人機交互的軟件工程方法課程教學實踐研究

李紅玲

人機交互的軟件工程方法是一門實踐性強的專業基礎課程，針對該課程實用性強、領域性新、知識面廣等特點，結合筆者的具體授課經驗和教學實踐效果反饋，從教學現狀、內容、方法、手段、實踐等方面，探討將人機交互的教學需要與軟件工程的專業特色深入結合的教學思路，為提高該課程教學質量與效率提出一些可操作性的建議。

人機交互（HCI）是一門研究計算機系統與用戶之間交互關系的新興交叉學科，它與計算機、認知心理、人體工程、設計等學科緊密相關。在《國家中長期科學和技術發展規劃綱要（2006—2020年）》中，人機交互被列為支撐信息技術發展的科學基礎之一。在軟件工程專業人機交互課程目標主要是讓學生可以通過交互知識的學習和交互理念的掌握，對人機交互中常用界面設計的相關設計原則、方法、模型、技術等知識點的理解，設計出具有良好交互性能和用戶體驗的人機界面，培養學生理論與應用融會貫通的能力。筆者根據人機交互的軟件工程方法課程內容的特點，結合個人多年的教學經驗，在課堂教學的各個環節中充分利用多媒體、展臺、建模軟件（Axure RP、3ds max）、實驗設備等現代教育技術進行教學的設計與探索，提升課堂的趣味性，激發學生學習興趣，增強人機交互技術在軟件工程專業中的實用性和應用性，培養學生工程實踐能力和創新能力。

1 人機交互課程發展現狀

從傳統互聯網發展到移動互聯網，再到IOT和ATOT，信息產業不斷升級迭代。通過課程實際教學過程中發現，人機交互課程的理論教學內容抽象、復雜，交叉學科領域知識涉及面廣。針對這些特點，雖已建立比較完善的課程框架體系，但是學生學習課程的難度仍然較大。人機交互的軟件工程方法是江蘇師范大學科文學院軟件工程專業的專業基礎課程，課程教學內容由基礎理論和設計實踐兩部分組成，基礎理論知識這一部分，主要由任課教師利用講授法進行講解，為沒有接觸過人機交互的學生搭建該課程的整體框架。課程的第二部分是設計實踐，主要學習人機交互界面設計原則、方法、交互原型設計。對于軟件工程專業的學生來說，這部分內容抽象性高、實踐性強，理論與實踐并重。如何將設計原則和方法應用于具體的設計過程中，單純的講授法已不適用于此部分內容的教學。在實踐教學部分，項目完整開發周期長（圖1），實驗學時分配少，課內很多人機交互設計實踐沒有在軟件開發項目實戰中進行有效開展，導致學生無法將抽象性的理論知識直觀化、可視化，學生理解與記憶較為困難，難以做到學以致用。

2 軟件工程專業人機交互課程教學分析

2.1 教學內容

人機交互的軟件工程方法課程開設時間是大二學年第二學期，教學總學時48，其中理論32學時，實驗16學時。理論教學內容主要包括：（1）掌握人機界面與人機交互、人機交互與軟件工程，了解人機交互技術的發展趨勢以及對國家人機交互技術的發展現狀的介紹，激勵學生奮發圖強。（2）介紹人機交互的相關學科，主要講解認知心理學和人機工程學。（3）介紹人機交互界面的分類，認識圖形用戶界面（GUI）的基本構建。（4）介紹概念、社會化、情感化交互設計。（5）發現需求，包括用戶分析、需求類型，需求分析的雙菱形設計方法、需求收集數據，開發角色和場景，捕獲與用例的交互。（6）介紹交互設計過程，理解人機交互的設計風格，掌握信息時代的硬件界面設計與開發方法學。（7）介紹人機交互設計原則，包括界面設計的4個支柱、參與式設計。（8）交互原型設計，包括構建、建立、擴展模型，理解人機交互與交互設計的區別。（9）介紹直接操縱設計與界面設計，熟悉WIMP、3D等界面。（10）介紹命令與計算機語言、菜單設計、表格填充數據出入，熟悉網頁設計。（11）人機交互質量評估，包括評估因數、類型，軟件檢查、分析和建模，掌握軟件人機界面的評價及法律問題。教學內容框架層層遞進，結合當前主流交互原型軟件技術，可以使學生掌握人機交互設計的基本理論與技能，訓練學生的思維能力、實踐能力和創新能力。

