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Mensch-Maschine-Interaktion, 2nd Edition

Book Description

Dieses kompakte Grundlagen-Lehrbuch orientiert sich in Inhalt und Aufbau an einer einführenden Vorlesung zum Thema Mensch-Maschine-Interaktion und lehnt sich an das von der Association for Computing Machinery (ACM) vorgeschlagene Curriculum des Gebiets an. Es besteht aus vier großen Teilen. Davon umfassen die ersten drei den Stoff der Grundvorlesung und behandeln nacheinander die menschliche Seite (u.a. Wahrnehmung, Informationsverarbeitung, Motorik), die Seite der Maschine (u.a. technische Grundlagen, etablierte Interaktionsformen) und den Entwicklungsprozess (User Centered Design, Prototypen, Evaluation). Der vierte Teil gibt einen Ausblick auf spezielle Anwendungsgebiete (Desktop und Web, Touch, mobile Interaktion, Ubiquitous Computing, VR und AR) und bildet damit den Leitfaden für eine aufbauende Vorlesung. Die vorliegende zweite Auflage wurde in den Grundlagenteilen ergänzt und im Anwendungsteil deutlich erweitert.

Begleitet wird das Buch durch eine Webseite (mmibuch.de) mit Material für Studierende (Übungsaufgaben, Musterlösungen, multimediale Inhalte) und Dozenten (Bildmaterial, Vorlesungsfolien, weiterführende Literatur).

Andreas Butz

studierte Informatik an der Universitä t des Saarlandes und promovierte dort 1997. Nach einem Jahr an der Columbia University, New York sowie mehreren Jahren am DFKI Saarbrücken und als Geschäftsführer eines Technologie-Startup erhielt er 2004 einen Ruf an die Ludwig-Maximilians-Universität, München, wo er heute den Lehrstuhl für Mensch-Maschine-Interaktion innehat. Seit 2014 lehrt er das Fachgebiet zudem als Gastprofessor in Chengdu, China.

Antonio Krüger

studierte ebenfalls Informatik an der Universität des Saarlandes und promovierte dort 1999. Nach mehreren Jahren am Deutschen Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz erhielt er 2004 einen Ruf an die Universität Münster und 2010 den Lehrstuhl für »Ubiquitous Media Technologies« an der Universität des Saarlandes. Daneben ist er Direktor des »Innovative Retail Laboratory« amDeutschen Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz.

