“人機(jī)交互技術(shù)”課程教學(xué)探索與實(shí)踐

胡勇

摘要：“人機(jī)交互技術(shù)”課程是軟件工程專業(yè)的必修課，對(duì)本課程的教學(xué)探索與實(shí)踐都具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文依據(jù)“人機(jī)交互技術(shù)”課程的特點(diǎn)，闡述和分析了本課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和教學(xué)手段；以面向應(yīng)用型本科教育和面向工程教育為目標(biāo)，對(duì)該課程的教學(xué)進(jìn)行了初步的探索與實(shí)踐。

關(guān)鍵詞：“人機(jī)交互技術(shù)”；課程改革；應(yīng)用型本科教育；工程教育

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2017）45-0159-03

人機(jī)交互技術(shù)是信息技術(shù)的一個(gè)重要組成部分，已經(jīng)在制造業(yè)、教育、娛樂、軍事和日常生活等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，其發(fā)展對(duì)人類生產(chǎn)和生活都產(chǎn)生了廣泛而深刻的影響。在美國信息技術(shù)顧問委員會(huì)發(fā)布的“二十一世紀(jì)的信息技術(shù)報(bào)告”中，將人機(jī)交互和信息管理列為新世紀(jì)4項(xiàng)重點(diǎn)發(fā)展的信息技術(shù)之一，其目標(biāo)是研制“能聽、能說、能理解人類語言的計(jì)算機(jī)”；在我國《國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要（2006—2020年）》中，人機(jī)交互被列為了支撐信息技術(shù)發(fā)展的科學(xué)基礎(chǔ)之一；在最新的軟件知識(shí)體系SWEBOK（the Software Engineering Body of Knowledge）中，已將人機(jī)交互作為子知識(shí)域，列入到了軟件設(shè)計(jì)和軟件測(cè)試知識(shí)域中。

按照Hewett等人給出的定義，所謂人機(jī)交互（Human-Computer Interaction，HCI），是指關(guān)于設(shè)計(jì)、評(píng)價(jià)和實(shí)現(xiàn)供人們使用的交互式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，并圍繞相關(guān)的主要現(xiàn)象進(jìn)行研究的學(xué)科。狹義地講，人機(jī)交互技術(shù)主要是研究人與計(jì)算機(jī)之間的信息交換，它主要包括人到計(jì)算機(jī)和計(jì)算機(jī)到人的信息交換兩部分。作為21世紀(jì)信息領(lǐng)域的重要研究內(nèi)容之一，國內(nèi)外眾多高校已將人機(jī)交互課程設(shè)為軟件工程專業(yè)的必修課，一些知名高校還創(chuàng)建了實(shí)驗(yàn)室或研究所，對(duì)人機(jī)交互技術(shù)進(jìn)行研究。因此，對(duì)HCI課程的研究與實(shí)踐具有非常重要的意義，而如何有效組織和開展課堂教學(xué)，更好的適應(yīng)本科教學(xué)和軟件工程學(xué)科的發(fā)展，并對(duì)課程教學(xué)進(jìn)行探索和實(shí)踐就成為當(dāng)下的首要任務(wù)。

一、教學(xué)內(nèi)容、目標(biāo)與課程特點(diǎn)

人機(jī)交互的研究內(nèi)容十分廣泛，涵蓋了建模、設(shè)計(jì)、評(píng)估等理論和方法，以及在Web、移動(dòng)計(jì)算、虛擬現(xiàn)實(shí)等方面的應(yīng)用研究，主要內(nèi)容包括：人機(jī)交互界面表示模型與設(shè)計(jì)方法、可用性分析與評(píng)估、多通道交互技術(shù)、認(rèn)識(shí)與智能用戶界面、群件、Web設(shè)計(jì)、移動(dòng)界面設(shè)計(jì)等。作為軟件工程專業(yè)的核心課程，“人機(jī)交互技術(shù)”課程的教學(xué)目的是：通過對(duì)人機(jī)交互技術(shù)的相關(guān)知識(shí)介紹，使學(xué)生了解人機(jī)交互的基本概念和基本技巧，掌握用戶界面設(shè)計(jì)的基本原則和方法；結(jié)合當(dāng)前主流界面實(shí)現(xiàn)技術(shù)，使學(xué)生熟練掌握軟件系統(tǒng)用戶界面設(shè)計(jì)的主要過程和可用性評(píng)價(jià)方法，對(duì)目前本領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀、主要方法及其相應(yīng)的評(píng)價(jià)體系有所了解。對(duì)課程的教學(xué)要求有：對(duì)人機(jī)交互技術(shù)的相關(guān)知識(shí)、原理、應(yīng)用和模型等進(jìn)行深入淺出的介紹和分析，使學(xué)生對(duì)人機(jī)交互方法有比較深入的理解，能夠從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)角度分析現(xiàn)有的軟件系統(tǒng)，并能利用所學(xué)到的有關(guān)人機(jī)交互技術(shù)的知識(shí)，設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)友好的人機(jī)交互系統(tǒng)。

