Das Dokument behandelt die Herausforderungen der Software-Ergonomie in verteilten und virtuellen Systemen, einschließlich Aspekte wie mobile Computing und Virtual Reality. Es thematisiert Methoden, Modelle und Normen der Software-Ergonomie sowie deren Anwendung in der Praxis, unter anderem durch Untersuchungen zur Benutzerfreundlichkeit und Gamification. Zudem werden relevante Technologietrends und deren Auswirkungen auf den Markt diskutiert.

1. Der Ereignishorizont der
Software-Ergonomie
Claus Neugebauer (LA)
Universität Kassel - Institut für Arbeitswissenschaft und
Prozessmanagement
FG Arbeits- und Organisationspsychologie
Titel Veranstaltungsreihe:” Software-ergonomische
Herausforderungen in verteilten und virtuellen
Systemen”
Foliensatz 1

2. Der Eignishorizont der
Software-Ergonomie

3. Übersicht und Inhalte
I. Die Bio-Computational Engine
1. Philosopie
2. Modelle für Technologie- und Markttrends
3. Softwareentwicklung und Software-Ergonomie
4. Methoden und Vorgehensweisen der Software-Ergonomie
5. Normen, Standards, Styleguides
II. Mobile Computing
1. Direkte Manipulation
2. Consumerization
3. Responsive Design
4. Google Android UX Design Prizipien und Methoden vs Microsoft Metro
5. Gamification (inkl. “Serious Games”)

4. Übersicht und Inhalte
III. Virtual Reality
1. Konzepte Immersion, Flow, Cognitive Absorbtion, Presence
2. Gaming
3. CAVE
4. Parameter und Messung von Immersion / Presence
6. Trade-offs - Wieviel Immersion ist genug?
7. Simulator/ Gaming Sickness
8. Stress und Beanspruchung am Beispiel von “Global Hawk” Drohnen-Piloten
IV Augmentation
1. Augmented Reality
2. Life Logging und Bio-Feedback
3. Augmented Cognition
4. Messgrößen und Sensibilität der Maße

5. Aufgabe, Werkzeug und Umwelt
Aufgabenwissen Werkzeugwissen
Programm
Benutzer -
Welt/Handlungsmodell
Software -
Welt/Handlungsmodell
Welt - “Ding an Sich”
Interaktion
●
Abstrakt – Lochkarten
●
Grafisch - GUI
●
Virtuell - Holodeck
?

6. Die “Bio-Computational Engine”
●
Limbisches System (s.a. Papez-Kreis)
– Amygdala
●
Angst/ Furcht
●
Aggression / Ingroup-Outgroup
●
Sexuelle Motivation
– Hippocampus
●
Gedächtnis
●
Lernen
– Anterior Cingulate
●
Empathie
– Präfrontaler Kortex (vgl. Walle Nauta)
●
Planung
●
Aggressionssteuerung (“Impulskontrolle”)
●
Belohnungsaufschub
●
Tracti Optici mit Abzweigungen in Stammhirn und Limbisches
System
– Blindsight
– Emotionale Einschätzung der visuellen Information bzw.
Fight/flight response (Cannon bzw. Seyle) bzw. stress
reponse
●
James & Lange Theorie der Emotion
●
“Descartes error” siehe DeMasio 2006

7. Die “Bio-Computational Engine”
●
Verarbeitungsstufen
– Farben (s.a. Kulturelle Konnotationen)
– Formen und ihre Komplexität
– Kognitive Kapazitäten
●
Gedächtnis
– Kurzzeitgedächtnis
●
5+2 “Bits”
●
Chunks
– Langzeitgedächtnis (s.a. Lernen)
●
Wiederholung
●
Bekanntheit (“familarity”), vgl. z.B. Schematheorien
– Gedächtnis ist “rekonstruktiv”
●
Hemisphärendifferenzierung
– Split-brain Patienten
●
Altersbedingte Defizite
●
Logik und Heurismen (vgl. Kahneman 2011)
– Cognitive Biases, z.B.:
●
Availability
●
Confirmation
●
Hindsight
●
Linearität vs. vernetzte Systeme

