Entwicklung interaktiver Systeme
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- Harald Kneller
- vor 8 Jahren
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1 Bernhard Preim 2008 AGI-Information Management Consultants May be used for personal purporses only or by libraries associated to dandelon.com network. Entwicklung interaktiver Systeme Grundlagen, Fallbeispiele und innovative Anwendungsfelder Mit 176 Abbildungen und 20 Tabellen Springer
2 Inhalt 1 Einleitung Die Kommunikation zwischen Mensch und Computer Aspekte der Entwicklung interaktiver Systeme Iterative Entwicklung Interdisziplinäre Entwicklung Benutzerzentrierte Systeme Ziele der Entwicklung Gliederung 7 TEIL I. EINFÜHRUNG UND GRUNDLAGEN 2 Die Interaktion mit Alltagsgeräten Konzepte bei der Gestaltung von Bedienelementen Bedienelemente realer Geräte Bedienung einfacher technischer Geräte Ein ganz einfaches Beispiel: Türen Bedienung eines Diaprojektors, Die Bedienung von Telefonen Die Bedienung eines Autos Phasen bei der Durchführung von Bedienhandlungen Zusammenfassung 28
3 XII Inhaltsverzeichnis 3 Die historische Entwicklung von Benutzungsschnittstellen Wie wir denken könnten Entwurf eines Systems zur Bewältigung der Informationsflut Individuelle Strukturierung von Informationsräumen Konsequenzen für die MCI Die Interaktion zwischen Mensch und Computer wird als Ziel entdeckt Interaktive Systeme zur Lösung von Gestaltungsproblemen Die Erfindung" von Hypertext Interaktive Systeme zur kooperativen Arbeit zwischen Mensch und Maschine Die Entwicklung des XEROX STAR Technologische Aspekte Interaktionsstile Desktop-Metapher Evaluierung des STAR Schlußfolgerungen Der APPLE MACINTOSH MS-Windows und das X-Windows-System Die Rolle von Smalltalk Die Entwicklung des WWW Zusammenfassung 52 4 Entwurfsprinzipien Erläuterung von Entwurfsprinzipien Informiere dich über potentielle Benutzer und ihre Aufgaben Hilf Benutzern, ein mentales Modell zu entwickeln Sprich die Sprache des Benutzers Mach Systemzustände sichtbar und unterscheidbar Verdeutliche die jeweils möglichen Aktionen Strukturiere die Benutzungsschnittstelle Stelle eine erkennbare Rückkopplung sicher Gestalte die Schnittstelle adaptierbar Kombiniere visuelle Interaktion mit sprachbasierter Interaktion Vermeide, daß Benutzer sich zu viele Dinge merken müssen. 67
4 Inhaltsverzeichnis XIII Ermögliche es, Aktionen abzubrechen und rückgängig zu machen Erleichtere es, Fehler zu erkennen, zu diagnostizieren und zu beheben Vermeide es, den Benutzer zu überraschen Beachte die wichtigsten Bedienhandlungen besonders Erkläre die Bedienung des Programms durch Beispiele und weniger durch Formalismen Zusammenfassung Entwurfsprinzipien und Normen 73 TEIL II. TECHNOLOGISCHE ASPEKTE 5 Fenstersysteme Charakteristika von Fenstersystemen Fenstermanager Koordination mehrerer Fenster Virtuelle Desktops Technische Aspekte von Fenstersystemen Eingabemodell von Fenstersystemen Ausgabemodell von Fenstersystemen Zusammenfassung Icons Charakterisierung von Icons Entwurf von Icons Repräsentative und abstrakte Icons leonische Darstellung von Buttons und anderen Auswahlelementen Interaktion mit Piktogrammen Piktogramme und Normen Menüs Strukturierung von Menüs Konsistenz bei der Strukturierung von Menüs Beschleunigung der Interaktion Popup-Menüs Transparente Menüs Kreisförmige Menüs 107
5 XIV Inhaltsverzeichnis Marking Menüs Abreißmenüs Akustische Menüs Zusammenfassung Zeigegeräte Maus Pen Touchscreen-basierte Systeme Rollkugel Joysticks Vergleich von Zeigegeräten Zusammenf assu ng Interaktionsaufgaben,-techniken und-stile Sprachbasierte Interaktion Einsatzgebiete und Zielgruppen von Kommandosprachen Einsatzgebiete und Zielgruppen natürlichsprachiger Systeme Das WYSIWYG-Prinzip Direkte Manipulation Direkt-manipulative Techniken zur Manipulation von Graphiken Weitere Anwendungen direkt-manipulativer Systeme Aufgaben bei der Gestaltung direkt-manipulativer Systeme Ergänzung der direkt-manipulativen Handhabung Zusammenfassung Vergleich der Interaktionsstile Kombination von Interaktionsstilen und -techniken Dialoge und Formulare Dialogbausteine Dialogkopf Eingabefelder Gruppierungskomponenten Buttons Ebenen des Entwurfs von Dialogen und Formularen 152
