55 ДС.Ф.2 Человеко-машинное взаимодействие. Учебнометодический комплекс дисциплины
 Скачать 232.83 Kb.
|
|
Тема 6 Лекции 12 – 14 Название темы: Речевой ввод – вывод информации. Цель занятий: приобретение знаний о способах и устройствах речевого ввода – вывода информации. Задачи: Рассмотреть особенности передачи информации по аудиоканалу. Рассмотреть преимущества и недостатки речевого канала общения. Рассмотреть структуры устройств речевого ввода и вывода. Учебные вопросы: Рассмотреть факторы предпочтения звукового канала. Рассмотреть рекомендации по выбору уровня звуковых сигналов. Рассмотреть основные характеристики звукового канала. Определить общие тенденции в использовании речевого вывода информации. Рассмотреть основные характеристики систем генерации речи и методы генерации. Какими методами можно распознавать речь? Каковы параметры систем распознавания речи? Учебная информация: Слуховой (аудио) канал: факторы его предпочтения. Скорость передачи информации по слуховому каналу и способы кодирования. Чувствительность и пороги чувствительности. Громкость. Уровень сигнала. Рекомендации по выбору уровня звуковых сигналов. Рекомендации по выбору слуховых сигналов предупреждения и тревоги с учётом спектральных параметров. Общие тенденции в использовании речевого вывода информации. Выбор функций речевого отображения информации: предупреждения, подсказки, советы, ответа на запросы, обратная связь по управляющим воздействиям, команды. Уровень речи и спектр. Синтезируемая речь. Формат сообщений. Характеристики систем генерации речи. Методы генерации. Структура синтезатора речи. Распознавание речи. Структура системы распознавания речи. Методы распознавания речи. Субъектозависимые и субъектонезависимые системы. Параметры систем распознавания речи: изменчивость речи, тональность речи, объём словаря, подготовка эталонов. Перспективы общения по слуховому каналу. Выводы по теме: Общение по слуховому каналу имеет ряд специфических особенностей, в силу которых оно оказывается в ряде случаев более предпочтительным, чем по зрительному каналу. Одновременное использование зрительного и звукового каналов может дать существенно лучшие результаты, чем каждым из них в отдельности. Современные системы генерации речи дают вполне удовлетворительный результат и получили широкое распространение в различных сферах человеческой деятельности. Системы распознавания речи существенно сложнее систем генерации и дают удовлетворительные результаты пока в субъектозависимом варианте. Речевые синтезаторы и анализаторы имеют большие перспективы развития и применения, особенно, например, для людей с ограниченными возможностями. Вопросы для самопроверки: Определите место слухового канала среди других каналов. Назовите факторы предпочтения звукового канала. Какова максимальная скорость передачи информации по звуковому каналу? Какова реальная скорость передачи информации по звуковому каналу? Определите чувствительность звукового канала. Назовите пороги и их значения для чувствительности звукового канала. Дайте рекомендации по выбору уровня звуковых сигналов. Каковы тенденции в использовании речевого вывода информации? Назовите функции речевого отображения информации. Назовите характеристики систем генерации речи. Какие вы знаете методы генерации речи? Какие элементы образуют систему распознавания речи? Назовите методы распознавания речи. Какие системы распознавания называются субъектозависимыми? Какие системы распознавания называются субъектонезависимыми? Назовите параметры систем распознавания речи. Что характеризует изменчивость речи? Охарактеризуйте влияние объёма словаря на распознавание речи. Как влияет тональность речи на её распознавание? В чём заключается процедура подготовки эталонов в системе распознавания речи? Назовите преимущества и недостатки общения по речевому каналу. Список литературы: 1, 5; Д6, 8, 9, 10. Тема 7 Лекции 15 – 17 Название темы: Основы проектирования интерфейса взаимодействия. Цель занятий: приобрести знания об основных принципах и содержании проектирования взаимодействия оператора с техническими средствами. Задачи: Определить понятие интерфейса взаимодействия и принципы его проектирования. Определить задачи, возникающие при проектировании АСОИУ с учётом инженерно-психологического аспекта взаимодействия. Рассмотреть задачи инженерно-психологического проектирования интерфейса. Разделение функций управления между оператором