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Title:

Blickbewegungsmuster in der Mensch-Maschine-Interaktion

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Title: Blickbewegungmuster in der Mensch-Maschine-Interaktion Subject: Mensch-Maschine-Interaktion Author: Oliver Dannat Last modified by: Oliver Dannat – PowerPoint PPT presentation

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Title: Blickbewegungsmuster in der Mensch-Maschine-Interaktion


1
Blickbewegungsmuster in der Mensch-Maschine-Intera
ktion
  • Ergebnisse einer Literaturrecherche
  • Oliver Dannat
  • Informatikseminar Usability Engineering
  • Sommersemester 2001

2
Inhalt
  • Motivation
  • Einleitung
  • Hand-Auge-Koordination
  • Augenbewegungsmuster
  • Fazit und Ausblick

3
Motivation
4
Motivation
  • Ausgangssituation (vereinfacht)
  • Usability-Test (ggf. mit Aufzeichnung der
    Mauspositionen und Blickbewegungen des Testers)
    mit Beobachtung des Testers.
  • Befragen des Testers und Auswertung der
    gesammelten Daten.
  • Beurteilung der Gebrauchstauglichkeit des
    Produktes.

5
Motivation
  • Zielsituation (vereinfacht)
  • Usability-Test mit Aufzeichnung der
    Mauspositionen und Blickbewegungen des Testers.
  • Analyse der gesammelten Daten, Erkennen von
    Mustern und Vergleich dieser mit vorhandener
    Basis von bekann-ten Mustern.
  • Beurteilung der Gebrauchstauglichkeit des
    Produktes.

6
Motivation
  • Vorteile der Zielsituation
  • Anwender (Tester) werden entlastet
  • Daten lassen sich automatisch auswerten und
    klassifizieren
  • Erfassung von objektiven und quantitativen Daten
  • Zeit- und Kostenersparnis

7
Motivation
  • Schwierigkeiten
  • Erkennen signifikanter Maus- und/oder
    Augenbe-wegungen
  • Definition von Mustern
  • Zuordnung der Muster zu Problemsituationen des
    Nutzers, wie zum Beispiel Unruhe oder
    Hilflosigkeit.

8
Einleitung
  • Art der Recherche
  • Charakterisierung der Ergebnisse

9
Art der Recherche
  • hauptsächlich mit Hilfe des Internet
  • http//www.google.de
  • Suchmaschine, mit der Möglichkeit, auch
    PDF-Dateien
  • zu durchsuchen.
  • http//citeseer.nj.nec.com/cs
  • Verzeichnis von wissenschaftlichen Arbeiten zu
  • verschiedenen Themen.
  • kein Anspruch auf Vollständigkeit

10
Erwartungen an die Ergebnisse
  • Gesucht werden Muster, die die Augenbewegungen
  • eines Nutzers und die Bewegungen der Maus durch
  • den Nutzer bei der Interaktion mit einer
    grafischen
  • Nutzerschnittstelle (GUI) beschreiben.
  • Diese Muster sollen möglichst allgemein gültig
    sein.

11
Erwartungen an die Ergebnisse
  • Gesucht wird eine Abbildung der gefundenen Muster
  • auf Problemsituationen eines Nutzers bei der
    Inter-
  • aktion mit dem GUI.
  • Daraus könnte man dann auf die Gebrauchstauglich-
  • keit des GUI schließen.

12
Charakterisierung der Ergebnisse
  • Es wurden keine Artikel gefunden, die genau die
  • gewünschten Ergebnisse liefern.
  • Es gibt ein komm. Projekt, das versucht die
    Bewe-
  • gungen der Augen auf mentale Prozesse abzubilden
  • Advanced Eye Interpretation Project
  • http//eyetracking.stanford.edu
  • Bisher keine Ergebnisse veröffentlicht.