8. Variation des Product Life Cycles
(Produktlebenszykluses) mit “Chasm” (in etwa
Markteintrittsbarriere) (nach G.A. Moore, Crossing
the Chasm 2014)
Produktlebenszyklus und Hype
Cycle im Zusammenhang
Beschreibungskonzepte Technologietrends

9. Gartner Hype Cycle “Emerging Technologies”
(Www.gartner.com 2013)
Einordnung einiger
Themen des Seminars

10. Aufgabenanalyse
Usability Testing
Wasserfallmodell (1)
Usability
Testing
Änderungs-
freiheitsgrade
Kosten der
Änderung
Zeit
Der Software-Entwicklungsprozess
Wasserfallmodell
IBM Daumenregel, bestätigt von
Google: 1 $ Design 10 $→
Entwicklung 100 $ Maintenance→

11. Freiheitsgrade und Abhängigkeiten
●
Die Methoden und Einflußmöglichkeiten variieren mit dem Product Lebenszyklus
Vgl Gabbard and Swan 2008
●
Technischer Enthusiasmus
●
“Es funkioniert” -
Experimentierstadium
●
Meist “weiche” explorative
Methoden mit qualitativem
Kern
●
Hohe Freiheitsgrade
●
Mit zunehmender Produktreife erste
Standardisierung (e.g. erste Styleguides),
●
Stärkerer Fokus auf quantitative
Messungen
●
Hohe Standardisierung
(Styleguide)
●
Kompatibiltätsproblematik und
geringe Änderungsfreiheitsgrade
●
Harte quantitative Daten
●
EoL Periode, kaum weitere
Investitionen
●
Eingefrorener Produktstand

12. Methoden und
Vorgehensweisen
Aufgabe - Problem -
Aufgabenanalyse - KABA
- Kognitive
Aufgabenanalyse - die
GOMS Familie - Design
Thinking - Stanford vs
Potsdam - Personas - SE
Methoden aus
psychologischer Sicht -
Feld vs. Experiment -
Zuordnung Statistische
Methoden - Usability
Test - Usability Labor –
Steve Jobs

13. Problem – Aufgabe (“task”) - Automatismus
Problem
Aufgabe (u.U. mit
Teilaufgabenhierarchie)
Automatismus
Flexibel, adaptiv, zeit-
und ressourcenaufwendig
Stabil, reaktiv, zeit- und
ressourceneffizient
Rigide, “unbewußt” /
reflexartig, zeit- und
ressourcenoptimal

14. “Kognitive” Aufgabenanalyse – GOMS Modelle
●
TAG (nach Balzert et al 1988)
– Drei Komponenten - Name der Aufgabeneigenschaften plus Wertemengen, Lexikon der Aufgaben, Ersetzungsregel
– Abgeleitete Indizes
●
Ausführungszeit ( Zahl der Regel pro Aufgabe)
●
Arbeitsgedächtnis (Tiefe der Zielhierarchie)
●
Einlernzeit (z.B. Zahl und Vertrautheit der Aufgabeneigenschaften)
●
GOMS (vgl. Card, Moran & Newell 1983)
– CMN-GOMS
●
Zielstruktur, die eine spezifische Aufgabe hierarchisch dekomponiert
●
Aufgabe wird in "goals", "operators", "methods" und "selections rules" zerlegt und auf mehrere Ebenen durch eine informelle Syntax repräsentiert
●
CMN-GOMS nur sequentiell ablaufende Handlungen beschrieben
– NGOMSL
●
"Natural GOMS Language" (D. Kieras 1988 )
●
nicht nur die "execution time", sondern auch die "learning time" (nur in NGOMSL möglich)
– CPM-GOMS
●
ein Modellierungsverfahren der GOMS Analyse zur Abbildung paralleler Aktivitäten eignet
●
Parallele und sich überlappende Interaktionsabläufe auf Ebene der Wahrnehmung, Kognition und Motorik in Form elementarer Handlungsprimitive
●
KSM (Card 1980)
– eingeschränkte Version des GOMS-Modells
– Darstellung einer Mensch-Computer-Interaktion durch 6 BasisOperatoren (inkl. M und R) mit definierter Dauer
– Softwareevaluation und –Gestaltung in frühen Phasen der Entwicklung