Table of Contents

  1. Cover
  2. Titelseite
  3. Impressum
  4. Inhalt
  5. Einführung
    1. Sichtweisen und Begrifflichkeiten
    2. Umfang und Anspruch des Buches
    3. Aufbau und Verwendung des Buches
    4. Webseite zum Buch und QR-codes
    5. Danke, und los gehts!
    6. Nachtrag zur zweiten Auflage
  6. Teil I: Grundlagen auf der Seite des Menschen
    1. 1 Grundmodell menschlicher Informationsverarbeitung
      1. 1.1 Menschliche Informationsverarbeitung und Handlungssteuerung
      2. 1.2 Model Human Processor
    2. 2 Wahrnehmung
      1. 2.1 Sehsinn und visuelle Wahrnehmung
        1. 2.1.1 Physiologie der visuellen Wahrnehmung
        2. 2.1.2 Farbwahrnehmung
        3. 2.1.3 Räumliches Sehen
        4. 2.1.4 Attentive und präattentive Wahrnehmung
        5. 2.1.5 Gestaltgesetze
      2. 2.2 Hörsinn und auditive Wahrnehmung
        1. 2.2.1 Physiologie der auditiven Wahrnehmung
        2. 2.2.2 Besonderheiten der auditiven Wahrnehmung
      3. 2.3 Tastsinn und Propriozeption
      4. 2.4 Geruchs- und Geschmackswahrnehmung
    3. 3 Kognition
      1. 3.1 Gedächtnistypen
        1. 3.1.1 Kurzzeitgedächtnis und kognitive Prozesse
        2. 3.1.2 Langzeitgedächtnis
      2. 3.2 Lernen
      3. 3.3 Vergessen
      4. 3.4 Aufmerksamkeit
      5. 3.5 Kognitive Belastung
        1. 3.5.1 Arbeitsgedächtnisbelastung
        2. 3.5.2 Belastung durch Mehrfachaufgaben
        3. 3.5.3 Messen der kognitiven Belastung
      6. 3.6 Entscheidungsfindung und -zeiten
    4. 4 Motorik
      1. 4.1 Fitts’ Law
      2. 4.2 Steering Law
      3. 4.3 Interaktion mit beiden Händen
    5. 5 Mentale Modelle und Fehler
      1. 5.1 Verschiedene Modellarten
      2. 5.2 Zusammenspiel der Modelle
        1. 5.2.1 Transparenz
        2. 5.2.2 Flexibilität
      3. 5.3 Fehler des Benutzers
        1. 5.3.1 Die Ausführung zielgerichteter Handlungen
        2. 5.3.2 Grundlegende Fehlerarten
        3. 5.3.3 Murphys Gesetz
  7. Teil II: Grundlagen auf der Seite der Maschine
    1. 6 Technische Rahmenbedingungen
      1. 6.1 Visuelle Darstellung
        1. 6.1.1 Räumliche Auflösung
        2. 6.1.2 Zeitliche Auflösung
        3. 6.1.3 Darstellung von Farbe und Helligkeit
      2. 6.2 Akustische Darstellung
      3. 6.3 Moore’s Law
    2. 7 Grundregeln für die UI Gestaltung
      1. 7.1 Affordances
      2. 7.2 Constraints
      3. 7.3 Mappings
      4. 7.4 Konsistenz und Vorhersagbarkeit
      5. 7.5 Feedback
      6. 7.6 Fehlertoleranz und Fehlervermeidung
      7. 7.7 Interface Animation
      8. 7.8 Physikanalogie
      9. 7.9 Metaphern als Basis für UI
      10. 7.10 Object-Action Interface Modell
    3. 8 Etablierte Interaktionsstile
      1. 8.1 Kommandos
      2. 8.2 Dialoge
      3. 8.3 Suche und Browsen
      4. 8.4 Direkte Manipulation
      5. 8.5 Interaktive Visualisierungen
    4. 9 Einige Grundmuster grafischer Benutzerschnittstellen
      1. 9.1 Ein Entwurfsmuster: Model-View-Controller
      2. 9.2 Zoomable UIs
      3. 9.3 Fokus & Kontext
  8. Teil III: Entwicklung Interaktiver Systeme
    1. 10 Grundidee des User Centered Design
      1. 10.1 Verstehen
      2. 10.2 Designen
      3. 10.3 Vergegenwärtigen
      4. 10.4 Evaluieren
      5. 10.5 Iteratives Design
      6. 10.6 Implementierung
    2. 11 Benutzeranforderungen erheben und verstehen
      1. 11.1 Stakeholder
      2. 11.2 Interviewtechniken
      3. 11.3 Fragebögen
        1. 11.3.1 Struktur
        2. 11.3.2 Antwortformen
        3. 11.3.3 Online Fragebögen
      4. 11.4 Fokusgruppen
      5. 11.5 Beobachtungen