13
Charakterisierung der Ergebnisse
  • viele Arbeiten zu folgenden Themen
  • Eye-Tracking Techniken und Hardware
  • Visualisierung von Eye-Tracking-Daten
  • Augenbewegungen beim Lesen bzw. beim Lösen von
    (Rechen)Aufgaben
  • Interaktion mit dem Computer über
    Augen-bewegungen (Augenmaus)

14
Charakterisierung der Ergebnisse
  • Die Arbeiten, bei denen Muster in den Maus- und
  • Augenbewegungen gefunden wurden, waren meist
  • sehr speziell.
  • Die nachfolgend näher vorgestellten Artikel
    bezie-
  • hen sich daher immer auf bestimmte Aufgabenstel-
  • lungen, wie das Finden von Menüeinträgen oder das
  • Suchen von Objekten.

15
Hand-Auge-Koordination
  • Artikel, der Zusammenhänge zwischen
  • Maus- und Augenbewegungen
  • untersucht

16
Artikelbeschreibung
  • Hand Eye Coordination Patterns in Target
  • Selection
  • Barton A. Smith, Janet Ho, Wendy Ark und
  • Shumin Zhai
  • IBM Almaden Research Center in San Jose

17
Ziel und Testaufgaben
  • Ziel der Untersuchung
  • Testen der Performance von Eingabegeräten (Maus,
    Touchpad und Pointing Stick)
  • 2 Aufgaben
  • Anklicken von Paaren von Objekten
    (reciprocal pointing task)
  • Anklicken von zufällig erscheinenden Objekten
    (random pointing task)

18
Verlauf und Ergebnis
  • Verlauf der Untersuchung
  • 24 Tester bearbeiteten die 2 Aufgaben jeweils 90
    mal.
  • die Positionen der Maus und die Blickpositionen
    der Tester während der Abarbeitung wurden
    aufgezeichnet.
  • Ergebnis der Untersuchung
  • mit der Maus erfolgte die Interaktion am
    schnellsten, danach folgt der Pointing Stick und
    mit dem Touch-pad dauerte es am längsten.
  • 3 Muster der Hand-Auge-Koordination wurden
    gefunden.

19
Mustererkennung
  • In den Testdaten war anfangs keine Struktur
    erkennbar.
  • Die Tester verwendeten viele verschiedene
    Strategien, häufig auch mit dem selben
    Eingabegerät.
  • Muster ergaben sich, als die Blickpositionen in
    Beziehung zu den Mauspositionen und der
    Zielposition gesetzt wurden.

20
Muster
  • erkannte Muster
  • Blick folgt dem Cursor zum Ziel
  • Cursor und Blick bewegen sich miteinander
    Richtung Ziel.

21
Blick folgt dem Cursor zum Ziel
Diagramm zeigt Euklidische Distanz von Blickpunkt
und Mausposition zum Ziel.
22
Muster
  • erkannte Muster
  • Blick folgt dem Cursor zum Ziel
  • Cursor und Blick bewegen sich miteinander
    Richtung Ziel.
  • Blick führt den Cursor zum Ziel
  • Zuerst Cursor und Blick konstant, dann bewegt
    sich der Blick schnell
  • in die Nähe des Ziels und der Cursor folgt.

23
Blick führt Cursor zum Ziel
Diagramm zeigt Euklidische Distanz von Blickpunkt
und Mausposition zum Ziel.
24
Muster
  • erkannte Muster
  • Blick folgt dem Cursor zum Ziel
  • Cursor und Blick bewegen sich miteinander
    Richtung Ziel.
  • Blick führt den Cursor zum Ziel
  • Zuerst Cursor und Blick konstant, dann bewegt
    sich der Blick schnell
  • in die Nähe des Ziels und der Cursor folgt.
  • Blick wechselt zwischen Cursor und Ziel
  • Wenn sich der Cursor das erste Mal bewegt, ist
    das Auge schon in der
  • Nähe des Ziels, dann bewegt sich der Cursor mit
    hoher Geschwindig-
  • keit in die Nähe des Ziels und dann langsamer bis
    zum Ziel, während
  • der Blick vom Ziel zum Cursor wechselt.

