interaction) pentru modelele mentale se bazeaza pe ideea ca, explorand ceea ce pot intelege utilizatorii si ceea ce gandesc despre sisteme, este posibil sa se proiecteze sisteme care sa faciliteze achizitia modelului mental adecvat si astfel sa se evite erorile in timpul utilizarii lor. In urmatoarele paragrafe va vom arata cateva exemple de sisteme proiectate "bine" si "prost", precum si consecintele lor asupra modelelor mentale ale utilizatorului si asupra performantelor lui.

1.1.  Exemple de probleme

Atunci cand ceva merge prost in proiectare, una din cele mai importante probleme este ca utilizatorul nu intelege tehnologia. Cel mai simplu raspuns, in acest caz,  ar fi acuzarea pe utilizatorului pentru ca nu este suficient de destept si pentru ca nu are educatia necesara. Dar, de fapt, designer-ii sunt cei care ar putea fi invinovatiti pentru a nu fi prevazut problemele pe care le-au cauzat viitorilor utilizatori. Utilizatorii sunt oameni caracterizati prin procese cognitive ca planificarea, executarea procedurilor si evaluarea starilor mediului in care traiesc. Actiunile utilizatorilor se bazeaza pe nevoile acestuia intr-un anumit moment, pe evaluarea situatiei in care se afla (inclusiv tehnologia pe care o percep si functionalitatea pe care o interpreteaza ca fiind disponibila) si pe cunostintele lor despre proceduri si expectante fata de rezultate. In majoritatea situatiilor, oamenii aplica cunostintele anterioare, ceea ce inseamna ca reutilizeaza modelele mentale (bineinteles, ajustate situatiei actuale). Dar in cazul situatiilor neasteptate cu noi elemente, utilizatorii vor dezvolta rapid un model al situatiei curente bazat in principal pe cunostintele lor anterioare despre situatii similare. Aceasta inseamna ca noua situatie va atrage dupa sine cautarea si selectia cunostintelor disponibile.

Waern (1989) aduce un prim exemplu referitor la problemele care pot aparea atunci cand utilizatorii unui nou sistem incearca sa refoloseasca cunostintele sistemelor existente. Intr-un studiu empiric, ea gaseste ca transferul de la masina de scris "traditionala" la un procesor de cuvinte sufera de o analogie evidenta intre sarcina veche si cea noua. Utilizatorii se asteptau ca noul sistem sa functioneze in acelasi fel ca cel vechi (de fapt acest lucru a fost exact ceea ce s-a anuntat despre noul sistem). Waern a gasit diferite tipuri de inconsistente intre modelul mental al utilizatorilor si modul real de functionare a noului sistem, cauzate de confuzia dintre cunostintele vechi si cele noi despre sistem:

Nepotrivirea sarcinii: de ex, inlocuirea unui cuvant cu un altul de aceeasi lungime. Sistemul vechi presupunea doua subsarcini - sterge vechiul si tasteaza noul cuvant; noul sistem presupune o singura subsarcina - tasteaza noul cuvant peste cel vechi.

Inconsistentele dialogului: de ex., un "spatiu" (obiectul manipulat prin atingerea si manipularea tastei space) in sistemul vechi e o locatie pe hartie, iar in cel nou, un caracter in text.

"Key sroke level confusion" pentru modificarea indicatorului "place-of-action": in vechiul sistem se folosesc tasta spatiu si cea pentru rand nou, iar in cel nou, se folosesc tastele-sageti.

Observatiile lui Waern indica faptul ca utilizatorii dezvolta un model mental al noului sistem care este analog celui vechi la nivelurile mentionate. Ca urmare, utilizatorii au avut o performanta sub optima (au realizat mai multe subsarcini decat era necesar pentru atingerea scopului), au inteles gresit in mod constant semantica dialogului si au facut erori de dactilografiere frecvente. In general, utilizatorii isi imaginau obiectele din text ca "rand nou", "spatiu", drept operatori asupra obiectelor din text (identic functiei tastelor-sageti); aceasta neintelegere s-a dovedit a fi o caracteristica stabila a modelului lor mental, care i-a impiedicat sa aiba o performanta optima pentru o perioada considerabila. Cunostintele anterioare despre un dispozitiv perceput a se comporta intr-un mod similar unuia nou par sa fie un determinant puternic al modelului mental aplicat unei situatii noi. Desi de multe ori acest lucru este considerat un avantaj, nu este insa intotdeauna asa; ne intrebam oare ca s-ar fi intamplat daca noul dispozitiv nu ar fi prevazut o tasta-spatiu si una pentru rand nou, prevenind astfel analogia incorecta.

