《人機交互技術(shù)》-課程教學(xué)大綱

PAGEPAGE11《人機交互技術(shù)》課程教學(xué)大綱一、課程基本信息課程代碼：16036303課程名稱：人機交互技術(shù)英文名稱：Human-ComputerInteractionTechnique課程類別：專業(yè)課學(xué)時：48（理論課：28，實驗課：20）學(xué)分：3適用對象：大三軟件工程專業(yè)考核方式：專查先修課程：多媒體設(shè)計、程序設(shè)計、軟件工程二、課程簡介人機交互是研究人、計算機以及它們之間的相互作用，通過計算機的輸入/輸出設(shè)備，以有效的方式實現(xiàn)人與計算機對話的技術(shù)；用戶界面是人與計算機之間傳遞、交換信息的橋梁和對話接口，是計算機系統(tǒng)的重要組成部分。人機交互和用戶界面是兩個有著強相關(guān)而又不盡相同的概念。人機交互強調(diào)的是技術(shù)和模型，用戶界面是計算機的關(guān)鍵組成部分。本課程通過介紹人機交互的歷史及基本理論，使學(xué)生對該方向有足夠的認(rèn)識。通過人機交互評價，建立用戶模型，設(shè)計具體的技術(shù)方案并加以實施等具體實踐環(huán)節(jié)，使學(xué)生更好地理解和掌握在人機交互與界面設(shè)計中的各個方面的知識與技能，更好地培養(yǎng)實踐能力，也為今后的學(xué)習(xí)與研究打下堅實的基礎(chǔ)。同時通過介紹多種感官交互技術(shù)、多通道交互技術(shù)及新型交互技術(shù)，拓寬學(xué)生們的知識面，啟發(fā)和探索新型交互技術(shù)。Human-computerinteractionisthestudyofhuman,computerandtheinteractionbetweenthem,throughtheinput/outputdevicesofthecomputer,torealizethetechnologyofhumanandcomputerdialogueinaneffectiveway;Userinterfaceisthemediaanddialogueinterfacebetweenhumanandcomputertocommunicateandexchangeinformation,whichisanimportantpartofcomputersystem.Human-computerinteractionanduserinterfacearetwoconceptsthatarestronglyrelatedbutnotidentical.Human-computerinteractionemphasizestechnologyandmodel,anduserinterfaceisthekeycomponentofcomputer.Thiscoursefirstlyintroducesthehistoryandmainmethodsofhumancomputerinteraction.Andthenteachstudentsaboutpsychology,learnseveraltechniquesforrapidlyprototypingandevaluatingmultipleinterfacealternativesandwhyrapidprototypingandcomparativeevaluationareessentialtoexcellentinteractiondesign.Letstudentlearnprinciplesofperceptionandcognitionthatinformeffectiveinteractiondesign.Improvethestudentsthebackgroundofresearchandencouragethemtodothecreativeresearchandexplorethenewinteractiontechniques.三、課程性質(zhì)與教學(xué)目的本課程是軟件工程專業(yè)必修課。人機交互是一門與人類使用的交互式計算系統(tǒng)的設(shè)計、評估和實施有關(guān)的，并研究圍繞它們的主要現(xiàn)象的學(xué)科。人機交互關(guān)注用戶與計算機之間的接口，關(guān)注計算機技術(shù)的設(shè)計和使用。