毕安琪
摘 要：人机交互技术是一门涉及多个学科的交叉类课程，强调学生设计和开发交互式项目的能力，知识点碎片化，培养学生主动学习。研究性教学是一种基于以学生为中心，以成果为导向理念的教学模式，本文从基础交互系统、综合交互系统和创新类交互系统开发三个方面，阐述了项目驱动法在人机交互技术课程中的实践方案，体现研究性教学在本课程教学过程中的优势。
关键词：人机交互技术 项目驱动法 研究性教学 教学模式
中图分类号：TP311.1 文献标识码：A 文章编号：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
隨着人工智能、大数据技术的飞速发展，人机交互技术已经成为数字技术与用户之间的桥梁，对互联网的推广和应用有着极大的贡献。在国家“新型工业化”的目标和规划下，应用型本科人才培养需要与实际应用紧密集合，“人机交互（Human-Computer Interaction）技术”课程作为数字媒体技术专业开设的一门专业方向必修课程，结合理论与实践，在新兴科技领域下培养学生具备人工智能相关方向的设计、开发和评价交互式项目的专业素养和综合素质。
然而，由于“人机交互技术”课程涉及到与“面向对象编程”“动画原理与规律”“Web前端技术基础”等多个课程或专业的交叉应用，内容碎片化，知识更新快，导致学生缺乏思辨能力，对课程方向掌握不明确。
结合当前新工科背景下的专业建设特点，本文探讨“人机交互技术”课程的教学难点，基于“以学生为中心，以结果为导向”的理念，融合基础训练、综合训练和创新训练，基于研究性教学理念，构建以项目驱动法为主的开放性课程教学模式，从实际出发，通过线上学习、线下培训、实践研讨等多种形式，由简单到复杂，由基础到综合，由应用到创新，构建多层次实践教学体系。
2 “人机交互技术”教学现状分析
2000年以来，人机交互技术进入HCI2.0时代，把多种数字系统与人们之间的用户体验当作研究对象，研究个人或团体利用多种数字技术来得到最佳使用体验的方法及原理[1]。因此，“人机交互技术”课程教学内容多样化，信息更新快。另一方面，国家对于新工科背景下应用型本科院校教学目标和教学模式的改革，要求学生掌握设计、开发和测试交互式系统的过程，具备主动学习、创新设计等能力。
目前“人机交互技术”课程采用的是以教师为中心的教学模式，学生是被动的获取知识，不具备主动学习能力和创新性。然而，随着计算机科学与设计艺术学、语言学等学科的深入交叉，人机交互的研究内容越来越丰富，结合应用型本科人才培养目标，传统的教学模式已经不再适用。主要存在以下几点问题：（1）教学手段单一。教师以讲授法为主要教学手段，学生对人机交互技术领域中用户体验、设计过程管理、直接操纵等理论难以形成具象概念，进而缺乏深入学习课程的兴趣，失去学习动力。（2）人机交互的研究对象正在经历飞速发展的阶段，而目前的教学内容陈旧，实验教学以验证性为主，忽视学生积极性和创新性，不利于培养学生自主设计、开发、测试交互系统的能力。（3）课程考评方法以期末课程设计为主，平时表现为辅，“人机交互技术”知识点碎片化，是一门综合考查学生创新能力和实践能力的课程，依靠一次期末课程设计无法时刻跟进学生的掌握情况。
针对“人机交互技术”的课程特点和传统教学模式的弊端，本文基于研究性教学理念，从项目实战出发，探讨项目驱动法在本课程教学中的应用，从而激发学生学习兴趣，培养主动学习和创新能力。
3 研究性教学理念
研究性教学是指学生在教师的指导下，利用自我学习、分组讨论、市场调研等方法进行自主学习，以期能够深入吸收和理解所学课程，“以学生为中心，以成果为导向”，鼓励学生形成发散性思维，通过创新式方法掌握课程中的相关内容。
与传统的以教师为中心的教学模式相比，研究性教学的优势主要体现在（1）教学手段多样化。通过项目驱动演示法、启发式、课堂讨论法等多种教学手段相结合的授课模式，引导学生从多角度分析问题，激发学习兴趣，鼓励学生自己研究，自己动手，互相交流讨论，提高自主学习和团队合作的能力。（2）重视过程化考核。不局限于期末，注重平时，不局限于形式，结合学生需求，以实际问题为导向，采取多种考核方式，考核学生综合能力。（3）因人而异差异化教学。大学培养的是专门人才，每个学生对同一个专业同一门课程的看法和兴趣点都不同，尤其是以数字媒体技术为代表的交叉类学科，学生无论能力还是兴趣都有所差别，研究性教学鼓励学生自行选择合适的学习方法，提高课程学习效率。
4 研究性教学在“人机交互技术”课程中的实践
综上所述，在“人机交互技术”课程教学中，笔者采用以项目驱导法为主，结合讲授法、演示法、讨论法等多种教学手段的教学模式。项目驱动法是一种典型的“以学生为中心”的教学方法，该方法强调学生自主完成实验项目，教师只做必要指导。具体的，教师将课程培养目标分解为若干个实际项目，学生在完成每个分项目的基础上激发学习兴趣，调动学习积极性，主动理解和掌握人机交互技术，并具备主动学习的能力[5]。