25
Blick wechselt zw. Cursor und Ziel
Diagramm zeigt Euklidische Distanz von Blickpunkt
und Mausposition zum Ziel.
26
Augenbewegungsmuster
  • Artikel, die untersuchen, wie sich die
  • Augen bei der Lösung bestimm-
  • ter Aufgaben bewegen

27
Artikelbeschreibung
  • 101 Spots, or How Do Users Read Menus (1998)
  • Antti Aaltonen, Aulikki Hyrskykari und
  • Kari-Jouko Räiha
  • Department of Computer Science
  • University of Tampere (Finland)

28
Ziel und Testaufgaben
  • Ziel der Untersuchung
  • Test, wie Nutzer lineare (Pulldown-)Menüs lesen
    und durchsuchen (systematisch oder zufällig)
  • 2 Aufgaben
  • Selektion eines vorgegebenen Menüeintrages
    (selecting task)
  • Suchen eines Menüeintrages, der Antwort auf eine
    gestellte Frage ist und Selektion dieses
    (reading task)

29
Verlauf
  • Verlauf der Untersuchung
  • 20 Tester bearbeiteten die Aufgabe 1 jeweils 60
    mal und Aufgabe 2 jeweils 41 mal.
  • die Mausereignisse (Menü und -eintrag) und die
    Blickpositionen der Tester wurden aufgezeichnet.

30
Ergebnisse
  • Augenbewegungen
  • selecting task fast gerade vertikale Linie bis
    zum Ziel
  • reading task Fixation bei fast jedem
    Menüeintrag, aber selten mehr als eine Fixation
    auf einem Niveau (außer bei langen Menüeinträgen)
  • Es erfolgt keine zufällige Suche.
  • Es werden unterschiedliche Suchstrategien
    verwen-det, sowohl vom gleichen Tester als auch
    von Ex-perten und Anfängern.
  • sweeps

31
Ergebnisse
  • sweeps
  • Sequenzen von Augenbewegungen in die gleiche
    Richtung
  • down-sweep beginnt mit Sakkade nach unten
  • up-sweep beginnt mit Sakkade nach oben
  • down-sweeps sind länger als up-sweeps, sowohl in
    der Länge als auch in der Dauer
  • erste sweep ist meist am längsten

32
Ergebnisse
  • Beziehung zw. Mausposition und Blickpunkt
  • Mauscursor ist Lesehilfe und wandert mit dem
    Blick von Menüeintrag zu Menüeintrag.
  • Mauscursor verharrt über dem Menütitel und die
    Suche erfolgt nur mit den Augen.
  • Mauscursor dient als Marker für bisher am besten
    passenden Menüeintrag.

33
Artikelbeschreibung
  • Eye Tracking the Visual Search of Click-Down
  • Menus
  • Michael D. Byrne, John R. Anderson, Scott
  • Douglass und Michael Matessa
  • Psychology Department
  • Carnegie Mellon University, Pittsburgh

34
Ziel und Testaufgaben
  • Ziel der Untersuchung
  • Test, wie Nutzer (Clickdown-)Menüs lesen und
    durchsuchen
  • Verifikation vorhandener Modelle, die das
    Nutzerverhalten beschreiben bzw. vorhersagen
  • Aufgabe
  • Suchen und Selektion eines vorgegebenen
    Menüeintrages

35
Das EPIC Modell
  • Vorhersagen
  • Augenbewegungen folgen einem Muster, das zu 50
    aus Top-to-Bottom-Suche und zu 50 aus zufälliger
    Suche besteht.
  • Die Augen des Nutzers bewegen sich in festen
    Abständen, da jeder Menüeintrag untersucht wird.
  • Das Auge bewegt sich meist über das Ziel hinaus,
    da mehrere Einträge gleichzeitig verarbeitet
    werden.
  • Es finden keine Mausbewegungen statt, bis das
    Ziel gefunden wurde.
  • Hornof, Kieras Cognitive modeling reveals
    menu search is both random and
  • systematic (1997)

