陈小武

文章编号：1672-5913(2009)02-0049-02

摘 要：随着以计算科学为核心的人机交互、图形图像、虚拟现实、普适计算等信息技术的不断发展，结合学生知识结构和工作岗位需求的变化，依托计算机科学与技术学科的课程建设，我们正在开展从《人机界面》到《人机交互》的本科生课程改革。本文从课程历史与现状分析、研究型大学相关课程现状与分析、课程知识点设置建议三个方面，介绍了课程改革工作的阶段进展。

关键词：人机交互；课程建设；改革

中图分类号：G642

文献标识码：B

1 课程历史与现状分析

北京航空航天大学计算机系/学院开设的本科生课程《人机界面》/《人机交互》已经具有相当长的历史，近年来选修该课程的学生平均约130人/学年。

在2004年以前，北航计算机系/学院的本科生课程《人机界面》，重点讲授人与计算机之间的界面原理和设计方法，主要有人机界面的概念和发展、命令行界面、图形用户界面、界面开发环境和工具等内容。

随着以计算科学为核心的人机交互、图形图像、虚拟现实、普适计算等信息技术的不断发展，考虑到学生知识结构和工作岗位需求的变化，需要依托计算机科学与技术学科的课程建设，我们开展了从《人机界面》到《人机交互》的本科生课程改革工作。

事实上，在2004年至2006年期间，虽然该课程的名称仍然为《人机界面》，但是教学方案已经增加了大量关于人机交互的教学内容，例如人机交互的概念和发展、人机交互技术与设备、多通道人机交互技术等内容，其中人机界面与人机交互各占一半教学内容。

在2007年至2008年期间，根据本科教学的具体要求和工作部署，通过学院领导、资深教授和授课教师的共同努力，我们将本科生课程《人机界面》更换为《人机交互》，并且确立为计算机学院的核心课程，课程教学内容以人机交互的知识点为主导。虽然课程改革目前已经取得一定的进展，但是还需要从学科需要、知识点、课程实践等方面进一步加强《人机交互》课程建设。

2 研究型大学相关课程现状与分析

根据对国内外研究型大学相关课程现状的调研和跟踪，我们分析了与《人机界面》/《人机交互》相关的课程特点和发展趋势。大部分研究型大学以《人机交互》为计算机科学与技术学科的本科生课程，也有小部分大学考虑到其他学科的课程教学需要，继续以《人机界面》为本科生课程，但是其教学内容充实了大量的人机交互知识点。

美国北卡罗来纳大学(North Carolina State University)的人机交互课程(Human-Computer Interaction)主要讲授构造有效交互的原则和方法，重点培养学生的人机交互设计能力，加深学生对人机交互因素的理解，以课堂作业(40%)和期末项目(25%)为主要课程考核指标。美国斯坦福大学(Stanford University)的人机交互设计课程(Introduction to Human-Computer Interaction Design)主要包括人机交互的认知学、概念原型、设计方法、开发工具和环境等内容，以课程讲授、小组讨论和课程实践为主要教学形式，以课程实践(50%)和课堂作业(20%)为主要课程考核指标。

美国卡内基梅隆大学(Carnegie Mellon University)的人机交互方法课程(Introduction to Human Computer Interaction Methods)重视原理和方法的介绍，借助人机交互的发展历程讲述主要的概念、原理、原则和方法，强调人机交互系统和工具的设计、实现与评估。美国华盛顿大学(University of Washington)的人机交互课程(Human Computer Interaction)主要包含用户界面设计基础、人机交互元素、人机交互模型、人机交互软件、输入输出设备、可用性、先进交互方式等内容，重视培养学生的洞察能力和实践能力，以阅读文章并发表评论(25%)、课程项目(35%)和课程实验(35%)为主要考核指标。

加拿大多伦多大学(University of Toronto)的人机交互课程(Human-Computer Interaction)从用户交互的行为出发，强调人类认知系统、交互行为分析、交互任务分析、交互表示和原型、面向应用的交互设计和系统，注重学生的需求分析、原型设计、应用测试等能力，以期末考试(40%)、合作设计(39%)为主要考核指标。美国康奈尔大学(Cornell University)的人机交互设计课程(Human-Computer Interaction Design)主要包括交互设计心理学、交互设计原则、人机交互模型、协同设计方法、交互软件设计和实现，强调“交互硬软件的设计如何影响人和计算机之间的交流”。