Analiza: Efectele consumului de alcool Analiza: Identitatea de secui

Daca am cauta sistematic probleme la diferite niveluri ale interactiunii om-masina, am putea gasi multa alte probleme caracteristice situatiei in care cunostintele si modelul mental al utilizatorilor nu sunt congruente cu cunostintele necesare manipularii cu inteles a situatiei

1.1.1. Dezacorduri intre intentia designerilor si modelele mentale ale utilizatorilor la nivelul delegarii sarcinii

O companie feroviara olandeza planifica sa inlocuiasca operatorii umani de la ghiseele de bilete din garile mici. Pentru a-si atinge scopul, primul pas a fost sa realizeze masini care sa vanda bilete pentru calatoriile de o zi [day trips] si sa le amplaseze pe platforme. Primele masini ofereau posibilitatea utilizatorilor de a cumpara bilete in orice directie din tara. Totusi, calatoria trebuia sa inceapa din locatia de la care a fost emis biletul. Nici masina si nici campania de informare destinata schimbarii comportamentului de cumparare a biletelor nu mentionau acest lucru. Astfel ca, multi calatori cu abonamente de o luna pe o traiectorie anume, se "luptau" cu masinile in incercarea de a obtine o extensie a calatoriei intr-o destinatie neacoperita de bilet. Ca urmare, schimbarea comportamentului de cumparare nu s-a produs asa cum se astepta. Cerintele formulate pentru prima generatie de masini nu tinea cont de tiparele reale de comportament al calatorului, nici chiar la nivelul cel mai "inalt" de planificare si strategiile de cumparare. Acesta este un exemplu de inconsistenta intre modelul mental al utilizatorului despre masina si modelul conceptual implementat in aceasta.

1.1.2. Probleme in reproiectarea semanticii sarcinii si a functionalitatii

Sommerville si colab. (1994) aduc in discutie reproiectarea unui sistem de control de trafic aerian. Printre altele, se pune problema alegerii obiectelor relevante pentru spatiul sarcinii, care ar trebui sa fie parte din modelul sarcinii sistemului. In mod traditional, controlorii de trafic aerian folosesc "panglici de zbor", simbolizand fiecare avion, cu o serie de atribute ale zborului inscriptionate (vezi fig.1). Pe masura directionarii zborului, panglicile sunt scrise, si sunt manipulate si repozitionate fizic la biroul celor responsabili de respectivul spatiu aerian. Bineinteles ca toata informatia de pe panglici, precum si istoricul ei, poate fi manipulata si prin crearea unei inregistrari electronice. La nivel abstract (nivel de sarcina), functionalitatea acesteia este evidenta, automatizarea parand una acceptabila. Insa, utilizatorii umani, in conditii de supraincarcare mentala, recurg la folosirea unor elemente fizice din situatia de munca pentru se ajuta in mentinerea concentrata a atentiei atat asupra muncii in general, cat si asupra subsarcinilor in desfasurare. Panglicile de zbor din hartie se pare ca au exact aceasta functie: sunt obiecte fizice, vizibile, contin toate informatiile relevante precum si schimbarile care se produc; ele pot fi grupate si manipulate ceea ce il face pe utilizator sa "simta" munca in desfasurare. In acest caz, modelul mental al spatiului sarcinii presupune ca anumite informatii sa fie permanent perceptibile si manipulabile de catre utilizatori (de ex, evaluarea  muncii in functie de numarul de panglici). Prima versiune nu includea aceasta functie.

Figura 1. Exemplu al unei panglici care cuprinde progresul unui zbor. Adaptat din Sommerville et al. (1994)

1.1.3. Aspecte privind nivelul sintaxei al unui dialog nou proiectat

Proiectarea unui dialog ar trebui sa tina seama de faptul ca , comportamentul uman este directionat spre scop. De exemplu, daca scopul unei persoane care foloseste un bancomat este sa scoata bani, utilizatorul are tendinta sa opreasca dialogul cu masina imediat ce primeste banii. Identificarea utilizatorului cu ajutorul cardului bancar si a PIN-ului este doar un subscop determinat de nevoia sistemului de a inlocui identificarea (fizica) si verificarea in timpul tranzactiei de catre angajatii bancii. Utilizatorii vor accepta acest subscop atata timp cat ii va ajuta sa-si atinga scopul primar, ridicarea banilor. Prima generatie de bancomate returna cardul numai dupa incheierea intregii tranzactie, astfel ca multi utilizatori uitau sa-si ridice cardurile. Analiza psihologica a structurii de scopuri a utilizatorilor in situatiile de sarcina va evidentia ce fel de structura a dialogului se va potrivi cel mai bine comportamentului expectat. In cazul bancomatelor, scopul ar fi sa proiecteze un model care sa favorizeze dezvoltarea unui model mental al utilizatorului, care sa includa si manipularea cardului (ca un subscop al subsarcinii).

