人机交互技术实验二熟悉认知心理学和人机工程学

实验目的本节实验的目的是：1）了解人机交互技术的研究内容；2）熟悉认知心理学的基本概念和主要内容；3）熟悉人机工程学的基本概念和主要内容。

工具/准备工作在开始本实验之前，请回顾课文的相关内容。

需要准备一台能够访问因特网的计算机。

实验内容与步骤1. 认知心理学的概念1）查阅有关资料，根据你的理解和看法，请分析“人机界面学”的主要研究内容： 答：凡参与人机信息交流的领域都存在着人机界面，它存在于很多行业，像风力发电，轨道交通，绿色能源，混合动力以及等多种现代工业。

是人与计算机之间传递、交换信息的媒介和对话接口，是计算机系统的重要组成部分，是系统和用户之间进行交互和信息交换的媒介，它实现信息的内部形式与人类可以接受形式之间的转换。

2）查阅有关资料，根据你的理解和看法，请给出“认知心理学”的定义：实验2 熟悉认知心理学和人机工程学2 人机交互技术答：认知心理学是二十世纪50年代中期在西方兴起的一种心理学思潮，是作为人类行为基础的心理机制，其核心是输入和输出之间发生的内部心理过程。

它与西方传统哲学也有一定联系，其主要特点是强调知识的作用，认为知识是决定人类行为的主要因素。

认知心理学是最新的心理学分支之一。

它研究人的高级心理过程，主要是认知过程，如注意、知觉、表象、记忆、思维和言语等。

3）查阅有关资料，根据你的理解和看法，请给出“软件心理学”的定义：答：软件心理学，用实验心理学的技术和认知心理学的概念来进行软件生产的方法，即将心理学和计算机系统相结合而产生的新学科。

软件心理学在人机交互中主要应用于用户模型以及可用性的设计与验证，关注用户描述，对用户的感知，认知动作进行建模，并研究感知人类使用软件的行为，倾向于具有高度目标性，确立一个正确的目标有着重要的心理学影响。

4）为什么说“了解并遵循认知心理学的原理是进行人机界面设计的基础。

”请简单阐述之。

答：了解认知心理学即是了解人的行为，人机界面设计主要用理论来指导设计，一方面防止出错，另一方面用以提高工作效率，可以使设计者对用户，即使用计算机的人，有一个较为清晰的认识，以提高人机界面设计的水平，增强用户与计算机之间的友好程度，设计出在显示角度，界面的布局安排符合人观察习惯，在操作角度，减少动作能力要求，按钮符合用户想象的操作目的，消除用户识别鸿沟，友好、方便易用的用户界面。

主要复习内容提要人机交互的基本概念、人机交互的设计方法人机交互的实现技术、人机交互设计的实例一、基本概念1、什么是人机交互？是指关于设计、评价和实现供人们使用的交互式计算机系统，并围绕相关的主要对象进行研究的学科。

2、人机交互与其他学科的关系人机交互是一门综合学科，它与认知心理学、人机工程学、多媒体技术、虚拟现实技术等密切相关。

其中，认知心理学与人机工程学是人机交互技术的理论基础，而多媒体技术、虚拟现实技术与人机交互是相互交叉和渗透的。

（一）认知心理学与人机工程学1、人的感知视觉、听觉、触觉2、认知过程与交互设计原则（1）认知模式：经验认知、思维认知（2）常见认知过程：感官和识别、注意、记忆、问题解决、语言处理（3）影响认知的因素：情感、人的个性差异3、概念模型及对概念模型的认知概念模型指的是一种用户能够理解的关于系统的描述，它使用一组集成的构思和概念，描述系统做什么、如何运作、外观如何等。

1）设计模型——设计师设想的模型，描述系统如何运行。

2）系统印象——系统实际如何运行。

3）用户模型——用户如何理解系统的运行。

（1）思维模型（2）信息处理模型（3）外部认知模型（二）人机交互技术1、人机交互技术概述人机交互技术主要是研究人与计算机之间的信息交换，它主要包括人到计算机和计算机到人的信息交换两部分。