人機交互涵蓋多門學(xué)科，包括計算機科學(xué)、心理學(xué)、社會學(xué)、圖形設(shè)計、工業(yè)設(shè)計等，是一門綜合性非常強的現(xiàn)代科學(xué)。它的主要目的是學(xué)習(xí)和了解人，也就是計算機用戶，預(yù)測他們?yōu)槭裁匆蜋C器進行互動，根據(jù)這個信息和判斷，來研發(fā)科技和工具，提供給人可以高效操作的系統(tǒng)，最終讓人可以舒服、高效、安全地來和機器實現(xiàn)互動，達到人的初始目標(biāo)。再者，人機交互與人工智能息息相關(guān)，它是未來科技的關(guān)鍵技術(shù)。習(xí)近平總書記指出，人工智能是新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的重要驅(qū)動力量，加快發(fā)展新一代人工智能是事關(guān)我國能否抓住新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革機遇的戰(zhàn)略問題。要深刻認(rèn)識加快發(fā)展新一代人工智能的重大意義，加強領(lǐng)導(dǎo)，做好規(guī)劃，明確任務(wù)，夯實基礎(chǔ)，促進其同經(jīng)濟社會發(fā)展深度融合，推動我國新一代人工智能健康發(fā)展。通過學(xué)習(xí)本課程，要求學(xué)生達到：理解并掌握人機交互、界面設(shè)計的基本概念和基本理論。能夠使用各種交互設(shè)備，掌握各種交互技術(shù)；能夠?qū)θ藱C交互界面做出正確可用性評估；能夠?qū)崿F(xiàn)對人機交互界面的建模及實現(xiàn)相應(yīng)的人機交互界面。四、教學(xué)內(nèi)容及要求第一章緒論目的與要求掌握人機交互的基本概念；理解人機交互的研究內(nèi)容；了解人機交互的形成與發(fā)展過程；了解人機交互的應(yīng)用。教學(xué)內(nèi)容第一節(jié)人機交互的概念；人機交互與其他學(xué)科的關(guān)系。第二節(jié)人機交互的研究內(nèi)容。第三節(jié)人機交互的發(fā)展歷史及趨勢。第四節(jié)人機交互的應(yīng)用。第五節(jié) 1.人工智能現(xiàn)狀及我國人工智能現(xiàn)狀。重點與難點重點：人機交互的基本概念，人機交互的研究內(nèi)容。難點：人機交互的研究內(nèi)容。思考與實踐什么是人機交互技術(shù)？人機交互技術(shù)的研究內(nèi)容是什么？介紹人機交互技術(shù)的發(fā)展歷史。教學(xué)方法與手段課堂講授、多媒體教學(xué)。第二章感知和認(rèn)知基礎(chǔ)目的與要求理解人的視覺、聽覺和觸覺認(rèn)知；掌握認(rèn)知過程與交互設(shè)計原則；掌握概念模型及對概念模型的認(rèn)知；理解分布式認(rèn)知的概念；理解分布式認(rèn)知理論特征；鏈接分布式認(rèn)知在人機交互中的應(yīng)用。教學(xué)內(nèi)容第一節(jié)人的視覺、聽覺和觸覺認(rèn)知。第二節(jié)知覺的特性。第三節(jié)認(rèn)知過程與交互設(shè)計原則。第四節(jié)概念模型及對概念模型的認(rèn)知。第五節(jié)分布式認(rèn)知的概念；分布式認(rèn)知理論特征；分布式認(rèn)知在人機交互中的應(yīng)用。重點與難點重點：人的感知、認(rèn)知過程與交互設(shè)計原則、概念模型。難點：概念模型，分布式認(rèn)知。思考與實踐人機交互過程中人們常利用的感知有哪幾種？每種感知有什么特點？人的知覺特性有哪些？什么是概念模型和分布式認(rèn)知模型？教學(xué)方法與手段課堂講授、多媒體教學(xué)。第三章交互設(shè)備目的與要求會使用文本、圖像、指點等輸入設(shè)備；會使用顯示器、打印機、語音交互設(shè)備；了解虛擬現(xiàn)實交互設(shè)備；了解三維空間定位設(shè)備、三維顯示設(shè)備；理解交互設(shè)備的整合應(yīng)用。教學(xué)內(nèi)容第一節(jié)輸入設(shè)備：文本輸入設(shè)備、圖像輸入設(shè)備、三維信息輸入設(shè)備、指點輸入設(shè)備。