843
.pdfМинистерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»
Родионова С.В.
Проектирование человеко-машинного интерфейса
Учебно-методическое пособие
по подготовке к практическим занятиям (включая рекомендации по организации самостоятельной работы и
выполнению курсовых работ)
для обучающихся по дисциплине «Проектирование человеко-машинного интерфейса» по направлению подготовки 09.03.04Программная инженерия профиль Разработка программно-информационных систем
Нижний Новгород
2018
УДК004.9
РодионоваС.В. / Проектированиеиоптимизацияинтернет-контента[Электронный ресурс]: учеб.- метод. пос. / С.ВРодионова; Нижегор. гос. архитектур. - строит. ун-т – Н. Новгород: ННГАСУ, 2018. – 40 с.– 1 электрон.опт. диск (CD-RW).
В настоящем учебно-методическом пособии по дисциплине «Проектирование человекомашинного интерфейса» даются конкретные рекомендации учащимся для освоения как основного, так и дополнительного материала дисциплины и тем самым способствующие достижению целей, обозначенных в учебной программе дисциплины. Цель учебно-методического пособия — это помощь в усвоении лекций, в подготовке к практическим занятиям, а также в написании курсовой работы.
Учебно-методическое пособие предназначено для обучающихся в ННГАСУ по дисциплине «Проектирование человеко-машинного интерфейса» по направлению подготовки 09.03.04Программная инженерия, профиль Разработка программно-информационных систем.
Учебно-методическое пособие ориентировано на обучение в соответствии с календарным учебным графиком и учебным планом по основной профессиональной образовательной программе направления 09.03.04Программная инженерия, профиль Прикладная информатика в аналитической экономике, утверждённым решением учёного совета ННГАСУ от 02.09.2018 г. (протокол № 1).
© |
С.В. Родионова, 2018 |
© |
ННГАСУ, 2018 |
2
Оглавление
1. |
Общие положения...................................................................................................... |
4 |
|
|
1.1 |
Цели изучения дисциплины и результаты обучения ................................................. |
4 |
|
1.2 |
Содержание дисциплины....................................................................................... |
4 |
|
1.3 |
Порядок освоения материала ................................................................................. |
9 |
3. |
Методические указания по подготовке к практическим занятиям .................................. |
11 |
|
|
3.1 |
Общие рекомендации по подготовке к практическим занятиям ............................... |
11 |
|
3.2 |
Примеры задач для практических занятий............................................................. |
11 |
3. |
Методические указания по организации самостоятельной работы ................................. |
12 |
|
|
3.1 |
Общие рекомендации для самостоятельной работы................................................ |
12 |
|
3.2 |
Темы для самостоятельного изучения................................................................... |
13 |
|
3.3 |
Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы................................... |
14 |
3
1. Общие положения
1.1 Цели изучения дисциплины и результаты обучения
Целями освоения учебной дисциплины Б.1.42.01. Проектирование человеко-машинного интерфейса являются:
«Проектирование человеко-машинного интерфейса» – это дисциплина, объединяющая знания в областях: психологии познания, проектирования программного обеспечения и компьютерных систем, эргономики и системного анализа, управления процессами и промышленного дизайна.
Основная цель дисциплины – создание теоретической основы для разработки, развития и применения интерактивных компьютерных систем, удовлетворяющих потребностям пользователя.