设计模型设计师用户模型用户系统系统印象（图）概念模型2、图形用户界面的主要思想桌面隐喻、所见即所得、直接操纵3、设计图形用户界面的原则（1）界面要具有一致性（2）常用操作要有快捷方式（3）提供必要的错误处理功能（4）提供信息反馈（5）允许操作可逆（6）设计良好的联机帮助（7）合理划分并高效地使用显示屏幕4、多通道用户界面基于视线跟踪、语音识别、手势输入、感觉反馈等新的交互技术，允许用户利用自身的内在感觉和认知技能，使用多个交互通道，以并行、非精确方式与计算机系统进行交互，旨在提高人机交互的自然性和高效性。

人机交互知识：人机交互和心理学的应用和交叉研究人机交互是指计算机科学、认知心理学、人类语言学和人类因素工程学等多学科的综合应用，以改善人和计算机系统之间的互动方式。

心理学是人机交互的重要学科之一，且两者有着紧密的联系。

本文将从心理学角度出发，探讨人机交互和心理学的应用和交叉研究。

一、人机交互的心理学基础1.1短期记忆和工作记忆短期记忆和工作记忆是人机交互的重要因素。

短期记忆指人们暂时储存信息的能力，通常只能保持几秒钟到几分钟。

在人机交互中，设计的界面和任务分配需要考虑到用户的短期记忆容量。

工作记忆则是短期记忆处理信息的能力。

在设计数字设备等界面时，将信息分类、排序、组合等操作需要占用工作记忆容量，这也会影响用户的体验。

1.2认知负荷理论认知负荷理论是指原本用在教学设计中的理论，现被应用于人机交互领域。

该理论认为人类的认知资源是有限的，包括视觉/听觉处理能力、短期记忆容量、长期记忆表达等。

在人机交互中，界面的设计需要考虑用户的认知负荷，减轻用户的注意力压力，以保证界面易于使用。

1.3感知与认知加速人类的视觉与听觉处理能力有一定限制，需要设计师做出相应的响应速度。

例如，图标和图像大小应该足够大，颜色较为明显，标签和文本应避免过分复杂等等。

人们的注意力和反应速度和信号强度，但是扑捉到人类注意力的不一定是最显眼的，比如不同的加重对象优先显示等。

二、心理学在人机交互中的应用2.1用户体验设计用户体验设计是现代设计中的一个重要概念。

它不仅涉及到视觉设计和交互设计，还需要关注用户情感、感受、行为和隐私等方面的问题。

心理学在用户体验设计中发挥重要作用，例如热图分析、眼动跟踪等研究方法的运用，较为有效捕捉到用户的注意力聚焦，从而有针对性的设计界面，增进用户体验。

2.2人机交互设计中的心理建模心理建模是指建立用户要求、抱怨和期望等方面的心理模型，以此铸造出与用户需求相适应的人机交互设计。

应用心理学知识通过调查、访谈、问卷和测量等方法，结合专业设计和管理工具，规划出符合人机工程要求的界面设计。

《人机交互技术》课程实验指导书山东大学计算机科学技术学院软件学院《人机交互技术》课程实验教学大纲课程名称：人机交互技术英文名称：Human-computer Interaction Technology课程编号：课程负责人：王璐大纲主撰人：王璐课程总学时：32 实验学时： 16课程总学分：3适用专业及年级: 计算机科学与技术/软件工程系/数字媒体，三年级本科生一．实验教学的目的通过《人机交互技术》实验课程的实践，使学生了解《人机交互技术》与计算机图形、程序设计、认知心理学以及计算机硬件的发展等领域密切相关，并加深学生对人机交互知识的理解，增强学生的实际运用能力和开发高可用性的交互界面的能力。

