研究性教學(xué)在應(yīng)用型本科人機(jī)交互技術(shù)教學(xué)中的應(yīng)用

畢安琪

摘? 要：人機(jī)交互技術(shù)是一門涉及多個學(xué)科的交叉類課程，強(qiáng)調(diào)學(xué)生設(shè)計和開發(fā)交互式項目的能力，知識點碎片化，培養(yǎng)學(xué)生主動學(xué)習(xí)。研究性教學(xué)是一種基于以學(xué)生為中心，以成果為導(dǎo)向理念的教學(xué)模式，本文從基礎(chǔ)交互系統(tǒng)、綜合交互系統(tǒng)和創(chuàng)新類交互系統(tǒng)開發(fā)三個方面，闡述了項目驅(qū)動法在人機(jī)交互技術(shù)課程中的實踐方案，體現(xiàn)研究性教學(xué)在本課程教學(xué)過程中的優(yōu)勢。

關(guān)鍵詞：人機(jī)交互技術(shù)? 項目驅(qū)動法? 研究性教學(xué)? 教學(xué)模式

中圖分類號：TP311.1? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2021）02（a）-0235-04

Application of Research-oriented Teaching in Practical Undergraduate teaching—Take human-computer interaction Course as example

BI Anqi

（Changshu Institute of Technology， Changshu， Jiangsu Province， 215500 China）

Abstract： Human-computer interaction technology （HCI） is a course that emphasizes students' ability to design and develop interactive projects. The course focuses on cultivating students active learning ability. Research-oriented teaching model is on the basis of student-centered and result-oriented concept. In view of this idea， this paper illustrates the practical scheme of project-driven method， a typical research-oriented teaching model， in the course of HCI. In detail， this paper consists of three aspects： basic interactive system， comprehensive interactive system and innovative interactive system， and concludes that project-driven model has advantages in the teaching process of HCI course.

Key Words： Human-computer interaction; Project-driven method; Research-oriented teaching; Teaching model

1? 概述

隨著人工智能、大數(shù)據(jù)技術(shù)的飛速發(fā)展，人機(jī)交互技術(shù)已經(jīng)成為數(shù)字技術(shù)與用戶之間的橋梁，對互聯(lián)網(wǎng)的推廣和應(yīng)用有著極大的貢獻(xiàn)。在國家“新型工業(yè)化”的目標(biāo)和規(guī)劃下，應(yīng)用型本科人才培養(yǎng)需要與實際應(yīng)用緊密集合，“人機(jī)交互（Human-Computer Interaction）技術(shù)”課程作為數(shù)字媒體技術(shù)專業(yè)開設(shè)的一門專業(yè)方向必修課程，結(jié)合理論與實踐，在新興科技領(lǐng)域下培養(yǎng)學(xué)生具備人工智能相關(guān)方向的設(shè)計、開發(fā)和評價交互式項目的專業(yè)素養(yǎng)和綜合素質(zhì)。

然而，由于“人機(jī)交互技術(shù)”課程涉及到與“面向?qū)ο缶幊獭薄皠赢嬙砼c規(guī)律”“Web前端技術(shù)基礎(chǔ)”等多個課程或?qū)I(yè)的交叉應(yīng)用，內(nèi)容碎片化，知識更新快，導(dǎo)致學(xué)生缺乏思辨能力，對課程方向掌握不明確。

結(jié)合當(dāng)前新工科背景下的專業(yè)建設(shè)特點，本文探討“人機(jī)交互技術(shù)”課程的教學(xué)難點，基于“以學(xué)生為中心，以結(jié)果為導(dǎo)向”的理念，融合基礎(chǔ)訓(xùn)練、綜合訓(xùn)練和創(chuàng)新訓(xùn)練，基于研究性教學(xué)理念，構(gòu)建以項目驅(qū)動法為主的開放性課程教學(xué)模式，從實際出發(fā)，通過線上學(xué)習(xí)、線下培訓(xùn)、實踐研討等多種形式，由簡單到復(fù)雜，由基礎(chǔ)到綜合，由應(yīng)用到創(chuàng)新，構(gòu)建多層次實踐教學(xué)體系。

