Human Computer Interaction. Ort und Kontakt. Übersicht. Robert-Meyer-Straße. Gestaltung und Implementierung effizienter Benutzungsschnittstellen

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1 Human Computer Interaction Gestaltung und Implementierung effizienter Benutzungsschnittstellen V-01 - Einführung Johann Wolfgang Goethe-Universität Varrentrapp straße Ort und Kontakt Robert-Meyer-Straße Robert-Meyer-Straße 10 (Mathe-Turm) R 606 Tel.: 49 (0) kroemker@.cs.uni-frankfurt.de www: Sprechstunde: nach Vereinbarung Sekretariat RM 10 R 607 Johann Wolfgang Goethe-Universität Fachbereich Informatik und Mathematik Graphische Datenverarbeitung Frau Goinar - Tel.: 49 (0) pgoinar@gdv.cs.uni-frankfurt.de 2 B-HCI V0 Einführung Übersicht Einordnung in GDV Veranstaltungen Organisatorisches Themen der Vorlesung Literaturempfehlungen + weitere Quellen Einführung: Was bedeutet HCI? 3 B-HCI V0 Einführung 1

2 ... aber erst einmal Wer kennt mich nicht? Ich kenne Sie nicht zumindest nicht alle! 4 B-HCI V0 Einführung Zur Veranstaltung 2V+1Ü 4 ECTS Credits Vorlesung Mittwochs 12 s.t 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: 5 B-HCI V0 Einführung Zur Veranstaltung 2V+1Ü 4 ECTS Credits Übung (Dipl.-Des. Michaela Mümpfer, Gestaltung Tutor: David Weiß, Technik) 2 Gruppen: (gerade Wochen Gr. 1 ungerade Wochen, Gr. 2) jede 2. Woche Mo 10:00-12:00, RM 10 SR 612 je 7 mal (echt 2 Stunden) Beginn: 3. Vorlesungswoche ab 44. Woche = 29. Oktober 45. Woche = 5. November 6 Aufgabenblätter, individuell und in Kleingruppen zu bearbeiten! mindestens 5 testierte Abgaben Schein 6 B-HCI V0 Einführung 2

3 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 B-HCI V0 Einführung GDV-Veranstaltungen im WS 07/08 für das Hauptstudium / Vertiefungsstudium Einführung in das Graphiksystem OpenGL (Dr. H. Joseph) Einführung in das IT-Projektmanagement (Dr. T. A. Vuong / S. Voß) Human Computer Interaction Multimediale Systeme (Dr. T. A. Vuong) Visual Computing Praktikum (Detlef Krömker) Visualisierung (Prof. Dr. Wolfgang Müller, Detlef Krömker) Ringvorlesung Neue Medien und Gesellschaft Kinder und Jugendliche im Web B-HCI V0 Einführung Struktur des Lehrangebotes im Bereich Visual Computing Klassische und Strukturierte Promotion Computer Grafik Bachelor/Master- und Diplomarbeiten Kolloquium Grundstudium Zyklus Vorlesungen / Übungen Praktika Seminare Bachelor-Master Diplom WS VIS (E) BK ROB CG-S. 6 CP 2V+2Ü 4 CP 2V+1Ü 3 CP 2V 3 CP 2S Hauptstudium Master *) Vertiefung VC ADR ANIM MR MVC-PR ROB-PR SS 3 CP 2V 4 CP 2V+1Ü 4 CP 2V+1Ü 8 CP 4PR 4 CP 2V+1Ü (geplant) Bachelor Vertiefung Angewandte Informatik ANI Bachelor Ergänzung Bachelor Basismodule OGL WS 6 CP 2V+2Ü SS CG 6 CP 2V+2Ü WS PM 3 CP 2V+1Ü WS PRG 1 HCI 4 CP 2V+1Ü NMG**) 3 CP 2V+1Ü MMS BVC-PR 3CP 2V 8 CP 4PR DBV 6 CP 2V+2Ü EDGI PRG-PR ANI-BS 3 CP 2S Zuordnung PT 3 PTBI P5/P6 3

4 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 10 B-HCI V0 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 11 B-HCI V0 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 12 B-HCI V0 Einführung 4