и ЭВМ. Выбор эргономических характеристик оператора и средств отображения информации. Учебные вопросы: Изучение материала занятий позволяет узнать и получить ответы на следующие вопросы: Что такое интерфейс взаимодействия оператора с остальной частью АСОИУ? Каковы условия выполнения функций оператора? Каковы задачи инженерно-психологического проектирования интерфейса? Как осуществляется разделение функций между оператором и ЭВМ? Какие характеристики оператора необходимо учитывать при проектировании интерфейса? Какие ошибки возникают в АСОИУ за счёт работы оператора и отображения информации? Как осуществляется выбор эргонометрических характеристик для отображения информации? Учебная информация: Основы проектирования интерфейса взаимодействия с техническими средствами в АСОИУ. Понятие интерфейса взаимодействия и принципы его проектирования. Условия выполнения функций оператора: наличие информации об управляемом объекте; наличие средств отображения этой информации; наличие причинной связи между действиями оператора и реакцией объекта на эти действия; возможность однозначной реализации управляющего воздействия; существование обратной связи и наличие цели управления. Уровни взаимодействия оператора с системами отображения; восприятие информации, освоение информации, контакт с полем управляющих воздействий, формирование и ввод вербальных директив, физический контакт с рабочим местом оператора. Задачи, возникающие при проектировании АСОИУ с учётом инженерно-психологического аспекта взаимодействия: Задачи общесистемного проектирования: анализ процессов управления, определение целей, функций и критериев оценки работы оператора; разделение функций между оператором и аппаратно-программным комплексом АСОИУ; выявление функциональных и информационных связей между оператором и ступенями иерархической системы управления; подробное описание функций оператора; разработка общей структуры системы отображения информации. Задачи технического проектирования интерфейса взаимодействия: выбор наиболее представительной информации для оператора; составление алгоритмов переработки информации оператором; распределение сигналов по их важности; разработка информационной модели, выбор алфавита знаков, способов кодирования информации; разработка структуры средств отображения информации; выбор средств управления информационной моделью. Задачи инженерно – психологического проектирования интерфейса взаимодействия: разделение функций управления между оператором и остальной частью АСОИУ; проектирование деятельности оператора; проектирование информационной модели; проектирование средств диалога оператора; определение оптимальных темпов и объемов информации, предъявляемой оператору. Принципы инженерно – психологического проектирования: соответствие информационной модели доминирующему оперативному образу; учет оперативных порогов восприятия сигналов; интеграция взаимосвязанной информации в целостно – воспринимаемый образ; уменьшение нагрузки на память оператора. Основной принцип инженерно – психологического проектирования интерфейса – взаимодействия – достижение соответствия средств и усилий труда физическим и психофизиологическим возможностям оператора. Формирование процесса взаимодействия оператора с техническими средствами АСОИУ. Разделение функций управления между оператором и ЭВМ. Определяющим фактором при распределении является набор параметров оператора и ЭВМ, определяющих количество и качество выполнения возложенных на них функций. Сравнительный анализ возможностей человека и ЭВМ. Распределение функций по количественным качественным признакам. Формализация задачи распределения функций и соответствующие ограничения. Линейный алгоритм решения задачи управления для оператора. Подходы к определению временных характеристик оператора: теоретико – информационный и экспериментальный. Время поиска. Оперативное поле зрения. Формуляры. Сложность логической обработки информации. Скорость выполнения операции оператором. Степень автоматизма. Точность функционирования интерфейса взаимодействия: точность слежения и точность решения логических задач оператором. Систематические погрешности. Объем кратковременной памяти оператора. Три группы ошибок, допускаемых оператором в АСОИУ: Ошибки времени выполнения действий; Ошибки действий; Грубые ошибки типа промахов. Причины возникновения ошибок: Информационные модели АСОИУ. Классификация моделей. Общие требования