1.1.4. Intrebari privind proiectarea la nivel reprezentational

Alegerea imaginii design-ului (interfata perceptibila a utilizatorului) ar trebui sa tina seama de o serie de aspecte:

Aspecte generice cum ar fi caracteristicile perceptiei umane in relatie cu situatia de munca existenta, semnificatia culturala a simbolurilor etc.

Nevoia specifica de informatie in functie de sarcina si de situatie, ca starea actuala a sistemului, optiuni pentru urmatoarele actiuni ale utilizatorului etc.

Analiza unui sistem in dezvoltare prin teste de utilizabilitate il va ajuta pe designer sa faca alegerea buna. Pentru aceste studii trebuie mai intai determinate tipurile de utilizatori. De exemplu, daca un sistem este proiectat pentru a oferi informatii locale intr-un loc public, studiile ar putea indica primele intrebari pe care le-ar putea adresa utilizatorii precum si cum sa se formuleze fiecare intrebare. Intr-un dialog de tip meniu, intrebarile ar trebui sa fie recunoscute imediat la nivel de interfata a utilizatorului. In functie de situatie, optiunile ar putea fi in una sau mai multe limbi sau sa fie reprezentate sub forma de pictograme care sa reflecte acurat simbolurile si valorile culturale ale tipurilor de utilizatori expectati. Daca 95% din cei care solicita informatia nu vorbesc limba locala, nu are nici un sens sa folosesti acea limba pentru optiunea de schimbare a limbii. "On-the-spot analysis" (Analiza pe loc) a comportamentului si a caracteristicilor utilizatorului, cu ajutorul unor prototipuri, poate preveni formarea unor reprezentari ineficiente sau care nu se potrivesc posibililor utilizatori. Din nou, design-ul ar trebui sa tina seama de modelele mentale "naturale" ale utilizatorilor despre/in situatia actuala.

1.2. Exemple de relatii valide 

Un design bun, din perspectiva intelegerii de catre utilizatori, este un design care ia in considerare consistenta intre sistem si cunostintele utilizatorilor. Un design trebuie proiectat astfel incat utilizatorul sa-l poata intelege si astfel sa invete cum sa utilizeze sistemul intr-un mod acceptabil (in ceea ce priveste investitia de timp si de efort pentru invatare). Pe de alta parte, un sistem ar trebui sa corespunda expectantelor rezonabile ale utilizatorului. Asta inseamna ca acesta ar trebui sa-i permita utilizatorului sa aplice mecanisme umane de gandire analogica si de reutilizare a cunostintelor disponibile. In situatiile reale, inseamna ca sistemul fie faciliteaza invatarea usoara si rapida, fie arata clar cum pot fi aplicate rapid cunostintele deja disponibile.

Urmatoarele exemple ilustreaza: cum o tehnologie noua permite transferul deprinderilor si cunostintelor disponibile (mouse-ul), cum sa fie ajutati novicii pentru a-si forma rapid  modele mentale pentru interactiuni putin frecvente ("wizard") si cum cunostinte noi pot fi prezentate exact in momentul in care utilizatorul este motivat sa invete si sa-si largeasca repertoriul pentru o anumita functionalitate (indicii - hinting).

1.2.1. Mouse-ul

Douglas Englebart a inventat mouse-ul in 1963/4 la Institutul de Cercetare Stanford (Englebart & English, 1968). Initial, era vorba de o simpla cutie de lemn cu roti de lemn plasate in unghi drept pentru a urmari miscarea cursorului cand era deplasat pe o suprafata plata (vezi fig. 2 si 3). Mai apoi, i s-au pus roti mici (roti mecanice amplasate in unghiuri drepte; Ralston & Reilly, 1993), semnale optice sau un "trackball" rasturnat. Mouse-ul si-a luat denumirea aceasta din cauza miscarilor flexibile bidimensionale si din cauza "coditei" (initial, nu erau fara fir).