2.2 教學方法與手段

從江蘇師范大學科文學院軟件工程專業的人機交互課程的理論教學內容可知：（1）課程理論動態性強。課程的內容涉及面廣、跨度大，其中許多技術和方法還處于不斷發展和完善的過程中，需要實時掌握最新的人機交互科研內容和商業發展的動態，并將最新的人機交互知識和技術加入教學內容中去，做到內容新穎、時效性強。（2）課程工程實踐性強。課程主要研究各種用于交互式產品開發的軟件分析、設計和評估技術，涉及大數據分析、軟件開發工具、交互原型設計等方面。（3）課程設計審美性高。人機界面是指視覺能感覺到的部分，是系統的門面擔當，是吸引用戶的第一要素，直接影響系統給人的第一印象。通常要求界面表現簡潔、和諧、具有美感。

針對課程的以上幾點特色，總結筆者在教學實踐過程中的經驗，提出以下幾種教學方法與手段：（1）演示法教學。借助多維立體、聲圖并茂的計算機輔助教學方式，可以使學生獲得具體、直觀、清晰、生動、形象的感性知識體驗，加深對書本知識的學習，將抽象理論和實際事物及現象聯系起來，增強教育信息的真實感和表現力，幫助學生形成正確的概念改善教學效果。（2）任務式教學。以完成指定任務目標為導向來展開教學，驅動改變學生的學習狀態，調動學生的學習興趣，引導學生能夠自己思考問題、發現問題及解決問題。（3）案例法教學。在教學中采用通俗、生活化的語言，引合適的“列舉案例”可以具體化去幫助學生理解抽象的理論概念，轉換思維解讀開展教學內容，能夠使課堂氛圍輕松活躍，也利于學生接受新知識。（4）理實一體化教學。在實踐教學中，理論和實踐交替進行，直觀和抽象交錯出現，實現理論與實踐有機結合。突出學生動手能力和專業技能的培養，充分調動和激發學生學習興趣。（5）混合式教學。建設人機交互課程的課程網站、微課堂等線上教學資源，充分利用網絡技術共享課件、參考資料和習題庫，滿足不同學生的學習需求，以實現更高效、更靈活的學習體驗，保證教學活動高質量開展。

2.3 教學實踐

在整個課程教學中，實踐教學16學時，安排8次在實驗樓上機操作。實踐與理論是穿插安排進行教學，這樣可以讓理論教學內容得到及時的鞏固，增強學生學習效果。8次上機實踐內容安排循序漸進，從最小的圖標logo、色彩、形式、交互方式設計開始，不斷拓展完整的交互系統原型設計，如生態智慧農場平臺設計、出租車指揮調度系統等。學生可以由淺入深、融會貫通，逐漸設計出高品質的高低保真原型交互系統，讓整個課程教學具有完整性和一致性。另外，在實踐課程結束后，教師會繼續指導學生完善實踐作業，并鼓勵學生將其作為參賽作品參加各類學科競賽。在參加競賽的過程中，學生的潛能會被不斷激發，學生的實踐能力和創新能力也會被快速地提升，為以后更深入的學習與研究打下堅實的基礎。

3 基于人機交互課程的動態面板教學設計實踐

動態面板是一個動態的、由面板組成的元件（圖2）。在人機交互原型設計中，動態面板元件是制作交互效果用到最多的元件。在人機交互課程的實踐教學中，動態面板是學生必須掌握的重要知識點。下面結合具體的動態面板教學實例，通過多媒體演示和實操講解動態面板的創建、編輯、交互功能等具體內容，最后通過實戰實現動態面板的高級交互切換效果。全程構建素質和技能培養框架，直觀呈現人機交互的軟件工程方法課程中應用的教學實踐方法與手段。

3.1 演示優秀作品，導入教學課程

通過播放優秀作品視頻和介紹動態面板應用場景，如app、網站制作中的海報輪播切換效果，以視頻內容為啟發提問，“你身邊有哪些動態面板制作的應用場景？”導入教學課程動態面板。通過觀看作品的方式使學生主動去感悟和探索。通過啟發式提問引起學生主動思考的積極性，激發學生學習動態面板的興趣。

3.2 任務案例驅動，引入教學內容

本次教學內容分為兩個模塊：任務1，了解動態面板的使用方法。任務2，掌握動態面板的交互功能。首先通過一個任務引例來說明動態面板所需要學習的知識要領?！敖裉?，小明同學接到老師一個簡單任務卻令他頭疼，任務要求將同學們的作業本封面摞在一起，輪流切換到最上層展示，單擊任一張圖片，停止切換播放，離開圖片輪播繼續。由于小明不熟悉動態面板的相關知識與操作，因此，對這個簡單的任務感到頭疼，同學們能幫助小明完成這個任務嗎？”通過任務分析，同學們可以了解到，小明完成這個任務需要掌握動態面板的創建、編輯、交互功能等基礎知識，下面同學們就可從任務中、小明需要掌握的動態面板基礎知識中學起。

