数字环境中的工具使用理论:基于认知神经科学的技术推理假说

人类工具使用的理论基础在数字环境中在数字环境中使用工具的理论基础巴黎萨克雷大学博士论文第580号信息科学与技术研究生院通信（STIC）博士专业：计算机科学研究生院：计算机科学与数字科学，推荐人：奥赛科学学院在巴黎萨克雷大学、CNRS、数字科学跨学科实验室研究单位准备的论文91405，Orsay，France，由巴黎萨克雷大学教授Michel BEAUDOUIN-LAFON指导，CNRS研究员Baptiste CARAMIAUX共同监督论文答辩于2022年4月12日在巴黎-萨克雷举行，由米格尔·A. 重命名陪审团组成Jean-Daniel FEKETEINRIA总裁兼研究总监Stéphane CONVERSY国家民航学院报告员Yvonne Rogers报告员伦敦大学学院教授Eric Lecolinet审查员巴黎电信教授Michel Beaudouin-LAFON巴黎萨克雷大学论文主任Baptiste CARAMIAUX博士论文共同导师研究员，CNRS博士论文NNT：2022UPASG034标题：在数字环境中使用工具的理论基础关键词：工具使用摘要：我们使用物体作为工具，有时超出了它们的预期功能，就像一把刀被用作螺丝刀一样。根据认知神经科学中的技术推理假说，人类通过对物体之间的机械相互作用进行推理来使用工具。通过将这一现象视为基于物体的物理性质，该理论解释了相似的物体-物体相互作用之间的知识转移，解释了一种工具用于其发明目的以外的目的的情况在数字环境中，用户界面通常包含具有预定义功能的工具，例如格式化文本、滚动文档或"缩放"图像。这些工具是为特定目的而设计的。然而，HMI文献强调了一些用户以意想不到的方式使用数字工具的例子在这篇论文中，这是基于用户对数字世界形成的概念。我首先描述了一种体验，即用户使用文本编辑器多次完成同一任务，逐渐减少他们可以访问的命令来完成该任务。这种方法迫使用户 使用一个或多个命令执行意外功能。虽然大多数参与者能够将至少一个命令重新分配给计划外的功能，但一些参与者表示，由于他们在类似环境中的知识产生的偏见，他们面临着困难这些观察结果与使用中的类似现象有关。物理工具，特别是"功能固定性"的概念和技术推理。然后，我提出了一项研究的解释，用户作出的可能性，行动的对象在一个数字环境中从其界面，特别是其工具栏。我对图形和文本对象感兴趣。我已经开发了一个特定的环境，其对象可以用图形和文本命令进行修改。该环境有两个工具栏，分别对应于两种类型的命令。参与者必须使用工具栏中提供的命令执行一系列任务。参与者表现出一种倾向，使用在介绍过程中提出的工具栏命令"Textlets"是将文本选择具体化为编辑文档中的持久工具的交互式对象。textlet代表了一个生成概念，它利用了工具交互的原则。L’étude a montré l’usaged’un本论文提供了经验证据，证明了技术推理假设作为交互理论模型的相关性人类工具在数字环境中使用的理论基础关键词：工具使用、技术推理、工具交互、交互设计工具的使用扭曲了我们的日常生活。我们自发地操纵物体作为工具，有时是为了完成超出其指定功能的任务，然后重新利用它们，就像用刀作为螺丝刀一样。认知神经科学中的技术推理假说认为，人类通过对物体之间的机械相互作用进行推理来参与工具使用。通过基于关于对象交互的抽象知识对工具使用进行建模，该理论解释了工具如何作为知识转移的产物而被重新用于原始设计的任务。在数字环境中，用户界面通常提供具有预定义功能的工具，例如用于特定任务集的"填充"、"滚动"或"缩放"。然而，文献提供了用户以意想不到的方式重新使用数字工具的例子这促使我根据用户对数字世界的了解，将技术推理假设作为数字工具使用的理论模型进行研究。首先，我研究了计算机用户在数字文本编辑器中执行任务，同时被训练重新使用它的一些命令。虽然大多数参与者被管理为至少重新使用一个命令，但由于他们从类似环境中学到的程序和我讲述了这些通过技术推理和功能固定性对物理工具使用现象的观察。接下来，我研究了用户如何通过界面中的工具栏感知对数字对象执行操作的可能性。使用一个对象支持图形和文本命令的实验环境，我控制了相应工具栏的可见性，以便在使用这两个工具栏执行任务之前向参与者介绍环境。这导致了与引言中提供的工具栏相关联的首选命令最后，我提出了一个合作研究的极端用户的文本编辑工具，导致设计的文本：交互式对象，重新填充文本选择到持久的工具，为文本文档。Textlets是一个基于工具交互原则的生成式概念构建。