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1、人机交互工程期末复习资料重要提示：请同学们从本资料中学习：概念题、简答题、填空题、根据框图编程序、根据程序画框图、计算题等。（有问题可以问：曲老师：）目录第1章 绪论1.1 什么是人机交互1.2 人机交互的研究内容1.3 人机交互的发展历史1.4 人机交互的作用习题 1第2章 感知和认识基础2.1 人的感知2.1.1 视觉2.1.2 听觉2.1.3 触觉2.2 认识过程与交互设计原则2.2.1 常见认识过程2.2.2 影响认识的因素2.3 概念模型及对概念模型的认识2.3.1 概念模型2.3.2 对概念模型的认识2.4 分布式认识2.4.1 基本概念和定义2.4.2 分布式认识理论的特征2.4
2、.3 分布式认识在人机交互中的作用习题 2第3章 交互设备3.1 输入设备3.1.1 文本输入设备3.1.2 图像输入设备3.1.3 三维信息输入设备3.1.4 指点输入设备3.2 输出设备3.2.1 显示器3.2.2 打印机3.2.3 语音交互设备3.3 虚拟现实交互设备3.3.1 三维空间定位设备3.3.2 三维显示设备3.4 交互设备的整合应用习题 3第4章 交互技术4.1 人机交互输入模式4.1.1 请求模式4.1.2 采样模式4.1.3 事件模式4.2 基本交互技术4.2.1 定位4.2.2 笔画4.2.3 定值4.2.4 选择4.2.5 字符串4.3 图形交互技术4.3.1 几何约
3、束4.3.2 引力场4.3.3 拖动4.3.4 橡皮筋技术4.3.5 操作柄技术4.3.6 三维交互技术4.4 语音交互技术4.5 笔交互技术4.5.1 手写识别技术4.5.2 数字墨水技术习题 4第5章 界面设计5.1 界面设计原则5.1.1 图形用户界面的主要思想5.1.2图形用户界面设计的一般原则5.2 理解用户5.2.1 用户的含义5.2.2 用户体验5.2.3 用户的区别5.2.4 用户交互分析5.3 设计流程5.3.1 用户的观察和分析5.3.2 设计5.3.3 实施5.4 任务分析5.4.1 使用行为分析5.4.2 顺序分析5.4.3 协作关系分析5.4.4 工序约束陈述5.4.
4、5 用户任务一览表5.4.6 任务金字塔5.4.7 故事陈述和情节分析5.5 以用户为中心的界面设计5.5.1 对象建模分析5.5.2 视图抽象设计5.5.3 概要设计5.5.4 视图的关联设计5.5.5 视图的全面设计习题5第6章 人机交互界面表示模型与实现6.1 人机交互界面表示模型6.1.1 行为模型6.1.2 结构模型6.1.3 行为模型和结构模型的转换6.1.4 表现模型6.2 界面描述语言6.3 窗口系统6.3.1 窗口系统结构6.3.2 交互事件处理6.3.3 交互组件开发包6.3.4 交互框架6.3.5 MVC模型及Struts结构6.4 用户界面管理系统6.4.1 对话独立性
5、6.4.2 UIMS的表示方法6.4.3 基于Java的UIMS的实现习题 6第7章 Web界面设计7.1 Web界面及相关概念7.2 Web界面设计原则7.3 Web界面要素设计7.3.1 Web界面规划7.3.2 文化与语言7.3.3 内容、风格与布局、色彩设计7.3.4 文本设计7.3.5 多媒体元素设计7.4 Web界面基本设计技术7.4.1 HTML7.4.2 JavaScript7.4.3 JavaApplet7.4.4 服务器端脚本语言7.4.5 AJAX技术7.5 Web3D界面设计技术7.5.1 VRML7.5.2 Java3D习题 7第8章 移动界面设计8.1 移动设备及交
6、互方式8.1.1 移动设备8.1.2 连接方式8.1.3 交互方式8.2移动界面设计原则8.3移动界面要素设计8.4移动界面设计技术与工具8.4.1移动应用开发技术8.4.2 移动浏览标准协议8.4.3 移动设备操作系统8.4.4移动界面开发工具8.4.5移动界面的设计实例系统 8第9章 可用性分析与评估9.1可用性与可用性工程9.1.1可用性的定义9.1.2 成功与失败的可用性案例9.1.3可用性工程9.2 支持可用性的设计原则9.2.1 可学习性9.2.2 灵活性9.2.3 鲁棒性9.3可用性评估9.3.1 用户模型法9.3.2 启发式评估9.3.3 认识性遍历9.3.4 用户测试9.3.