1.2 Содержание дисциплины
№ |
Наименование раздела дисцип- |
Содержание раздела |
п/п |
лины |
дисциплины |
|
|
|
|
|
|
|
СЕМЕСТР №7 |
|
1Введение. Человек и компьютер. Актуальность и значимость дисциплины. Цели и заОсновные параметры человекодачи курса. Человек мера всех вещей. Взаимодейст-
машинного |
взаимодействия. |
вие человека с окружающим миром (средой). Искус- |
||
Формализация понятия «Интер- |
ственная среда обитания. Абстракция, протокол и |
|||
фейс с пользователем». |
интерфейс. Интерфейсы как основа развитой техно- |
|||
|
|
логии. |
Человеко-машинные |
интерфейсы |
|
|
(ЧМИ,HMI).Интерфейс ы с пользователем (ИП) |
||
|
|
компьютерных систем и их основные свойства: эф- |
||
|
|
фективность, |
эргономичность, |
эстетичность и |
|
|
др.Связь с психологией, эргономикой, эстетикой и |
||
|
|
т.д. Понятие Usability. Стандарты серии ISO 9241и |
||
|
|
другие руководящие документы.Кто и как создавал, |
||
|
|
создаёт и будет создавать ИП. Имманентная и прив- |
||
|
|
несённая сложность процессов создания ИП. |
4
2 Базовые сведения о человекеПсихофизиология человека. Основные принципы пользователе. Психофизиология. работы человеческого мозга. Адаптация к среде. БаРабота со знаковыми системами. зовые когнитивные характеристики. Память, внимаШаблоны поведения. ние, скорость восприятия, скорость реакции, аналогия и др. Пределы возможностей мозга. Целесообразные действия. Инструментарий целесообразной деятельности.Информация и знаковые системы.
Сбор информации о среде. Источники информации и их характеристики. Методы сбора информации. Проверка информации. Информация и данные в информационных системах. Знаковые системы и кодирование информации.Классификация и свойства знаков. Связь с науками о знаковых системах: семиотикой, семантикой, прагматикой, синтактикой; треугольник Фреге и другие модели знака.Построение кодов. «Культура» как код.Шаблоны поведения и шаблоны взаимодействия. Классификация пользователей. Шаблоны поведения. Парадигмы взаимодействий. Модель программы и модель пользователя. Понятие удовлетворённости пользователя.«Виртуализация» в нескольких смыслах. Виртуальные среды. Перенос социальных парадигм в виртуальные среды.Обучение и переобучение. Модели обучения. Способности человека и их границы. Данные, знания, навыки и их использование. Кривая обучения.Профессионализм и мастерство.Принципы построения обучающих информационных систем.
5
3Основные концепции ЧМИ. Классификация ИП. Устройства ввода/вывода. Процесс проектирования ИП.
Эффективность, эргономичность и эстетичность. Единство, полнота, индивидуализация и адаптация, корректность. Классификация ЧМИ. Общие и специализированные ИП. Технические ограничения при создании ИП Usability и User Experience.Метафоричность и правильный выбор метафор. Шаблоны проектирования ИППроцесс проектирования ЧМИ. Роль и место проектирования взаимодействия с пользователем в жизненном цикле программного продукта. Сбор требований. Концептуальное проектирование. Прототипирование. Оптимизация сценариев использования.Устройства ввода/вывода (УВВ) информации, их классификация и роль в построении интерфейса с пользователем.УВВ персональных компьютеров. УВВ мобильных устройств. УВВ виртуальной реальности. Стандарты серии ISO 9241(300 и 400)Классификация ИП по используемым УВВ и знаковой системе. Графический (ГИП, GUI) и текстовый интерфейс с пользователем, их конвергенция.Интерфейс командной строки(Command Line Interface–CLI).
ПонятияFrontendи Backend. ИП как часть программы, конструирование ИП как часть процесса конструирования ПО. Модели реализации. Модель Model- View-Control(MVC) и её расширенияЦентрализация обработки действий пользователя.
6
4Графический интерфейс с пользователем. Оконный интерфейс. Навигация. Компоненты управления. Визуализация данных сложной структуры.
Графический интерфейс с пользователем (ГИП). Принципы проектирования ГИП. Учёт особенностей УВВ при проектировании ГИП. Представление информации и навигация в ГИП. Классификация ГИП, модель WIMP. История развития ГИП. ГИП современного персонального компьютера. Основные объекты и подсистемы ГИП. Примеры.Эстетика и визуальное восприятие. Можно ли померить эстетичность? Графический дизайн. Расположение, цвет, форма, фактура и т.п. Стиль интерфейса.Объектноориентированное проектирование ГИП и компоненты управления [User Controls]. Работа с данными простой структуры, стандартные средства навигации. Кнопки, надписи, поля ввода, меню, панели инструментов и др. Стандартные контейнеры. Полосы прокрутки. Обработка ошибок. Примеры реализации и тренды.Редактирование (ввод) данных сложной структуры. Агрегация компонентов управления, связь со сценариями использования. Шаблоны проектирования. Сложная навигация и «хлебные крошки». Основные ошибки, связанные с навигацией. Сложные контейнеры. Таблицы, деревья, библиотеки. Редакторы свойств. Примеры реализации и тренды.Мастера [wizards], их разновидности, требования к мастерам, примеры. Макросы [macros] и их правильное использование. Конструирование ГИП и модель программы. ИП как часть программы. Моде-
ли реализации. Модель Model-View-Control (MVC) в
ГИП. Автонастройка ЧМИ: цветовые схемы [color style], темы [theme] и шкурки [skin]. Современные тенденции. Языки описания интерфейсов (HTML, Windows Presentation Foundation, XAML и др.). Ин-
тернационализация ИП. Постановка задачи, технологии, примеры.