我们在一项评估研究中观察到一个用户重新使用了一个Textlet，这支持了这样一个观点，即一种内在的心理方法可能有助于重新使用数字工具。本文证明了技术推理假设作为交互理论模型的重要性，并为以工具为中心的界面设计开辟了道路。A C K N O W L E D G M EN T S我想对那些在学术上、经济上和情感上支持我完成这项工作的人和机构 表 示 感 谢 。 首 先 ， 也 是 最 重 要 的 ， 是 我 的 论 文 导 师 MichelBeaudouin-Lafon教授，他鼓励了我对HCI有趣的基本原理的兴趣，并让我全面了解了研究的工艺。我永远感谢他对我的信任，使这个项目圆满结束。同样，我也要感谢我的共同顾问巴蒂斯特·卡拉米奥，他指导我在每一次分析中找到了许多拼图。他的支持在将我的想法带入写作中发挥了重要作用，没有留下任何发现，没有看不见的可视化，没有未报道的效果，没有未打开的石头。我也非常感谢欧洲研究理事会（ERC）第695464号赠款"ONE：交互的统一原则"的支持我感谢Yvonne Rogers教授、Stéphane Conversy教授、Eric Lecolinet教授和Jean-Daniel Fekete教授对我的工作的评论和在我辩护期间提出的有见地的问题。我非常感谢那些自愿参与我的用户研究的人，他们慷慨的时间：我希望我能给你所有你应得的糖果。我在前）Situ团队的日子被我在那里遇到的不可思议的人所标记。我非常感谢团队负责人Wendy E. Mackay分享了她关于前实验设计和科学礼仪的宝贵知识。我很高兴能与维克多·古斯塔夫松（ViktorGustafsson）一起工作，古斯塔夫松是一位游戏爱好者，他为我澄清了MMORPG的世界，一次有一个IPA;伊丽莎白·沃尔顿（ElizabethWalton），我们与她讨论了我们的职业生涯、行政事务、猫迷因和关于美国的文化话题;亚历山大·巴图特（Alexandre Battut）和阿瑟·法格斯（Arthur Fages），他们教了我一两件关于《法国南方人》（TheFrench Southerner）的适当意义的事情;余俊航（Junhang Yu），他们非常同意我的观点。帮助我进行技术方面的辩护; Teo Sanchez，他向我展示了你可以在家里用煎锅做比萨饼; Camille Gobert，他将很快成为软件开发部;以及Han L. Han和Martin Tricaud，科学和办公室事务合伙人。我很高兴见到了Benjamin Bressolette，一位鼓舞人心的 变 革 者 ;Janin Koch ， 我 的 CHI 会 议 和 精 细 蒸 馏 产 品 的 指南;Theophanis（Fanis）Tsandilas，他回答了我关于统计分析的每一个问题;Sarah Fdili Alaoui，一位技术与表演艺术相遇的自豪研究者;Philip Tcher-navskij，他第一次指导我阅读学术论文、制定研究问题和开科学玩笑;Jessalyn（Sally）Alv-1 "第一"。V♡ina，一个包罗万象的无限幽默源泉;Stacy Hsueh，一个追求研究目标的力量和决心的典范;Alexan-der Eiselmayer，一个计算参与者人数的大师;Abby（Wanyu）Liu，她曾经信任我和她的猫"Shamito"呆了几天，让我变成了一个看猫的爱好者; Jean-Philippe Rivière，她掌握了烤 卡 门 贝 奶 酪; Ger-Man Leiva 、 Carla Griggio和 Marianela CiolfiFelice，他们建议如何进行这次旅行我想认识一些朋友，这些年来，我和他们一起创造了许多巴黎人和蒙特维人的记忆：艾伦，他带我参观了巴黎，让我对我在学术界的道路放心，是周围最好的人来回忆祖国;亚米尔，他很快就成了我的兄弟，为了更好、更坏、更富有、更贫穷而抱着我，几乎和健康一样多，在星期二晚上闲逛和吃零食，直到他的论文结束。加斯顿，谁该为改变我的生活负责，他的妄想建议把我带到了这里，他总是在那里为我欢呼;Micaela是笑的完美伴侣，是 Whine的完美伴侣，是Talk的完美伴侣，是Say It Is的完美伴侣，无论距离有多远。我不能要求一个朋友与谁感觉更同步的起伏她是人类存在的源泉;卡米拉，她和我一样热爱巴黎;文森特，我认识的最像乌拉圭人的法国出生的人;还有埃夫里大学的可爱的人，其中包括伊丽莎白、奥利维尔和大卫，他们的慷慨，英语没有给我足够的话来感谢他们;还有克莱尔、法比安、克里斯汀、弗雷德和让-伊夫，他们都张开双臂欢迎我加入他们的小组：谢谢你们所有人的我想感谢我的朋友们回家了，他们每次来都让我觉得我从来没有离开过。