• A
  • A
  • A
  • АБB
  • АБB
  • АБB
  • А
  • А
  • А
  • А
  • А
Обычная версия сайта
2019/2020

Проектирование человеко-машинного взаимодействия

Лучший по критерию «Полезность курса для расширения кругозора и разностороннего развития»
Лучший по критерию «Новизна полученных знаний»
Статус: Маго-лего
Когда читается: 3, 4 модуль
Язык: русский
Кредиты: 3

Программа дисциплины

Аннотация

Исследование человеко-машинных интерфейсов (ЧМИ) – активно развивающаяся область, которая объединяет достижения нескольких наук, таких как эргономика, когнитивная психология, психология труда, информатика, теория автоматического управления, usability engineering, техническая эстетика, промышленный дизайн и др. Один из классов ЧМИ – интерфейсы информационных (компьютерных) систем. Понимание того, что именно интерфейс с пользователем [User interface] (ИП) определяет реальную применимость программного обеспечения информационных систем, привело к пользователе-ориентированному подходу при проектировании программного обеспечения (ПО). Сейчас проблема человеко-компьютерного взаимодействия [Human-Computer Interaction] – одна из центральных в области создания автоматизированных систем, а человек, претендующий на то, чтобы считаться специалистом в области информационных технологий, обязан обладать хотя бы базовыми знаниями в области проектирования и оценки интерфейсов с пользователем. Студенты, изучающие дисциплину, смогут овладеть знаниями и навыками, необходимыми для грамотной оценки и пользователе-ориентированного проектирования интерфейсов информационных систем. Студенты изучат механизмы человеческого восприятия и переработки информации, базовые характеристики и ограничения человека-пользователя, основные концепции и модели современных человеко-машинных интерфейсов, промышленные и корпоративные стандарты, методы решения стандартных задач проектирования и оценки качества ЧМИ. Основным объектом изучения являются современные ИП для персональных компьютеров (включая мобильные устройства). Особое внимание уделяется проектированию графических интерфейсов, в том числе для сети Интернет. Курс можно условно разделить на следующие четыре части.
Цель освоения дисциплины

Цель освоения дисциплины

  • Даёт определения основных свойств человека-пользователя, как психофизиологических, так и когнитивных. Владеет основными подходами к проектированию ИП. Использует методы оценки и технологии тестирования ИП.
  • Обосновывает применимость тех или иных моделей пользователя и программы. Представляет назначение и ограничения конкретных технологий проектирования и конструирования ИП.
  • Оценивает проектные решения, применяемые при создании ИП; сравнивает ИП с учётом контекста использования.
  • Владеет современными средствами проектирования и конструирования ИП (включая средства прототипирования).
  • Владеет современными средствами тестирования ИП при про-ведении как объективного, так и субъективного usability-тестирования.
Планируемые результаты обучения

Планируемые результаты обучения

  • Студент знает основные свойства человека-пользователя, как психофизиологические, так и когнитивные; основные подходы к проектированию ИП; методы оценки и технологии тестирования ИП.
  • Студент понимает применимость тех или иных моделей пользователя и программы; назначение и ограничения технологий проектирования и конструирования ИП.
  • Студент умеет оценивать проектные решения при создании ИП, сравнивать ИП с учётом контекста использования, использовать современные средства проектирования и конструирования ИП (включая средства прототипирования).
Содержание учебной дисциплины