6 Inhaltsverzeichnis XV 7.3 Dialogentwurf Dialogaufbau Dynamische Aspekte Formulareingabe Modale und nichtmodale Dialoge Zusammenfassung 161 TEIL IM. PSYCHOLOGISCHE ASPEKTE 8 Metaphern in der Mensch-Computer-Interaktion Chancen und Risiken bei der Verwendung von Metaphern Woher kommen Metaphern? Beispiele für Metaphern Desktop-Metapher Haus-Metapher Reise-Metapher Buch-Metapher Metaphern in GIS-Systemen Atlas-Metapher Zusammengesetzte Metaphern Zusammenf assu ng Kognitive Grundlagen Das Multi-Speicher-Modell Das Kurzzeitgedächtnis Das Langzeitgedächtnis Zusammenspiel der Speicher Wahrnehmungssysteme Visuelles System Auditives System Arm-Hand-Finger-System Aufmerksamkeit Selektive und geteilte Aufmerksamkeit Aufmerksamkeit an der Benutzungsschnittstelle Aufmerksamkeit und Wahrnehmung 193
7 XVI Inhaltsverzeichnis 9.4 Weitere Aspekte der menschlichen Wahrnehmung Magisches Denken Kognitive Dissonanz Adaption Der Hawthorne-Effekt Zusammenfassung Geübte Handlungen - die ACT-Theorie Produktionen Fertigkeiten Ziele und Konfliktlösung Prozedurales Lernen Konsequenzen für die MCI Zusammenfassung Fehler bei geübten Handlungen Zusammenfassung und Ausblick 205 TEIL IV. WEGE ZU EINER GUTEN BENUTZUNGSSCHNITTSTELLE 10 Analyse von Aufgaben und Benutzern Analyse von Benutzem und ihren Aufgaben Aufgabenbezogene Faktoren - Das Problem kennenlernen Benutzerbezogene Faktoren Zusammenfassung Der Kontext der Softwareentwicklung Vertragsentwicklung Produktentwicklung Entwicklung innerhalb einer Firma Zusammenfassung Rahmenbedingungen Direkte Vorgaben Unscharfe Vorgaben Quantitative Designziele Zusammenfassung 228
8 Inhaltsverzeichnis XVII 11 Iterative Entwicklung interaktiver Systeme Die Rolle von Richtlinien im Entwicklungsprozeß Interne Styleguides Nutzung von Styleguides Evaluierung interaktiver Systeme Entwicklung von Prototypen Wichtige Aspekte der Evaluierung interaktiver Systeme Beteiligte Personengruppen Ziele der Evaluierung Bewertung konkurrierender Ansätze Formale Evaluierung Heuristische Evaluierung Strategien für eine heuristische Evaluierung Usability Inspection Empirische Evaluierung Voraussetzungen für eine empirische Evaluierung Objektive Fragestellungen Subjektive Fragestellungen Empirische Evaluierung subjektiver Kriterien Usability Laboratories Tests über das Internet Qualitätskriterien für Benutzerstudien Statistische Auswertung kontrollierter Experimente Discount Usability Engineering Methoden zur Durchführung preiswerter Testverfahren Zusammenfassung Vergleich von formaler, heuristischer und empirischer Evaluierung Systematische Entwicklung von Benutzungsschnittstellen Prinzipien der Entwicklung interaktiver Systeme Phasen der Entwicklung interaktiver Systeme Frühe und kontinuierliche Konzentration auf Benutzer Frühes und kontinuierliches Testen Iteratives Design Integriertes Design 271
9 XVIII Inhaltsverzeichnis 11.9 Zusammenfassung Modelle und Spezifikationen von Benutzungsschnittstellen Modelle der Benutzungsschnittstelle Schichtenmodelle Objektorientierte Modelle von Benutzungsschnittstellen Vergleich der Modelle Formale Spezifikation des Dialogablaufes Kriterien für Spezifikationsmethoden Multi-Party-Grammatiken Menühierarchien Zustandsübergangsdiagramme Dialogspezifikation mit Petri-Netzen Spezifikation direkt-manipulativer Benutzungsschnittstellen Vergleich von Spezifikationsmethoden Automatische Codegenerierung aus formalen Spezifikationen Zusammenfassung Werkzeuge für die Entwicklung interaktiver Systeme Einordnung von Werkzeugen Anforderungen an Entwicklungswerkzeuge Anforderungen an die Benutzungsoberfläche Anforderungen an den Entwurfsvorgang Durchführung der Werkzeug-Auswahl in der Praxis Toolkits und Interfacebuilder Einordnung von Toolkits Virtuelle Toolkits Erstellung von Menüs und Icons Erstellung von Dialogen und Formularen Objektorientierte Toolkits Beispiele User-Interface-Management-Systeme Klassifikation von UIMS Integration mit anderen Systemen 312