二．实验教学的任务通过案例学习，让学生了解不同的人机交互模型设计类型，以及成功与失败案例所带来的启示。

通过原型设计使学生了解原型的作用，并了解用户需求对设计一个良好人机交互界面的重要性。

通过原型和界面评估，使学生掌握针对交互系统的评估方法。

三．具体实验题目名称和学时分配、适用专业及实验性质（设计性、综合性、验证性）一个具有语音提示功能的界面，要求设计交互模型，根据实际应用情况来确定是否要用语音。

技术/软件工程SpeechSDK，在公共PC机房，要求配有语音卡、耳麦、扬声器等多媒体设备2 人机交互系统的评估4计算机科学技术/软件工程/数字媒体综合性选开提交所评估的系统评估报告3 （1）基于三维运动捕捉设备的人体骨架信息的获得与处理（2）基于三维运动捕捉设备采集三维运动数据4 数字媒体演示性必开数字媒体专业实验室4 基于Web3D的虚拟漫游交互学习系统：利用Web3D构建一个如图所示的虚拟场景，结合某个主题创建一个知识学习体系，丰富场景中多媒体展示形式，支持多用户漫6计算机科学技术/软件工程/数字媒体综合性必开在普通PC机房进行，要求环游和虚拟环境中的人人交互、人物交互等。

境，建模工具Maya，游戏引擎Web3D，游戏开发环境AptanaStudio5 设计人机交互课程PC端及移动设备上的自定制网页界面。

《人机交互技术》实验指导书《人机交互技术》课程是计算机专业的一门选修课程。

人机交互技术的应用领域越来越广泛，对《人机交互技术》课程的教学提出了更高的要求。

开设人机交互技术实验，目的就是为了学生能够更好的掌握人机交互技术的应用，使课堂教学与实践环节紧密结合。

希望学生能够充分利用实验条件，认真完成实验，从实验中得到应有的锻炼和培养，为今后进一步学习和应用人机交互技术打下坚实的基础。

《人机交互技术》课程实验的目的：是为了使学生在课程学习的同时，通过实验教学验证课堂教学的理论，理解和掌握人机交互技术中最基本、最广泛应用的概念、原理、理论和算法以及基本技术和方法，更好地掌握《人机交互技术》课程教学大纲要求的内容。

《人机交互技术》课程实验的注意事项：在《人机交互技术》的课程实验过程中，要求学生做到：(1)预习实验指导书有关部分，认真做好实验内容的准备，就实验可能出现的情况提前作出思考和分析。

(2)认真书写实验报告。

实验报告包括实验目的和要求，程序设计说明，给出源程序清单。

(3)遵守机房纪律，服从辅导教师指挥，爱护实验设备。

(4)实验课程不迟到。

如有事不能出席，所缺实验一般不补。

《人机交互技术》课程实验的验收：实验的验收将分为两个部分。

第一部分是上机操作，包括检查程序运行和即时提问。

第二部分是提交书面的实验报告。

实验一图形用户界面的设计一实验目的和要求1) 熟悉图形用户界面的设计原则2)利用一种设计工具完成图形化的用户界面设计二预备知识图形用户界面又称为WIMP界面，由窗口(windows)、图标(icons)、菜单(menu)、指点设备(pointing device)四位一体，形成桌面(desktop) ，如图所示。

图形用户界面是当前用户界面的主流，广泛应用于各档台式微机和图形工作站。

图形用户界面的共同特点是以窗口管理系统为核心，使用键盘和鼠标器作为输入设备。

窗口管理系统除了基于可重叠多窗口管理技术外，广泛采用的另一核心技术是事件驱动(event-driven)技术。

重庆邮电大学移通学院学生实验报告实验名称: 熟悉直接操纵界面专业班级:姓名:学号:实验日期: 2017、5、16实验6:熟悉直接操纵界面6、1实验目的(1)了解人机交互技术的研究内容;(2)熟悉认知心理学的基本概念与主要内容;(3)熟悉人机工程学的基本概念与主要内容6、2 工具/准备工作在开始本实验之前,请认真阅读课程的相关内容。