特别感谢Gustavo Armagno，在我考虑攻读这个学位之前，他非正式地给我读了关于人类因素研究的书;Javier Baliosian，他在我需要的每一次时间里都为我祝福。一个与巨人产生共鸣的声音;EduardoGrampín，他打开了我老学校计算机科学系的大门在乌拉圭的国家研究和创新机构（ANII），他们同意让我在硕士学位结束后留在法国，并给我更多的理由每年回家最后，我非常感谢我的父母米格尔和劳拉，以及我的妹妹劳拉，尽管他们对我对计算机的痴迷有一些早期的恐惧，但他们一路上鼓励和支持了我。2 尼科、马克西、胡安娜玛、丸、古兹、梅勒、碧、威利、诺拉、韦恩、乔菲、沙发、帕斯托、露露、达尼、费德、法库、桑蒂、纳鲁、奥米、布鲁诺、维姬和加布里埃拉，没有特别的顺序。3 我8岁的时候，在他们买了一台真正的家用电脑之前，我做了一个90年代典型台式机的破旧纸板模型，上面有配套的塔式电脑和四四监护仪。我猜他们得到了消息。如果你是一个男人，你是一个男人。工具是我们在物理世界中相互作用的中介。当被操纵时特别是，人类能够以不寻常的方式使用熟悉的物体，例如，将它们用于超出其指定功能的任务因此，我们自发地思考用刀当螺丝刀或用椅子当门挡。Osiurak等人（2009年）假设，简单地说，工具使用的技术推理假设将我们对工具-物体相互作用的理解建模为一个过程，在这个过程中，我们根据我们的目标将物体物理性质的知识与机械原理相机械原理是从以前对物理物体的经验中体现出来的2010年）。该理论提供了一个优雅的模型来描述通过对所涉及的对象和交互的抽象，人类使用工具的方式超出了计算机包含了"认知工具"的概念用户对对象进行操作的数字工具（Bødker，1987）。然而，数字工具是为特定任务而设计的，用户此外，当代设计模式将数字工具"锁定"在软件中（Beaudouin-Lafon，2017），这与使用物理工具有着根本的区别，用户可以在他们认为合适的任何任务中使用物理工具与使用相同的物理工具从一个任务切换到另一个任务不同，切换到另一个应用程序涉及工具集的切换，这迫使用户应用例如，在编辑器中选择文本的颜色通常仅限于格式栏上的一个按钮，该按钮具有包含调色板的下拉菜单，而在图形编辑环境中，可以使用现成的颜色图表和移液七虽然由于格式样式的原因，文本的属性可以很容易地重用是很常见的，但对于图形形状，还没有一个流行例如，流行的图形设计应用程序通常将功能划分为面向像素的操作和面向矢量的操作。但是，虽然相比之下，在物理世界中，橡皮擦会擦除任何"可擦除"的东西，即谁支持命令。上 您可能会认为此限制会迫使用户 使用与应用程序相关的特定工具完成任务的特定程序HMI文献包含设法偏离分配给数字工具的功能的用户的示例2016年; Dix，2007年; Dourish，2003年）。例如，当用户给自己发信息或电子邮件做笔记，或者上传文件附件与同事分享时物理世界与数字交互的这种对应关系也被一些现有的交互模型所采用，这些模型旨在利用数字环境中的2008年; Jetter等人，2014年）。特别是，然而，据我所知，基于工具中介的模型并没有得到认知互动理论的支持。特别是，我们缺乏关于用户如何理解工具和对象之间的操作可能性用户对数字工具的使用不寻常在这篇论文中，我利用物理工具的J’étudie ces 本论文旨在开发基于计算机介导的活动的交互设计方法CH APITR E1CH APITR E2CH APITR E3CH APITR E4CH APITR E5CH APITR E6人机交互的统一原则2017年）。这份手稿中的项目被安排在章节中，以便呈现一个连贯的故事前两章致力于介绍论文的理论基础，从技术推理的假设开始，并转移到其他将计算机的使用与人类工作活动中工具的使用联系起来的其他章节包括对使用实验原型的参与者的研究，以及对介绍了本文介绍了我在物理工具和数字工具的使用之间建立联系的早期工作描述了一个实验，旨在探索描述了一个实验，旨在探索一个界面的影响，该界面激发了用户关于在数字对象上使用命令的特定知识从一项观察性研究开始，该研究设计了文本编辑器用户的日常实践最后概述了论文的贡献和未来的工作方向。九2个B包6 ConcLUSIons第一个E技术性有假设的区域第四个XPLoRINGCUESfoRMECHANICALKNowLEdgE数字环境中出现的环形技术领域示例五条短信： 为文本编辑ICntOrodNucTtioEnNTS171.1人类工具的使用. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ... ...81.2人类工具使用的认知机制。 . . . . . .9.1.3技术推理101.4功能知识&工具重用131.5摘要.............................................................................................. 14172.1作为中介活动的人的工作172.2基于计算机的人工制品192.3从人工制品到仪器212.4从物理到数字环境232.5仪器相互作用242.6数字工具再利用262.7摘要.............................................................................................. 27293.1相关工作303.2研究：文本编辑重用333.3结果：定量分析393.4结果：定性分析443.5讨论503.6摘要.............................................................................................. 52554.1相关工作564.2研究：模糊对象上的工具行为4.3结果684.4讨论754.5摘要.............................................................................................. 78815.1相关工作825.2研究1：法律专业人士855.3结果和讨论865.4歌词：Reifying Selection915.5概念验证实施975.6研究2：查找替换文本1025.7摘要............................................................................................ 1061096.1捐款1116.2影响1126.3未来工作的限制116十一按ENTS数字环境BEXPLORINGCUEFORMECHANICALKNOWLEDGE十二附录119a.1调查问卷119a.2操作日志121a.3研究结果.................................................................................... 123125b.1不同混合方法阈值的订单汇总分布125b.2残留物分析132b.3每个参与者的命令类型133BiBLI ogRAPHY137L I S T O F I G U R E S图1. 1使用机械知识切片苹果。10图1.用尺子切苹果，而不是用尺子刀。 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ...12图1.3选择工具来驱动螺丝的根据技术推理模型。... ...15图3.1编辑器处于初始状态。（b）目标显示第一感觉缩进的状态段落的时态，长度为indi-按指南分类（c）完整工具栏并在启用所有命令时设置规则。 . ...35图3.2跨技术的#TYPES的平均值参与者，包括最后一次试验，无技术。更高的价值观表明使用了大量的命令集尝试他们使用的技术。 . . . . . ...42图3.3#解决方案与经验丰富和创造力得分显示积极相关-lations.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ... 43图3.4剪贴板（a）和颜色（b）为的概率创造力的功能。 两个图均包括95%置信区间的可视化以及用于训练的模特们。（a）显示具有边界的曲线p=0.06时的效应（b）存在logit曲线配合良好，效果显著。... ...44图4.1实验环境在任务4中。 将图像复制到在最佳时间，需要文本和图形命令的组合。... . . ...60图4.2会话期间任务的屏幕截图。 . . ...62图4.3编辑器处于选择元素的点第一次，用于文本（a）和图形（b）组。与所选工具是工具栏中唯一激活的一个，并且参与者只能执行一个选择根据工具。所有其他命令在完成任务之前仍处于禁用状态65图4.4每种方法的频率-每个启动组的跨任务（见表4。3为数字）。... . . . . . . . . . . ...70十三我是一个很好的朋友十四图4.5显示零件编号的直方图- 交换命令为给定任务键入给定次数的Ipants。.....................................................72图5.1编号方案示例用于专利申请中。........................................................87图5.