Human Computer Interaction - gdv.informatik.uni-frankfurt.de · ‣ Visual Computing Praktikum (Detlef Krömker) ‣ ... proposal, 1990 Spiele Tetris, 1985 Simulation in Spielen:

Human Computer Interaction Gestaltung und Implementierung effektiver und effizienter Benutzungsschnittstellen

V-01 - Einführung

Prof. Dr. Detlef Krömker Johann Wolfgang Goethe-Universität

Prof. Dr. Detlef Krömker 2 Vorlesung B-HCI – V1 Begrüßung und Einführung

Ort und Kontakt Prof. Dr. Detlef Krömker

Robert-Mayer-Straße 10 (Mathe-Turm) R 606

Tel. : 49 (0)69-798 - 24600 Email: [email protected] www: http://www.gdv.informatik.uni-frankfurt.de

Sprechstunde: nach Vereinbarung

Sekretariat RM 10 R 607

Frau Goinar - Tel.: 49 (0)69 798 – 24601 [email protected]

Johann Wolfgang Goethe-Universität Fachbereich Informatik und Mathematik Graphische Datenverarbeitung

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Übersicht

  Einordnung in GDV Veranstaltungen

  Organisatorisches

  Themen der Vorlesung

  Literaturempfehlungen + weitere Quellen

  Einführung: Was bedeutet HCI?


... aber erst einmal

Wer kennt mich nicht?

Ich kenne Sie nicht – zumindest nicht alle!


Zur Veranstaltung 2V+1Ü 4 ECTS Credits Vorlesung

‣  Donnerstag 12.00 c.t. – 14.00 Uhr

‣  nur 9 Vorlesungstermine! Sie brauchen mehr Zeit fürs selbst machen! 3 Zeitstunden mehr Übung + 9 Zeitstunden mehr eigenständiges, meist praktisches Arbeiten!

‣  Beachte: 4 ECTS Credits = 120h Workload: 13,5 h Vorlesung + 14 h Präsenzübung + 90 h Home

‣  oder 6 Stunden pro Woche!

‣  Folien und Infos zur Veranstaltung: www.gdv.informatik.uni-frankfurt.de


Zur Veranstaltung 2V+1Ü (1.5 V + 1,5 Ü) 4 ECTS

Übung (David Weiß, Sarah Voß)

‣  1/2 Gruppen:

‣  Wöchentliche Treffen nach Absprache

‣  Beginn: 2. Vorlesungswoche ab

6 Aufgabenblätter, individuell und in Kleingruppen zu bearbeiten!

‣  mindestens 5 testierte Abgaben „Schein“


Organisation

Voraussetzungen

‣  Für Studierende des Diplomstudiengangs: Vordiplom ist erforderlich.

‣  Für Studierende des Bachelorstudiengangs: Erfolgreicher Abschluss des Moduls B-PRG oder des Moduls B-HW oder der beiden Module B-MOD und B-DS. Scheinerwerb /Modulabschlussprüfung: Je nach Anzahl der Teilnehmer und Teilnehmerinnen eine mündliche Prüfung

‣  Rechner-Account bei GDV bei Übungsanmeldung möglich im Sek. RM 10 – Raum 607


GDV-Veranstaltungen im WS 09/10 für das Hauptstudium / Vertiefungsstudium

‣  Einführung in das IT-Projektmanagement (Dr. T. A. Vuong / S. Voß)

‣  Human Computer Interaction

‣  Visual Computing Praktikum (Detlef Krömker)

‣  Visualisierung (Detlef Krömker)

Bachelor-Master Diplom

Bachelor Basismodule

PRG 1

Bachelor Vertiefung Angewandte Informatik ANI

Master *) Vertiefung VC (geplant)

PRG-PR

Bachelor Ergänzung

OGL 6 CP 2V+2Ü

CG 6 CP 2V+2Ü

DBV 6 CP 2V+2Ü

HCI 4 CP 2V+1Ü

MMS 3CP 2V

BVC-PR 8 CP 4PR

ANI-BS 3 CP 2S

PM 3 CP 2V+1Ü

EDGI

NMG**) 3 CP 2V+1Ü

ANIM 4 CP 2V+1Ü

VIS (E) 6 CP 2V+2Ü

ADR 3 CP 2V

MR 4 CP 2V+1Ü

BK 4 CP 2V+1Ü

ROB 3 CP 2V

ROB-PR 4 CP 2V+1Ü

Zyklus Vorlesungen / Übungen Praktika Seminare

MVC-PR 8 CP 4PR

SS

SS

WS

WS

WS

WS Grund- studium

Haupt- studium

Zuordnung PT 3 PTBI

P5/P6

Bachelor/Master- und Diplomarbeiten

Klassische und Strukturierte Promotion Computer Grafik

Kolloquium

CG-S. 3 CP 2S

Struktur des Lehrangebotes im Bereich Visual Computing


Ziele der Vorlesung

‣  Verständnis der grundlegenden Ziele und Prinzipien im Bereich Human Computer Interaction (HCI)

