2025年大學(xué)《系統(tǒng)科學(xué)與工程》專業(yè)題庫——系統(tǒng)科學(xué)與人機交互技術(shù)的融合考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、名詞解釋（每小題5分，共25分）1.系統(tǒng)邊界2.涌現(xiàn)3.系統(tǒng)動力學(xué)4.心智模型5.可用性二、簡答題（每小題10分，共50分）1.簡述系統(tǒng)思維在解決復(fù)雜人機交互問題中的優(yōu)勢。2.解釋反饋回路在控制系統(tǒng)和用戶交互行為調(diào)節(jié)中的作用。3.簡述用戶中心設(shè)計思想與系統(tǒng)整體目標之間的平衡關(guān)系。4.描述認知負荷理論如何指導(dǎo)交互界面的設(shè)計。5.系統(tǒng)科學(xué)中的哪些概念可以應(yīng)用于分析多用戶交互系統(tǒng)的動態(tài)行為？三、論述題（共75分）1.選擇一個具體的復(fù)雜人機交互系統(tǒng)（例如：智能推薦系統(tǒng)、智能助手、遠程協(xié)作平臺、自動駕駛車輛的交互界面等），運用系統(tǒng)科學(xué)的理論和方法，對其進行分析。請具體說明：(1)識別該人機交互系統(tǒng)的關(guān)鍵要素（包括人、機器/軟件、環(huán)境等）及其相互關(guān)系。(2)分析系統(tǒng)中的主要反饋回路，并說明這些回路如何影響用戶體驗和系統(tǒng)性能。(3)運用系統(tǒng)邊界、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、涌現(xiàn)等概念，評價該系統(tǒng)當前存在的主要問題或挑戰(zhàn)。(4)基于系統(tǒng)科學(xué)的視角，提出至少三條具體的改進建議或設(shè)計原則，旨在提升系統(tǒng)的整體適應(yīng)性、魯棒性或用戶滿意度。試卷答案一、名詞解釋1.系統(tǒng)邊界：指界定系統(tǒng)范圍、區(qū)分系統(tǒng)內(nèi)部要素與外部環(huán)境的分界線。它決定了系統(tǒng)要素的包含范圍以及系統(tǒng)與環(huán)境的交互方式。在人機交互中，系統(tǒng)邊界需要清晰界定交互的主體（用戶）、客體（系統(tǒng)/界面）、環(huán)境及其他相關(guān)要素，影響交互設(shè)計的范圍和目標設(shè)定。解析思路：定義系統(tǒng)邊界，并聯(lián)系其在界定交互要素、影響交互設(shè)計和目標設(shè)定中的作用。2.涌現(xiàn)：指復(fù)雜系統(tǒng)在微觀層次上個體相互作用、非線性迭代后，在宏觀層次上表現(xiàn)出全新的、無法從個體特性簡單推斷的集體行為或特性。在HCI中，涌現(xiàn)現(xiàn)象體現(xiàn)在用戶群體行為模式（如網(wǎng)絡(luò)輿論）、復(fù)雜交互系統(tǒng)的自適應(yīng)行為、或交互過程中產(chǎn)生的意外且有益的新功能或體驗。解析思路：定義涌現(xiàn)，強調(diào)其產(chǎn)生條件（復(fù)雜系統(tǒng)、非線性、個體互動），并舉例說明其在HCI中的體現(xiàn)。3.系統(tǒng)動力學(xué)：運用反饋回路、存量和流量等概念，模擬復(fù)雜系統(tǒng)隨時間演化的定量建模方法。在HCI中，可用于模擬用戶行為變化、系統(tǒng)負載波動、信息傳播過程等動態(tài)特性，幫助設(shè)計者理解系統(tǒng)瓶頸、預(yù)測系統(tǒng)響應(yīng)、評估不同設(shè)計策略的長期效果。解析思路：定義系統(tǒng)動力學(xué)，點明其核心概念（反饋、存量、流量），并闡述其在HCI中模擬動態(tài)行為、理解系統(tǒng)特性、支持決策的作用。4.