2? “人機(jī)交互技術(shù)”教學(xué)現(xiàn)狀分析

2000年以來，人機(jī)交互技術(shù)進(jìn)入HCI2.0時代，把多種數(shù)字系統(tǒng)與人們之間的用戶體驗當(dāng)作研究對象，研究個人或團(tuán)體利用多種數(shù)字技術(shù)來得到最佳使用體驗的方法及原理[1]。因此，“人機(jī)交互技術(shù)”課程教學(xué)內(nèi)容多樣化，信息更新快。另一方面，國家對于新工科背景下應(yīng)用型本科院校教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)模式的改革，要求學(xué)生掌握設(shè)計、開發(fā)和測試交互式系統(tǒng)的過程，具備主動學(xué)習(xí)、創(chuàng)新設(shè)計等能力。

目前“人機(jī)交互技術(shù)”課程采用的是以教師為中心的教學(xué)模式，學(xué)生是被動的獲取知識，不具備主動學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新性。然而，隨著計算機(jī)科學(xué)與設(shè)計藝術(shù)學(xué)、語言學(xué)等學(xué)科的深入交叉，人機(jī)交互的研究內(nèi)容越來越豐富，結(jié)合應(yīng)用型本科人才培養(yǎng)目標(biāo)，傳統(tǒng)的教學(xué)模式已經(jīng)不再適用。主要存在以下幾點問題：（1）教學(xué)手段單一。教師以講授法為主要教學(xué)手段，學(xué)生對人機(jī)交互技術(shù)領(lǐng)域中用戶體驗、設(shè)計過程管理、直接操縱等理論難以形成具象概念，進(jìn)而缺乏深入學(xué)習(xí)課程的興趣，失去學(xué)習(xí)動力。（2）人機(jī)交互的研究對象正在經(jīng)歷飛速發(fā)展的階段，而目前的教學(xué)內(nèi)容陳舊，實驗教學(xué)以驗證性為主，忽視學(xué)生積極性和創(chuàng)新性，不利于培養(yǎng)學(xué)生自主設(shè)計、開發(fā)、測試交互系統(tǒng)的能力。（3）課程考評方法以期末課程設(shè)計為主，平時表現(xiàn)為輔，“人機(jī)交互技術(shù)”知識點碎片化，是一門綜合考查學(xué)生創(chuàng)新能力和實踐能力的課程，依靠一次期末課程設(shè)計無法時刻跟進(jìn)學(xué)生的掌握情況。

針對“人機(jī)交互技術(shù)”的課程特點和傳統(tǒng)教學(xué)模式的弊端，本文基于研究性教學(xué)理念，從項目實戰(zhàn)出發(fā)，探討項目驅(qū)動法在本課程教學(xué)中的應(yīng)用，從而激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)主動學(xué)習(xí)和創(chuàng)新能力。

3? 研究性教學(xué)理念

研究性教學(xué)是指學(xué)生在教師的指導(dǎo)下，利用自我學(xué)習(xí)、分組討論、市場調(diào)研等方法進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，以期能夠深入吸收和理解所學(xué)課程，“以學(xué)生為中心，以成果為導(dǎo)向”，鼓勵學(xué)生形成發(fā)散性思維，通過創(chuàng)新式方法掌握課程中的相關(guān)內(nèi)容。

與傳統(tǒng)的以教師為中心的教學(xué)模式相比，研究性教學(xué)的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在（1）教學(xué)手段多樣化。通過項目驅(qū)動演示法、啟發(fā)式、課堂討論法等多種教學(xué)手段相結(jié)合的授課模式，引導(dǎo)學(xué)生從多角度分析問題，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，鼓勵學(xué)生自己研究，自己動手，互相交流討論，提高自主學(xué)習(xí)和團(tuán)隊合作的能力。（2）重視過程化考核。不局限于期末，注重平時，不局限于形式，結(jié)合學(xué)生需求，以實際問題為導(dǎo)向，采取多種考核方式，考核學(xué)生綜合能力。（3）因人而異差異化教學(xué)。大學(xué)培養(yǎng)的是專門人才，每個學(xué)生對同一個專業(yè)同一門課程的看法和興趣點都不同，尤其是以數(shù)字媒體技術(shù)為代表的交叉類學(xué)科，學(xué)生無論能力還是興趣都有所差別，研究性教學(xué)鼓勵學(xué)生自行選擇合適的學(xué)習(xí)方法，提高課程學(xué)習(xí)效率。