“人機(jī)交互技術(shù)”是一門實(shí)踐性和應(yīng)用性很強(qiáng)的課程，應(yīng)以實(shí)踐操作性內(nèi)容為主，理論概念講授為輔。在教學(xué)過程中除了要培養(yǎng)學(xué)生具備扎實(shí)的理論知識(shí)基礎(chǔ)，更要注重培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐應(yīng)用能力，即：利用所學(xué)到的有關(guān)人機(jī)交互技術(shù)的知識(shí)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)友好的人機(jī)交互系統(tǒng)。在課堂教學(xué)中，應(yīng)避免孤立、枯燥的純理論講解，而是通過講解常見實(shí)例的應(yīng)用方法給學(xué)生引入相關(guān)知識(shí)、原理和模型，讓學(xué)生能夠快速入門與提高，并將相關(guān)理論應(yīng)用于實(shí)際應(yīng)用。課程采用課堂講授和實(shí)踐教學(xué)相結(jié)合的手段開展教學(xué)活動(dòng)。課堂授課包括理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)，學(xué)生課堂學(xué)習(xí)也包括理論學(xué)習(xí)和實(shí)驗(yàn)練習(xí)，學(xué)生課后練習(xí)包括課后作業(yè)，即書面作業(yè)以及上機(jī)作業(yè)。教學(xué)時(shí)，鼓勵(lì)學(xué)生多進(jìn)行實(shí)驗(yàn)練習(xí)，不僅僅局限于課內(nèi)實(shí)驗(yàn)，也可以布置一些隨堂思考題讓學(xué)生課后自行上機(jī)練習(xí)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性。同時(shí)，安排學(xué)生課后自學(xué)相關(guān)內(nèi)容，隨后在課堂上進(jìn)行檢查，培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力、獨(dú)立分析問題和解決問題的能力。課程設(shè)置了相應(yīng)課時(shí)的實(shí)驗(yàn)，其目的是使學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)教學(xué)驗(yàn)證課堂教學(xué)的理論，理解和掌握人機(jī)交互技術(shù)中最基本、最廣泛應(yīng)用的概念、原理、理論和算法，更好地掌握課程教學(xué)大綱要求的內(nèi)容。

二、軟件工程專業(yè)現(xiàn)狀與分析

近年來，隨著我國軟件人才的旺盛需求和軟件工程領(lǐng)域的科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，軟件工程的專業(yè)學(xué)科建設(shè)得到迅猛發(fā)展。自1988年起，我國部分高校開始試辦軟件工程的本科專業(yè)。2001年，國家計(jì)委、教育部與財(cái)政部聯(lián)合批準(zhǔn)試辦了35所示范性軟件學(xué)院。2011年，軟件工程學(xué)科正式成為獨(dú)立一級(jí)學(xué)科。2012年，軟件工程專業(yè)成為我國普通高等教育的基本專業(yè)。目前，我國已有近百所高校成立了獨(dú)立的軟件學(xué)院，軟件工程本科專業(yè)點(diǎn)已達(dá)到500多個(gè)。為了推動(dòng)軟件工程專業(yè)教學(xué)改革，2014年12月，教育部高等學(xué)校計(jì)算機(jī)類專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)和全國高等學(xué)校計(jì)算機(jī)教育研究會(huì)聯(lián)合啟動(dòng)了“本科軟件工程專業(yè)應(yīng)用型人才培養(yǎng)研究”項(xiàng)目，由桂林電子科技大學(xué)、金陵科技學(xué)院、浙江大學(xué)城市學(xué)院和合肥學(xué)院牽頭，探討軟件工程專業(yè)建設(shè)、專業(yè)改革和應(yīng)用型人才培養(yǎng)的途徑。

