08 人機交互技術(shù)

任課教師專業(yè)日期年月日教學(xué)課題人機交互技術(shù)課時4課時所選教材《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）熟悉主要的人機交互模式及其應(yīng)用場景；（3）熟悉人機界面設(shè)計的概念、原則與流程。2.素養(yǎng)目標(biāo)（1）設(shè)計數(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、技術(shù)研發(fā)等角度參與和貢獻力量。二、教學(xué)重難點1.教學(xué)重點（1）人機交互的概念、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）人機界面設(shè)計的原則和流程。2.教學(xué)難點觸控交互、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。（4）多媒體展示：利用多媒體技術(shù)展示數(shù)字媒體的實際應(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)計一、理論講解（3課時）1.人機交互概述（1）人機交互的概念人機交互是一個多學(xué)科的研究領(lǐng)域，專注于計算機技術(shù)的設(shè)計和使用，特別是探索人和計算機之間的交互，使計算機和人類之間形成更好的交流。通俗地理解，人機交互即用戶和計算機之間雙向的信息交換，包括人到計算機和計算機到人的信息交換兩部分。（2）人機交互的研究內(nèi)容人機交互的研究內(nèi)容主要包括人機交互界面表示模型與設(shè)計方法、可用性分析與評估、多模態(tài)交互、智能用戶界面、計算機協(xié)同工作環(huán)境、信息可視化設(shè)計。（3）人機交互的發(fā)展歷史人機交互的發(fā)展歷史，是指從人適應(yīng)計算機到計算機不斷適應(yīng)人的發(fā)展史。它的發(fā)展與人機交互界面的發(fā)展息息相關(guān)，大致經(jīng)歷了以下4個階段：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、自然和諧的人機交互階段。（4）人機交互的發(fā)展趨勢在未來的人機交互系統(tǒng)中，將更加強調(diào)“以人為本”“自然和諧”的交互方式，以實現(xiàn)人機高效合作，讓計算機技術(shù)更好地服務(wù)人類。人機交互的發(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個方面。2.人機交互模式（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算機進行交互。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，然后通過計算機技術(shù)計算人體動作的三維空間坐標(biāo)數(shù)據(jù)，從而確定人體運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從不同角度采集人體動作的圖像，然后利用計算機視覺等技術(shù)處理采集到的圖像，以獲取人體運動位置信息，并進行人體特征識別和分類，從而實現(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、手機交互、駕駛疲勞監(jiān)測和智能輔助溝通等。（6）腦機交互①腦機交互的方式與面臨的問題腦機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)化為計算機可以理解和執(zhí)行的指令?，F(xiàn)階段腦機交互技術(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腦機交互的應(yīng)用場景研究腦機交互技術(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)交互是指在一個交互系統(tǒng)中組合多個模態(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）與計算機進行通信，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型、等效型、專業(yè)型、并發(fā)型等類型。3.人機界面設(shè)計（1）人機界面與人機界面設(shè)計①人機界面人機界面的意思是人與計算機（包括計算機化的系統(tǒng)、機器、設(shè)備）之間的接觸面，但實際上它包含了用戶與界面之間的交互關(guān)系，是指用戶與計算機之間通信的媒介。人機界面可分為硬件界面和軟件界面。②人機界面設(shè)計人機界面設(shè)計即UI設(shè)計，它是指通過一定的手段對用戶界面有目標(biāo)和計劃的一種創(chuàng)作活動，其目的是使用戶能夠方便高效地操作計算機系統(tǒng)以達成信息雙向交互。（2）人機界面設(shè)計的原則主要包括易學(xué)性、易用性、易記性、一致性、容錯性、反饋性、可訪問性、可定制性。（3）人機界面設(shè)計的流程人機界面設(shè)計流程一般可分為6個階段：用戶需求分析階段、信息架構(gòu)設(shè)計階段、視覺設(shè)計階段、交互設(shè)計階段、測試與評估階段、改進階段。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：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交互方式？不同的交互方式有何優(yōu)缺點？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、實踐訓(xùn)練——探索與分析智能家居產(chǎn)品的人機交互應(yīng)用（1課時）1．實訓(xùn)要求通過探索智能家居產(chǎn)品的人機交互應(yīng)用，養(yǎng)成分析與研究優(yōu)秀交互設(shè)計產(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具有代表性或知名度較高的產(chǎn)