3.3 借用Axure RP軟件，助力動態面板實踐設計

人機交互的軟件工程方法課程的實踐教學目標是培養學生動手能力和專業技能，提高學生實踐能力，做到真正地學以致用。筆者為增強實踐教學效果，借助交互原型Axure RP建模軟件進行實戰機操講解動態面板。Axure RP軟件能快速地進行原型搭建、修改、驗證與模擬，具有功能強大、界面直觀的特點。一是巧用“列舉案例”學生“一摞作業本”形象解析動態面板圖標（圖3），使學生可以具體化去理解動態面板的概念。二是實踐過程采用理實一體化教學模式，注重理論與機操的切換講解，師生雙方參與其中，豐富課堂教學和實踐教學環節，充分調動學生學習積極性，提高課堂教學質量與效率。下面以學生作業本為例，來學習動態面板使用方法和交互功能。

（1）動態面板的創建

打開Axure RP 9軟件，將RP文檔保存并命名為“動態面板演示操作”，到元件面板區域找到動態面板，拖曳一個“動態面板”到工作區域。在檢視區域的說明面板輸入動態面板的名稱“一摞作業本”（圖4），這樣完成動態面板元件的創建。

（2）動態面板的編輯

首先，雙擊動態面板，彈出動態面板編輯框，它默認提供一種狀態State1（State為動態面板默認的狀態名稱），就像一摞作業本里至少有一個作業本，一個動態面板至少有一種狀態。其次，單擊State1狀態，彈出動態面板狀態管理對話框，在這里可以添加動態面板狀態、復制面板狀態以及刪除面板狀態。最后，單擊添加狀態選項，可以新增一個動態面板的狀態，單擊相應狀態名稱就可以對狀態重新命名，把兩個狀態分別命名為“小明的作業本”和“小剛的作業本”（見圖4）。

（3）動態面板的交互功能——實戰演練案例“一摞作業本”

在完成創建、編輯“一摞作業本”動態面板內容設計的基礎上進行交互功能的設置，回到動態面板頁面，切換檢視區域交互頁面，單擊右下角按鈕，彈出交互編輯器，進行“一摞作業本”的封面輪播切換交互效果參數設置（圖5）。第一步，為動態面板頁面添加“頁面載入”時的觸發事件；第二步，在“添加動作”面板中，單擊“設置面板狀態”選項；第三步，在“組織動作”面板選項中，勾選“一摞作業本”動態面板；第四步，在“設置動作”面板區域進行參數設置：在“目標”下拉列表中選擇“一摞作業本”；在狀態下拉列表中選擇下一項，并勾選向后循環；進入動畫和退出動畫下拉列表中選擇逐漸或其他方式；更多動畫中，勾選循環間隔和首個狀態延遲切換，時間可以自定義；單擊確定，完成“一摞作業本”的交互設置；按F5鍵發布原型，“一摞作業本”輪播交互效果播放。

軟件工程專業注重實踐教學，該課程教學已經初步形成了一套多元化的實踐教學模式，如，選取合適項目案例，依托前沿項目驅動實踐，在項目實踐的開發過程中，從工程實際中引出交互設計問題，可以較好地將人機交互與軟件工程相結合，滿足軟件工程專業的畢業生在實際工作中對人機交互知識與技術的需求。通過上面的實踐教學模式取得了較好的教學效果，也得到了學生的普遍認可。

4 結語

人機交互的軟件工程方法課程注重在早期就培養學生在軟件開發過程中的交互設計意識，使其深刻理解一個好的交互系統不僅僅意味著美觀的界面，更需要注重軟件的可用性、易用性、有效性。人機交互和軟件工程是兩個不同的領域，既相互區別又相互影響，只有將二者有機地結合，才能確保在有限的時間、資源等條件下開發出可用性高的軟件產品。文中所述內容是在具體授課班級的教學探索中總結而出，該教學方案適合實際教學要求，人機交互課程的內容會隨著技術的進步而變化，那么在今后的課程教學過程中，還需不斷地調整和探索新的教學模式適應新形勢、新變化，滿足社會對應用型人才的多元化需求。

本文系江蘇省高等學校自然科學研究面上項目（19KJD460004）；江蘇省高校哲學社會科學一般項目（2021SJA2413）。

（作者單位：江蘇師范大學科文學院）