工程教育認(rèn)證是國際通行的工程教育質(zhì)量保證制度，教育部已將工程教育專業(yè)認(rèn)證列入新一輪本科教學(xué)“五位一體”評(píng)估范圍和“卓越計(jì)劃”人才培養(yǎng)質(zhì)量驗(yàn)收條件之一。2015年10月，為了適應(yīng)國際工程教育認(rèn)證的發(fā)展趨勢(shì)，由教育部主管、工程教育相關(guān)的機(jī)構(gòu)和個(gè)人組成的全國性社會(huì)團(tuán)體——中國工程教育專業(yè)認(rèn)證協(xié)會(huì)（Chinese Engineering Education Accreditation Association，CEEAA）成立，主要負(fù)責(zé)我國工程教育認(rèn)證工作的組織實(shí)施。2016年6月，我國正式加入國際上最具影響力的工程教育學(xué)位互認(rèn)協(xié)議《華盛頓協(xié)議》，對(duì)于通過認(rèn)證協(xié)會(huì)認(rèn)證的工程專業(yè)，其畢業(yè)生學(xué)位得到《華盛頓協(xié)議》其他組織的認(rèn)可，極大地提高了我國工程教育的國際影響力。endprint

教育部在《高等學(xué)校軟件工程專業(yè)規(guī)范》、《中國工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)（2015版）》、《計(jì)算機(jī)類專業(yè)教學(xué)質(zhì)量國家標(biāo)準(zhǔn)》和《ITSS-信息技術(shù)服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)》的基礎(chǔ)上，形成了《高等學(xué)校本科軟件工程專業(yè)應(yīng)用型人才培養(yǎng)指導(dǎo)意見（2016版）》（以下簡稱《指導(dǎo)意見》）。在《指導(dǎo)意見》中，重新審定了包括“人機(jī)交互技術(shù)”課程在內(nèi)的專業(yè)核心和方向課程的教學(xué)實(shí)施方案，將軟件工程專業(yè)的每項(xiàng)畢業(yè)要求分解為可考核的指標(biāo)點(diǎn)，給出了支持畢業(yè)要求的細(xì)化指標(biāo)，建立了指標(biāo)點(diǎn)與教學(xué)活動(dòng)之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，建立了應(yīng)用型軟件工程專業(yè)人才培養(yǎng)新模式，形成了“本科標(biāo)準(zhǔn)+職業(yè)能力”的地方性、應(yīng)用型大學(xué)軟件工程專業(yè)人才培養(yǎng)新方案。

三、課程教學(xué)探索與實(shí)踐

自我校2011年開設(shè)軟件工程專業(yè)以來，“人機(jī)交互技術(shù)”課程已經(jīng)成為培養(yǎng)專業(yè)實(shí)踐能力的核心課程之一。本課程在專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)中的定位為：通過深入分析和理解軟件系統(tǒng)人機(jī)交互的相關(guān)知識(shí)、原理、應(yīng)用和模型，使學(xué)生對(duì)軟件人機(jī)交互方法有比較深入的理解，能夠從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)角度分析現(xiàn)有的軟件系統(tǒng)，并能利用所學(xué)到的有關(guān)人機(jī)交互技術(shù)的知識(shí)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)新的人機(jī)交互系統(tǒng)。課程支撐的知識(shí)和能力要求有：具備運(yùn)用工程基礎(chǔ)知識(shí)和本專業(yè)基本理論解決實(shí)際工程問題的能力，具有系統(tǒng)的工程實(shí)踐學(xué)習(xí)經(jīng)歷；了解本專業(yè)的發(fā)展動(dòng)態(tài)和前沿知識(shí)；具備運(yùn)用系統(tǒng)性的軟件工程思維方法實(shí)施軟件工程實(shí)驗(yàn)的能力，并能夠?qū)?shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析。對(duì)應(yīng)的職業(yè)核心能力指標(biāo)為：通過深入分析和理解軟件系統(tǒng)人機(jī)交互的相關(guān)知識(shí)、原理、應(yīng)用和模型，使學(xué)生對(duì)軟件人機(jī)交互方法有比較深入的理解，能夠從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)角度分析現(xiàn)有的軟件系統(tǒng)，并能利用所學(xué)到的有關(guān)人機(jī)交互技術(shù)的知識(shí)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)新的人機(jī)交互系統(tǒng)；至少掌握一種開發(fā)語言，并熟悉該語言的開發(fā)環(huán)境及調(diào)試工具；掌握軟件開發(fā)過程中所使用的工具和方法。在他人指導(dǎo)下，根據(jù)軟件需求規(guī)格，進(jìn)行過程、組件或模塊設(shè)計(jì)，且有能力對(duì)結(jié)果進(jìn)行測(cè)試與評(píng)估。根據(jù)需求文檔，編寫功能模塊的測(cè)試設(shè)計(jì)文檔，并執(zhí)行測(cè)試，記錄測(cè)試結(jié)果，提交缺陷報(bào)告，編寫測(cè)試總結(jié)報(bào)告。

