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人机工程学是一门研究人与机器进行交互而达到最佳效能的学科。按照人机学的观点，人和机器各有优点和缺点，机器是人完成某项任务的工具。在机器完成某项任务需要人的介入时，机器的设计必须能够适于用户的使用要求，才能使人和机器同时发挥出各自的优势。
在人机学设计理论中经常提到3种模式，即用户思维模式（user's model）、系统运行模式（system model）和设计者思维模式（designer's model）。用户思维模式是指用户根据经验认定的系统工作方式以及他们在使用机器时所关心和思考的内容，是人机交互系统中“人”的部分。系统运行模式是指机器完成其功能的方式和方法，是人机交互系统中“机”的部分。设计者思维模式是指人机交互设计人员在设计过程中考虑的内容，也就是如何将人机系统中的人和机器的配合达到最佳。
下面这个例子可以说明在设计一个学生开学注册计算机系统时的3个模式，这一系统的用户主要是进行注册的学生，其他用户可能包括教师和注册管理人员。
学生在使用这一计算机系统时考虑的内容可能包括：
——如何输入和更改个人信息？
——如何查询课程设置和注册要求？
——如何查询开学活动的时间表？
——如何查询公告栏？
……
教师和注册管理人员所考虑的内容可能包括：
——如何查询学生注册的情况？
——如何在公告栏中登出公告？
——如何查询课程注册情况？
……
对于学生开学注册计算机系统，编程人员考虑的内容可能包括如何提升程序的稳定性和效率：
——被设计的计算机系统的运行平台是什么？
——应当使用哪些开发工具进行编程？
——学生开学注册计算机系统的数据结构是什么？
——如何管理登录名及密码？
——如何实现多用户的数据共享？
——如何提高数据库的查询速度？
……
设计者应当综合考虑用户在完成开学注册任务过程中的全部用户体验。其内容可能包括：
（1）用户需要在哪里使用这一系统？如果用户需要在家中或很多其他场所使用这一系统，该系统则很可能需要采用互联网（Web）浏览器（browser）或移动应用风格的用户界面。如果该系统只需要安装在学校的范围内，该系统则可以采用其他的技术平台和实施方法，例如在局域网上运行的应用程序等。
（2）哪些是用户需要的主要功能，哪些是用户可能需要的辅助功能？一个系统的各个功能的重要性经常是不均一的，所以，用户界面的设计经常需要考虑功能重要性的差异。例如，重要功能应当考虑放在比较容易发现的位置，并利用颜色、形状等视觉处理方式吸引用户的注意力。
（3）计算机的输入和输出方式是什么？用户是否熟悉并能使用这些方式？大部分计算机系统采用键盘和鼠标作为输入设备并通过显示器输出结果。但是该计算机系统是否需要支持通过电话查询和输入？是否需要满足有视觉障碍者使用的要求？如果系统有此类要求，则在设计时要参考这些系统所特有的规范。
（4）用户是否能够容易地理解用户界面的内容并有效地使用用户界面？系统开发的技术人员在对系统进行描述时所使用的词汇，与用户所熟悉的词汇经常存在很大的差异。实际上，有相当多系统开发时需要显示的信息应当从最终产品的用户界面中去除。例如，某一个用户界面的信息可能来源于对若干个动态数据库的综合处理，用户在使用系统时不需要了解这些系统运行的具体细节，所以用户界面上不应显示数据库的名称等与用户任务不直接相关的内容。