主机文本形成生成和维护对文档中其他文本的引用的层次结构。92图5.3个Numberlets形成三个级别的层次结构，其中最高级别标识计数器，第二级别定义从该计数器添加的条目，第三级别包含交叉引用的条目对每个条目的引用94图5.4设计和实施的两个原型。............................................98图5 - 5Countlet：计数单词的文本............................................................99图5.6Variantlet：用于编辑本地版本的..................................................100图5.7Numberlet：用于编号和引用的文本。.................... 100图5.Searchlet：用于搜索和替换的文本。..........................................................................101图a.1使用编辑器在左侧注册制作活动的参与者数量，按TECHNIQUE分组，包括最后一次试验。包括#TYPES中计数的所有命令类型和其他关键字组合以及核心排序更新。突出显示主要事件，以表明其与再利用的关联技术。..........................................................................121图b.1按参与者列出的基于文本或图形的命令的百分比（按基 于 图 形 的命 令 的 百 分 比 年 龄 降 序 排列）。 这提供了图形和文本命令跨任务分布的更详细的可视化，如图4所示。4.此可视化显示126图b.2每个参与者基于文本和图形的操作的绝对数量。..127图b.3将混合方法定义为至少使用一个次要类型的命令。......................................................................................128图b.4将混合方法定义为大于5%的二级订单（用于分析）。..........................................................................128图b.5将混合方法定义为大于10%次要类型的订单..........................................................129图b.6将混合方法定义为大于15%次要类型的订单..........................................................129L I T O F TA B L E S图b.7将混合方法定义为大于20%次要类型的订单。 . . . . . . ...130图b.8将混合方法定义为大于25%次要类型的订单。 . . . . . . ...130图b.9将混合方法定义为大于49%次要类型的订单。 . . . . . . ...131图b.10每个参与者的订单类型分布细棒加起来占com的5%或更少不考虑次要类型的手柄混合方法。... . . . . . . . . . . . . . ...134图b.11数据来自图e b。10显示分布-每个人的百分比时间-滴答作响。 从观察来看，很少有参与者在文本和图形命令之间而不是切换并保持在一种类型中，直到完成任务。. . . . . . . . . . . . . . . ...135表3. 1我们希望参与者使用的技术，在试点测试期间确 定 。 名 字 与 技 术 成 功 的 主 要 命 令 相 关 -Spond。标记为Famil-iar的技术涉及主命令的熟悉使用，而标记为Re-purpose的技术涉及重新使用它。识别每种技术的快捷方式。 . . . ...36表3.2#TYPES线性混合效应模型的结果通过技术。前一半使用#TYPES在底部使用一半时进行的Spacebar试验#规则尝试的类型作为拦截各自的模型。两者均显示显著影响剪贴板和颜色与更高的#TYPES参与这些技术的预测。... . . . ...41表3.3逻辑回归建模的结果执行剪贴板和颜色的可能性作为经验和创造力分别。行表示预测变量-可、p值、比值比、置信度95%间隔，模型... . . . . ...44表4。