心智模型：用戶為了理解和使用一個系統(tǒng)而內(nèi)在構(gòu)建的關(guān)于該系統(tǒng)如何運作的簡化表征或心理模型。它影響用戶的預(yù)期、操作方式以及對系統(tǒng)狀態(tài)的判斷。在HCI設(shè)計中，目標是幫助用戶形成準確、易用的心智模型，從而提高交互效率和減少錯誤。解析思路：定義心智模型，強調(diào)其是用戶內(nèi)在的心理表征，并說明其對用戶理解、預(yù)期、操作及交互效率的影響。5.可用性：指一個系統(tǒng)（尤其是人機交互系統(tǒng)）被用戶有效、高效、滿意地使用的能力。通常從易學(xué)性、效率、易用性（錯誤預(yù)防與處理）、用戶滿意度等方面衡量?？捎眯允侨藱C交互設(shè)計的核心目標之一。解析思路：定義可用性，并列出衡量可用性的常用維度（易學(xué)、高效、容錯、滿意），點明其核心目標地位。二、簡答題1.簡述系統(tǒng)思維在解決復(fù)雜人機交互問題中的優(yōu)勢。系統(tǒng)思維的優(yōu)勢在于：能夠全面理解人機交互系統(tǒng)及其所處的環(huán)境，識別所有關(guān)鍵要素及其相互作用，避免孤立地看待問題；能夠洞察隱藏在現(xiàn)象背后的反饋回路和動態(tài)機制，預(yù)測干預(yù)措施的長期影響和潛在副作用；有助于發(fā)現(xiàn)非顯而易見的解決方案，通過優(yōu)化系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)而非僅僅局部環(huán)節(jié)來提升性能；能夠更好地應(yīng)對復(fù)雜性和不確定性，設(shè)計出更具適應(yīng)性、魯棒性的交互系統(tǒng)。解析思路：從理解全面性、洞察動態(tài)性、發(fā)現(xiàn)整體解、應(yīng)對復(fù)雜性四個方面闡述系統(tǒng)思維的優(yōu)勢。2.解釋反饋回路在控制系統(tǒng)和用戶交互行為調(diào)節(jié)中的作用。在控制系統(tǒng)中，反饋回路是核心機制，通過比較期望狀態(tài)與實際狀態(tài)之間的偏差，生成調(diào)整信號，使系統(tǒng)狀態(tài)向目標收斂。例如，用戶設(shè)置溫度后，空調(diào)通過溫度傳感器（測量實際狀態(tài)）與設(shè)定值（期望狀態(tài)）比較，產(chǎn)生調(diào)整指令，調(diào)節(jié)制冷/制熱（控制動作），從而閉環(huán)控制溫度。在用戶交互行為調(diào)節(jié)中，用戶的操作（如點擊、輸入）是行為，系統(tǒng)響應(yīng)（界面變化、信息反饋）是調(diào)節(jié)，用戶的后續(xù)操作又受前次反饋影響，形成行為-反饋-新行為的循環(huán)，不斷調(diào)整用戶的交互策略以達成目標或滿足需求。解析思路：分別解釋反饋回路在控制系統(tǒng)（閉環(huán)調(diào)節(jié)、使狀態(tài)收斂）和用戶交互（行為-反饋循環(huán)、調(diào)節(jié)策略）中的作用和機制。3.簡述用戶中心設(shè)計思想與系統(tǒng)整體目標之間的平衡關(guān)系。用戶中心設(shè)計思想強調(diào)從用戶需求、能力和限制出發(fā)進行設(shè)計，旨在最大化用戶滿意度和可用性。系統(tǒng)整體目標則可能包含功能性、性能、成本、安全性、商業(yè)價值等多方面要求。兩者并非對立，而是相輔相成。平衡關(guān)系體現(xiàn)在：用戶中心設(shè)計是達成良好用戶體驗、進而實現(xiàn)系統(tǒng)商業(yè)價值和社會目標的基礎(chǔ)；在滿足核心用戶需求的同時，也需要考慮系統(tǒng)為實現(xiàn)其整體目標所必需的功能和約束；設(shè)計過程需要在用戶滿意度和系統(tǒng)可行性、成本效益之間做出明智的權(quán)衡，通過迭代設(shè)計不斷優(yōu)化這種平衡，最終目標是構(gòu)建既能有效滿足用戶又能達成系統(tǒng)整體目標的成功產(chǎn)品。