к информационным моделям (ИМ). Требования к совокупности символов, знаков и алфавиту, предъявляемые при создании ИМ. Выбор эргонометрических характеристик для отображения информации. Поле зрения оператора. Расстояние до экрана. Оценка светового потока дисплея с учетом внешней освещенности. Яркость экрана и фона. Контраст изображения. Определения размера символов, количества строк и столбцов, информационной емкости экрана. Точность отображения информации. Ошибки отображения: систематические и случайные. Перспективы развития средств взаимодействия. Интеллектуальные терминалы. Выводы по теме: Взаимодействие оператора с элементами АСОИУ происходит на трех уровнях: восприятие информации, освоение информации, контакт с полем управляющих воздействий. Основной принцип инженерно – психологического проектирования интерфейса взаимодействия заключается в том, чтобы достичь соответствия средств и усилий труда физическим и психофизиологическим возможностям человека. Инженерно – психологическое проектирование интерфейса взаимодействия состоит в том, чтобы на основе комплексного учета физических и психофизиологических возможностей человека придать элементам интерфейса свойств, обеспечивающие эффективное функционирование АСОИУ при минимальном расходе ресурсов человека. Распределение функций управления между оператором и другими элементами АСОИУ осуществляется на основе разделения функций по количественным и качественным признакам с последующим их анализом. При проектировании интерфейса необходим учет и анализ всех основных ошибок, присущих оператору и техническим средствам АСОИУ. Вопросы для самопроверки: Дайте определение интерфейса взаимодействия оператора с другими элементами АСОИУ. Назовите принципы инженерно-психологического проектирования интерфейса взаимодействия В чём заключается принцип гуманизации труда при проектировании интерфейса? В чём заключается принцип активного оператора при проектировании интерфейса? В чём заключается принцип проектирования деятельности оператора? В чём заключается принцип последовательности при проектировании интерфейса? В чём заключается принцип комплектности при проектировании интерфейса? Сформулируйте ограничения при формализации задачи распределения функций управления в АСОИУ. Назовите ошибки времени выполнения действий оператором. Назовите ошибки отклонения сенсорных и двигательных актов оператора. Назовите три группы основных ошибок, совершаемых оператором. Назовите причины возникновения ошибок оператора. Охарактеризуйте ошибки оператора психологического характера. Охарактеризуйте ошибки оператора, связанные с его пропускной способностью. Сформулируйте общие требования к информационным моделям. Назовите требования к символам, знакам и алфавиту при создании информационной модели. Перечислите эргонометрические характеристики, необходимые для отображения информации. Что понимается под точностью отображения информации? Назовите и охарактеризуйте ошибки отображения информации. Назовите основные характеристики оператора, подлежащие учёту при проектировании интерфейса взаимодействия. Охарактеризуйте объём кратковременной памяти оператора. В чём заключается линейный алгоритм решения задачи управления для оператора? Какими методами можно определять временные характеристики оператора? Как определить скорость выполнения операции оператором? Как оценивается сложность логической обработки информации? Формуляр: определение и оценка. Как определяется время поиска для оператора? Оперативное поле: определение и оценки. Проблема оценки точности функционирования интерфейса. Назовите параметры поля зрения оператора. Как оценить и выбрать контраст изображения? Как определить необходимый размер символов, отображаемых на экране? Что представляет интеллектуальный терминал? Список литературы: 1, 2, 3, 4, 5; Д1, 6, 8, 9, 10, 11, 13, 21. Тема 8 Лекция 18 Название темы: Организация работы пользователя ЭВМ. Цель занятий: приобретение знаний об основах организации безопасной работы для пользователя ЭВМ. Задачи: Обоснование актуальности темы. Рассмотреть факторы, оказывающие негативное влияние на пользователя. Рассмотреть виды негативных воздействий ПЭВМ на пользователя. Рассмотреть способы защиты пользователя и требования к организации рабочего места с ПЭВМ. Рассмотреть основные правила работы на компьютере. Учебные вопросы: Изучение материала занятия позволяет узнать и получить ответы на следующие вопросы: Каковы