Содержание учебной дисциплины

  • Введение. Человек и компьютер. Основные параметры человеко-машинного взаимодействия. Формализация понятия «Интерфейс с пользователем».
    1. Актуальность и значимость дисциплины. Цели и задачи курса. Человек – мера всех вещей. Взаимодействие человека с окружающим миром (средой). Искусственная среда обитания. Абстракция, протокол и интерфейс. Интерфейсы как основа развитой технологии. Человеко-машинные интерфейсы (ЧМИ, HMI). 2. Интерфейсы с пользователем (ИП) компьютерных систем и их основные свойства: эффективность, эргономичность, эстетичность и др. Связь с психологией, эргономикой, эстетикой и т.д. Понятие Usability. Стандарты серии ISO 9241 и другие руководящие документы. 3. Кто и как создавал, создаёт и будет создавать ИП. Имманентная и привнесённая сложность процессов создания ИП.
  • Базовые сведения о человеке-пользователе. Психофизиология. Работа со знаковыми системами. Шаблоны поведения. Обучение и переобучение.
    1. Психофизиология человека. Основные принципы работы человеческого мозга. Адаптация к среде. Базовые когнитивные характеристики. Память, внимание, скорость восприятия, скорость реакции, аналогия и др. Пределы возможностей мозга. 2. Целесообразные действия. Инструментарий целесообразной деятельности. 3. 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. 4. Шаблоны поведения и шаблоны взаимодействия. Классификация пользователей. Шаблоны поведения. Парадигмы взаимодействий. Модель программы и модель пользователя. Понятие удовлетворённости пользователя. 5. «Виртуализация» в нескольких смыслах. Виртуальные среды. Перенос социальных парадигм в виртуальные среды. 6. 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.
  • Основные концепции ЧМИ. Классификация ИП. Устройства ввода/вывода. Процесс проектирования ИП.
    1. 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 ИП. 2. Процесс проектирования ЧМИ. Роль и место проектирования взаимодействия с пользователем в жизненном цикле программного продукта. Сбор требований. Концептуальное проектирование. Прототипирование. Оптимизация сценариев использования. 3. 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). 4. 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). Понятия Frontend и Backend. 5. ИП как часть программы, конструирование ИП как часть процесса конструирования ПО. Модели реализации. Модель Model-View-Control (MVC) и её расширения. Централизация обработки действий пользователя. 6. Средства прототипирования ИП. От графического редактора до рабочего места конструктора ИП. Использование шаблонов и библиотек. Различные Mock-Up. Microsoft Visio, Caretta Software GUI Design Studio, Microsoft Blend и др.
  • Графический интерфейс с пользователем. Оконный интерфейс. Навигация. Компоненты управления. Визуализация данных сложной структуры.
    1. 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. 2. Эстетика и визуальное восприятие. Можно ли померить эстетичность? Графический дизайн. Расположение, цвет, форма, фактура и т.п. Стиль интерфейса. 3. Объектно-ориентированное 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. 4. 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. 5. Мастера [wizards], их разновидности, требования к мастерам, примеры. Макросы [macros] и их правильное использование. 6. Конструирование ГИП и модель программы. ИП как часть программы. Модели реализации. Модель Model-View-Control (MVC) в ГИП. Автонастройка ЧМИ: цветовые схемы [color style], темы [theme] и шкурки [skin]. Современные тенденции. 7. Языки описания интерфейсов (HTML, Windows Presentation Foundation, XAML и др.). 8. Интернационализация ИП. Постановка задачи, технологии, примеры.
  • Методы оценки ИП: стандарты и указания. Usability-тестирование.
    1. Критерии качества и критерии сравнения ЧМИ. Указания Microsoft Windows User Experience, Apple User Experience и др. Понятие «субъективной удовлетворённости пользователя». Привычки и метафоры. Сравнительное тестирование. 2. Usability-тестирование. Объективное и субъективное тестирование ЧМИ. Базовые метрики. Аппаратное тестирование. Составление отчётов о тестировании. Выбор респондентов. Инструменты поддержки usability-тестирования. 3. Экспертная оценка ИП. Истории пользователей и формализованные сценарии использования – сравнительный анализ. 4. Тестирование без привлечения пользователей. Моделирование действий пользователей. Базовые имитационные модели: Keystroke Level Modelling (KLM) и его развитие. Современные средства поддержки сценирования и профилирования действий пользователя. Профилирование web-интерфейсов, Selenium и его конкуренты. 5. Beta-тестирование. Учёт программного окружения и контекста.
  • Мультимедиа и дополнительные каналы управления.
    1. Формализация понятия «мультимедиа». Основные форматы и кодеки. История развития. 2. Особенности звукового канала передачи информации. Использование звука в качестве средства привлечения внимания и диагностики. Уведомления. 3. Работа с видеоинформацией. Субтитры. Реклама и привлечение внимания с использованием средств мультимедиа. Основные ошибки при использовании средств мультимедиа.
  • Интерфейсы мобильных устройств. Виртуальная и дополненная реальность.
    1. Мобильность как свойство. «Вызовы», связанные с повышением мобильности. Специфика мобильных приложений. Носимые компьютеры и их интерфейсы. Осязание на службе интерфейсу – «сенсорные» интерфейсы. 2. Искусственный интеллект и персонализация ИП. 3. Голосовые интерфейсы, примеры реализации и стандарты 4. «Большой брат» и облачные технологии. «Распределённые» ИП. 5. Виртуальная [virtual] и дополненная [augmented] реальность. Особенности ввода/вывода, развитие сенсорных интерфейсов. Новые концепции взаимодействия. 6. Смешанная [mixed] реальность. Киберфизические системы и их специфика. Основные проблемы внедрения
  • ИП для коллективной работы. Проблемы и перспективы развития ЧМИ.
    1. Особенности совместной и коллективной работы. Удалённая работа. Синхронизация со-стояния. Особенности ЧМИ в гетерогенных средах. Особенности Web-интерфейсов. Межплатформенные библиотеки ГИП. Примеры реализации и тренды (Web 2.0, AJAX и др.). 2. Социализация ИП и поддержка Crowdsourcing. Современные коллаборативные платформы. 3. Перспективы развития ЧМИ. Последние достижения в технологиях визуализации, рукописного и голосового ввода. Перспективы развития наук о ЧМИ.
Элементы контроля

