08 人機(jī)交互技術(shù)

任課教師專業(yè)日期年月日教學(xué)課題人機(jī)交互技術(shù)課時(shí)4課時(shí)所選教材《數(shù)字媒體技術(shù)導(dǎo)論》教學(xué)班級一、教學(xué)目標(biāo)1.學(xué)習(xí)目標(biāo)（1）了解人機(jī)交互的概念、研究內(nèi)容、發(fā)展歷史及趨勢；（2）熟悉主要的人機(jī)交互模式及其應(yīng)用場景；（3）熟悉人機(jī)界面設(shè)計(jì)的概念、原則與流程。2.素養(yǎng)目標(biāo)（1）設(shè)計(jì)數(shù)字媒體產(chǎn)品要以用戶為中心，考慮產(chǎn)品的可用性、易用性和便捷性；（2）關(guān)注人機(jī)交互技術(shù)的發(fā)展動態(tài)和存在的問題，能夠更好地介入或投身到相關(guān)研究中，從理論、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、技術(shù)研發(fā)等角度參與和貢獻(xiàn)力量。二、教學(xué)重難點(diǎn)1.教學(xué)重點(diǎn)（1）人機(jī)交互的概念、發(fā)展趨勢；（2）觸控交互、語音交互、動作交互、多模態(tài)交互；（3）人機(jī)界面設(shè)計(jì)的原則和流程。2.教學(xué)難點(diǎn)觸控交互、語音交互、動作交互、多模態(tài)交互。三、教學(xué)方法（1）講授與互動：結(jié)合理論講解和實(shí)例分析，引導(dǎo)學(xué)生參與討論和思考。（2）案例分析：提供數(shù)字媒體技術(shù)的相關(guān)案例，讓學(xué)生分析其應(yīng)用和影響。（3）小組討論：組織小組討論，讓學(xué)生分享對數(shù)字媒體技術(shù)的看法和體驗(yàn)。（4）多媒體展示：利用多媒體技術(shù)展示數(shù)字媒體的實(shí)際應(yīng)用和發(fā)展趨勢。四、教學(xué)資源教材、多媒體資料、在線網(wǎng)站、行業(yè)案例、社交媒體等。五、教學(xué)過程教學(xué)內(nèi)容互動設(shè)計(jì)一、理論講解（3課時(shí)）1.人機(jī)交互概述（1）人機(jī)交互的概念人機(jī)交互是一個(gè)多學(xué)科的研究領(lǐng)域，專注于計(jì)算機(jī)技術(shù)的設(shè)計(jì)和使用，特別是探索人和計(jì)算機(jī)之間的交互，使計(jì)算機(jī)和人類之間形成更好的交流。通俗地理解，人機(jī)交互即用戶和計(jì)算機(jī)之間雙向的信息交換，包括人到計(jì)算機(jī)和計(jì)算機(jī)到人的信息交換兩部分。（2）人機(jī)交互的研究內(nèi)容人機(jī)交互的研究內(nèi)容主要包括人機(jī)交互界面表示模型與設(shè)計(jì)方法、可用性分析與評估、多模態(tài)交互、智能用戶界面、計(jì)算機(jī)協(xié)同工作環(huán)境、信息可視化設(shè)計(jì)。（3）人機(jī)交互的發(fā)展歷史人機(jī)交互的發(fā)展歷史，是指從人適應(yīng)計(jì)算機(jī)到計(jì)算機(jī)不斷適應(yīng)人的發(fā)展史。它的發(fā)展與人機(jī)交互界面的發(fā)展息息相關(guān)，大致經(jīng)歷了以下4個(gè)階段：人工操縱交互階段、命令行界面交互階段、圖形用戶界面階段、自然和諧的人機(jī)交互階段。（4）人機(jī)交互的發(fā)展趨勢在未來的人機(jī)交互系統(tǒng)中，將更加強(qiáng)調(diào)“以人為本”“自然和諧”的交互方式，以實(shí)現(xiàn)人機(jī)高效合作，讓計(jì)算機(jī)技術(shù)更好地服務(wù)人類。人機(jī)交互的發(fā)展趨勢具體體現(xiàn)在集成化、網(wǎng)絡(luò)化、標(biāo)準(zhǔn)化和智能化這4個(gè)方面。2.人機(jī)交互模式（1）傳統(tǒng)的圖形用戶界面交互傳統(tǒng)的圖形用戶界面交互是基本的人機(jī)交互方式，它將鼠標(biāo)、鍵盤等傳統(tǒng)硬件設(shè)備作為輸入工具，通過圖形用戶界面完成人機(jī)交互。（2）觸控交互觸控交互方式主要通過觸碰屏幕的方式與計(jì)算機(jī)進(jìn)行交互。常用的觸控交互設(shè)備是觸摸屏，觸摸屏又稱觸控屏、觸控面板，主要由觸摸檢測裝置和觸摸屏控制器組成。（3）語音交互語音交互的主要技術(shù)：語音交互依托的主要技術(shù)有語音識別、語音合成及自然語言處理。語音交互的應(yīng)用場景：各種虛擬服務(wù)機(jī)器、智能家居等領(lǐng)域。（4）動作交互①手勢交互手勢交互的關(guān)鍵技術(shù)是手勢識別，手勢識別可分為靜態(tài)手勢識別和動態(tài)手勢識別。靜態(tài)手勢識別即識別靜止?fàn)顟B(tài)下人手或者手和手臂相結(jié)合所產(chǎn)生的各種姿勢。動態(tài)手勢識別即識別人手的運(yùn)動過程，由一系列的姿勢組成。