15. ●
Design Thinking Ansatz gemäß HPI (Hasso Plattner Institut)
●
Stanford Ansatz
– Empathy, Define, Ideate, Prototype, Test, Story-telling
●
“Die Methode basiert auf der Annahme, dass Probleme besser gelöst werden können, wenn
Menschen unterschiedlicher Disziplinen zusammenarbeiten, gemeinsam eine Fragestellung entwickeln,
die Bedürfnisse und Motivationen von Menschen berücksichtigen, und dann Konzepte entwickeln, die
mehrfach geprüft werden.” (WIKIpedia 2014)
Design Thinking

16. SE-Untersuchungsmethoden aus
psychologischer Sicht
Beobachtung Befragung
Teilnehmend Nicht-Teilnehmend Teilnehmend Nicht-Teilnehmend
Labor Focus Groups,
Think-aloud
protocol
Usability Testing,
Rite (Rapid Iterative
Testing and Evaluation)
Interviews Questionnaires /
surveys
Feld Heuristic
evaluation, task
analysis, Think-
aloud protocol
Rite Interviews,
contextual inquiry,
cognitive
walkthrough,
Questionnaires /
surveys
Skalenniveau Nominal, Ordinal Nominal, Ordinal,
Intervall
Nominal, Ordinal Nominal, Ordinal,
Intervall

17. Usability Testing / Usability Labor
●
Umgebung zur Durchführung von
Usability Tests (“Experiment”) in
standardisierter / kontrollierter
Umgebung
●
Aufbau quasi-normniert und
international einheitlich
●
Möglichkeit der Erhebung exakter(er)
quantitativer Daten
– Keystroke protocol
– Videoaufnahmen,
Blickbewegungen, Fehlermaße
●
Hohe Reliabilität der Messergebnisse

18. "It's really hard to design products
by focus groups. A lot of times,
people don't know what they want
until you show it to them."
Steve Jobs
BusinessWeek, May 25 1998

19. Normen, Standards, Style Guides
●
Die Norm EN ISO 9241 ist ein internationaler Standard, der Richtlinien der Mensch-Computer-Interaktion
beschreibt
●
EN ISO 9241 besteht aus insgesamt 17+ Teilen, besonders wichtig
– EN ISO 9241-11
●
Effektivität zur Lösung einer Aufgabe,
●
Effizienz der Handhabung des Systems,
●
Zufriedenheit der Nutzer einer Software.
– EN ISO 9241-110 (ehemals 9241 – 10)
●
Aufgabenangemessenheit – geeignete Funktionalität, Minimierung unnötiger Interaktionen
●
Selbstbeschreibungsfähigkeit – Verständlichkeit durch Hilfen / Rückmeldungen
●
Lernförderlichkeit – Anleitung des Benutzers, Verwendung geeigneter Metaphern, Ziel: minimale Erlernzeit
●
Steuerbarkeit – Steuerung des Dialogs durch den Benutzer
●
Erwartungskonformität – Konsistenz, Anpassung an das Benutzermodell
●
Individualisierbarkeit – Anpassbarkeit an Bedürfnisse und Kenntnisse des Benutzers
●
Fehlertoleranz
●
Messverfahren
– Isonorm 9241/10 (Prümper & Anft 1993)
– Isometrics (Hamborg 2002)

20. ●
EN-ISO 9241- 210 (ehemals EN-ISO13407) , Grundansatz siehe rechts
●
DIN-EN-ISO 14915 Software Ergonomie für Multimedia Benutzungsschnittstellen
– Drei Teilabschnitte
●
Gestaltungsgrundsätze und Rahmenbedingungen
●
Multimedia-Navigation und Steuerung
●
Auswahl und Kombination relevanter Medien
– Gestaltungsgrundsätze
●
Eignung für das Kommunikationsziel, Eignung für Wahrnehmung und Verständnis, Eignung für die Exploration , Eignung für die Benutzungsmotivation
●
Zur Vollständigkeit – DIN -EN-ISO 6385 Gestaltung von Arbeitssystemen
– Regelt Arbeitsumgebung, Arbeitsmittel und Arbeitsplatz
●
(vgl. Belastung, Beantspruchung, Über- bzw. Unterforderung)
Noch mehr Normen