      6. 11.6 Personas und Szenarien
    3. 12 Skizzen und Prototypen
      1. 12.1 Eigenschaften von Skizzen
      2. 12.2 Eigenschaften von Prototypen
        1. 12.2.1 Auflösung und Detailgenauigkeit
        2. 12.2.2 Horizontale und Vertikale Prototypen
        3. 12.2.3 Wizard of Oz Prototypen
      3. 12.3 Papierprototypen
      4. 12.4 Video Prototypen
    4. 13 Evaluation
      1. 13.1 Arten der Evaluation
        1. 13.1.1 Formativ vs. Summativ
        2. 13.1.2 Quantitativ vs. Qualitativ
        3. 13.1.3 Analytisch vs. Empirisch
      2. 13.2 Analytische Methoden
        1. 13.2.1 Cognitive Walkthrough
        2. 13.2.2 Heuristische Evaluation
        3. 13.2.3 GOMS und KLM
      3. 13.3 Empirische Methoden
        1. 13.3.1 Variablen und Werte
        2. 13.3.2 Probanden
        3. 13.3.3 Beobachtungsstudien
        4. 13.3.4 Kontrollierte Experimente
        5. 13.3.5 Darstellung der Ergebnisse
        6. 13.3.6 Statistische Auswertung
        7. 13.3.7 Feldstudien und Laborstudien
        8. 13.3.8 Langzeit- und Tagebuch-Studien
    5. 14 Experience Design
      1. 14.1 Ziele und Bedürfnisse
      2. 14.2 Beschreibung von User Experience
      3. 14.3 Evaluation von User Experience
      4. 14.4 User Experience: ein Beispiel
  9. Teil IV: Ausgewählte Interaktionsformen
    1. 15 Grafische Benutzerschnittstellen am Personal Computer
      1. 15.1 Personal Computer und Desktop Metapher
      2. 15.2 Das WIMP Konzept
        1. 15.2.1 Fenster und Leisten
        2. 15.2.2 Menü-Techniken
      3. 15.3 WYSIWYG
    2. 16 Die Benutzerschnittstelle des World Wide Web
      1. 16.1 Technische Grundkonzepte des Web
      2. 16.2 Layout: flieẞend, statisch, adaptiv, responsiv
      3. 16.3 Inhalte: statisch oder dynamisch
      4. 16.4 Nutzungsarten: Web x.0 (x = 1,2,3,...)
      5. 16.5 Wie Webseiten gelesen werden
      6. 16.6 Orientierung und Navigation
      7. 16.7 Die sozialen Spielregeln: Netiquette im Web
    3. 17 Interaktive Oberflächen
      1. 17.1 Grundlagen zu Touch und Multi-Touch
        1. 17.1.1 Sensortechnologien für Touch
        2. 17.1.2 Buxtons Modell der 3 Zustände
        3. 17.1.3 Das Midas Touch Problem
        4. 17.1.4 Das Fat Finger Problem
        5. 17.1.5 Interaktionskonzepte für Touch
      2. 17.2 Groẞe Interaktive Oberflächen
        1. 17.2.1 Beidhändige Interaktion
        2. 17.2.2 Mehrere Benutzer
        3. 17.2.3 Raumaufteilung
    4. 18 Mobile Interaktion
      1. 18.1 Unterbrechbarkeit
      2. 18.2 Explizite vs. Implizite Interaktion
      3. 18.3 Visualisierungen für kleine Bildschirme
      4. 18.4 Mobile Interaktionskonzepte
      5. 18.5 Mobile Sensorik
    5. 19 Ubiquitous Computing
      1. 19.1 Technologische Grundlagen des Ubiquitous Computing
      2. 19.2 Information Appliances
      3. 19.3 Tangible User Interfaces
      4. 19.4 Interaktionskontext
        1. 19.4.1 Physischer Kontext
        2. 19.4.2 Sozialer Kontext
        3. 19.4.3 Diensteorientierter Kontext
        4. 19.4.4 Kontextsensitivität am Beispiel Fuẞgängernavigation
      5. 19.5 Wearable Computing
    6. 20 Virtual Reality und Augmented Reality
      1. 20.1 Virtual Reality
        1. 20.1.1 Eingabe: Tracking
        2. 20.1.2 Ausgabe: Displays
        3. 20.1.3 Interaktion in der Virtuellen Welt
        4. 20.1.4 Eintauchen in die virtuelle Welt
      2. 20.2 Augmented Reality
        1. 20.2.1 Eingabe: Tracking
        2. 20.2.2 Ausgabe: Displays
        3. 20.2.3 Interaktion und UI Konzepte in AR
  10. Bildnachweis
  11. Literatur
  12. Stichwortverzeichnis