人机交互的软件工程方法课程教学实践研究

李红玲

人机交互的软件工程方法是一门实践性强的专业基础课程，针对该课程实用性强、领域性新、知识面广等特点，结合笔者的具体授课经验和教学实践效果反馈，从教学现状、内容、方法、手段、实践等方面，探讨将人机交互的教学需要与软件工程的专业特色深入结合的教学思路，为提高该课程教学质量与效率提出一些可操作性的建议。

人机交互（HCI）是一门研究计算机系统与用户之间交互关系的新兴交叉学科，它与计算机、认知心理、人体工程、设计等学科紧密相关。在《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006—2020年）》中，人机交互被列为支撑信息技术发展的科学基础之一。在软件工程专业人机交互课程目标主要是让学生可以通过交互知识的学习和交互理念的掌握，对人机交互中常用界面设计的相关设计原则、方法、模型、技术等知识点的理解，设计出具有良好交互性能和用户体验的人机界面，培养学生理论与应用融会贯通的能力。笔者根据人机交互的软件工程方法课程内容的特点，结合个人多年的教学经验，在课堂教学的各个环节中充分利用多媒体、展台、建模软件（Axure RP、3ds max）、实验设备等现代教育技术进行教学的设计与探索，提升课堂的趣味性，激发学生学习兴趣，增强人机交互技术在软件工程专业中的实用性和应用性，培养学生工程实践能力和创新能力。

1 人机交互课程发展现状

从传统互联网发展到移动互联网，再到IOT和ATOT，信息产业不断升级迭代。通过课程实际教学过程中发现，人机交互课程的理论教学内容抽象、复杂，交叉学科领域知识涉及面广。针对这些特点，虽已建立比较完善的课程框架体系，但是学生学习课程的难度仍然较大。人机交互的软件工程方法是江苏师范大学科文学院软件工程专业的专业基础课程，课程教学内容由基础理论和设计实践两部分组成，基础理论知识这一部分，主要由任课教师利用讲授法进行讲解，为没有接触过人机交互的学生搭建该课程的整体框架。课程的第二部分是设计实践，主要学习人机交互界面设计原则、方法、交互原型设计。对于软件工程专业的学生来说，这部分内容抽象性高、实践性强，理论与实践并重。如何将设计原则和方法应用于具体的设计过程中，单纯的讲授法已不适用于此部分内容的教学。在实践教学部分，项目完整开发周期长（图1），实验学时分配少，课内很多人机交互设计实践没有在软件开发项目实战中进行有效开展，导致学生无法将抽象性的理论知识直观化、可视化，学生理解与记忆较为困难，难以做到学以致用。

2 软件工程专业人机交互课程教学分析

2.1 教学内容

人机交互的软件工程方法课程开设时间是大二学年第二学期，教学总学时48，其中理论32学时，实验16学时。理论教学内容主要包括：（1）掌握人机界面与人机交互、人机交互与软件工程，了解人机交互技术的发展趋势以及对国家人机交互技术的发展现状的介绍，激励学生奋发图强。（2）介绍人机交互的相关学科，主要讲解认知心理学和人机工程学。（3）介绍人机交互界面的分类，认识图形用户界面（GUI）的基本构建。（4）介绍概念、社会化、情感化交互设计。（5）发现需求，包括用户分析、需求类型，需求分析的双菱形设计方法、需求收集数据，开发角色和场景，捕获与用例的交互。（6）介绍交互设计过程，理解人机交互的设计风格，掌握信息时代的硬件界面设计与开发方法学。（7）介绍人机交互设计原则，包括界面设计的4个支柱、参与式设计。（8）交互原型设计，包括构建、建立、扩展模型，理解人机交互与交互设计的区别。（9）介绍直接操纵设计与界面设计，熟悉WIMP、3D等界面。（10）介绍命令与计算机语言、菜单设计、表格填充数据出入，熟悉网页设计。（11）人机交互质量评估，包括评估因数、类型，软件检查、分析和建模，掌握软件人机界面的评价及法律问题。教学内容框架层层递进，结合当前主流交互原型软件技术，可以使学生掌握人机交互设计的基本理论与技能，训练学生的思维能力、实践能力和创新能力。

