前言

近年来，从iPhone智能手机到谷歌眼镜，从机器人到人工智能，各种IT新技术、新应用层出不穷，而支持这些技术和应用能够真正服务消费者，实现产业落地的关键因素之一就是实现自然和谐的人机交互，提高相关产品和服务的可用性、用户体验水平。因此，人机交互不仅受到了产业界的广泛关注，也激发了广大学生了解和学习人机交互相关知识、技能的热情。

然而，人机交互方面相关的书籍，特别是教材，却远远不能满足实际需求。国外人机交互相关专业、课程开设的历史相对较长，已经出版了不少教材。这些教材内容较为丰富、知识体系相对完备。但是，由于人机交互涉及计算机科学、设计和社会科学等多方面，教材内容也往往过于庞杂。国外，特别是欧美国家，由于在通识教育体系的作用下，学习人机交互课程的学生，往往在先修课程中已经初步掌握了设计、心理学、统计学等方面的相关知识，所以在人机交互课程的学习过程中，对于庞杂的教材内容尚能有效地理解和吸收。而反观中国，由于过于强调专业特色，先修课程涉及的知识面较窄，学生基础相对薄弱，因此往往难以在有限的课时内充分掌握这些国外引进教材的教学内容。另外，更因为语言障碍问题，国外引进教材也存在不少的翻译错误，给国内学生学习造成了很大困难。此外，国内高校至今还没有独立开设人机交互专业，相关课程开设的历史也较短，自编教材数量偏少，知识体系也尚不完备。这些教材中，有些偏重理论研究，科研味道过浓，而一些基本概念和方法却没有得到清晰的讲解，导致学生难于理解和消化；有些过于偏重应用，浮于表面，过多地罗列一些简单案例，导致学生无法掌握核心方法和技术，对相应的基础概念缺乏了解，无法建立一个完整的知识体系。

在这种情况下，笔者结合这些年来在人机交互课程中的教学经历，特别是2012—2014年到国际顶级的人机交互研究机构——美国卡内基梅陇大学人机交互所(Human-Computer Interation Institute, HCII)的访学和科研体会，针对国内学生的特点，在原有课程讲义的基础上，用通俗易懂、图文并茂的形式编写了本书。本书作为讲述人机交互基本理论、方法和相关应用技术的教材，围绕人机交互的基本理论模型、交互范式、交互设计与用户界面设计应用实践展开，注重理论与实践的结合。加强概念设计、原型制作、方案评估等交互设计不同阶段的实践案例解析与训练，帮助学生设计出更加人性化、更高效、更有效、易学易用的人机交互系统，提升学生的创造力和工程技能。针对人机交互领域飞速发展的新型交互设备、交互理念进行介绍，侧重技术讲解，配备大量丰富的实例。本书可以作为计算机科学与技术、软件工程、数字媒体等专业本科生、研究生的课程教材，也可以作为从事用户界面设计、交互设计、用户体验等相关行业技术人员的参考书。

本书共分八章。前三章主要介绍相关理论与方法：第1章介绍人机交互基础理论、发展历程，以及相关模型；第2章介绍用户模型、用户研究方法和评估方法；第3章介绍交互设计基础、概念设计方法，以及原型系统制作方法、技术和工具。后五章主要介绍相关应用技术和实践案例：第4章介绍移动设备交互技术和应用，重点介绍手机用户界面设计方法和案例；第5章介绍虚拟现实与增强现实交互技术的发展历程、现状，关键技术基础和应用案例；第6章介绍体感和手势交互的关键技术和应用领域，重点介绍了主流的开发工具和应用平台；第7章介绍了眼动跟踪交互的关键技术和应用案例；第8章介绍了脑电数据分析方法、脑机交互的基本原理，以及在脑机交互人机交互中的具体应用。此外，为了便于学生对全书内容的理解、复习和应用，还设计了各章的思考题，并附上参考文献列表，方便学生课后查阅相关文献资料，拓展知识视野。

本书是浙江工业大学计算机科学与技术学院人机交互课题组全体师生共同努力的成果。其中全文由程时伟执笔，魏千景、朱安杰、沈晓权、张章伟、周桃春、胡屹凛等学生承担了大部分的绘图、排版等编辑工作和部分文字整理工作。浙江大学出版社的许佳颖、吴昌雷编辑也在本书的编写过程中给予了热情的帮助与指导。

本书部分内容得到了国家重点研发计划课题(2016YFB1001403)、国家自然科学基金课题(61272308)和浙江省自然科学基金课题(LY15F020030)的资助。

本书由程时伟统稿和修改。由于时间仓促，编者水平有限，书中欠妥和纰漏之处在所难免，恳请读者和同行不吝批评、指正。

编者

程时伟

2017年5月