②動作捕捉動作捕捉技術(shù)是指定位人體骨骼關(guān)鍵部位的位置信息，然后通過計(jì)算機(jī)技術(shù)計(jì)算人體動作的三維空間坐標(biāo)數(shù)據(jù)，從而確定人體運(yùn)動軌跡和人體動作姿態(tài)?；诖┐髟O(shè)備和傳感器的動作捕捉：通過配置如萊卡服、T恤、綁帶、束發(fā)帶、頭套、手套、手環(huán)等穿戴設(shè)備，在人體骨骼關(guān)鍵部位放置傳感器，實(shí)現(xiàn)人體全身的動作捕捉，主要包括傳感器部署、數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)據(jù)處理等步驟。直接識別人體特征的動作捕捉：直接識別人體特征的動作捕捉首先通過部署多臺攝像機(jī)從不同角度采集人體動作的圖像，然后利用計(jì)算機(jī)視覺等技術(shù)處理采集到的圖像，以獲取人體運(yùn)動位置信息，并進(jìn)行人體特征識別和分類，從而實(shí)現(xiàn)人體動作識別和交互。（5）眼動交互眼動交互的裝置：眼動儀是用于記錄人在處理視覺信息時(shí)的眼動軌跡特征的儀器。眼動交互的方式：常用的眼動交互方式包括注視、眨眼和眼跳。眼動交互的應(yīng)用場景：包括游戲交互、手機(jī)交互、駕駛疲勞監(jiān)測和智能輔助溝通等。（6）腦機(jī)交互①腦機(jī)交互的方式與面臨的問題腦機(jī)交互通過直接測量和解讀大腦神經(jīng)活動信號，將人類的意識和意愿轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)可以理解和執(zhí)行的指令?，F(xiàn)階段腦機(jī)交互技術(shù)的發(fā)展主要面臨信號解讀準(zhǔn)確性問題、數(shù)據(jù)傳輸速度問題、設(shè)備侵入性問題。②腦機(jī)交互的應(yīng)用場景研究腦機(jī)交互技術(shù)應(yīng)用場景主要集中于康復(fù)醫(yī)療、智能家居、游戲娛樂及教育等領(lǐng)域。（7）多模態(tài)交互多模態(tài)交互是指在一個(gè)交互系統(tǒng)中組合多個(gè)模態(tài)，使用戶可以選擇以不同方式（文字、語音、視頻、觸覺和手勢等）與計(jì)算機(jī)進(jìn)行通信，充分模擬人與人之間自然交流的交互方式。多模態(tài)交互的信息輸入方式有互補(bǔ)型、等效型、專業(yè)型、并發(fā)型等類型。3.人機(jī)界面設(shè)計(jì)（1）人機(jī)界面與人機(jī)界面設(shè)計(jì)①人機(jī)界面人機(jī)界面的意思是人與計(jì)算機(jī)（包括計(jì)算機(jī)化的系統(tǒng)、機(jī)器、設(shè)備）之間的接觸面，但實(shí)際上它包含了用戶與界面之間的交互關(guān)系，是指用戶與計(jì)算機(jī)之間通信的媒介。人機(jī)界面可分為硬件界面和軟件界面。②人機(jī)界面設(shè)計(jì)人機(jī)界面設(shè)計(jì)即UI設(shè)計(jì)，它是指通過一定的手段對用戶界面有目標(biāo)和計(jì)劃的一種創(chuàng)作活動，其目的是使用戶能夠方便高效地操作計(jì)算機(jī)系統(tǒng)以達(dá)成信息雙向交互。（2）人機(jī)界面設(shè)計(jì)的原則主要包括易學(xué)性、易用性、易記性、一致性、容錯(cuò)性、反饋性、可訪問性、可定制性。（3）人機(jī)界面設(shè)計(jì)的流程人機(jī)界面設(shè)計(jì)流程一般可分為6個(gè)階段：用戶需求分析階段、信息架構(gòu)設(shè)計(jì)階段、視覺設(shè)計(jì)階段、交互設(shè)計(jì)階段、測試與評估階段、改進(jìn)階段。1.老師講解理論知識，學(xué)生聽講并做好筆記2.老師在課堂講解的過程中，展示一些案例，讓學(xué)生更易理解知識3.老師拓展講解知識點(diǎn)：基于穿戴設(shè)備和傳感器的其他動作捕捉技術(shù)，拓寬學(xué)生知識面，學(xué)生認(rèn)真聽講，有疑問需及時(shí)提出4.學(xué)生開展討論活動：討論內(nèi)容如下：在哪些場合使用過哪些人機(jī)交互方式？不同的交互方式有何優(yōu)缺點(diǎn)？相對而言，目前哪種交互方式技術(shù)最為成熟，應(yīng)用最為廣泛？二、實(shí)踐訓(xùn)練——探索與分析智能家居產(chǎn)品的人機(jī)交互應(yīng)用（1課時(shí)）1．實(shí)訓(xùn)要求通過探索智能家居產(chǎn)品的人機(jī)交互應(yīng)用，養(yǎng)成分析與研究優(yōu)秀交互設(shè)計(jì)產(chǎn)品的習(xí)慣，提高審美眼光和藝術(shù)表現(xiàn)力。2．操作思路（1）通過互聯(lián)網(wǎng)搜索了解智能家居產(chǎn)品，列出5類目前市場上技術(shù)較成熟、應(yīng)用較多的智能家居產(chǎn)品。（2）從不同智能家居產(chǎn)品類型中，選取自已感興趣的類別，再在該類別中選擇一個(gè)具有代表性或知名度較高的產(chǎn)