1文本和图形工具栏中的按钮被要求完成任务。. . . . . . . . . ...64十五TA B列表十六表4。2按接口表4。3编辑器的布局。... . . . . . . . . . . . . . . ...仅文本（T）、仅图形（G）和按任务混合（M）方法（见图e4）。469用于可视化）。 . . . . . . . . . . . . . . . ...70表5. 1如何观察到不同的文本地址问题表A.1研究1.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ...会议开始前的调查问卷，评估-96使用文本编辑软件的经验。...119表A.2每次试验结束后的问卷调查。 . . . . . ...119表A.3IPIP创意评估项目。派对Pants回答他们的同意程度每个语句。项目已键控（+）或（-）说明他们对谁有利或不利创造性的个性。项目显示在每个参与者的随机顺序。... . . ...120表A.4为每个参与者捕获的操作列表。...122表A.5我们研究的定量指标16参与者。 R、S、T、C和X代表统治者，空格键、制表符、剪贴板和颜色重新壮观。试验编号单元格表示试验编号当技术被执行时参加者。... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ...123表b.1总体任务和任务中的标准化剩余2和4。... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ...132表b.2为每个参与者捕获的操作列表。...136I N T R O D U C T IO N"... [M]或超过我观察到的适合的让你更接近于理解事物的本质。村上春树，《硬煮仙境》和《世界工具介导我们在物理世界中的互动。我们自发地--新地与物体接触，将它们用作工具（Osiurak，2020）。当被操纵时，它们就成为我们双手的延伸，增强了我们感知和改造环境的能力（J.J. Gibson，1986）。特别是，人类设法以不寻常的方式使用熟悉的工具，例如，将它们重新用于其指定功能之外的任务。毕竟，用刀当螺丝刀或用肉当门挡并不难。Osiurak等人（2009）人类使用工具的立场得到了对物体之间的相互作用进行技术推理的能力的支持简单地说，人类工具使用的技术推理假设将我们对工具-物体相互作用的理解建模为一个过程，在这个过程中，我们根据我们的目标将物理物体特性的知识与机械原理相匹配。机械原理是从自然界中物理物体的经验中结合起来的--类似于我们如 何 学 习 朴 素 的 物 理 学 -- 管 理将 其 转 移 到 模 拟 物 体 相 互 作 用（Osiurak等人，2010年）。这为我们提供了一个优雅的模型，说明人类如何重新使用物理工具，基于识别所涉及的对象和交互的类似抽象。计算机接受了"认知工具"的概念，即用户通过其然而，数字工具是为特定任务而设计的，用户很少会偏离工具指定功能的使用此外，当代 设 计 模 式 将 数 字 工 具 " 困 " 在 应 用 程 序 中 （ Beaudouin-Lafon，2017），构成了从物理工具使用的根本突破，用户将工具用于他们认为合适的任何任务与在基于物理工具的任务之间切换不同，将焦点更改为另一个应用程序涉及工具集的更改，这可能迫使用户应用不同的交互技术来使用新工具。例如，在字处理器中更改文本颜色通常仅限于工具栏按钮和带有颜色匹配的下拉菜单，而在图形编辑环境中，可以使用现成的颜色匹配以及颜色选择器。相反，虽然通过文本轻松重用属性是常见的12整数R约简格式化样式，图形形状的可重用样式的概念并不流行更重要的是，怀疑计算机系统提供的可伸缩性（Coughlan和P.即使在相同的环境中，数字工具也倾向于满足与少数对象相关的有限目的。例如，流行的图形设计应用程序通常在基于像素和基于矢量的操作之间划分功能。虽然人们可能会找到一个橡皮擦工具来删除像素，但它对矢量没有影响，尽管有支持删除命令的节点和曲线。相比之下，在物理世界中，橡皮擦将擦除任何东西，只要它是可擦除的支持命令。有争议的是，这种限制迫使用户遵循特定的程序，用与应用程序相关的特定工具完成任务，限制这种创造性的使用，因为这导致了物理工具的再利用HCI中的文献包含管理数字工具再利用的用户的示例（Ciolfi Felice等人，2016; Dix，2007; Dourish，2003），通过使用它们来完成超出其指定功能的任务，从而偏离了设计师的期望。