2.2 教学方法与手段

从江苏师范大学科文学院软件工程专业的人机交互课程的理论教学内容可知：（1）课程理论动态性强。课程的内容涉及面广、跨度大，其中许多技术和方法还处于不断发展和完善的过程中，需要实时掌握最新的人机交互科研内容和商业发展的动态，并将最新的人机交互知识和技术加入教学内容中去，做到内容新颖、时效性强。（2）课程工程实践性强。课程主要研究各種用于交互式产品开发的软件分析、设计和评估技术，涉及大数据分析、软件开发工具、交互原型设计等方面。（3）课程设计审美性高。人机界面是指视觉能感觉到的部分，是系统的门面担当，是吸引用户的第一要素，直接影响系统给人的第一印象。通常要求界面表现简洁、和谐、具有美感。

针对课程的以上几点特色，总结笔者在教学实践过程中的经验，提出以下几种教学方法与手段：（1）演示法教学。借助多维立体、声图并茂的计算机辅助教学方式，可以使学生获得具体、直观、清晰、生动、形象的感性知识体验，加深对书本知识的学习，将抽象理论和实际事物及现象联系起来，增强教育信息的真实感和表现力，帮助学生形成正确的概念改善教学效果。（2）任务式教学。以完成指定任务目标为导向来展开教学，驱动改变学生的学习状态，调动学生的学习兴趣，引导学生能够自己思考问题、发现问题及解决问题。（3）案例法教学。在教学中采用通俗、生活化的语言，引合适的“列举案例”可以具体化去帮助学生理解抽象的理论概念，转换思维解读开展教学内容，能够使课堂氛围轻松活跃，也利于学生接受新知识。（4）理实一体化教学。在实践教学中，理论和实践交替进行，直观和抽象交错出现，实现理论与实践有机结合。突出学生动手能力和专业技能的培养，充分调动和激发学生学习兴趣。（5）混合式教学。建设人机交互课程的课程网站、微课堂等线上教学资源，充分利用网络技术共享课件、参考资料和习题库，满足不同学生的学习需求，以实现更高效、更灵活的学习体验，保证教学活动高质量开展。

2.3 教学实践

在整个课程教学中，实践教学16学时，安排8次在实验楼上机操作。实践与理论是穿插安排进行教学，这样可以让理论教学内容得到及时的巩固，增强学生学习效果。8次上机实践内容安排循序渐进，从最小的图标logo、色彩、形式、交互方式设计开始，不断拓展完整的交互系统原型设计，如生态智慧农场平台设计、出租车指挥调度系统等。学生可以由浅入深、融会贯通，逐渐设计出高品质的高低保真原型交互系统，让整个课程教学具有完整性和一致性。另外，在实践课程结束后，教师会继续指导学生完善实践作业，并鼓励学生将其作为参赛作品参加各类学科竞赛。在參加竞赛的过程中，学生的潜能会被不断激发，学生的实践能力和创新能力也会被快速地提升，为以后更深入的学习与研究打下坚实的基础。

3 基于人机交互课程的动态面板教学设计实践

动态面板是一个动态的、由面板组成的元件（图2）。在人机交互原型设计中，动态面板元件是制作交互效果用到最多的元件。在人机交互课程的实践教学中，动态面板是学生必须掌握的重要知识点。下面结合具体的动态面板教学实例，通过多媒体演示和实操讲解动态面板的创建、编辑、交互功能等具体内容，最后通过实战实现动态面板的高级交互切换效果。全程构建素质和技能培养框架，直观呈现人机交互的软件工程方法课程中应用的教学实践方法与手段。

3.1 演示优秀作品，导入教学课程

通过播放优秀作品视频和介绍动态面板应用场景，如app、网站制作中的海报轮播切换效果，以视频内容为启发提问，“你身边有哪些动态面板制作的应用场景？”导入教学课程动态面板。通过观看作品的方式使学生主动去感悟和探索。通过启发式提问引起学生主动思考的积极性，激发学生学习动态面板的兴趣。

3.2 任务案例驱动，引入教学内容

本次教学内容分为两个模块：任务1，了解动态面板的使用方法。任务2，掌握动态面板的交互功能。首先通过一个任务引例来说明动态面板所需要学习的知识要领。“今天，小明同学接到老师一个简单任务却令他头疼，任务要求将同学们的作业本封面摞在一起，轮流切换到最上层展示，单击任一张图片，停止切换播放，离开图片轮播继续。由于小明不熟悉动态面板的相关知识与操作，因此，对这个简单的任务感到头疼，同学们能帮助小明完成这个任务吗？”通过任务分析，同学们可以了解到，小明完成这个任务需要掌握动态面板的创建、编辑、交互功能等基础知识，下面同学们就可从任务中、小明需要掌握的动态面板基础知识中学起。