解析思路：闡述用戶中心設(shè)計的核心（關(guān)注用戶）和系統(tǒng)整體目標（多維度要求），指出兩者統(tǒng)一的基礎(chǔ)，強調(diào)平衡的必要性（相互依存、需權(quán)衡），并點明最終目標（構(gòu)建成功產(chǎn)品）。4.描述認知負荷理論如何指導(dǎo)交互界面的設(shè)計。認知負荷理論認為，人類的工作記憶容量有限，界面設(shè)計應(yīng)盡量減少用戶的認知負荷（即工作記憶的占用）。據(jù)此，設(shè)計應(yīng)遵循以下原則：簡化界面布局，減少信息元素和操作步驟；使用清晰、一致的語言和符號；提供適當?shù)闹笇?dǎo)和幫助；利用自動化處理重復(fù)性或復(fù)雜任務(wù)；確保反饋及時有效，減少用戶的猜測；設(shè)計應(yīng)支持“心智模型”的建立，讓用戶能夠理解系統(tǒng)狀態(tài)和操作后果。目標是讓用戶能夠?qū)⒄J知資源集中于理解任務(wù)目標和執(zhí)行關(guān)鍵操作，而不是花費在解碼界面或記憶大量信息上。解析思路：基于認知負荷理論（工作記憶有限），解釋其核心觀點，并據(jù)此列舉指導(dǎo)界面設(shè)計的具體原則（簡化、清晰、引導(dǎo)、自動化、反饋、支持心智模型）。5.系統(tǒng)科學(xué)中的哪些概念可以應(yīng)用于分析多用戶交互系統(tǒng)的動態(tài)行為？系統(tǒng)科學(xué)中的以下概念可用于分析多用戶交互系統(tǒng)的動態(tài)行為：系統(tǒng)邊界（界定參與用戶、系統(tǒng)、環(huán)境及其他交互主體的范圍）；要素與關(guān)系（識別不同用戶角色、他們的行為模式以及他們之間、用戶與系統(tǒng)之間的互動關(guān)系）；反饋回路（分析用戶行為如何相互影響，系統(tǒng)狀態(tài)如何響應(yīng)用戶集體行為，以及這些影響如何形成正反饋或負反饋，驅(qū)動系統(tǒng)動態(tài)變化）；涌現(xiàn)（理解多用戶協(xié)同行為中可能出現(xiàn)的無法從個體行為簡單預(yù)測的集體現(xiàn)象，如群體情緒、規(guī)范形成、信息傳播潮流等）；復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)（CAS）理論（將多用戶交互系統(tǒng)視為由相互作用的、能夠根據(jù)環(huán)境反饋調(diào)整自身行為的智能體組成的復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)，分析其自組織、自適應(yīng)特性）；網(wǎng)絡(luò)分析（將用戶關(guān)系視為網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，分析信息、影響或行為在網(wǎng)絡(luò)中的傳播模式）。解析思路：列舉系統(tǒng)科學(xué)相關(guān)概念（系統(tǒng)邊界、要素關(guān)系、反饋、涌現(xiàn)、CAS、網(wǎng)絡(luò)分析），并簡述每個概念如何具體應(yīng)用于分析多用戶交互系統(tǒng)的不同方面（范圍界定、關(guān)系互動、動態(tài)驅(qū)動、集體現(xiàn)象、自適應(yīng)、結(jié)構(gòu)傳播）。三、論述題（本題目無標準答案，以下為答題要點和思路指導(dǎo)）要求：1.選擇具體的復(fù)雜人機交互系統(tǒng)：選擇一個真實或假設(shè)的、具有一定復(fù)雜性的系統(tǒng)，如智能推薦系統(tǒng)、智能助手、遠程協(xié)作平臺、自動駕駛車輛的交互界面等。