7
5 |
Методы оценки ИП: стандарты и Критерии качества и |
критерии сравнения ЧМИ. |
||
|
указания. Usability-тестирование. Указания Microsoft Windows User Experi-ence, Apple |
|||
|
User Experience идр. Понятие «субъективной удов- |
|||
|
летворённости пользователя». При-вычки и метафо- |
|||
|
ры. |
Сравнительное |
тестирование. |
Usability- |
|
тестирование. Объективное и субъективное тестиро- |
|||
|
вание ЧМИ. Базовые метрики. Аппаратное тестиро- |
|||
|
вание. Составление отчётов о тестировании. Выбор |
|||
|
респондентов. Инструменты поддержки usability- |
|||
|
тестирования. Экспертная оценка ИП. Истории |
|||
|
пользователей и формализованные сценарии ис- |
|||
|
пользова-ния – сравнительный анализ.Тестирование |
|||
|
без привлечения пользователей. Моделирование |
|||
|
действий пользователей. Ба-зовые имитационные |
|||
|
модели: Keystroke Level Modelling (KLM) и его раз- |
|||
|
витие. Современные средства поддержки сцениро- |
|||
|
вания и профилирования действий пользователя. |
|||
|
Профилирование web-интер-фейсов, Selenium и его |
|||
|
конкуренты. Beta-тестирование. Учёт программного |
|||
|
окружения и контекста. |
|
|
6Мультимедиа и дополнительные Мобильность как свойство. «Вызовы», связанные с каналы управления. повышением мобильности. Специфика мобильных
|
|
приложений. Носимые компьютеры и их интерфей- |
|||
|
|
сы. Осязание на службе интерфейсу – « сенсорные» |
|||
|
|
интерфейсы.Искусственный интеллект и персонали- |
|||
|
|
зация ИП. Голосовые интерфейсы, примеры реали- |
|||
|
|
зации и стандарты «Большой брат» и облачные тех- |
|||
|
|
нологии. «Распределённые» ИП. Виртуальная |
|||
|
|
[virtual] и дополненная [augmented] реальность. |
|||
|
|
Особенности ввода/вывода, развитие сенсорных ин- |
|||
|
|
терфейсов. |
Новые |
концепции |
взаимодейст- |
|
|
вия.Смешанная [mixed] реальность. Киберфизиче- |
|||
|
|
ские системы и их специфика. Основные про-блемы |
|||
|
|
внедрения. |
|
|
|
7 |
Интерфейсы мобильных уст- |
Мобильность как свойство. «Вызовы», связанные с |
|||
|
ройств. Виртуальная и допол- |
повышением мобильности. Специфика мобильных |
|||
|
ненная реальность. |
приложений. Носимые компьютеры и их интерфей- |
|||
|
|
сы. Осязание на службе интерфейсу – « сенсорные» |
|||
|
|
интерфейсы. Искусственный интеллект и персона- |
|||
|
|
лизация ИП. Голосовые интерфейсы, примеры реа- |
|||
|
|
лизации и стандарты «Большой брат» и облачные |
|||
|
|
технологии. «Распределённые» ИП. Виртуальная |
|||
|
|
[virtual] и дополненная [augmented] реальность. |
|||
|
|
Особенности ввода/вывода, развитие сенсорных ин- |
|||
|
|
терфейсов. |
Новые |
концепции |
взаимодейст- |
|
|
вия.Смешанная [mixed] реальность. Киберфизиче- |
|||
|
|
ские системы и их специфика. Основные про-блемы |
|||
|
|
внедрения. |
|
|
|
8
8ИП для коллективной работы. Проблемы и перспективы развития ЧМИ.