4? 研究性教學(xué)在“人機(jī)交互技術(shù)”課程中的實踐

綜上所述，在“人機(jī)交互技術(shù)”課程教學(xué)中，筆者采用以項目驅(qū)導(dǎo)法為主，結(jié)合講授法、演示法、討論法等多種教學(xué)手段的教學(xué)模式。項目驅(qū)動法是一種典型的“以學(xué)生為中心”的教學(xué)方法，該方法強(qiáng)調(diào)學(xué)生自主完成實驗項目，教師只做必要指導(dǎo)。具體的，教師將課程培養(yǎng)目標(biāo)分解為若干個實際項目，學(xué)生在完成每個分項目的基礎(chǔ)上激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動學(xué)習(xí)積極性，主動理解和掌握人機(jī)交互技術(shù)，并具備主動學(xué)習(xí)的能力[5]。

依據(jù)“人機(jī)交互技術(shù)”的課程目標(biāo)和項目驅(qū)動法的特點，結(jié)合HCI領(lǐng)域發(fā)展現(xiàn)狀，基于Processing編程語言和開發(fā)環(huán)境，如圖1，筆者共設(shè)計6個實驗項目，分別是鼠標(biāo)追蹤交互項目、點線面交互、制作時鐘項目、開發(fā)貪吃蛇游戲、交互式繪畫系統(tǒng)和聲音可視化項目。針對不同的項目，教學(xué)實施方法會有所區(qū)別，但是都體現(xiàn)了研究性教學(xué)“以學(xué)生為中心，以成果為導(dǎo)向”的理念。以下結(jié)合筆者的教學(xué)經(jīng)驗，通過人機(jī)交互技術(shù)課程中幾個實踐項目闡述項目驅(qū)動法的具體應(yīng)用。

（1）基礎(chǔ)交互項目。

鼠標(biāo)、鍵盤和顯示器是最基本的人機(jī)交互設(shè)備，鼠標(biāo)追蹤交互項目也是學(xué)生熟悉Processing編程環(huán)境以后，設(shè)計和開發(fā)的第一個入門項目，是后續(xù)學(xué)習(xí)綜合類人機(jī)交互項目的重要基礎(chǔ)。鼠標(biāo)和鍵盤是學(xué)生在網(wǎng)絡(luò)游戲和平面設(shè)計軟件中經(jīng)常使用的交互設(shè)備，很容易引起學(xué)生對開發(fā)人機(jī)交互項目的共鳴和興趣，筆者通過追蹤鼠標(biāo)、點線面交互、控制連續(xù)珠鏈、制作時鐘等實驗項目，引導(dǎo)學(xué)生開發(fā)鼠標(biāo)和鍵盤不同的交互模式，掌握人機(jī)交互項目設(shè)計中的基礎(chǔ)理論。尤其是鼠標(biāo)控制珠鏈的實驗項目，其中涉及了人機(jī)交互中“輕隨”的概念，通過筆者的演示和講授，學(xué)生了解到輕隨技術(shù)在流暢的交互體驗中的應(yīng)用，并對基于鼠標(biāo)和鍵盤的交互過程有了從抽象到具體的理解。

（2）經(jīng)典交互系統(tǒng)。

經(jīng)典的交互系統(tǒng)，例如繪畫系統(tǒng)、貪吃蛇游戲開發(fā)、粒子系統(tǒng)等，是一類涉及到面向?qū)ο缶幊獭?shù)組、2D基礎(chǔ)、顏色、曲線、復(fù)雜圖形、文本等知識點的綜合類實驗項目。以繪畫系統(tǒng)為例，學(xué)生需要自發(fā)分成3～5人小組，開發(fā)一個交互式繪畫系統(tǒng)，包括畫布，顏色按鈕，筆刷按鈕，屏幕清除，保存畫作幾個部分，系統(tǒng)提供12個顏色和3個筆刷工具，同時具備切換背景、選擇筆刷、清屏、保存畫布等功能。設(shè)計和開發(fā)繪畫系統(tǒng)是對“人機(jī)交互技術(shù)”課程和先修課程的綜合應(yīng)用，部分學(xué)生存在畏難情緒，筆者層層推進(jìn)，似庖丁解牛般，逐步講解，鼓勵學(xué)生互相交流討論，參考調(diào)研成熟的繪畫系統(tǒng)，自主解決開發(fā)過程中遇到的困難。通過設(shè)計、開發(fā)和測試這類綜合交互式系統(tǒng)，學(xué)生了解到交互系統(tǒng)的開發(fā)流程，快速掌握自主設(shè)計和團(tuán)隊協(xié)作開發(fā)交互式項目的能力。