вредные и опасные факторы, влияющие на пользователя во время работы на ПЭВМ? Каковы виды воздействий ПЭВМ на пользователя? Каковы отличия экранного изображения от бумажного? Компьютерные синдромы. Каковы требования к организации рабочих мест с ПЭВМ? Каковы основные правила работы на компьютере? Какими стандартами нормируются условия работы пользователя и технические характеристики ПЭВМ? Учебная информация: Обоснование актуальности темы. Факторы, влияющие на пользователя: вредные и опасные. Две группы опасных факторов: эргономические и технические. Виды воздействий ПЭВМ на пользователей: при неправильной организации рабочего места; при высоких уровнях напряжённости электромагнитных полей. Отличия экранного изображения от бумажного: самосветящее, а не отражённое; малый контраст; состоит из отдельных элементов-пикселей. Компьютерные синдромы: зрительный; карпальный туннельный: суть, причины появления, меры предупреждения. Способы защиты пользователей. Основные правила работы на компьютере. Преимущества десятипальцевого метода работы на клавиатуре. Требования к организации рабочего места при работе с ПЭВМ: освещение рабочего места, конструкция мебели. Стандарты характеристик ПЭВМ. Выводы по теме: Массовое применение персональных ЭВП закономерно поставило вопрос о способах безопасного общения с ними. Опасные факторы при работе с ПЭВМ возникают при неправильной организации рабочего места и при высоких уровнях напряжённости электромагнитного поля. Необходимо учитывать тот факт, что экранное изображение принципиально отличается от бумажного в худшую сторону. При работе с ПЭВМ необходимо учитывать требования к организации рабочего места по освещённости и по эргономическим характеристикам рабочей мебели. Вопросы для самопроверки: Почему актуален вопрос об организации рабочего места пользователя ПЭВМ? Какие факторы, влияющие на пользователя, называются вредными? Какие факторы, влияющие на пользователя, называются опасными? Какие эргонометрические факторы относятся к опасным? Какие опасные факторы относятся техническим? Назовите особенности формирования технических факторов для ноутбука. Назовите отличия экранного изображения от бумажного. Назовите недостатки жидкокристаллических дисплеев. Компьютерный зрительный синдром: назовите его суть, причины и меры предупреждения. Карпальный туннельный синдром: назовите его суть, причины возникновения и меры предупреждения. Назовите способы защиты пользователя на рабочем столе. Перечислите требования к организации рабочих мест с ПЭВМ. Назовите требования к освещению рабочего места. Назовите основные метрические параметры компьютерной мебели. Перечислите основные правила работы на компьютере. Список литературы: Д14, 15, 16.  МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Дальневосточный федеральный университет» (ДВФУ)  Школа естественных наук МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ по дисциплине «Человеко-машинное взаимодействие» Специальность 230102.65 «Автоматизированные системы обработки информации и управления» Владивосток 2012 ЦЕЛЬ, ЗАДАЧИ И СОДЕРЖАНИЕ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ В соответствии с рабочей программой целью изучения дисциплины «Человеко-машинное взаимодействие» является получение и закрепление знаний в организации человеко-машинного взаимодействия с акцентом на изучение и учёт характеристик человека-оператора в системе «человек-машина» в виде лабораторных работ общей продолжительностью 36 часов и практических занятий 36 часов Наименование лабораторных работ и их продолжительность приведены ниже:
Содержание лабораторных работ и последовательность их выполнения: Лабораторная работа 1: Исследование характеристик пользователя ЭВМ на сигналы, формируемые на дисплее. Целью лабораторной работы является исследование временных характеристик пользователя ПЭВМ на сигналы, формируемые на дисплее в различных местах информационного поля с различной длиной алфавита. Символы имеют вид цифр и служебных слов. Время экспозиции может варьироваться, так же как и число измерений в опыте. Фиксируется время реакции оператора в зависимости от номера измерения, длины алфавита. Определяются статические значения математического ожидания, дисперсии. Проверяется гипотеза нормальности распределения экспериментальных данных. Работа оформлена в виде компьютерной программы, выдаваемой студентам. Здесь приводятся теоретические положения, последовательность