例如，当向自己发送聊天消息或电子邮件以记录保存或上传文件作为附件以与衣领联盟共享文件时，用户具有适当的技术来使用刀作为螺丝刀（Dix，2007）。物理世界到数字交互的这种映射也被一些交互模型所拾取，这些交互模型喜欢在数字环境中利用人类的认知能力（Jacob等人，2008年; Jetter等人，2014年）。特别地，仪器交互（Beaudouin-Lafon，2000）基于调解用户和系统的域对象之间的交互的数字仪器，例如物理工具如何调解与其它物理对象的交互。然而，据我所知，关于用户如何感知工具和物体之间的动作可能性，特别是用户如何重新使用数字工具，工具介导的模型缺乏认知交互理论的支持。在本文中，我借鉴了物理工具再利用的概念，研究了技术推理假说作为数字工具再利用的解释性理论，可推广到仪器介导的相互作用。我研究了通过去签名实验环境和协议来重新利用工具的不寻常用途，以观察用户选择和调整命令以完成任务。本论文旨在支持一种计算机介导的信号相互作用的活动方法（Kaptelinin，1996），最终有助于开发统一的信号。人机交互原理（Beaudouin-Lafon，2017）。整数R约简3圣时间当代软件提供的数字工具服务于有限的纯姿态，很少超出少数系统对象的范围。这是对人类与物理工具互动方式的根本背离，物理工具可以超越其技术和文化指定的功能重新使用。然而，有一些用户设法以他们的设计者从未设想过的方式重新使用数字工具，从而将它们用于新的任务。人类工具使用的技术推理假设将物理工具的使用定位为对物体之间相互作用中起作用的机械原理进行推理的产物。特别是，技术推理模型基于已知对象相互作用的类比来重新利用物理工具。我对技术推理作为数字工具再利用模式的重要性很感我通过基于实验性数字环境的研究来调查这个问题，在这些环境中，我观察参与者使用和重新使用数字工具来分析他们的思维过程。我的目标是找到用户如何理解物理和数字对象交互之间密切认知关系的证据，从而支持以仪器介导的活动概念为中心的界面的开发，并最终为人机交互统一原则的发展做出贡献。APPRoCHAAPCTEHR1第二章理论技术推理计算机-介导的活动仪器相互作用类比功能推理固定性。设计文本观测结果数字工具的不寻常使用文本知识编辑器中极端机械用户的提示第三章第四章第五章本文采用Mackay和Fayard（1997）提出的HCI研究方法，对理论、设计和观察方法进行三角测量。本论文是在ERC高级赠款"ONE -交互的统一原则"的背景下进行的。该项目旨在通过一个跨越当前和未来数字环境的统一交互理论来识别概 念 模 型 、 交 互 风 格 和 设 备 的 稀 疏 宇 宙 （ Beaudouin-Lafon ，2017）。基质中包含信息的一种生物体相互作用系统此外，它还将仪器定义为特定的基质4整数R约简用户与系统中其他底层之间的交互。ONE的目标是开发一种交互的概念模型，使用户能够适当地利用数字环境。基于计算机的人工制品"通过接口"介导物理和数字对象的人类活动（Bødker，1997），作为数字世界中所代表的心理工具人工制品被重新 利 用 并 纳 入 新 的 活 动 ， 获 得 了 作 为 工 具 的 意 义 （ Béguin 和Rabardel，2000年）。然后，我利用仪器交互来提供用户界面的计算机中介视角，观察用户如何以设计者意想不到的方式重新使用基于计算机的人工制品。我包括用户研究，以调查用户如何理解和重新使用基于计算机的人工制品，以论证结果与技术推理假设要素的兼容性。最后，我包括一个观察性的研究，极端用户和他们的做法与商业软件，播种的概念，数字仪器和原型的实施。我借用了认知心理学、社会科学和工程学的方法。我在论文的理论、观察和符号视角之间进行了三角测量（Mackay和Fayard，1997），以平衡我的多学科方法，从探索认知科学理论开始，理解它与数字环境的关系。从理论角度来看，我建立在认知心理学、社会科学和HCI模型的理论和方法之上：人类工具使用的技术推理假设是我研究数字工具交互方法的基础（Osiurak，2020）;计算机介导的活动（Kaptelinin，1996）将物理工具的使用与基于活动理论的交互设计相结合（Bødker，1997）;工具相互作用（Beaudouin-Lafon，2000）为界面设计提供了一种生成理论，其中相互作用是由工具介导的;以及主题分析（Braun和Clarke，2006）被用作访谈笔记和口头协议的定性分析工具。从观察的角度，我运用定量和定性的研究方法，如观察性研究和访谈，来了解用户对使用实验性数字环境的用户进行观察性研究，包括观察参与者重新使用数字工具的方法，并了解他们从过去经验中转移知识的情况·····