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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Prof. Dr. Detlef Krömker 3 Vorlesung B-HCI – V1 Begrüßung und Einführung
Übersicht
Einordnung in GDV Veranstaltungen
Organisatorisches
Themen der Vorlesung
Literaturempfehlungen + weitere Quellen
Einführung: Was bedeutet HCI?
Prof. Dr. Detlef Krömker 4 Vorlesung B-HCI – V1 Begrüßung und Einführung
... aber erst einmal
Wer kennt mich nicht?
Ich kenne Sie nicht – zumindest nicht alle!
Prof. Dr. Detlef Krömker 5 Vorlesung B-HCI – V1 Begrüßung und Einführung
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
Prof. Dr. Detlef Krömker 6 Vorlesung B-HCI – V1 Begrüßung und Einführung
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“
Prof. Dr. Detlef Krömker 7 Vorlesung B-HCI – V1 Begrüßung und Einführung
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
Prof. Dr. Detlef Krömker 8 Vorlesung B-HCI – V1 Begrüßung und Einführung
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
Prof. Dr. Detlef Krömker 10 Vorlesung B-HCI – V1 Begrüßung und Einführung
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
Prof. Dr. Detlef Krömker 11 Vorlesung B-HCI – V1 Begrüßung und Einführung
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
Prof. Dr. Detlef Krömker 12 Vorlesung B-HCI – V1 Begrüßung und Einführung
Themen der Vorlesung (2)
‣ 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
Prof. Dr. Detlef Krömker 13 Vorlesung B-HCI – V1 Begrüßung und Einführung
Themen der Vorlesung (3)
‣ Software-Tools ‣ Spezifikationsmethoden ‣ User Interface Builder
‣ Interaktionsformen ‣ Direct Manipulation und Virtuelle Umgebungen ‣ Menüs, Formulare und Dialoge ‣ Kommandoschnittstellen und natürlichsprachliche Interaktion ‣ Interaktionsgeräte ‣ Computergestützte Zusammenarbeit
Prof. Dr. Detlef Krömker 14 Vorlesung B-HCI – V1 Begrüßung und Einführung
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
Prof. Dr. Detlef Krömker 15 Vorlesung B-HCI – V1 Begrüßung und Einführung
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
Prof. Dr. Detlef Krömker 16 Vorlesung B-HCI – V1 Begrüßung und Einführung
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
Prof. Dr. Detlef Krömker 17 Vorlesung B-HCI – V1 Begrüßung und Einführung
Web-Ressourcen
‣ HCI Bibliography : Human-Computer Interaction Resources ‣ http://www.hcibib.org/
Prof. Dr. Detlef Krömker 18 Vorlesung B-HCI – V1 Begrüßung und Einführung
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
Prof. Dr. Detlef Krömker 20 Vorlesung B-HCI – V1 Begrüßung und 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
Prof. Dr. Detlef Krömker 21 Vorlesung B-HCI – V1 Begrüßung und Einführung
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
Prof. Dr. Detlef Krömker 22 Vorlesung B-HCI – V1 Begrüßung und Einführung
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
Prof. Dr. Detlef Krömker 23 Vorlesung B-HCI – V1 Begrüßung und Einführung
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
Prof. Dr. Detlef Krömker 24 Vorlesung B-HCI – V1 Begrüßung und Einführung
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
Prof. Dr. Detlef Krömker 25 Vorlesung B-HCI – V1 Begrüßung und Einführung
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
Prof. Dr. Detlef Krömker 26 Vorlesung B-HCI – V1 Begrüßung und Einführung
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
Prof. Dr. Detlef Krömker 27 Vorlesung B-HCI – V1 Begrüßung und Einführung
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
Prof. Dr. Detlef Krömker 28 Vorlesung B-HCI – V1 Begrüßung und Einführung
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!
Prof. Dr. Detlef Krömker 29 Vorlesung B-HCI – V1 Begrüßung und Einführung
Beispiel: Schlechte Usability
Web-Seite der Uni Potsdam, 1996
Prof. Dr. Detlef Krömker 31 Vorlesung B-HCI – V1 Begrüßung und Einführung
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
Prof. Dr. Detlef Krömker 32 Vorlesung B-HCI – V1 Begrüßung und Einführung
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
Prof. Dr. Detlef Krömker 33 Vorlesung B-HCI – V1 Begrüßung und Einführung
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
Prof. Dr. Detlef Krömker 34 Vorlesung B-HCI – V1 Begrüßung und Einführung
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
Prof. Dr. Detlef Krömker 35 Vorlesung B-HCI – V1 Begrüßung und Einführung
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
Prof. Dr. Detlef Krömker 36 Vorlesung B-HCI – V1 Begrüßung und Einführung
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
Prof. Dr. Detlef Krömker 37 Vorlesung B-HCI – V1 Begrüßung und Einführung
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
Prof. Dr. Detlef Krömker 38 Vorlesung B-HCI – V1 Begrüßung und Einführung
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
Prof. Dr. Detlef Krömker 39 Vorlesung B-HCI – V1 Begrüßung und Einführung
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
Prof. Dr. Detlef Krömker 41 Vorlesung B-HCI – V1 Begrüßung und Einführung
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)
Prof. Dr. Detlef Krömker 42 Vorlesung B-HCI – V1 Begrüßung und Einführung
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.