（3）創(chuàng)新類交互系統(tǒng)。

在創(chuàng)新類交互系統(tǒng)中，筆者選取聲音可視化交互項目幫助學(xué)生拓寬思路，體驗人機(jī)交互技術(shù)的活力。聲音可視化是人機(jī)交互技術(shù)領(lǐng)域的一個重要應(yīng)用方向，也是信息可視化的一個重要部分，結(jié)合了科學(xué)可視化、人機(jī)交互、數(shù)據(jù)挖掘、圖像技術(shù)、計算機(jī)圖形學(xué)、認(rèn)知心理學(xué)等諸多學(xué)科的理論和方法，其核心思想是將一段聲音模擬在顯示器上，實現(xiàn)“看見”聲音的效果。學(xué)生大部分對這個方向不熟悉，筆者通過4個聲音可視化項目，引入聲音庫和對象，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，引導(dǎo)學(xué)生的注意力到“聲音是如何轉(zhuǎn)換為圖形的？”這個問題上，經(jīng)過必要的講解后，筆者對這個實驗項目的形式不做限制，鼓勵學(xué)生以聲音為載體開發(fā)創(chuàng)新式交互項目。課后反饋可知，學(xué)生掌握程度非常好，有些學(xué)生將聲音可視化與粒子特效結(jié)合開發(fā)互動式項目，有的同學(xué)模仿電子琴制作交互式彈琴系統(tǒng)，有些學(xué)生將聲音的頻率特征映射成RGB值制作了絢麗的畫面，項目形式豐富多彩。

另外，為了更全面的評價學(xué)生，“以成果為導(dǎo)向”，基于不同的分項目，筆者設(shè)計3次過程化考核和1次調(diào)研報告，跟蹤學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度，采用先模仿后創(chuàng)新的模式，學(xué)生在掌握基礎(chǔ)交互知識后，運用到綜合類和創(chuàng)新類交互系統(tǒng)開發(fā)中，融會貫通，全面客觀的考核學(xué)生主動學(xué)習(xí)和綜合開發(fā)的能力。

5? 結(jié)語

項目驅(qū)動法在“人機(jī)交互技術(shù)”課程的教學(xué)中起到了非常重要的作用，基于其“以學(xué)生為中心，以成果為導(dǎo)向”的優(yōu)勢特點，實踐證明該方法明顯提升了學(xué)生的主動學(xué)習(xí)動力，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，對課程的實踐應(yīng)用方向有了更深刻的理解。

參考文獻(xiàn)

[1] 周蘇，王文.人機(jī)交互技術(shù)[M].北京：清華大學(xué)出版社，2016.

[2] 鄭光勇，焦鉻，梁小滿.地方高校計算機(jī)專業(yè)程序設(shè)計語言持續(xù)性教學(xué)改革研究[J].教育現(xiàn)代化，2017，4（37）：64-65，68.

[3] 劉榮.啟發(fā)式教學(xué)在土力學(xué)課程教學(xué)中的具體應(yīng)用[J].教育教學(xué)論壇，2019（17）：207-209.

[4] 馬翔.項目驅(qū)動式教學(xué)在應(yīng)用型本科計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)中的應(yīng)用[J].當(dāng)代教育實踐與教學(xué)研究，2020（9）：215-216.

[5] 馮小潔.基于大數(shù)據(jù)思維的大數(shù)據(jù)技術(shù)原理與應(yīng)用教學(xué)改革[J].計算機(jī)教育，2020（4）：133-137.

[6] 邱忠超，蔡建羨，李立新.基于“興趣主導(dǎo)、項目驅(qū)動”的電力電子技術(shù)教學(xué)改革與實踐研究[J].教育教學(xué)論壇，2020（17）：178-179.

[7] 陳龍，崔舒寧，房琛琛.基于項目驅(qū)動的開放實驗教學(xué)研究——以“Photoshop入門到提高”課程為例[J].工業(yè)和信息化教育，2020（5）：43-47.

[8] 嚴(yán)萬祺.深圳應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式對數(shù)字媒體技術(shù)專業(yè)建設(shè)的啟示——以常熟理工學(xué)院為例[J].美術(shù)教育研究，2019（23）：116-117.

[9] 戴天宇.一種基于人機(jī)交互技術(shù)的新型教學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[D].北京：北京郵電大學(xué)，2017.