36
Das ACT-R Modell
  • Vorhersagen
  • Die Augen bewegen sich nur Top-to-Bottom.
  • Die Augen des Benutzers bewegen sich nicht in
    festen Abständen. Sie variieren von Menü zu Menü
    und von Versuch zu Versuch.
  • Das Auge bewegt sich nie über das Ziel hinaus.
  • Mausbewegungen finden auch schon statt, bevor das
    Ziel gefunden wurde - sie folgen den
    Blickbewegungen.
  • Anderson, Matessa, Libiere ACT-R A theory
    of higher level cognition and its relation
    to visual attention (1997)

37
Verlauf
  • Verlauf der Untersuchung
  • 11 Teilnehmer bearbeiteten jeweils 108
    Aufgabenstellungen
  • die Mausereignisse (Menü und -eintrag) und die
    Blickpositionen der Teilnehmer wurden
    aufgezeichnet.

38
Ergebnisse
  • Augenbewegungen
  • Es werden mehr Fixationen benötigt, um
    Menüeinträge zu finden, die sich weiter unten im
    Menü befinden. (Ü)
  • Die Initialfixation trifft meist auf einen der
    ersten 3 Menüeinträge (bevorzugt auf den ersten)
    (kÜ)
  • Menüeinträge in der Mitte des Menüs werden bei
    der Suche übersprungen (keine Fixation) (kÜ)
  • (k)Ü - (keine)Übereinstimmung mit den Modellen

39
Ergebnisse
  • Mausbewegungen
  • Weniger Mousefixationen als Augenfixationen
  • 2 Strategien
  • Maus wird nicht bewegt, bis das Ziel gefunden
    ist.
  • Maus bewegt sich mit den Augen

40
Ergebnisse
  • Zusammenfassung
  • Top-to-Bottom Suchstrategie.
  • Einige Einträge werden übersprungen.
  • Verletzung der Top-to-Bottom Strategie durch
    Backtracking, falls gesuchter Eintrag überlesen
    wurde.
  • Modelle beschreiben das Verhalten des Nutzers
    nicht genau genug.

41
Artikelbeschreibung
  • Effects of Structural Support on Knowledge
  • Acquisition and Navigation in Hypertext
  • Jacqueline Waniek, Anja Naumann und
  • Josef Krems
  • Chemnitz University of Technology

42
Ziel und Testaufgaben
  • Ziel der Untersuchung
  • Test, ob Strukturierung eines Hypertext-Dokumentes
    das Verständnis, die Navigation innerhalb des
    Doku-mentes und die Augenbewegungen beim Lesen
    beeinflussen.
  • Aufgabe
  • Lesen eines Dokumentes und Beantwortung von
    Fragen
  • zum Verständnis des Textes.

43
Testaufbau
  • Dokumenttypen
  • Linearer Text. Am Ende der Seiten befinden sich
    Vor- und Zurück-Buttons mit denen navigiert wird.
  • Text mit einem Inhaltsverzeichnis links neben dem
    Text. Die Navigation erfolgt wiederum über die
    Vor- und Zurück-Buttons.
  • Text mit einem Inhaltsverzeichnis links neben dem
    Text. Die Navigation erfolgt über das
    Inhaltsver-zeichnis (Hyperlinks).

44
Verlauf und Ergebnis
  • Verlauf der Untersuchung
  • 49 Tester lasen das Dokument jeweils in einer der
    3 Ausführungen (zufällige Auswahl).
  • Die Navigationsoperationen und die
    Blickpositionen der Tester wurden aufgezeichnet.
  • Ergebnis der Untersuchung
  • Keine Unterschiede im Textverständnis
    festgestellt.
  • Es wurden verschiedene Strategien bei der
    Navigation verwendet.
  • Verschiedene Augenbewegungen in Abhängigkeit vom
    Dokumenttyp.