第二節(jié)輸出設(shè)備：顯示器、打印機；語音交互設(shè)備。第三節(jié)虛擬現(xiàn)實交互設(shè)備：三維空間定位設(shè)備、三維顯示設(shè)備；交互設(shè)備的整合應(yīng)用。重點與難點重點：指點輸入設(shè)置、語音交互設(shè)置和虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)中的交互設(shè)置；難點：虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)中的交互設(shè)置的使用，交互設(shè)備的整合應(yīng)用。思考與實踐對虛擬現(xiàn)實交互設(shè)備進行分類歸納總結(jié)，并分析其優(yōu)缺點？設(shè)計一個手寫板繪圖程序，獲取用戶在手寫板上的輸入位置和壓力信息，并獲取基本筆劃。教學(xué)方法與手段課堂講授、多媒體教學(xué)。第四章交互技術(shù)目的與要求掌握人機交互輸入模式；掌握基本交互技術(shù)；掌握語音交互技術(shù)；了解筆交互技術(shù)。教學(xué)內(nèi)容第一節(jié)人機交互輸入模式：請求模式、采樣模式、事件模式。第二節(jié)基本交互技術(shù)：定位、筆劃、定值、選擇、字符串。第三節(jié)二維圖形交互技術(shù)：幾何約束、引力場、拖動、橡皮筋技術(shù)、操作柄技術(shù)。第四節(jié)三維圖形交互技術(shù)。第五節(jié)自然交互技術(shù)：多點觸控技術(shù)、手勢識別技術(shù)、表情識別技術(shù)、語音交互技術(shù)、眼動跟蹤技術(shù)、筆交互技術(shù)。重點與難點重點：人機交互輸入模式，基本交互技術(shù)，語音交互技術(shù)。難點：基本交互技術(shù)，語音交互技術(shù)，筆交互技術(shù)。思考與實踐列出你熟悉的軟件系統(tǒng)(如MicrosoftOffice)中涉及到的交互技術(shù)。在WindowsXP操作系統(tǒng)下使用MicrosoftWord，可以通過移動鼠標(biāo)使用手寫體輸入文字。測試其識別率。教學(xué)方法與手段課堂講授、多媒體教學(xué)。第五章基于人工智能技術(shù)的思政教學(xué)目的與要求中國制造2025；中國人工智能技術(shù)現(xiàn)狀與全球人工智能趨勢。教學(xué)內(nèi)容第一節(jié)中國制造2025.中國人工智能技術(shù)現(xiàn)狀與全球人工智能趨勢。無人機、語音識別技術(shù)、新能源汽車等。重點與難點重點：中國制造2025，人工智能現(xiàn)狀與趨勢。難點：無人機、語音識別技術(shù)、新能源汽車等。教學(xué)方法與手段課堂講授、多媒體教學(xué)。第六章界面設(shè)計目的與要求掌握圖形用戶界面的主要思想；掌握圖形用戶界面設(shè)計的一般原則；理解用戶的含義；掌握圖形用戶界面的設(shè)計流程；會對任務(wù)進行分析；了解以用戶為中心的界面設(shè)計。教學(xué)內(nèi)容第一節(jié)界面設(shè)計原則。第二節(jié)用戶的含義、區(qū)別、用戶交互分析。第三節(jié)圖形用戶界面設(shè)計流程。第四節(jié)任務(wù)分析。第五節(jié)以用戶為中心的界面設(shè)計。重點與難點重點：圖形用戶界面的設(shè)計原則，圖形用戶界面的設(shè)計流程，任務(wù)分析。難點：以用戶為中心的界面設(shè)計。思考與實踐論述界面設(shè)計的一般原則。描述任務(wù)分析主要包括哪些內(nèi)容？實踐項目：圖形用戶界面設(shè)計教學(xué)方法與手段課堂講授、多媒體教學(xué)、上機實驗。第七章人機交互界面表示模型與實現(xiàn)目的與要求掌握人機交互界面表示模型：行為模型、結(jié)構(gòu)模型；掌握行為模型和結(jié)構(gòu)模型的轉(zhuǎn)換；理解表現(xiàn)模型；掌握窗口系統(tǒng)結(jié)構(gòu)；掌握交互事件處理；理解交互組件開發(fā)包；了解MVC模型及Struts結(jié)構(gòu)。教學(xué)內(nèi)容第一節(jié)人機交互界面表示模型：行為模型、結(jié)構(gòu)模型、行為模型和結(jié)構(gòu)模型的轉(zhuǎn)換、表現(xiàn)模型。