выполнения работы и содержание отчёта по проделанной работе. Лабораторная работа 2: Исследование влияния количества объектов на эффективность деятельности оператора на этапе принятия решения. Целью лабораторной работы является исследование влияния количества объектов в информационном поле на эффективность деятельности оператора-диспетчера на этапе принятия решения путём изучения временных (быстродействие) и вероятностных (точность) характеристик работы оператора в условиях, когда параметры предъявляемого оператору информационного поля изменяются, как количественно (количество объектов для анализа), так и качественно (тип объектов: цифровой, буквенный и смешанный). Работа оформлена в виде компьютерной программы, выдаваемой студентам. Здесь приводятся теоретические положения, последовательность выполнения работы и содержание отчёта по проделанной работе. Лабораторная работа 3: Исследование эффективности обнаружения визуального сигнала на фоне статистических помех. Целью лабораторной работы является исследование эффективности обнаружения оператором визуального сигнала в зависимости от количества стационарных помех, времени экспозиции сигнала и квадранта его появления. Оцениваются вероятность обнаружения сигнала, время обнаружения сигнала и среднее время по совокупности опытов, правильность ответа. Работа оформлена в виде компьютерной программы, выдаваемой студентам. Здесь приводятся теоретические сведения, порядок выполнения работы: формирование входных данных для эксперимента, проведение эксперимента, просмотр результатов и инструкция экспериментатору; содержание отчёта по проделанной работе. Лабораторная работа 4: Исследование процесса обучения оператора. Целью лабораторной работы является исследование зависимости показателей деятельности оператора в процессе обучения работе на клавиатурах различного типа. В каждом опыте измеряется среднее время ввода одного символа (быстродействие) и определяется количество ошибок, допущенных при вводе задания. После каждого опыта на экран выводятся результаты: графики зависимости быстродействия и количество ошибок от числа циклов обучения; начальные значения исследуемых характеристик; стационарные знания исследуемых характеристик; скорость обучения оператора; количество циклов обучения, необходимых для выхода на стационарный уровень. Работа оформлена в виде компьютерной программы, выдаваемой студентам. Здесь приводятся: теоретическая информация, порядок выполнения работы и содержание отчёта по проделанной работе. Отчёт по работе оформляется по правилам, принятым в ДВФУ, его содержание должно соответствовать методическим указаниям для соответствующей лабораторной работы. Полезные советы по оформлению содержаться в литературе [Д17, 18, 19, 20] из раздела «Список литературы». Графический и табличный материал, помещённый в отчёте, должен иметь ясные и понятные подписи, сопровождаться краткими комментариями и, желательно, краткими же частными (промежуточными) выводами. Приводимые в отчёте рисунки и экранные формы должны составлять своеобразный видеоряд, иллюстрирующий как последовательность изложения материала, так и последовательность применения разработанного программного обеспечения. Особое внимание следует уделить формированию выводов по работе. Здесь необходимо избегать ошибок двух типов: с одной стороны, не надо превращать выводы в простой перечень проделанных процедур, с другой – выводы не должны носить декларативный характер, без подтверждения конкретным числовым материалом. Любое положение выводов должно иметь поддержку в виде наиболее показательных числовых значений. Уместные ссылки на графики и таблицы, приведённые в основной части отчёта. Сформулировать общие выводы помогут частные, промежуточные выводы, сделанные после отдельных этапов основной части работы. В целом выводы по работе должны удовлетворять требованиям ясности, чёткости и логичности изложения, обладать доказательностью и быть хорошо структурированными. Ориентировочно, выводы могут занимать до одной страницы. Не рекомендуется писать выводы «за один присест». Начинайте с плана – черновика, в котором кратко упомянуты главные моменты результатов анализа, затем постепенно разворачивайте его за счёт насыщения конкретными данными, не впадая в излишнюю детализацию. Хорошо, если вы дадите полученным таким образом выводам «отлежаться» какое-то время. Тогда не исключено, что через день-два вы получите