08 人机交互技术

任课教师专业日期年月日教学课题人机交互技术课时4课时所选教材《数字媒体技术导论》教学班级一、教学目标1.学习目标（1）了解人机交互的概念、研究内容、发展历史及趋势；（2）熟悉主要的人机交互模式及其应用场景；（3）熟悉人机界面设计的概念、原则与流程。2.素养目标（1）设计数字媒体产品要以用户为中心，考虑产品的可用性、易用性和便捷性；（2）关注人机交互技术的发展动态和存在的问题，能够更好地介入或投身到相关研究中，从理论、产品设计、技术研发等角度参与和贡献力量。二、教学重难点1.教学重点（1）人机交互的概念、发展趋势；（2）触控交互、语音交互、动作交互、多模态交互；（3）人机界面设计的原则和流程。2.教学难点触控交互、语音交互、动作交互、多模态交互。三、教学方法（1）讲授与互动：结合理论讲解和实例分析，引导学生参与讨论和思考。（2）案例分析：提供数字媒体技术的相关案例，让学生分析其应用和影响。（3）小组讨论：组织小组讨论，让学生分享对数字媒体技术的看法和体验。（4）多媒体展示：利用多媒体技术展示数字媒体的实际应用和发展趋势。四、教学资源教材、多媒体资料、在线网站、行业案例、社交媒体等。五、教学过程教学内容互动设计一、理论讲解（3课时）1.人机交互概述（1）人机交互的概念人机交互是一个多学科的研究领域，专注于计算机技术的设计和使用，特别是探索人和计算机之间的交互，使计算机和人类之间形成更好的交流。通俗地理解，人机交互即用户和计算机之间双向的信息交换，包括人到计算机和计算机到人的信息交换两部分。（2）人机交互的研究内容人机交互的研究内容主要包括人机交互界面表示模型与设计方法、可用性分析与评估、多模态交互、智能用户界面、计算机协同工作环境、信息可视化设计。（3）人机交互的发展历史人机交互的发展历史，是指从人适应计算机到计算机不断适应人的发展史。它的发展与人机交互界面的发展息息相关，大致经历了以下4个阶段：人工操纵交互阶段、命令行界面交互阶段、图形用户界面阶段、自然和谐的人机交互阶段。（4）人机交互的发展趋势在未来的人机交互系统中，将更加强调“以人为本”“自然和谐”的交互方式，以实现人机高效合作，让计算机技术更好地服务人类。人机交互的发展趋势具体体现在集成化、网络化、标准化和智能化这4个方面。2.人机交互模式（1）传统的图形用户界面交互传统的图形用户界面交互是基本的人机交互方式，它将鼠标、键盘等传统硬件设备作为输入工具，通过图形用户界面完成人机交互。（2）触控交互触控交互方式主要通过触碰屏幕的方式与计算机进行交互。常用的触控交互设备是触摸屏，触摸屏又称触控屏、触控面板，主要由触摸检测装置和触摸屏控制器组成。（3）语音交互语音交互的主要技术：语音交互依托的主要技术有语音识别、语音合成及自然语言处理。语音交互的应用场景：各种虚拟服务机器、智能家居等领域。（4）动作交互①手势交互手势交互的关键技术是手势识别，手势识别可分为静态手势识别和动态手势识别。静态手势识别即识别静止状态下人手或者手和手臂相结合所产生的各种姿势。动态手势识别即识别人手的运动过程，由一系列的姿势组成。②动作捕捉动作捕捉技术是指定位人体骨骼关键部位的位置信息，然后通过计算机技术计算人体动作的三维空间坐标数据，从而确定人体运动轨迹和人体动作姿态。基于穿戴设备和传感器的动作捕捉：通过配置如莱卡服、T恤、绑带、束发带、头套、手套、手环等穿戴设备，在人体骨骼关键部位放置传感器，实现人体全身的动作捕捉，主要包括传感器部署、数据传输和数据处理等步骤。直接识别人体特征的动作捕捉：直接识别人体特征的动作捕捉首先通过部署多台摄像机从不同角度采集人体动作的图像，然后利用计算机视觉等技术处理采集到的图像，以获取人体运动位置信息，并进行人体特征识别和分类，从而实现人体动作识别和交互。（5）眼动交互眼动交互的装置：眼动仪是用于记录人在处理视觉信息时的眼动轨迹特征的仪器。眼动交互的方式：常用的眼动交互方式包括注视、眨眼和眼跳。眼动交互的应用场景：包括游戏交互、手机交互、驾驶疲劳监测和智能辅助沟通等。（6）脑机交互①脑机交互的方式与面临的问题脑机交互通过直接测量和解读大脑神经活动信号，将人类的意识和意愿转化为计算机可以理解和执行的指令。现阶段脑机交互技术的发展主要面临信号解读准确性问题、数据传输速度问题、设备侵入性问题。②脑机交互的应用场景研究脑机交互技术应用场景主要集中于康复医疗、智能家居、游戏娱乐及教育等领域。（7）多模态交互多模态交互是指在一个交互系统中组合多个模态，使用户可以选择以不同方式（文字、语音、视频、触觉和手势等）与计算机进行通信，充分模拟人与人之间自然交流的交互方式。多模态交互的信息输入方式有互补型、等效型、专业型、并发型等类型。3.人机界面设计（1）人机界面与人机界面设计①人机界面人机界面的意思是人与计算机（包括计算机化的系统、机器、设备）之间的接触面，但实际上它包含了用户与界面之间的交互关系，是指用户与计算机之间通信的媒介。人机界面可分为硬件界面和软件界面。②人机界面设计人机界面设计即UI设计，它是指通过一定的手段对用户界面有目标和计划的一种创作活动，其目的是使用户能够方便高效地操作计算机系统以达成信息双向交互。（2）人机界面设计的原则主要包括易学性、易用性、易记性、一致性、容错性、反馈性、可访问性、可定制性。（3）人机界面设计的流程人机界面设计流程一般可分为6个阶段：用户需求分析阶段、信息架构设计阶段、视觉设计阶段、交互设计阶段、测试与评估阶段、改进阶段。1.老师讲解理论知识，学生听讲并做好笔记2.老师在课堂讲解的过程中，展示一些案例，让学生更易理解知识3.老师拓展讲解知识点：基于穿戴设备和传感器的其他动作捕捉技术，拓宽学生知识面，学生认真听讲，有疑问需及时提出4.学生开展讨论活动：讨论内容如下：在哪些场合使用过哪些人机交互方式？不同的交互方式有何优缺点？相对而言，目前哪种交互方式技术最为成熟，应用最为广泛？二、实践训练——探索与分析智能家居产品的人机交互应用（1课时）1．实训要求通过探索智能家居产品的人机交互应用，养成分析与研究优秀交互设计产品的习惯，提高审美眼光和艺术表现力。2．操作思路（1）通过互联网搜索了解智能家居产品，列出5类目前市场上技术较成熟、应用较多的智能家居产品。（2）从不同智能家居产品类型中，选取自已感兴趣的类别，再在该类别中选择一个具有代表性或知名度较高的产