前言

近年來，從iPhone智能手機到谷歌眼鏡，從機器人到人工智能，各種IT新技術、新應用層出不窮，而支持這些技術和應用能夠真正服務消費者，實現產業落地的關鍵因素之一就是實現自然和諧的人機交互，提高相關產品和服務的可用性、用戶體驗水平。因此，人機交互不僅受到了產業界的廣泛關注，也激發了廣大學生了解和學習人機交互相關知識、技能的熱情。

然而，人機交互方面相關的書籍，特別是教材，卻遠遠不能滿足實際需求。國外人機交互相關專業、課程開設的歷史相對較長，已經出版了不少教材。這些教材內容較為豐富、知識體系相對完備。但是，由于人機交互涉及計算機科學、設計和社會科學等多方面，教材內容也往往過于龐雜。國外，特別是歐美國家，由于在通識教育體系的作用下，學習人機交互課程的學生，往往在先修課程中已經初步掌握了設計、心理學、統計學等方面的相關知識，所以在人機交互課程的學習過程中，對于龐雜的教材內容尚能有效地理解和吸收。而反觀中國，由于過于強調專業特色，先修課程涉及的知識面較窄，學生基礎相對薄弱，因此往往難以在有限的課時內充分掌握這些國外引進教材的教學內容。另外，更因為語言障礙問題，國外引進教材也存在不少的翻譯錯誤，給國內學生學習造成了很大困難。此外，國內高校至今還沒有獨立開設人機交互專業，相關課程開設的歷史也較短，自編教材數量偏少，知識體系也尚不完備。這些教材中，有些偏重理論研究，科研味道過濃，而一些基本概念和方法卻沒有得到清晰的講解，導致學生難于理解和消化；有些過于偏重應用，浮于表面，過多地羅列一些簡單案例，導致學生無法掌握核心方法和技術，對相應的基礎概念缺乏了解，無法建立一個完整的知識體系。

在這種情況下，筆者結合這些年來在人機交互課程中的教學經歷，特別是2012—2014年到國際頂級的人機交互研究機構——美國卡內基梅隴大學人機交互所(Human-Computer Interation Institute, HCII)的訪學和科研體會，針對國內學生的特點，在原有課程講義的基礎上，用通俗易懂、圖文并茂的形式編寫了本書。本書作為講述人機交互基本理論、方法和相關應用技術的教材，圍繞人機交互的基本理論模型、交互范式、交互設計與用戶界面設計應用實踐展開，注重理論與實踐的結合。加強概念設計、原型制作、方案評估等交互設計不同階段的實踐案例解析與訓練，幫助學生設計出更加人性化、更高效、更有效、易學易用的人機交互系統，提升學生的創造力和工程技能。針對人機交互領域飛速發展的新型交互設備、交互理念進行介紹，側重技術講解，配備大量豐富的實例。本書可以作為計算機科學與技術、軟件工程、數字媒體等專業本科生、研究生的課程教材，也可以作為從事用戶界面設計、交互設計、用戶體驗等相關行業技術人員的參考書。

本書共分八章。前三章主要介紹相關理論與方法：第1章介紹人機交互基礎理論、發展歷程，以及相關模型；第2章介紹用戶模型、用戶研究方法和評估方法；第3章介紹交互設計基礎、概念設計方法，以及原型系統制作方法、技術和工具。后五章主要介紹相關應用技術和實踐案例：第4章介紹移動設備交互技術和應用，重點介紹手機用戶界面設計方法和案例；第5章介紹虛擬現實與增強現實交互技術的發展歷程、現狀，關鍵技術基礎和應用案例；第6章介紹體感和手勢交互的關鍵技術和應用領域，重點介紹了主流的開發工具和應用平臺；第7章介紹了眼動跟蹤交互的關鍵技術和應用案例；第8章介紹了腦電數據分析方法、腦機交互的基本原理，以及在腦機交互人機交互中的具體應用。此外，為了便于學生對全書內容的理解、復習和應用，還設計了各章的思考題，并附上參考文獻列表，方便學生課后查閱相關文獻資料，拓展知識視野。

本書是浙江工業大學計算機科學與技術學院人機交互課題組全體師生共同努力的成果。其中全文由程時偉執筆，魏千景、朱安杰、沈曉權、張章偉、周桃春、胡屹凜等學生承擔了大部分的繪圖、排版等編輯工作和部分文字整理工作。浙江大學出版社的許佳穎、吳昌雷編輯也在本書的編寫過程中給予了熱情的幫助與指導。

本書部分內容得到了國家重點研發計劃課題(2016YFB1001403)、國家自然科學基金課題(61272308)和浙江省自然科學基金課題(LY15F020030)的資助。

本書由程時偉統稿和修改。由于時間倉促，編者水平有限，書中欠妥和紕漏之處在所難免，懇請讀者和同行不吝批評、指正。

編者

程時偉

2017年5月