5 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 13 B-HCI V0 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: 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: , 4. Auflage 2006 Gute Anregungen für den Gestaltungsprozess Markus Dahm: Grundlagen der Mensch-Computer-Interaktion, Pearson Studium, 2006 ISBN Betrachtet die Dinge sehr aus Sicht der klassischen Software Ergonomie 14 B-HCI V0 Einführung Weiterführende Literatur Kevin Mullet, Darrell Sano: Designing Visual Interfaces Communication Oriented Techniques, SunSoft Press, 1995, ISBN Schwerpunkt auf der Gestaltung von UIs Theo Mandel: Elements of User Interface Design, John Wiley & Sons, Inc., 1997, ISBN Entwicklung von UIs mit praktischen Beispielen aus der Windows-Welt Donald A. Norman. The Psychology of Everyday Things. New York: Basic Books, ISBN Viele Beispiele guten und schlechten Gerätedesigns, die Einsichten und Inspiration zur eigener Benutzungsschnittstellen liefern können Jakob Nielsen. Usability Engineering. Boston, MA: Academic Press, ISBN Handbuch für die Evaluierung von Systemen 15 B-HCI V0 Einführung 5

6 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 16 B-HCI V0 Einführung Web-Ressourcen HCI Bibliography : Human-Computer Interaction Resources 17 B-HCI V0 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 18 B-HCI V0 Einführung 6

7 Tweenwork Award für interdisziplinäre studentische Arbeiten aus den Bereichen Computergraphik, Mensch-Maschine Dialog, Game Design & -Development, u.a. Veranstalter: Gesellschaft für Informatik, Fachgruppe GDV-ANIS (Graphische Simulation und Animation) Sponsoren: Hochschule der Medien, Stuttgart GI Fachgruppe GDV-ANIS Preise: 1. Preis: 2000 Euro 2. Preis: 1500 Euro 3. Preis: 1000 Euro Die Preise werden im Rahmen der FMX-04 ( ) im Haus der Wirtschaft in Stuttgart vergeben. Einsendeschluss: Ausführliche Teilnahmebedingungen: w w w. t w e e n w o r k. d e 19 B-HCI V0 Einführung Eine kurze Einführung Multimediale Anwendungen Multimediale Anwendungen sind Stand der Technik Kombination verschiedenster Medien und Interaktionsformen regionaldaten.de, crcp GmbH 2000 Interaktive Graphiken mit Brushing und Animation Web-Portale mit Graphiken, Videos, Ton Interaktive 3D- Graphiken als Frontend für dezentrale Informationssysteme dims, crcp GmbH 2001 Ich sehe was, was Du nicht siehst, crcp GmbH B-HCI V0 Einführung 7

8 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 22 B-HCI V0 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 VPL 1987 NCSA 1993 Sutherland 1968 Fraunhofer IGD 2001 Sony Online B-HCI V0 Einführung Neue Technologien (II) Mobile Computing Palms und PDAs Mobile Phones PARCTAB, 1992 Xerox Liveboard, 1992 Ubiquitous Computing, Pervasive Computing Information Appliances Nokia Communicator, 1997 Global Networking Software-Agenten Peer-to-Peer-Technologien ipod, 2001 Palm Pilot, B-HCI V0 Einführung 8

9 Paradigmenwechsel der Mensch-Maschine-Kommunikation 70er/80er 80er/90er 21. Jahrhundert Operator bedient User benutzt Manager delegiert an Maschine Tool Assistenten Command Line Interface Graphical User Interface Attentive User Interface 25 B-HCI V0 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 26 B-HCI V0 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 27 B-HCI V0 Einführung 9

10 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 28 B-HCI V0 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% Hälfte des Aufwands zur Entwicklung eines Softwaresystems fällt typischerweise auf die Benutzerschnittstelle! 29 B-HCI V0 Einführung Beispiel: Schlechte Usability Web-Seite der Uni Potsdam, B-HCI V0 Einführung 10

11 Beispiel: Gute Usability 31 B-HCI V0 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 32 B-HCI V0 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 33 B-HCI V0 Einführung 11

12 Usability Engineering Design 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 Evaluation Implementierung Vorgehensweise Analyse Iteration / Prototyping User Interface Design Evaluation Mit fortschreitendem Iterationszyklus werden Designentwürfe, Prototypen und Evaluationen immer detaillierter 34 B-HCI V0 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 35 B-HCI V0 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 36 B-HCI V0 Einführung 12

13 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 37 B-HCI V0 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 38 B-HCI V0 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 39 B-HCI V0 Einführung 13

14 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 40 B-HCI V0 Einführung Schluss ;-) aber: für Fragen muss schon noch etwas Zeit sein! 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) 42 B-HCI V0 Einführung 14