7、5 问卷调查9.3.6 放声思考法9.4可用性评估实例9.4.1 评估指标体系的建立9.4.2 启发式评估9.4.3 用户测试9.4.4 问卷调查9.4.5 放声思考法9.4.6 综合评估习题 9附录A 长类型QUSI的完整例子参考文献绪论 第一章信息技术的高速发展对人类生产、生活带来了广泛而深刻的影响。如今，“微博”、“智能手机”、“蓝牙技术”、“四维电影”等新产品、新技术层出不穷，不断冲击着人们的视听。这些高科技成果为人们带来便捷和快乐的同时，也促进了人机交互技术的发展。但是作为信息技术的重要内容，人机交互技术比计算机硬件和软件的发展要滞后很多，已成为人类运用信息技术深入探索和认识客观世界
8、的瓶颈。作为信息技术的一个重要组成部分，人机交互技术已经引起许多国家的高度重视，成为21世纪信息领域急需解决的重大课题。本章主要介绍人机交互的概念、研究内容、发展历史以及部分应用实例等内容。1.1 什么是人机交互所谓人机交互（Human-Computer Interaction，HCI），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，并围绕相关的主要现象进行研究的学科。狭义地讲，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。对于前者，人们可以借助键盘、鼠标、操纵杆、数据服装、眼动跟踪器、位置跟踪器、数据手套、压力笔等设备，用手、脚、声
9、音、姿势或身体的动作、视线甚至脑电波等向计算机传递信息；对于后者，计算机通过打印机、绘图仪、显示器、头盔式显示器（HMD）、音箱等输出或显示设备向人们提供可理解的信息。人机交互式一门综合学科，它与认识心理学、人机工程学、多媒体技术、虚拟现实技术等密切相关。其中，认识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。1.2人机交互的研究内容人机交互的研究内容十分广泛，涵盖了建模、设计、评估等理论和方法，以及在Web、移动计算、虚拟现实等方面的应用研究，主要包括以下内容。1. 人机交互界面表示模型与设计方法一个交互界面的优劣，直接影响到软件开发的成
10、败。友好的人机交互界面的开发离不开好的交互模型与设计方法。因此，研究人机交互界面的表示模型与设计方法是人机交互的重要研究内容之一。2. 可用性分析与评估可用性是人机交互系统的重要内容，它关系到人机交互能否达到用户期待的目标，以及实现这一目标的效率与便捷性。对人机交互系统的可用性分析与评估的研究主要涉及到支持可用性的设计原则和可用性的评估方法等。3. 多通道交互技术研究视觉、听觉、触觉和力觉等多通道信息的融合理论和方法，使用户可以使用语音、手势、眼神、表情等自然的交互方式与计算机系统进行通信。多通道交互主要研究多通道交互界面的表示模型、多通道交互界面的评估方法以及多通道信息的融合等。其中，多通道
11、融合是多通道用户界面研究的重点和难点。4. 认识与智能用户界面智能用户界面(Intelligent User Interface,IUI)的最终目标是使人机交互和人-人交互一样自然、方便。上下文感知、三维输入、语音识别、手写识别、自然语言理解等都是认识与智能用户界面解决的重要问题。5. 群件群件是指为群组协同工作提供计算机支持的协作环境，主要涉及个人或群组间的信息传递、群组内的信息共享、业务过程自动化与协调以及人和过程之间的交互活动等。目前，与人机交互技术相关的研究内容主要包括群件系统的体系结构、计算机支持的交流与共享信息的方式、交流中的决策支持工具、应用程序共享以及同步实现方法等内容。6.
12、Web设计重点研究Web界面的信息交互模型和结构，Web界面设计的基本思想和原则，Web界面设计的工具和技术，以及Web界面设计的可用性分析与评估方法等内容。7. 移动界面设计移动计算(Mobile Computing)、普适计算(Ubiquitous Computing)等技术对人机交互技术提出了更高的要求，面向移动应用的界面设计已成为人机交互技术研究的一个重要内容。由于移动设备的便携性、位置不固定性、计算能力有限性以及无线网络的低带宽高延迟等诸多的限制，移动界面的设计方法、移动界面可用性与评估原则、移动界面导航技术以及移动界面的实现技术和开发工具，都是当前人机交互技术的研究热点。1.3人机
13、交互的发展历史作为计算机系统的一个重要组成部分，人机交互技术一直伴随着计算机的发展而发展。人机交互技术的发展过程，也是从人适应计算机到计算机不断适应人的发展过程。它经历了如下几个阶段。1. 命令行界面交互阶段计算机语言经历了由最初的机器语言、汇编语言，直至高级语言的发展过程，这个过程也可以看作使人机交互的早期发展过程。最初，程序通常之间采用机器语言指令(二进制机器代码)或汇编语言编写，通过纸带输入机或卡读机输入，通过打印机输出计算结果，人与计算机的交互一般是采用控制键或控制台直接手工嘈杂，这种形式很不符合人们的习惯，既耗费时间，又容易出错，只有专业的计算机管理员才能做到运用自如。后来，出现了A
14、LGOL 60、FORTRAN、COBOL、PASCAL等高级语言，使人们可以用比较习惯的符号形式描述计算过程，交互操作由受过一定训练的程序员即可完成，命令行界面(Command Line Interface,CLI)开始出现。这一时期，程序员可采用批处理作业语言或交互命令语言的方式和计算机打交道，虽然要记忆许多命令和熟练地敲击键盘，但已可用较方便的手段来调试程序、了解计算机执行的情况。通过命令行界面，人们可以通过问答式对话、文本菜单或命令语言等方式来进行人机交互。命令行可以看作第一代人机界面。在这种界面中，计算机的使用者被看成操作员，计算机对输入信息一般只做出被动的反应，操作员主要通过操作键
15、盘输入数据和命令信息，界面输出以字符为主，显然，这种人机界面交互方式缺乏自然性。2. 图形用户界面交互阶段图形用户界面(Graphical User Interface,GUI)的出现使人机交互方式发生了巨大变化。GUI的主要特点是桌面隐喻、WIMP(Window,Icon,Menu,Pointing Device)技术、直接操纵和“所见即所得(WYSIWYG)”。GUI简单易学、减少了键盘操作，使得普通用户也可以熟练地使用，从而拓展了用户群，使计算机技术得到了普及。GUI技术的起源可以追溯到20世纪60年代美国麻省理工学院的Sutherland的工作。其发明的Sketchpad首次引入了菜单、不可重叠的瓦片式窗口、图标，并采用光笔进行绘图操作。1963年，美国年轻的科学家Engelbart发明了鼠标。从此以后，鼠标经过不断改进，在苹果、微软等公