21. Mobile Computing
inklusive einige
”Wearables”
Direkte Manipulation -
Die Evolution von SAP
R/3 - Der Mobile Markt in
Zahlen und Bildern -
Consumerization -
Mobile Webseiten vs.
Responsive Design -
Apps - SAP Fiori - Google
UX Methodenmix -
Android Design
Principles - Microsoft
Metro - Gamification -
Serious Games -
Möglichkeiten und
Grenzen - Gamification
im betrieblichen Umfeld
– Prediction Markets

22. Direkte Manipulation
“ In computer science, direct manipulation is a human–computer interaction style which involves
continuous representation of objects of interest and rapid, reversible, and incremental actions and
feedback. As opposed to other interaction styles, for example, a command language, the intention
of direct manipulation is to allow a user to manipulate virtual objects presented to them, using
actions that correspond at least loosely to manipulation of physical objects.” (WIKIPedia 2014, vgl.
auch B. Shneidermann 1982)
Niedrig Hoch
Niedrig Batch input Menü-
Oberfläche
Hoch Konsole Direkte
Manipulation
Eigenschaften DM (nach Rauterberg 1986)
– Zeilen- vs. Vollschirmeingabe
– System- vs. benutzerkontrolliert
– Zeichen- vs. graphikorientiert
– Diskrete vs. analoge Eingabe- und/oder Ausgabe
– Erinnern und Reproduzieren vs. Wiedererkennen und
Auswählen
– FO-Struktur vs. OF-Struktur (siehe Kunkel, Bannert und Fach
1995)
– Freier vs. modaler Dialog (Zeidler und Zellner 1992, S. 96ff)
– deiktische vs. symbolische Referenzierung (Ziegler 1987
und Ziegler 1993)

23. IT Markt in Zahlen
●
Der Neu-Verkauf von traditionelle Pcs/Laptops stagniert seit
Jahren (auf hohem Niveau) und wird zunehmend rückläufig sein
●
Für Branchenwachstum sorgen Tablet (und Smartphones, nicht
auf der Graphik)
●
Da der Microsoft-Marktanteil im Mobile-Bereich verschwindend
gering ist, für dieser Trends zum Zusammenbruch des Wintel
Monopols – damit aber auch Wegfall der Quasi-Standardiiserung
der Uis des OS und der Anwendungen
●
Eindeutiger Marktführer im (smart)phone und
Mobile ist Android (Google) mit zunehmender
Tendenz
●
Ca. 2015 gibt es mehr “mobile devices” als PCs

24. Direct Manipulation (Revisited)
Was ist offensichtlich neu?
●
Benutzungskontext variabel
– Position, Lichtverhältnisse,
Umgebung (vgl. Sony Xperia Z),
Umgebungslautstärke
●
Screen bzw. display size
●
Eingabemöglichkeiten
– Point (&”click”) vs keyboard
– Touch
– Gesten
– Sprache
●
Dialogabläufe
– Komplexitötsreduktion
– Interaktionsdesign
Aber auch...
●
Erwartungskonforme cross-device Handlungsabläufe
●
Konsitenz und Look & Feel
●
Aufgabenverteilung und Synchronization

25. Responsive Design vs. Mobile Website
●
“Beim Responsive Webdesign (im Deutschen auch responsives Webdesign) handelt
es sich um einen gestalterischen und technischen Ansatz zur Erstellung von Websites,
so dass diese Websites auf Eigenschaften des jeweils benutzten Endgeräts reagieren
können. Der grafische Aufbau einer „responsiven“ Webseite erfolgt anhand der
Anforderungen des jeweiligen Gerätes, mit dem die Seite betrachtet wird. Dies betrifft
insbesondere die Anordnung und Darstellung einzelner Elemente, wie beispielsweise
Navigationen, Seitenspalten und Texte.“ (WIKIPedia, aufgerufen 2014)
●
Beispiel (http://webtalk-blog.de/responsive-webdesign-beispiele Augerufen 2014)
●
“Good mobile user experience
requires a different design than
what's needed to satisfy desktop
users. Two designs, two sites, and
cross-linking to make it all work”
(J. Nielsen 2012)