‣  Befähigung zur Durchführung eines Design-Prozesses ( Übung)

‣  Verstehen der Ansätze und Herangehensweisen im HCI zur Entwicklung benutzerfreundlicher Schnittstellen

‣  Befähigung zur kritischen Analyse von Benutzungsschnittstellen ‣  Kenntnis der erprobten User-Interface-Paradigmen, ihrer Grundlagen,

ihrer Werte und ihre Grenzen ‣  Kenntnis neuer Ansätze im Bereich Human Computer Interaction ‣  Kenntnis unterstützender Software-Werkzeuge ‣  Wissen über die sozialen Auswirkungen


Themen der Vorlesung (1)

Elemente des Screen Designs

‣  Qualität

‣  Grundelemente: Punkt, Linie, Fläche, Helligkeit (Struktur, Textur), Farbe, Techniken und Organisation

‣  Funktion und Mode

‣  Methoden zur effektiven Präsentation von Informationen



‣  Usability von interaktiven Systemen ‣  Anforderungen ‣  Maße ‣  Ziele

‣  Richtlinien, Prinzipien (und Theorien) ‣  User Interface Guidelines ‣  Object-Action Interface Model

‣  Managen des Design-Prozesses ‣  Methodiken ‣  Partizipatorisches Design ‣  Szenariobasiertes Design

‣  Evaluierung von Benutzungsschnittstellen



‣  Software-Tools ‣  Spezifikationsmethoden ‣  User Interface Builder

‣  Interaktionsformen ‣  Direct Manipulation und Virtuelle Umgebungen ‣  Menüs, Formulare und Dialoge ‣  Kommandoschnittstellen und natürlichsprachliche Interaktion ‣  Interaktionsgeräte ‣  Computergestützte Zusammenarbeit


Literatur zur Vorlesung ‣  Ben Shneiderman, Catherine Plaisant: Designing the User Interface:

Strategies for Effective Human-Computer Interaction, 4th Edition, Addison-Wesley Pub., 2004, ISBN: 0-321-19786-0

Vierte Auflage des Standardwerks auf dem Gebiet der Gestaltung von User Interfaces

Deckt die Inhalte der Veranstaltung sehr gut ab!

‣  Peter Levandowsky, Francis Zeischegg: Visuelles Gestalten am Computer, rororo Computer 2002, ISBN 10: 3 499 61213 5, 4. Auflage 2006 Gute Anregungen für den Gestaltungsprozess

‣  Markus Dahm: Grundlagen der Mensch-Computer-Interaktion, Pearson Studium, 2006 ISBN 3 8273 7175 9 Betrachtet die Dinge sehr aus Sicht der klassischen Software Ergonomie


Weiterführende Literatur ‣  Kevin Mullet, Darrell Sano: Designing Visual Interfaces – Communication

Oriented Techniques, SunSoft Press, 1995, ISBN 0-13-303389-9 Schwerpunkt auf der Gestaltung von UIs

‣  Theo Mandel: Elements of User Interface Design, John Wiley & Sons, Inc., 1997, ISBN 0-471-16267-1

Entwicklung von UIs mit praktischen Beispielen aus der Windows-Welt

‣  Donald A. Norman. The Psychology of Everyday Things. New York: Basic Books, 1988. ISBN 0-465-06709-3

Viele Beispiele guten und schlechten Gerätedesigns, die Einsichten und Inspiration zur eigener Benutzungsschnittstellen liefern können

‣  Jakob Nielsen. Usability Engineering. Boston, MA: Academic Press, 1993. ISBN 0-12-518405-0