45
Ergebnisse
  • Navigationsstrategien
  • Lesen des Textes in der Reihenfolge der
    Darbietung.
  • Lesen des Textes in der Reihenfolge nach eigenem
    Verständnis.
  • Lesen des Textes mit Springen zwischen den
    einzelnen Kapiteln (ohne feste Reihenfolge nach
    1. oder 2.)
  • Mehrfaches Lesen des Textes in Verbindung mit 1.,
    2. oder 3.

46
Ergebnisse
  • Augenbewegungen
  • Dokument wurde zur Untersuchung in 4 Teile
    geteilt (linke Seite mit Inhaltsverzeichnis,
    Titel, Text, Navigation)
  • Je nach Dokumenttyp unterscheiden sich die
    Zeiten, in denen die Tester ihre Augen innerhalb
    der einzelnen Teile bewegten (zum Beispiel
    dadurch, dass bei Typ 3 innerhalb des
    Inhaltsverzeichnisses navigiert wird).

47
Ergebnisse
  • Augenbewegungen

48
Fazit und Ausblick
49
Fazit
  • gewünschte Zielsituation (vereinfacht)
  • Usability-Test mit Aufzeichnung der
    Mauspositionen und Blickbewegungen des Testers.
  • Analyse der gesammelten Daten, Erkennen von
    Mustern und Vergleich dieser mit vorhandener
    Basis von bekann-ten Mustern.
  • Beurteilung der Gebrauchstauglichkeit des
    Produktes.

50
Fazit
  • Ergebnisse der Recherche sind nicht ausreichend,
  • um Zielsituation zu erreichen.
  • Die erkannten Muster von Augen- und Mauscursor-
  • bewegungen sind an spezielle Aufgaben gebunden
  • und können daher nicht einfach verallgemeinert
  • werden.
  • Sie können in diesen speziellen
    Aufgabenstellungen
  • aber möglicherweise als Normalfall des Nutzer-
  • verhaltens angesehen werden und Abweichungen
  • davon als Problemfall.

51
Fazit
  • Es sind also weitere Untersuchungen notwendig, um
  • allgemeingültige Muster zu ermitteln.
  • Anforderungen an diese Tests
  • Test sollte so aufgebaut sein, dass er möglichst
    viele verschiedene Aufgaben für den Tester
    enthält, damit allgemeine Aussagen getroffen
    werden können.
  • Testteilnehmer sollten aus allen möglichen
    Nutzergruppen stammen.
  • Es sind 2 Varianten von Tests denkbar.

52
Fazit
  • Variante 1
  • Bearbeitung einfacher Aufgaben, die ohne Probleme
    gelöst werden können.
  • Aus den dabei aufgezeichneten Augen- und
    Mausbewegungsdaten können dann Muster für ein
    normales Nutzerverhalten abgeleitet werden.
  • Abweichungen von diesen Mustern deuten dann auf
    Problemsituationen hin.

53
Fazit
  • Variante 2
  • Bearbeitung von Aufgaben, die Probleme bereiten,
    wie zum Beispiel das Suchen von nicht vorhandenen
    Objekten.
  • Aus den dabei aufgezeichneten Augen- und
    Mausbewegungsdaten können dann Muster für das
    Verhalten in Problemsituationen abgeleitet
    werden.
  • Da es sicherlich unmöglich ist alle
    Problemsituatio-
  • nen zu simulieren, ist Variante 1 möglicherweise
  • leichter realisierbar.

54
Ausblick
  • weitere zu untersuchende Fragestellungen
  • Was beeinflusst das Verhalten des Nutzers?
    (Farben und Formen von Interaktionselementen
    etc.)
  • Können die gefundenen Muster eindeutig einer
    Problemsituation zugeordnet werden, oder gibt es
    hier Unterschiede zwischen einzelnen Nutzern?
  • Lässt sich der Prozess der Mustererkennung und
    Problemsituationszuordnung automatisieren oder
    gehen dabei Details verloren, die wichtig sind.
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