26. Mobile Website vs. Apps
●
Mobile Usability Studie (J. Nielsen 2011)
– Testgegenstand: feature phones, smartphone (i.e. Blackberry) und touchphones (i.e. iPhone)
– 105 Teilnehmer (53 m, 52 w)
– 4 Aufgabentypen (highly specific, directed, open-ended, web-wide). 390 verschiedene Aufgaben
beobachtet. Zusätzlich 2 Tagebuchstudien mit 27 Teilnehmern)
●
Zusammenfassung der Ergbenisse
– “... don't design for feature phones.”
– “... first, and maybe most important, guideline for improving the mobile user experience: design a
separate mobile site.”
●
Mobile site success rate: 64%
●
Full site success rate: 58%
– “While a mobile site is good, a mobile app is even better. We measured a success rate of 76%
when people used mobile apps, which is much higher than the 64% recorded for mobile-specific
websites.”
– “The user experience of mobile websites and apps has improved since our last research, but we still
have far to go. A dedicated mobile site is a must, and apps get even higher usability scores.”

27. Beispiele aus der Software-Entwicklung

28. SAP Fiori - “Responsive UI” ?

29. Google Android – Agile UX Design
BehaviourGoals and
Attitudes
Qualitative
Insights
Quantitative
Validation
In-depth Interview
Focus
groups
Field site visits
Cafe study
Diary
study
Usability study (Pulse,
Heurostic Eval, RITE)
Log Analysis
Large N-Quant
survey
Eye-tracking
A-B Testing

30. Gamification
●
“Als Gamification oder Gamifizierung (seltener auch Spielifizierung) bezeichnet man die Anwendung
spieltypischer Elemente[1] und Prozesse in spielfremdem Kontext.[2] Zu diesen spieltypischen Elementen
gehören unter anderem Erfahrungspunkte, Highscores, Fortschrittsbalken, Ranglisten, virtuelle Güter
oder Auszeichnungen.” (WIKIpedia, aufgerufen März 2014)
●
Exkurs Serious Game: “Unter Serious Games
(englisch für ernsthafte Spiele) versteht man digitale
Spiele, die nicht primär oder ausschließlich der
Unterhaltung dienen, wohl aber derartige Elemente
zwingend enthalten. Gemein haben Serious Games –
sowie auch Lernspiele – das Anliegen Information und
Bildung zu vermitteln; dies sollte in einem möglichst
ausgeglichenen Verhältnis zu Unterhaltungsaspekten
geschehen.” (WIKIpedia, aufgerufen März 2014)
Deterding 2011

31. Möglichkeiten und Grenzen von Gamification
●
Gamification jenseits von “badges, points and leaderboards”
●
Bis heute meist unterschätzte Faktoren
– Meaning - “To be effective, gamified applications have to connect to something that is already meaningful to the user – or
wrap themselves in a story that makes them meaningful”
●
Relevant für persönliche Ziele, Interessen, Passionen (anpaßbar ~ “customizable”), meaningful community, community generated goals,
meaningful story, Supporting visuals
– Mastery - “The experience of being competent, of achieving something. It turns out that this experience is at the core of what
makes any good game fun and engaging”
●
Interessante Herausforderungen und Ziele + Regeln, gestaffelte Herausforderungen, Strukturierter Abfolge von Zielen, Variation, Tiefe und
Komplexität, Excessive positive fedback
– Autonomy - “A free space to play in and something to play with”
●
Intrinische vs. extrinsiche Motivation vs control, Shared goals, individual pursuit, Informational feedback. Unexpectted rewards
– Generell
●
Process, not features
●
Know your users / bring in the data
●
Verwandte Konzepte
– Playful design
– Persuasive design