Handbuch für die Evaluierung von Systemen


Weitere Quellen: Fachzeitschriften

‣  Human-Computer Interaction

‣  International Journal of Man-Machine Studies

‣  Behavior and Information Technology

‣  International Journal of Human-Computer Interaction

‣  Interacting with Computers


Web-Ressourcen

‣  HCI Bibliography : Human-Computer Interaction Resources ‣  http://www.hcibib.org/


Weitere Quellen: Internationale Konferenzen ‣  ACM Conference on Human Factors in Computing Systems (CHI)

‣  Konferenzreihe der ACM SIGCHI (Special Interest Group on Computer Human Interface)

‣  Schwerpunkte auf den Gebieten Usability, Interaktionstechniken, Methoden und Werkzeuge

‣  ACM Symposium on User Interface Software and Technology (UIST) ‣  Weitere ACM Konferenzreihe für User Interface Software & Technology

‣  ACM Multimedia ‣  Konferenzreihe mit dem Fokus auf Multimedia-Techniken

‣  Eurographics ‣  Konferenzreihe der Eurographics Organisation ‣  Schwerpunkt auf dem Thema Computergraphik, jedoch einzelne Beiträge

zum Thema HCI ‣  Web3d Conference

‣  Konferenzreihe für Entwicklungen im 3d-Web-Bereich

Eine kurze Einführung


Multimediale Anwendungen Multimediale Anwendungen sind Stand der Technik

Kombination verschiedenster Medien und Interaktionsformen

  Interaktive Graphiken mit Brushing und Animation

  Web-Portale mit Graphiken, Videos, Ton

  Interaktive 3D- Graphiken als Frontend für dezentrale Informationssysteme

„Ich sehe was, was Du nicht siehst …“,

crcp GmbH 2000

regionaldaten.de, crcp GmbH 2000

dIMS, crcp GmbH 2001


Benutzungsschnittstellen heute und morgen Grundlegende Paradigmen zur Gestaltung der Mensch-Maschine-Interaktion Interaktion (MMI)

  WIMP (Windows, Icons, Menues, Pointer)

  Werkzeugmetapher   Direct Manipulation

Aber:   Neue Technologien ermöglichen

neue Interaktionsformen   Neue Anwendungsgebiete bedürfen

veränderter Formen der Mensch-Maschine-Interaktion


Neue Technologien (I) Virtuelle Realität   Head Mounted Display, 1968   Data Glove, 1983   Cave, 1991/92

Augmented Reality   Boeing: Wiring aid system

proposal, 1990

Spiele   Tetris, 1985   Simulation in Spielen:

Sim City, 1987   Massive Online Role Play:

Everquest, 1999

Sutherland 1968

Fraunhofer IGD 2001 NCSA 1993

VPL 1987

Sony Online 2004


Neue Technologien (II) Mobile Computing   Palms und PDAs   Mobile Phones

Ubiquitous Computing, Pervasive Computing   Information Appliances

Global Networking   Software-Agenten   Peer-to-Peer-Technologien

Palm Pilot, 1996

iPod, 2001

Nokia Communicator, 1997

PARCTAB, 1992

Xerox Liveboard, 1992


Operator bedient

Maschine

Command Line Interface

User benutzt

Tool

Graphical User Interface

Manager delegiert an

Assistenten

Attentive User Interface

70er/80er 80er/90er 21. Jahrhundert Paradigmenwechsel der Mensch-Maschine-Kommunikation


Definition: Human Computer Interaction

‣  Definition der ACM SIGCHI „Human-computer interaction is a discipline concerned with the design, evaluation and implementation of interactive computing systems for human use and with the study of major phenomena surrounding them.“ (Hewett et. al., 1996)

‣  Andere Bezeichnungen ‣  HCI ‣  Mensch-Maschine-Kommunikation (MMK) ‣  Computer Human Interaction (CHI) ‣  Software-Ergonomie


Themen des HCI Themen des HCI sind u.a.:

‣  Leistungsfähigkeiten von Menschen und Maschinen

‣  Struktur der Kommunikation zwischen Menschen und Maschinen ‣  Menschliche Fähigkeiten zur Benutzung von Maschinen

(inklusive der Erlernbarkeit von Benutzungsschnittstellen)

‣  Algorithmen für und Programmierung von Benutzungsschnittstellen ‣  Engineering Aspekte in Bezug auf die Gestaltung und

Implementierung von Schnittstellen

‣  Prozesse der Spezifikation, des Designs und der Implementierung von Schnittstellen