10 Inhaltsverzeichnis XIX 13.5 Beispiele für User-Interface-Management-Systeme SX/Tools - Ein UIMS zur Erstellung von multimedialen Benutzungsschnittstellen GARNET- Ein Werkzeug zur Unterstützung stark interaktiver graphischer Systeme SUIT - Das simple" User Interface Toolkit Das ILOG-VIEW-System Zusammenfassung 329 TEIL V. FALLBEISPIELE UND INNOVATIVE ANWENDUNGSFELDER 14 Das MoBIC-Projekt: Eine Fallstudie Ziele des MoBIC-Projekts Ausgangsposition Charakterisierung der Benutzer Vorhandene Navigationsmittel Befragung von Blinden bezüglich ihrer Navigationsgewohnheiten Orientierung über Geräusche und Gerüche Orientierungspunkte für Blinde Genauigkeit und Zuverlässigkeit der Satellitensignale Konsequenzen für die Entwicklung Realisierung des Projekts Vorbereitungsphase Projektmanagement Entwurf eines Systems zur Reisevorbereitung Interaktion mit geographischen Darstellungen Auswahl und Modifikation von Routen Varianten der Exploration von Routen Entwurf eines Systems zur Navigation in städtischen Gebieten Tests des MoBIC-Prototypen Feldversuch in Berlin Feldversuch in Birmingham Zusammenfassung 355
11 XX Inhaltsverzeichnis 15 Präsentationstechniken zur Exploration komplexer Informationsräume Orientierung zwischen Detail und Kontext Konzepte und Begriffe bei Fisheye-Ansichten Anwendungen von Fisheye-Ansichten Gefilterte Anzeige von Quelltexten Verzerrende Fisheye-Ansichten von Landkarten Fisheye-Ansichten in Hypertextstrukturen Fisheye-Ansichten zur Überwachung großer Netzwerke Fisheye-Techniken zur Plazierung von Bildschirmfenstern Zusammenfassung Verständlichkeit von Fisheye-Ansichten Zoom Navigation Auswahl von Repräsentationen Navigation in Informations- und Applikationsräumen Anwendungen der Zoom Navigation Zusammenfassung D-Fisheye-Ansichten Nichtlineare Visualisierung Fisheye-Techniken und andere Navigationsmöglichkeiten Zusammenfassung Interaktive Systeme auf der Basis des WWW Besonderheiten von Systemen auf Basis des WWW Einschränkungen durch das HTTP-Protokoll und HTML Potential der Plattform WWW Nutzung von Bookmarks Zusammenfassung Prinzipien für die Entwicklung von WWW-Anwendungen Die Realisierung von WWW-Anwendungen Aufgabenanalyse Unterstützung für das Browsen Benutzerzentrierte Gestaltung von Web-Sites Strukturierung und Navigation Praktische Aspekte der Realisierung 410
12 Inhaltsverzeichnis XXI 16.4 Test von WWW-Anwendungen Kriterien der Evaluierung Methoden der Evaluierung Zusammenfassung Fallstudie: Ein webbasierter Informationskiosk Benutzer- und Aufgabenanalyse Entwurf des Informationskiosks Realisierung des Informationskiosks Zusammenfassung Innovative Methoden der Interaktion mit dem WWW WWW-Browser auf der Grundlage der Buch-Metapher WWW-Browser auf der Grundlage der Fernseh-Metapher Werkzeuge zur Gestaltung von WWW-Anwendungen Erstellung einzelner WWW-Seiten Erstellung großer Web-Sites Erstellen von Graphiken und Animationen Zusammenfassung Entwicklung von 3D-Widgets Anwendungsfelder D-Widgets zur Manipulationen von 3D-Daten Selektion von 3D-Objekten Transformation von 3D-Objekten Parametrisierung von Lichtquellen und Kameras D-Widgets für geometrisches Modellieren D-Widgets für nichträumliche Anwendungen D-Buttons D-Darstellungen zur Navigation in 2D-Daten D-Darstellungen zur Navigation in unstrukturierten Daten Strukturbrowser Implementierung von 3D-lnteraktionselementen Zusammenfassung und zukünftige Aufgaben 460
13 XXII Inhaltsverzeichnis AUSBLICK 18 Graphik und Intelligenz - Kernmerkmale künftiger Benutzungsschnittstellen Adaptive Systeme Anpassung an den Benutzer Anpassung an Ressourcenbeschränkungen Anpassung an Ausgabegeräte Agenten versus direkt-manipulative Benutzungsschnittstellen Präsentationsagenten Lernende Agenten Agenten und Direkte Manipulation Koordinierung von Medien in interaktiven Systemen Anpassung von Bildern und Texten in interaktiven Systemen Beschriftung von Graphiken Bildunterschriften in interaktiven Systemen Zusammenfassung Erkennungsbasierte Benutzungsschnittstellen Handschrifterkennung Akustische Spracherkennung Gestenerkennung Zusammenfassung Unterstützung bei Entwurfsaufgaben durch Kritikkomponenten Zusammenfassung 489 Literatur 491 Glossar 517 Index 537
Inhaltsverzeichnis. Teil I Grundlagen: Wahrnehmung und Kognition
Inhaltsverzeichnis 1 Einleitung..................................................... 1.1 Neue Formen der Mensch-Computer Interaktion................ 1.1.1 Interaktive Systeme für die Freizeitgestaltung............
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