Элементы контроля

  • блокирует часть оценки/расчета Контрольная работа
    1. Примерные темы a. Определения основных понятий. b. Описание концепций, включая главные свойства интерфейса с пользователем. c. Процесс разработки. d. Поиск ошибок. i. соответствие базовым характеристикам; ii. правильность использования метафоры; iii. необоснованное использование элементов управления; iv. свои предложения по улучшению. e. Сравнение интерфейсов в целом. f. Usability-тестирование. 2. Вопросы по теории a. Как термин Usability трактует Алан Купер? b. Как Влад Головач предлагает трактовать определение термина Usability, данное в стандарте ISO 9241? c. Как трактуется понятие простоты (Simplicity) в Windows User Experience Interaction Guidelines? d. Какова, по мнению Windows User Experience Interaction Guidelines, самая распространённая ошибка (Top guidelines violation). связанная с использованием мыши? e. Как трактуется понятие ментальной модели пользователя (Mental Model) в Mac OS X Human Interface Guidelines? f. Как трактуется понятие единства/целостности интерфейса с пользователем (Consistency) в Mac OS X Human Interface Guidelines? g. Как Дженифер Тидвелл определяет «шаблон проектирования интерфейса с пользователем»? h. ...
  • неблокирующий Домашнее задание 1 - UI Patterns
    Содержит взаимное оценивание. Состоит из двух частей - два шаблона!
  • неблокирующий Домашнее задание 2 - Error in UI - adequate critique
    Содержит взаимное оценивание
  • неблокирующий Домашнее задание 3 - UI Improvement/solution
    Первая часть индивидуального проекта
  • блокирует часть оценки/расчета Проект
    Презентация до 30 слайдов, отчёт с описанием проектных решений + артефакты проектирования и тестирования с обязательным включение плана
Промежуточная аттестация

Промежуточная аттестация

  • Промежуточная аттестация (4 модуль)
    0.1 * Домашнее задание 1 - UI Patterns + 0.15 * Домашнее задание 2 - Error in UI - adequate critique + 0.15 * Домашнее задание 3 - UI Improvement/solution + 0.15 * Контрольная работа + 0.45 * Проект
Список литературы

Список литературы

Рекомендуемая основная литература

  • Johnson, J. Designing with the mind in mind: simple guide to understanding user interface design guidelines. – Morgan Kaufmann, 2014. – 250 pp.
  • Интерфейс : основы проектирования взаимодействия, Купер, А., 2018

Рекомендуемая дополнительная литература

  • Психбольница в руках пациентов : почему высокие технологии сводят нас с ума и как восстановить душевное равновесие, Купер, А., Зислиса, М., 2005