需要准备一台带有浏览器,能够访问英特网的计算机。

6、3实验内容与步骤1.概念理解(1)请简单描述直接操纵的三个原则？答:1、用有意义的视觉隐喻连续表示感兴趣的对象与动作;2、用物理动作或按压有标签的按钮来取代复杂的语法;3、使用快速的、增量的可逆动作,这些动作对感兴趣对象的影响就是立即可见的。

(2)在最近受欢迎的数字产品或服务中,找出一种直接操纵方式有效使用的例子。

另外,说明在这个例子中,直接操纵的方式提高用户便利性的主要因素就是什么？答:VR技术、体感游戏。

主要因素能对感兴趣的对象有很大的影响。

2.阅读分析请认真阅读“6、7阅读与思考”,并分析与回答以下问题(1)通过阅读上文,您怎么理解“交互设计师在今天已经成为一份理想的职业”？请简述之。

答:因特网已成为应用软件设计的平台,即便就是那些无须在线编程与运行的软件,也日渐成为“在线工作”与“下线工作”的混合体。

就连操作系统也在逐步摆脱25年前赖以建构的桌面隐喻的束缚。

(2)Dan Saffer认为,要成为一名交互设计师,必须具备哪三个条件？请简述之。

答:气质、培训与经验。

(3)通过上述阅读,您还能得到什么启发？请简述之。

答:交互设计师的一面就是很紧凑但又很丰富的一天。

很少有工作能够这般精彩,您可以通过头脑风暴,想象前所未有的事物,然后建造出来。

3.思考与练习请分析(1)请解释,什么就是广义的手机GUI设计？答:就就是手持设备的图形用户界面设计。

(2)请简述手机GUI设计研究的流程。

答:产品特性设计检验际设计投放。

(3)常见的手机屏幕尺寸有哪些？答:720像素×1280像素、1080像素×1920像素、240像素×320像素(4)常用的手机界面制作软件工具有哪些？答:Photoshop、AI与一些3D软件就是制作的常用工具6、4 实验总结。

115工程、设计等学科紧密相关。

在《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006—2020年）》中，人机交互被列为支撑信息技术发展的科学基础之一。

在软件工程专业人机交互课程目标主要是让学生可以通过交互知识的学习和交互理念的掌握，对人机交互中常用界面设计的相关设计原则、方法、模型、技术等知识点的理解，设计出具有良好交互性能和用户体验的人机界面，培养学生理论与应用融会贯通的能力。

笔者根据人机交互的软件工程方法课程内容的特点，结合个人多年的教学经验，在课堂教学的各个环节中充分利用多媒体、展台、建模软件（Axure RP、3ds max）、实验设备等现代教育技术进行教学的设计与探索，提升课堂的趣味性，激发学生学习兴趣，增强人机交互技术在软件工程专业中的实用性和应用性，培养学生工程实践能力和创新能力。

1 人机交互课程发展现状从传统互联网发展到移动互联网，再到IOT和ATOT，信息产业不断升级迭代。

通过课程实际教学过程中发现，人机交互课程的理论教学内容抽象、复杂，交叉学科领域知识涉及面广。

针对这些特点，虽已建立比较完善的课程框架体系，但是学生学习课程的难度仍然较大。

人机交互的软件工程方法是江苏师范大学科文学院软件工程专业的专业基础课程，课程教学内容由基础理论和设计实践两部少，课内很多人机交互设计实践没有在软件开发项目实战中进行有效开展，导致学生无法将抽象性的理论知识直观化、可视化，学生理解与记忆较为困难，难以做到学以致用。

图1 项目人机交互设计开发过程2 软件工程专业人机交互课程教学分析2.1 教学内容人机交互的软件工程方法课程开设时间是大二学年第二学期，教学总学时48，其中理论32学时，实验16学时。

理论教学内容主要包括：（1）掌握人机界面与人机交互、人机交互与软件工程，了解人机交互技术的发展趋势以及对国家人机交互技术的发展现状的介绍，激励学生奋发图116计的基本理论与技能，训练学生的思维能力、实践能力和创新能力。