依据“人机交互技术”的课程目标和项目驱动法的特点，结合HCI领域发展现状，基于Processing编程语言和开发环境，如图1，笔者共设计6个实验项目，分别是鼠标追踪交互项目、点线面交互、制作时钟项目、开发贪吃蛇游戏、交互式绘画系统和声音可视化项目。针对不同的项目，教学实施方法会有所区别，但是都体现了研究性教学“以学生为中心，以成果为导向”的理念。以下结合笔者的教学经验，通过人机交互技术课程中几个实践项目阐述项目驱动法的具体应用。
（1）基础交互项目。
鼠标、键盘和显示器是最基本的人机交互设备，鼠标追踪交互项目也是学生熟悉Processing编程环境以后，设计和开发的第一个入门项目，是后续学习综合类人机交互项目的重要基础。鼠标和键盘是学生在网络游戏和平面设计软件中经常使用的交互设备，很容易引起学生对开发人机交互项目的共鸣和兴趣，笔者通过追踪鼠标、点线面交互、控制连续珠链、制作时钟等实验项目，引导学生开发鼠标和键盘不同的交互模式，掌握人机交互项目设计中的基础理论。尤其是鼠标控制珠链的实验项目，其中涉及了人机交互中“轻随”的概念，通过笔者的演示和讲授，学生了解到轻随技术在流畅的交互体验中的应用，并对基于鼠标和键盘的交互过程有了从抽象到具体的理解。
（2）经典交互系统。
经典的交互系统，例如绘画系统、贪吃蛇游戏开发、粒子系統等，是一类涉及到面向对象编程、数组、2D基础、颜色、曲线、复杂图形、文本等知识点的综合类实验项目。以绘画系统为例，学生需要自发分成3～5人小组，开发一个交互式绘画系统，包括画布，颜色按钮，笔刷按钮，屏幕清除，保存画作几个部分，系统提供12个颜色和3个笔刷工具，同时具备切换背景、选择笔刷、清屏、保存画布等功能。设计和开发绘画系统是对“人机交互技术”课程和先修课程的综合应用，部分学生存在畏难情绪，笔者层层推进，似庖丁解牛般，逐步讲解，鼓励学生互相交流讨论，参考调研成熟的绘画系统，自主解决开发过程中遇到的困难。通过设计、开发和测试这类综合交互式系统，学生了解到交互系统的开发流程，快速掌握自主设计和团队协作开发交互式项目的能力。
（3）创新类交互系统。
在创新类交互系统中，笔者选取声音可视化交互项目帮助学生拓宽思路，体验人机交互技术的活力。声音可视化是人机交互技术领域的一个重要应用方向，也是信息可视化的一个重要部分，结合了科学可视化、人机交互、数据挖掘、图像技术、计算机图形学、认知心理学等诸多学科的理论和方法，其核心思想是将一段声音模拟在显示器上，实现“看见”声音的效果。学生大部分对这个方向不熟悉，笔者通过4个声音可视化项目，引入声音库和对象，激发学习兴趣，引导学生的注意力到“声音是如何转换为图形的？”这个问题上，经过必要的讲解后，笔者对这个实验项目的形式不做限制，鼓励学生以声音为载体开发创新式交互项目。课后反馈可知，学生掌握程度非常好，有些学生将声音可视化与粒子特效结合开发互动式项目，有的同学模仿电子琴制作交互式弹琴系统，有些学生将声音的频率特征映射成RGB值制作了绚丽的画面，项目形式丰富多彩。
另外，为了更全面的评价学生，“以成果为导向”，基于不同的分项目，笔者设计3次过程化考核和1次调研报告，跟踪学生的学习进度，采用先模仿后创新的模式，学生在掌握基础交互知识后，运用到综合类和创新类交互系统开发中，融会贯通，全面客观的考核学生主动学习和综合开发的能力。
5 结语
项目驱动法在“人机交互技术”课程的教学中起到了非常重要的作用，基于其“以学生为中心，以成果为导向”的优势特点，实践证明该方法明显提升了学生的主动学习动力，激发了学生的学习兴趣，对课程的实践应用方向有了更深刻的理解。
参考文献
[1] 周苏，王文.人机交互技术[M].北京：清华大学出版社，2016.
[2] 郑光勇，焦铬，梁小满.地方高校计算机专业程序设计语言持续性教学改革研究[J].教育现代化，2017，4（37）：64-65，68.
[3] 刘荣.启发式教学在土力学课程教学中的具体应用[J].教育教学论坛，2019（17）：207-209.
[4] 马翔.项目驱动式教学在应用型本科计算机网络教学中的应用[J].当代教育实践与教学研究，2020（9）：215-216.
[5] 冯小洁.基于大数据思维的大数据技术原理与应用教学改革[J].计算机教育，2020（4）：133-137.
[6] 邱忠超，蔡建羡，李立新.基于“兴趣主导、项目驱动”的电力电子技术教学改革与实践研究[J].教育教学论坛，2020（17）：178-179.
[7] 陈龙，崔舒宁，房琛琛.基于项目驱动的开放实验教学研究——以“Photoshop入门到提高”课程为例[J].工业和信息化教育，2020（5）：43-47.
[8] 严万祺.深圳应用型人才培养模式对数字媒体技术专业建设的启示——以常熟理工学院为例[J].美术教育研究，2019（23）：116-117.
[9] 戴天宇.一种基于人机交互技术的新型教学系统的设计与实现[D].北京：北京邮电大学，2017.