系統(tǒng)越復(fù)雜，越能體現(xiàn)系統(tǒng)科學(xué)分析的價值。2.運用系統(tǒng)科學(xué)理論和方法：在分析中明確指出使用了哪些系統(tǒng)科學(xué)的概念、原理或方法（如系統(tǒng)邊界、要素分析、反饋回路、系統(tǒng)動力學(xué)思想、復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)等）。3.分析關(guān)鍵要素及其關(guān)系：識別系統(tǒng)的主要組成部分（人、機/軟件、環(huán)境、數(shù)據(jù)等），分析它們?nèi)绾巫鳛橄到y(tǒng)要素相互作用、相互影響。4.識別與分析反饋回路：找出系統(tǒng)中重要的正反饋和負反饋回路。解釋這些回路如何運作，如何影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性、效率、用戶行為或系統(tǒng)性能。例如，用戶滿意度的反饋、任務(wù)進度的反饋、系統(tǒng)負載的反饋等。5.運用系統(tǒng)科學(xué)概念評價問題：使用系統(tǒng)邊界、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、涌現(xiàn)、復(fù)雜性、非線性等概念來評價系統(tǒng)當前存在的問題或挑戰(zhàn)。例如，邊界模糊導(dǎo)致功能沖突？結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理導(dǎo)致交互混亂？復(fù)雜度過高導(dǎo)致用戶難以適應(yīng)？涌現(xiàn)了意想不到的負面交互模式？6.提出基于系統(tǒng)科學(xué)的改進建議：提出的建議應(yīng)直接源于前面的分析，體現(xiàn)系統(tǒng)科學(xué)的思維方式。建議應(yīng)具有系統(tǒng)性，考慮整體影響。例如，調(diào)整系統(tǒng)邊界以明確職責(zé)？重構(gòu)反饋機制以改善用戶體驗？引入自適應(yīng)機制以應(yīng)對系統(tǒng)復(fù)雜性？利用系統(tǒng)建模來預(yù)測和優(yōu)化系統(tǒng)行為？設(shè)計促進正面涌現(xiàn)、抑制負面涌現(xiàn)的交互模式？思路指導(dǎo)：*開篇：明確所選人機交互系統(tǒng)的名稱及其主要功能、用戶群體，簡要說明選擇該系統(tǒng)的理由（其復(fù)雜性和適用性）。*主體段落1-2：運用系統(tǒng)科學(xué)視角進行系統(tǒng)“解剖”。*要素識別與關(guān)系分析：列出關(guān)鍵要素，繪制（概念上）要素關(guān)系圖，解釋各要素如何構(gòu)成系統(tǒng)整體。*反饋回路分析：識別關(guān)鍵反饋回路，詳細描述其機制和影響。區(qū)分正反饋（如用戶好評吸引更多用戶，形成病毒式傳播）和負反饋（如系統(tǒng)過載導(dǎo)致響應(yīng)變慢，用戶減少請求，系統(tǒng)負載下降）。*主體段落3：運用系統(tǒng)科學(xué)概念評價系統(tǒng)問題。*選擇1-3個系統(tǒng)科學(xué)概念，結(jié)合系統(tǒng)實際，分析系統(tǒng)存在的具體問題。例如，“系統(tǒng)邊界模糊導(dǎo)致用戶角色混亂，權(quán)限沖突頻發(fā)”（邊界概念），“系統(tǒng)結(jié)構(gòu)過于剛性，無法適應(yīng)不同場景下的交互需求，導(dǎo)致用戶操作繁瑣”（結(jié)構(gòu)概念），“系統(tǒng)用戶行為數(shù)據(jù)呈現(xiàn)復(fù)雜涌現(xiàn)特性，偶爾會出現(xiàn)極端情緒波動影響其他用戶”（涌現(xiàn)概念）。*主體段落4：提出改進建議。*針對前面發(fā)現(xiàn)的問題，提出具體的、基于