第二節(jié)界面描述語言。第三節(jié)窗口系統(tǒng)結(jié)構(gòu)；交互事件處理；交互組件開發(fā)包；交互框架；MVC模型和Struts結(jié)構(gòu)。第四節(jié)用戶界面管理系統(tǒng)UIMS。重點與難點重點：交互事件處理，交互組件開發(fā)包，人機交互界面表示模型：行為模型和結(jié)構(gòu)模型。難點：MVC模型及Struts結(jié)構(gòu)。思考與實踐用Java語言實現(xiàn)事件處理中心管理程序。如何用狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖描述一個繪制折線的對話過程，并按照狀態(tài)設(shè)計模式給出具體的實現(xiàn)過程。實踐項目：多通道用戶界面設(shè)計教學(xué)方法與手段課堂講授、多媒體教學(xué)、上機實驗。第八章Web界面設(shè)計目的與要求理解Web界面及相關(guān)概念；掌握Web界面設(shè)計原則；理解Web界面要素設(shè)計；掌握Web界面基本設(shè)計技術(shù):HTML、JavaScript；了解WebGL技術(shù)。教學(xué)內(nèi)容第一節(jié)Web界面及相關(guān)概念。第二節(jié)Web界面設(shè)計原則。第三節(jié)Web界面要素設(shè)計。第四節(jié)Web界面基本設(shè)計技術(shù):HTML、JavaScript.重點與難點重點：Web界面要素設(shè)計，Web界面基本設(shè)計技術(shù)：HTML、JavaScript。難點：WebGL技術(shù)。思考與實踐描述Web設(shè)計的原則。用HTML5實現(xiàn)一個交互界面。用JavaScript編寫程序，并嵌入HTML網(wǎng)頁。實踐項目：Web界面設(shè)計教學(xué)方法與手段課堂講授、多媒體教學(xué)、上機實驗。第九章移動界面設(shè)計目的與要求了解移動設(shè)備及其交互方式；掌握移動界面的基本概念；掌握移動界面的設(shè)計方法和具體實現(xiàn)。教學(xué)內(nèi)容第一節(jié)移動設(shè)備及交互方式。第二節(jié)移動界面設(shè)計原則。第三節(jié)移動界面要素設(shè)計。第四節(jié)移動開發(fā)平臺與工具。重點與難點重點：移動界面的基本概念、設(shè)計方法。難點：移動界面的設(shè)計方法。思考與實踐用XHTMPMP編寫一個移動端的Web程序，并進一步分析用WML與XHTMPMP進行移動Web界面設(shè)計的優(yōu)劣。教學(xué)方法與手段課堂講授、多媒體教學(xué)。第十章可用性與用戶體驗評價目的與要求掌握可用性的基本概念；掌握支持可用性的設(shè)計原則；會運用可用性設(shè)計原則對界面進行正確的評估。教學(xué)內(nèi)容第一節(jié)可用性與可用性評估。第二節(jié)用戶體驗評估。重點與難點重點：重點講解支持可用性的設(shè)計原則。難點：支持可用性的設(shè)計原則。思考與實踐列舉你在學(xué)習(xí)和生活中遇到的成功和失敗的可用性案例。介紹支持可用性的設(shè)計原則。教學(xué)方法與手段課堂講授、多媒體教學(xué)。五、各教學(xué)環(huán)節(jié)學(xué)時分配教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)時數(shù)課程內(nèi)容講課習(xí)題課討論課實驗實習(xí)其他教學(xué)環(huán)節(jié)小計第一章：緒論22第二章：感知和認(rèn)知基礎(chǔ)224第三章：交互設(shè)備224第四章：交互技術(shù)426第五章：基于人工智能技術(shù)的思政教學(xué)22第六章：界面設(shè)計426第七章：人機交互界面表示模型與實現(xiàn)426第八章：Web界面設(shè)計448第九章：移動界面設(shè)計246第十章：可用性與用戶體驗評價224合計282048六、課程考核（一）考核方式:考查（二）成績構(gòu)成平時成績占比：40%期末考試占比：60%（三）成績考核標(biāo)準(zhǔn)平時成績主要由學(xué)生考勤、平時作業(yè)及實驗報告三部分組成；期末成績主要