美国麻省理工学院(Massachusetts Institute of Technology)的用户界面设计与实现课程(User Interface Design and Implementation)主要侧重于设计(人机界面的设计原则和技巧)、实现(人机界面的构造和实现技巧)、评价(人机界面可用性的评价技巧)等，强调学生的课程实践能力和解决问题能力，以课程项目(40%)、课程作业(30%)为主要考核指标。美国加州大学伯克利分校(University of California, Berkeley)的界面设计、原型和评价课程(User Interface Design, Prototyping, and Evaluation)主要讲授交互设备、交互方式、对话模式、实例分析、面向用户的任务分析和设计方法、开发工具、测试方法等，以课程考试(45%)和课程项目(45%)为主要考核指标。

美国普林斯顿大学(Princeton University)虽然以人机界面技术(Human Computer Interface Technology)为课程名称，但是以人机交互的知识点为主要课程内容，例如鼠标、键盘、游戏杆、头盔显示器、音乐控制器、数据手套等输入方式，以及图形、触觉、音乐、3D声音等输出方式，强调特征提取和数据映射策略等信号处理方法，其教学特色涉及面部表情交互、语音识别方式、手持式交互方式等内容。

3 人机交互课程的知识点设置

计算机科学与技术学科的人机交互，是研究人、计算机以及它们间相互影响的技术，是人与计算机之间传递、交换信息的方式和接口，是计算机系统的重要组成部分。计算机科学与技术学科的发展历史，不仅是处理器速度、存储器容量等飞速提高的历史，也是不断改善人机交互技术的历史。人机交互技术，如鼠标器、窗口系统、超文本、浏览器等，已对计算机的发展产生了巨大的影响，而且还将继续影响人们的生活。

人机交互技术是计算机科学与技术学科的焦点之一。美国信息技术顾问委员会的“二十一世纪的信息技术报告”，将人机交互和信息管理列为新世纪4项重点发展的信息技术之一，其目标是研制“能听、能说、能理解人类语言的计算机”。我国国家自然科学基金会、国家重点基础研究发展计划(973)、国家高技术研究发展计划(863)等均将先进的人机交互、虚拟现实技术列为予以特别关注的资助项目。随着互联网、虚拟现实、移动计算、普适计算等技术的飞速发展，对人机交互技术提出了新的挑战和更高的要求，同时也提供了许多新的机遇。

所以，计算机科学与技术学科的《人机交互》课程知识点，应该随技术发展和应用需求而不断改进。通过调研、分析和参考计算机科学与技术的国内外专业规范，不难发现其计算机科学、软件工程、计算机工程、信息技术4个方向，在课程设置、知识体系和技术变化等方面均将《人机交互》课程放在重要的位置上。计算机科学与技术学科的人机交互，重点在于：理解交互用户和交互对象的行为，根据“以人为中心”的原则设计、开发和评价人机交互系统。通过调研、分析和参考相关课程的教学现状和发展趋势，目前国内外计算机科学与技术学科的《人机交互》课程讲授学时大部分为36或48小时(实践学时约18小时)，并且主要包括人机交互的概念与历史、认知心理学、交互软件设计、交互系统设计、交互方式和设备、交互系统应用、交互系统评价等知识点的设置。

因此，我们建议计算机科学与技术学科的《人机交互》课程知识点包括人机交互的意义与发展、人的因素、交互软件设计方法、交互系统设计方法、传统交互方式和设备、先进人机交互技术与设备、面向应用领域的人机交互、人机交互的评价等内容。具体而言，人机交互的意义与发展(4小时)主要包括人机交互的意义、人机交互的基本概念与重要特征、与系统易用性相关的人机交互问题、人机交互的作用、人机交互的发展等。人的因素(2小时)主要包括视觉感知、听觉感知、记忆能力、用户理解、用户行为、人机功效、用户需求、个性化特点等。交互软件设计方法(4小时)主要包括用户体验、交互风格、交互设计元素、命令语言式设计方法、图形化设计方法、网络化设计方法、新型交互方式设计方法、设计工具和环境、原型设计方法等。

交互系统设计方法(6小时)主要包括以用户为中心的系统设计方法、系统设计管理、系统开发管理、用户角色分析、任务分析(场景与用例)、系统设计工具和环境等。传统交互方式和设备(2小时)主要包括鼠标、键盘、显示器、游戏杆、控制器、图形、声音等，以及基于交互设备的信息处理方法。先进人机交互技术与设备(8小时)主要选择性地概述头盔显示、方位跟踪、表情交互、语音识别、数据手套、立体显示、移动交互、可穿戴式交互、多通道交互、普适计算、传感技术、虚拟现实、增强现实等内容。面向应用领域的人机交互(6小时)主要挑选3个典型应用领域，分析和实践关于人机交互的原理、方法、技术和应用。人机交互的评价(4小时)主要包括直观评价方法与示例、可用性评价与示例、可用性规范和标准说明、基于可用性评价结果的改进建议等内容。