在近年來的課程教學(xué)過程中，通過課題組教師的共同探索、討論與實(shí)踐，結(jié)合應(yīng)用型本科人才培養(yǎng)和工程教育認(rèn)證目標(biāo)，我院初步形成了具備自身特色的教學(xué)方法與手段。

1.面向應(yīng)用型本科教育和工程教育。將工程教育專業(yè)認(rèn)證作為提高應(yīng)用型人才培養(yǎng)質(zhì)量的重要手段，系統(tǒng)地開展教學(xué)改革，創(chuàng)新教育教學(xué)模式，切實(shí)完善應(yīng)用型人才培養(yǎng)質(zhì)量保障和監(jiān)控體系，使專業(yè)認(rèn)證成為工程教育和應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式改革的助推器，從而全面提升工程人才培養(yǎng)質(zhì)量。堅(jiān)持以學(xué)生為本的產(chǎn)出導(dǎo)向策略（Outcomes-based Education，OBE），把教學(xué)在學(xué)生身上產(chǎn)生的能力（成果）作為課程教學(xué)目標(biāo)達(dá)成的度量。在教學(xué)實(shí)施方案中給出課程支撐的畢業(yè)要求和具體指標(biāo)點(diǎn)，并細(xì)化為具體的教學(xué)任務(wù)。在“人機(jī)交互技術(shù)”課程中，將畢業(yè)要求設(shè)定為以下幾項(xiàng)：①掌握軟件工程的基本理論和方法；②具備應(yīng)用系統(tǒng)性的軟件工程思維方法實(shí)施軟件工程實(shí)驗(yàn)的能力，并能夠?qū)?shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析；③掌握人機(jī)接口開發(fā)過程中所使用的工具和方法；④能夠就復(fù)雜工程問題與業(yè)界同行及社會(huì)公眾進(jìn)行有效溝通和交流，包括撰寫報(bào)告、設(shè)計(jì)文稿、陳述發(fā)言、清晰表達(dá)或回應(yīng)指令，并具備一定的國際視野，能夠在跨文化背景下進(jìn)行溝通和交流。根據(jù)上述畢業(yè)要求，在日常的教學(xué)活動(dòng)中，對(duì)教師的教學(xué)內(nèi)容、學(xué)生的作業(yè)、自學(xué)內(nèi)容、討論內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、課程的考核與成績?cè)u(píng)定方式、課程的評(píng)價(jià)與改進(jìn)機(jī)制都做了詳細(xì)的分解，以便更好的助力于學(xué)生畢業(yè)要求的達(dá)成。

2.強(qiáng)調(diào)“以用戶為中心的設(shè)計(jì)”，而不是“以產(chǎn)品為中心的設(shè)計(jì)”。人機(jī)交互設(shè)計(jì)所要解決的問題是如何有效地幫助用戶完成他們的任務(wù)，并盡量使用戶在交互過程中獲得愉悅的心情。以用戶為中心（User-Centered）的開發(fā)是指應(yīng)以真實(shí)用戶和用戶目標(biāo)作為產(chǎn)品開發(fā)的驅(qū)動(dòng)力，而不僅僅是以技術(shù)為驅(qū)動(dòng)力。設(shè)計(jì)良好的系統(tǒng)應(yīng)能充分利用人們的技能和判斷力，應(yīng)支持用戶，而不是限制用戶。以用戶為中心的開發(fā)需要透徹了解用戶及用戶的任務(wù)，并使用這些信息指導(dǎo)設(shè)計(jì)。在傳統(tǒng)的教學(xué)過程中，師生往往注重系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)，即：注重如何設(shè)計(jì)和開發(fā)能實(shí)現(xiàn)相應(yīng)功能的產(chǎn)品，卻并不重視最終用戶的工作條件和使用感受等。但是，作為一種“全新的事務(wù)”，軟件是復(fù)雜的，傳統(tǒng)的工程類比很容易產(chǎn)生誤導(dǎo)，從而導(dǎo)致難以系統(tǒng)化設(shè)計(jì)和開發(fā)實(shí)用、可靠的軟件產(chǎn)品，最終導(dǎo)致“軟件危機(jī)”。因此，在具體的教學(xué)過程中，可以結(jié)合可用性評(píng)估等內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生轉(zhuǎn)變思路，模擬典型用戶使用產(chǎn)品的情形，從中找出潛在的問題。這種角色扮演的優(yōu)勢(shì)在于：用戶通常在看到或嘗試某種事物后，才知道自己需要什么或是不需要什么，才能準(zhǔn)確反饋系統(tǒng)應(yīng)該做什么和不應(yīng)該做什么，不僅有利于檢查獲取的需要是否存在偏差，同時(shí)對(duì)設(shè)計(jì)方案也有很好的驗(yàn)證效果。兼顧開發(fā)設(shè)計(jì)人員和最終用戶的雙重視角，才能真正做到“以用戶為中心”。