возможность переосмыслить формулировки выводов и улучшить их. Анализ полученных результатов и формулировка выводов – прекрасная возможность для выработки аналитического стиля мышления, столь необходимого для формирования личности специалиста – профессионала. Не упускайте этой возможности. Контрольные вопросы: Назовите основные формы памяти. Назовите основные характеристики каждой формы памяти. Дайте определение полю зрения. Назовите характеристики поля зрения. Дайте определение информационного поля оператора. Назовите энергетические характеристики оператора. Назовите пространственные характеристики оператора. Назовите временные характеристики оператора. Что понимают под адаптацией анализатора? Дайте определение контраста. Назовите виды контраста. Что такое латентный период временной реакции оператора? Дайте определение быстродействия оператора. Что такое простая сенсомоторная реакция? Назовите числовые значения латентного периода простой сенсомоторной реакции для основных каналов оператора. Что такое пропускная способность оператора? Назовите факторы, вызывающие погрешности оператора в лабораторной работе. Охарактеризуйте методы воспроизведения символов: знакомоделирование и знакосинтезирование. В какой части экрана оператор совершает наибольшее число ошибок? Объясните характер кривой зависимости времени реакции оператора от длины алфавита предъявляемых символов. Назовите основные параметры процесса обучения оператора. Список литературы: Купер А. Алан Купер об интерфейсе. Основы проектирования взаимодействия. – СПб.: Символ – Плюс, 2010. Логунова О.С., Яичков И.М., Ильина Е.А. Человеко-машинное взаимодействие. – Ростов н/д: Феникс, 2006. Гультяев А.К., Машин В.А. Проектирование и дизайн пользовательского интерфейса. – СПб.: Корона – Принт, 2004. Меньков А.В., Острейковский В.А. Теоретические основы автоматизированного управления. – М.: Издательство Оникс, 2005. Советов Б.Я., Цехановский В.В., Чертовской В.Д. Теоретические основы автоматизированного управления. – М.: Высш. шк., 2006. Фугелова Т.А. Инженерная психология. – Тюмень: Тюм ГНГУ, 2010. Мунипов В.М., Зинченко В.П. Эргономика: человеко-ориентированное проектирование техники, программных средств и среды: Учебник. – М.: Логос, 2001. Душков Б.А., Королёв А.В., Смирнов Б.А. Энциклопедический словарь: Психология труда, управления, инженерная психология и эргономика, 2005. Коутс Р., Влейминк И. Интерфейс «человек-компьютер». – Пер. с англ. М.: Мир, 1990. Информационно-управляющие человеко-машинные системы: Исследование, проектирование, испытания: Справочник /А.Н. Адаменко, А.Т. Ашеров, И.Л. Бердников, П.И. Падерно и др.; Под общ.ред. А.И. Губинского и В.Г. Евграфова. – М.: Машиностроение, 1993. Человеческий фактор. В 6 томах. Под.ред. Г. Салвенди. – М.: Мир, 1991-1992. Справочник по инженерной психологии/ Под.ред. Ломова Б.Ф. – М.: Машиностроение, 1982, 368с. Гасов В.М., Соломонов Л.А. Инженерно-психологическое проектирование взаимодействия человека с техническими средствами. – М.: Высш. школа, 1990. Интернет ресурсы: http://old.biblioclub.ru/117798_Cheloveko_mashinnoe_vzaimodeistvie_Uchebnoe_posobie.html Человеко-машинное взаимодействие Акчурин Э.А. 2009 г. ИД МОСКВА СОЛОН_ПРЕСС.- 94с. http://cyberleninka.ru/article/n/cheloveko-mashinnoe-vzaimodeystvie-i-ego-pokazateli Человеко-машинное взаимодействие и его показатели ДОРОНИН А. М., РОМАНОВ Д. А., РОМАНОВА М. Л. ИД: Вестник Адыгейского государственного университета, 2005. №4. С.244-250. http://window.edu.ru/resource/327/68327 Лучкин В.К. Диалоговое проектирование технологических процессов в САПР ТехноПро: Учебное пособие. - Тамбов: Изд-во ТГТУ, 2009. - 112 с. МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Дальневосточный федеральный университет» (ДВФУ) Школа естественных наук МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ по дисциплине «Человеко-машинное взаимодействие» Специальность 230102.65 «Автоматизированные системы обработки информации и управления» Владивосток 2012 СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ПРАКТИЧЕСКОЙ ЧАСТИ КУРСА: Практические занятия проводятся в виде семинаров. Тематика семинаров предполагает закрепление и расширение знаний, полученных на лекционных занятиях, а также получение дополнительных знаний в области проектирования и эксплуатации способов и средств взаимодействия пользователя и ЭВМ. Содержание практических занятий включает следующие темы семинаров:
|