‣  Gestalterische Ansätze und Kompromisse


Aspekte des HCI

‣  Interdisziplinäre Wissenschaft mit gestalterischem Schwerpunkt ‣  Methodenwissen verschiedener Bereiche:

‣  Psychologie (ExperimentellePsychologie, Pädagogische und Industrie-Psychologie)

‣  Informatik ‣  Graphik- und Industriedesign ‣  Technisches Schreiben ‣  Human Factors und Ergonomie ‣  Anthropologie und Soziologie


HCI als eigene Disziplin

„Wert“ von HCI ‣  Marktvorteile für Unternehmen ‣  Beispiele: Google, Amazon, Microsoft

‣  Benutzungsschnittstelle oft in der Praxis entscheidend für den Kauf eines Systems

‣  Benutzungsschnittstelle hat zentralen Einfluss auf die Zufriedenheit der Nutzer

‣  Eine gute Benutzungsschnittstelle kann Arbeitsprozesse verkürzen und damit zu Einsparungen beitragen

‣  Mittlerer Wert des Anteils an Sourcecode der Benutzerschnittstelle am Gesamtsystem: 48% ‣  Die Hälfte des Aufwands zur Entwicklung eines Softwaresystems

fällt typischerweise auf die Benutzerschnittstelle!


Beispiel: Schlechte Usability

Web-Seite der Uni Potsdam, 1996


Beispiel: Gute Usability


Ziele im HCI

Usability ‣  Benutzbarkeit oder Bedienungsfreundlichkeit eines interaktiven

Systems ‣  Interaktive Systeme sind Systeme, die eine Benutzerschnittstelle

aufweisen und auf Benutzeraktionen reagieren; dazu gehören einfache Maschinen ebenso wie komplexe Softwaresysteme.

‣  Ein System muss ‣  leicht erlernbar sein ‣  effizient benutzbar sein ‣  eine geringe Fehlerrate aufweisen ‣  Benutzersatisfaktion bewirken


Usability und Konsequenzen ‣  Anforderungen bzgl. Usability unklar ‣  Beispiele

‣  Synonyme für Benutzerfreundlichkeit in Microsoft Word 2002 ‣  Einfach zu benutzen, zugänglich, klar, verständlich, “idiotensicher”,

vollständig, fertig und verfügbar ‣  Aber:

‣  Ein “Freund“ versucht auch zu helfen und wertvoll zu sein ‣  Ein Freund ist nicht nur verständnisvoll, er versteht ‣  Ein Freund ist verlässlich und verletzt nicht ‣  Mit einem Freund ist man gern zusammen

‣  Anforderungen auf dieser Ebene subjektiv und vage ‣  Folgerung: Systematischer Prozess notwendig um benutzerfreundliche Systeme

für spezifische Anwender und Anwendungskontexte zu entwickeln


Usability Engineering Disziplin, die sich mit dem Design und der Entwicklung interaktiver Systeme befasst Summe all jener Aktivitäten innerhalb des Produktlebenszyklus, die der Erhöhung der Usability dienen sollen

Grundprinzip

  Benutzer- und evaluationszentrierte Vorgangsweise   Benutzer spielt während des ganzen

Entwicklungsvorganges eine zentrale Rolle   Benutzertest und Evaluation bereits in frühen

Projektphasen   Iterativer Designprozess

Vorgehensweise   Analyse   Iteration / Prototyping

  User Interface Design   Evaluation

Design

Evaluation Implementierung

Mit fortschreitendem Iterationszyklus werden Designentwürfe, Prototypen und Evaluationen immer detaillierter


Anforderungsanalyse im Usability Engineering

‣  (Detaillierte) Anforderungsanalyse (Usability Requirements) erster Schritt im Usability Engineering

‣  Ziele der Analyse (nach U.S. Military Standard for Human Engineering Design Criteria,1999) ‣  Feststellung der erforderlichen Leistungen von Bedien-, Kontroll- und

Wartungspersonal ‣  Minimierung der notwendigen Skills, persönlicher Befähigungen sowie der

Trainingszeit zur Bedienung des Systems ‣  Sicherheit bzgl. der Vollständigkeit der anvisierten Equipment/Software-

Kombinationen ‣  Vorantreiben von Design-Standards innerhalb und zwischen den Systemen

‣  Gibt es weitere Aspekte? ‣  Z.B., Verbesserung des Lebensstandards von Anwender und Gemeinschaft