3.采用“案例+討論+實(shí)踐”的教學(xué)新模式?！叭藱C(jī)交互技術(shù)”是一門工程實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，也涉及大量概念、模型、原則和方法的介紹。如果采用傳統(tǒng)的填鴨式教學(xué)，讓學(xué)生死記硬背相關(guān)的知識(shí)點(diǎn)，這些枯燥的理論知識(shí)不僅難以記憶，反而會(huì)引起學(xué)生的反感，同時(shí)造成理論知識(shí)與工程實(shí)踐的相互脫節(jié)，顯然違背了以產(chǎn)出為導(dǎo)向的培養(yǎng)目標(biāo)。因此，如何把教學(xué)內(nèi)容轉(zhuǎn)化為學(xué)生的能力就成為課程教學(xué)目標(biāo)達(dá)成的關(guān)鍵。在實(shí)際的教學(xué)活動(dòng)中，我們采用了一種案例+討論+實(shí)踐的教學(xué)新模式，將理論教學(xué)與工程項(xiàng)目/案例有機(jī)結(jié)合，借鑒企業(yè)的實(shí)際需求，形成理論實(shí)踐一體化的教學(xué)思路。下面以講解可用性工程及設(shè)計(jì)原則為例，介紹這種教學(xué)新模式的幾個(gè)步驟：①首先介紹各項(xiàng)原則的基本內(nèi)涵和意義（理論教學(xué)），讓學(xué)生對(duì)可用性工程及設(shè)計(jì)原則有一些初步的了解；②結(jié)合某種常見的商用軟件，圍繞各項(xiàng)設(shè)計(jì)原則，分析和討論其在產(chǎn)品中的具體體現(xiàn)，以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和鞏固知識(shí)（啟發(fā)式教學(xué)）；③引入企業(yè)的實(shí)際項(xiàng)目/案例，提出目標(biāo)產(chǎn)品的功能需求，要求學(xué)生給出概念性設(shè)計(jì)或用戶界面原型（案例教學(xué)）。為了培養(yǎng)學(xué)生的探索精神和主動(dòng)思考能力，可以將學(xué)生分為多組，其中一組為設(shè)計(jì)組，其余幾組為用戶組，以團(tuán)隊(duì)的形式進(jìn)行頭腦風(fēng)暴。由設(shè)計(jì)組向用戶組了解用戶需求，根據(jù)用戶需求進(jìn)行迭代設(shè)計(jì)；由用戶組對(duì)設(shè)計(jì)原型做可用性評(píng)價(jià)，用戶組也可以參與設(shè)計(jì)。各組之間可以相互討論，教師給予相應(yīng)的指導(dǎo)和建議。在大量分析和討論的基礎(chǔ)上，由全體同學(xué)共同完成概念性設(shè)計(jì)或用戶界面原型，不僅有利于提升學(xué)生對(duì)產(chǎn)品HCI設(shè)計(jì)優(yōu)劣的敏感度和判斷能力，也有利于提升學(xué)生的創(chuàng)新能力和主動(dòng)性。

四、結(jié)語

隨著軟件行業(yè)的不斷發(fā)展，軟件人才面臨的挑戰(zhàn)越來越嚴(yán)峻。通過近年來的教學(xué)探索與實(shí)踐表明，只有不斷深化教學(xué)改革，突出軟件工程專業(yè)特色，借鑒先進(jìn)的工程教育理念和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，以培養(yǎng)應(yīng)用型軟件工程人才為目標(biāo)，才能培養(yǎng)出適合社會(huì)發(fā)展需要的人才。

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