3.3 借用Axure RP软件，助力动态面板实践设计

人机交互的软件工程方法课程的实践教学目标是培养学生动手能力和专业技能，提高学生实践能力，做到真正地学以致用。笔者为增强实践教学效果，借助交互原型Axure RP建模软件进行实战机操讲解动态面板。Axure RP软件能快速地进行原型搭建、修改、验证与模拟，具有功能强大、界面直观的特点。一是巧用“列举案例”学生“一摞作业本”形象解析动态面板图标（图3），使学生可以具体化去理解动态面板的概念。二是实践过程采用理实一体化教学模式，注重理论与机操的切换讲解，师生双方参与其中，丰富课堂教学和实践教学环节，充分调动学生学习积极性，提高课堂教学质量与效率。下面以学生作业本为例，来学习动态面板使用方法和交互功能。

（1）动态面板的创建

打开Axure RP 9软件，将RP文档保存并命名为“动态面板演示操作”，到元件面板区域找到动态面板，拖曳一个“动态面板”到工作区域。在检视区域的说明面板输入动态面板的名称“一摞作业本”（图4），这样完成动态面板元件的创建。

（2）动态面板的编辑

首先，双击动态面板，弹出动态面板编辑框，它默认提供一种状态State1（State为动态面板默认的状态名称），就像一摞作业本里至少有一个作业本，一个动态面板至少有一种状态。其次，单击State1状态，弹出动态面板状态管理对话框，在这里可以添加动态面板状态、复制面板状态以及删除面板状态。最后，单击添加状态选项，可以新增一个动态面板的状态，单击相应状态名称就可以对状态重新命名，把两个状态分别命名为“小明的作业本”和“小刚的作业本”（见图4）。

（3）动态面板的交互功能——实战演练案例“一摞作业本”

在完成创建、编辑“一摞作业本”动态面板内容设计的基础上进行交互功能的设置，回到动态面板页面，切换检视区域交互页面，单击右下角按钮，弹出交互编辑器，进行“一摞作业本”的封面轮播切换交互效果参数设置（图5）。第一步，为动态面板页面添加“页面载入”时的触发事件；第二步，在“添加动作”面板中，单击“设置面板状态”选项；第三步，在“组织动作”面板选项中，勾选“一摞作业本”动态面板；第四步，在“设置动作”面板区域进行参数设置：在“目标”下拉列表中选择“一摞作业本”；在状态下拉列表中选择下一项，并勾选向后循环；进入动画和退出动画下拉列表中选择逐渐或其他方式；更多动画中，勾选循环间隔和首个状态延迟切换，时间可以自定义；单击确定，完成“一摞作业本”的交互设置；按F5键发布原型，“一摞作业本”轮播交互效果播放。

软件工程专业注重实践教学，该课程教学已经初步形成了一套多元化的实践教学模式，如，选取合适项目案例，依托前沿项目驱动实践，在项目实践的开发过程中，从工程实际中引出交互设计问题，可以较好地将人机交互与软件工程相结合，满足软件工程专业的毕业生在实际工作中对人机交互知识与技术的需求。通过上面的实践教学模式取得了较好的教学效果，也得到了学生的普遍认可。

4 结语

人机交互的软件工程方法课程注重在早期就培养学生在软件开发过程中的交互设计意识，使其深刻理解一个好的交互系统不仅仅意味着美观的界面，更需要注重软件的可用性、易用性、有效性。人机交互和软件工程是两个不同的领域，既相互区别又相互影响，只有将二者有机地结合，才能确保在有限的时间、资源等条件下开发出可用性高的软件产品。文中所述内容是在具体授课班级的教学探索中总结而出，该教学方案适合实际教学要求，人机交互课程的内容会随着技术的进步而变化，那么在今后的课程教学过程中，还需不断地调整和探索新的教学模式适应新形势、新变化，满足社会对应用型人才的多元化需求。

本文系江苏省高等学校自然科学研究面上项目（19KJD460004）；江苏省高校哲学社会科学一般项目（2021SJA2413）。

（作者单位：江苏师范大学科文学院）