‣  Usability bedarf eines Projektmanagements mit sorgfältiger Beachtung von Anforderungsanalyse und Tests zur klaren Definition der Ziele


Ziele der Anforderungsanalyse (I)

Feststellung der Bedürfnisse des Anwenders

‣  Feststellung der Aufgaben (Tasks) und Teilaufgaben (Subtasks), die durchgeführt werden müssen

‣  Einbeziehung der Aufgaben, die nur gelegentlich ausgeführt werden müssen ‣  Bemerkung: Häufige Aufgaben sind leicht zu identifizieren, die

Erfassung von gelegentlichen Aufgaben dagegen schwierig! ‣  Funktionalität muss den Anforderungen des Anwenders

entsprechen, ansonsten wird das System abgelehnt oder nicht ausreichend genutzt


Ziele der Anforderungsanalyse (II) Sicherstellung der Verlässlichkeit des Systems

‣  Auswirkungen von Aktionen müssen dem spezifizierten Verhalten entsprechen

‣  Dargestellte Daten (z.B. aus Datenbank) müssen den intern tatsächlich verwendeten Werten entsprechen

‣  Berücksichtigung des anfänglichen Misstrauens des Anwenders in ein neues System

‣  Das System sollte so oft wie möglich verfügbar sein ‣  Das System darf keine Fehler in die Arbeitsprozesse einführen ‣  Die Privatsphäre des Anwenders sowie alle Daten müssen gegen

unautorisierten Zugriff, Löschen/Zerstörung von Informationen und böswillige Veränderung geschützt werden


Ziele der Anforderungsanalyse (III) Vorantreiben von Standardisierung, Integration, Konsistenz und Portabilität

‣  Standardisierung: Wenn möglich, verwende existierende Industriestandards zur Unterstützung des Erlernens des Systems und zur Vermeidung von Fehlern ‣  Z.B. DIN-, W3C- und ISO-Standards

‣  Integration: das Produkt sollte auf verschiedenen Plattformen und Systemen lauffähig sein (z.B. Unix, Palm)

‣  Konsistenz: ‣  Kompatibilität über verschiedene Produktversionen ‣  Kompatibilität mit papier-basierten und anderen nicht

computerbasierten Prozessen und Systemen ‣  Verwendung üblicher Aktionssequenzen, Begriffe, Einheiten, Farben,

etc. innerhalb des Systems ‣  Portabilität: Ermöglichung der Konvertierung von Daten zur Nutzung auf

anderen Software- und Hardware-Umgebungen


Ziele der Anforderungsanalyse (IV) Abschluss des Projektes innerhalb der geplanten Projektlaufzeit und dem geplanten

Projektbudget

‣  Verspätete Projekte oder Projekte, die aus dem Budget laufen, verursachen ernsten Druck

‣  Darunter leiden oftmals Qualität und Stabilität

‣  Konsequenzen ‣  Unzufriedene Kunden ‣  Verlust von Kunden an Konkurrenz


Zusammenfassung

‣  Human Computer Interaction als Disziplin, die sich mit der Gestaltung, der Evaluierung und der Implementierung interaktiver Systeme auseinandersetzt

‣  Allgemein: benutzerzentrierter Ansatz

‣  Immer erster Schritt: Detaillierte Anforderungsanalyse

Schluss ;-)

aber: für Fragen muss schon noch etwas Zeit sein!


Quellen ‣  Hewett, Baecker, Card, Carey, Gasen, Mantei, Perlman, Strong and Verplank:

ACM SIGCHI Curricula for Human-Computer Interaction, ACM SIGCHI, 1996

‣  Ben Shneiderman, Catherine Plaisant: Designing the User Interface: Strategies for Effective Human-Computer Interaction, 4th Edition, Addison-Wesley Pub., 2004

Dieses Vorlesungsmaterial basiert auf einer Vorlesung von Prof. Dr. Wolfgang Müller (hier im WS 2004/2005 gehalten)


Zusammenfassung - eKurse

‣  studere (sich bemühen)

‣  studium (die Mühe, das Bemühen)

Ein wesentliches Merkmal des Studiums ist Selbstständigkeit

auch wenn wir uns sehr bemühen, Ihnen den Einstieg ins Studium so einfach wie möglich zu machen.


Ausblick ... am Freitag

Computer – Algorithmen – Programm

... und, danke für Ihre Aufmerksamkeit!

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