Inventia lui Doug Englebart a fost urmata de o explozie de design-uri cu succes comercial. De exemplu, figureaza ca baza a graficii interfetei atat pentru "Apple MacIntosh", cat si pentru "Microsoft Windows".

Principalul motiv al succesului pe care l-a avut mouse-ul, indiferent de versiunea tehnica, este determinat de faptul ca miscarile bidimensionale ale acestuia sunt traduse "direct" in miscarile bidimensionale ale cursorului de pe ecran. Desi mouse-ul este de fapt dislocat spatial de miscarile de pe ecran, in combinatie cu efectul aparent imediat si izomorf de pe ecran, ii face pe utilizatori sa perceapa ca ei isi modifica centrul atentiei (indicat de mana lor) pe ecran. Nu pare sa fie necesara nici o traducere mentala a miscarii in efectul sau. Pe de alta parte, cititorii pot afla ei insisi ce fel de efort mental este necesar pentru a folosi mouse-ul atunci cand "coada" este indreptata spre directia gresita: desi se intelege, efortul de a derula modelul mental este considerabil.

1.2.2. Ghidarea utilizatorului

Principala utilizabilitate a "wizard"-ului este vizibilitatea scopului, a pasilor si a deciziilor (van Welie, 2001). Atunci cand un utilizator are nevoie sa realizeze o sarcina complexa (care consta in subsarcini verbale), sarcina rar efectuata, este posibil ca utilizatorul sa nu aiba un model mental complet care sa-l ghideze in executare. "Wizards" ii ajuta prin oferirea unei prezentari generale a pasilor care trebuie urmati si prin ghidarea pe tot procesul. "Wizards" de succes vor specifica scopul operatiei la inceput si vor indica exact unde si cand trebuie luate decizii. "Microsoft PowerPoint Pack" si "Go wizard" (vezi fig. 4) sau "Installshield installation program" sunt exemple de succes care ii ajuta pe utilizatori atunci cand nu se poate astepta ca modelul mental sa fie atat de dezvoltat incat utilizatorul sa poata realiza singur sarcina.

Recent, Van Welie a analizat aceasta solutie si a dezvoltat-o intr-un tipar al interfetei utilizatorului in ghidul utilizatorului.

1.2.3 Indiciul ca baza a invatarii 

Adeseori, utilizatorii se asteapta ca (sau au chiar cunostinte conform carora) anumite functii sa fie valabile in mai multe variante. De exemplu, multe functii din "Windows" pot fi accesate atat prin parcurgerea ierarhica a meniului, cat si prin folosirea scurtaturilor sau prin alegerea iconitei corecte. La niveluri scazute de expertiza, utilizatorii nu-si aduc aminte ce trebuie sa faca exact. Optiunile din meniu se bazeaza pe recunoastere, care presupune o amorsare mult mai rapida, mai ales in primele faze ale invatarii. Ca urmare, pentru o utilizare putin frecventa si intr-o etapa timpurie a dezvoltarii expertizei, utilizatorii tot trebuie sa realizeze mai multe actiuni in meniu pentru a-si atinge scopul. De exemplu, meniurile din "Office 2000", ca si "tool tips" din acelasi pachet (vezi fig. 5), ofera indicii pentru a ajunge la functionalitatea dorita in mai multe moduri (de ex., meniul arata atat iconitele din "toolbar", cat si scurtaturile, atunci cand sunt disponibile). Van Welie (2001) a realizat un tipar generic pentru acest tip de facilitati, bazat pe principiul vizibilitatii al dezvaluirii incrementale. Acest tip de indicii il poate ajuta pe utilizator sa-si completeze modelul mental.

1.3. Modelele mentale valide par sa faca diferenta

In prima sectiune am incercat sa explicam importanta proiectarii sistemelor care faciliteaza dezvoltarea unor modele mentale adecvate pentru a lucra cu sistemele interactive complexe. Pentru aceasta, am aratat cateva exemple de design-uri si consecintele lor asupra modelelor mentale ale utilizatorilor si asupra performantei lor. In urmatoarele sectiuni, vom incerca sa intelegem ce sunt modelele mentale si cum pot fi explorate, daca sistemul ce urmeaza a fi proiectat este capabil sa comunice cunostinte care sa-i ajute pe utilizatori sa-si dezvolte modele mentale adecvate.