ИП для коллективной работы. Проблемы и перспективы развития ЧМИ.Особенности совместной и коллективной работы. Удалённая работа. Синхронизация состо-яния. Особенности ЧМИ в гетерогенных средах. Особенности Web-интерфейсов. Межплат- формен-ные библиотеки ГИП. Примеры реализации и тренды (Web 2.0, AJAX и др.).Социализация ИП и поддержка Crowdsourcing. Современные коллаборативные платформы.Перспективы развития ЧМИ. Последние достижения в технологиях визуализации, рукопис-ного и голосового ввода. Перспективы развития наук о ЧМИ.
1.3 Порядок освоения материала
Материал дисциплины изучается в соответствии с порядком, определённым в следующей таблице: Таблица 1
|
Порядок освоения дисциплины |
|
№ |
Раздел дисциплины |
№№ предшествующих раз- |
|
|
делов |
1 |
Введение. Человек и компьютер. Основные параметры человеко- |
- |
|
машинного взаимодействия. Формализация понятия «Интерфейс с |
|
|
пользователем». |
|
2 |
Базовые сведения о человеке-пользователе. Психофизиология. Ра- |
1 |
|
бота со знаковыми системами. Шаблоны поведения. |
|
3 |
Основные концепции ЧМИ. Классификация ИП. Устройства вво- |
1,2 |
|
да/вывода. Процесс проектирования ИП. |
|
4 |
Графический интерфейс с пользователем. Оконный интерфейс. |
1,2,3 |
|
Навигация. Компоненты управления. Визуализация данных слож- |
|
|
ной структуры. |
|
5 |
Методы оценки ИП: стандарты и указания. Usability- |
1,2,3,4 |
|
тестирование. |
|
6 |
Мультимедиа и дополнительные каналы управления. |
1,2,3,4,5 |
7 |
Интерфейсы мобильных устройств. Виртуальная и дополненная |
1,2,3,4,5,6 |
|
реальность. |
|
8 |
ИП для коллективной работы. Проблемы и перспективы развития |
1,2,3,4,5,6,7 |
|
ЧМИ. |
|
9
2. Методические указания по подготовке к лекциям
2.1 Общие рекомендации по работе на лекциях Лекция является главным звеном дидактического цикла обучения. Ее цель— формирование осно-
вы для последующего усвоения учебного материала. В ходе лекции преподаватель в устной форме, а так же с помощью презентаций передает обучаемым знания по основным, фундаментальным вопросам изучаемой дисциплины. Назначение лекции состоит в том, чтобы доходчиво изложить основные положения изучаемой дисциплины, ориентировать на наиболее важные вопросы учебной дисциплины и оказать помощь в овладении необходимых знаний и применения их на практике. Личное общение на лекции преподавателя со студентами предоставляет большие возможности для реализации образовательных и воспитательных целей.
Приподготовкеклекционнымзанятиямстудентыдолжныознакомитьсяспрезентаций, предлагаемой преподавателем, отметить непонятные термины и положения, подготовить вопросы с целью уточнения правильности понимания. Рекомендуется приходить на лекцию подготовленным, так как в этом случае лекция может быть проведена в интерактивном режиме, что способствует повышению эффективности лекционных занятий.
2.2 Общие рекомендации при работе с конспектом лекций В ходе лекционных занятий необходимо вести конспектирование учебного материала. Конспект
помогает внимательно слушать, лучше запоминать в процессе осмысленного записывания, обеспечивает наличие опорных материалов при подготовке к семинару, зачету, экзамену. Полезно оставить в рабочих конспектах поля, на которых делать пометки из рекомендованной литературы, дополняющие материал прослушанной лекции, а также подчеркивающие особую важность тех или иных теоретических положений. В случае неясности по тем или иным вопросам необходимо задавать преподавателю уточняющие вопросы. Следует ясно понимать, что отсутствие вопросов без обсуждения означает в большинстве случаев неусвоенность материала дисциплины.
10