多维度人机交互实验设计与数据分析

table {
border-collapse: collapse;
width: 100%;
margin-bottom: 1rem;
}
th, td {
border: 1px solid #ddd;
padding: 8px;
text-align: left;
}
th {
background-color: #f2f2f2;
}
tr:nth-child(even) {
background-color: #f9f9f9;
}
pre {
background-color: #f8f8f8;
padding: 15px;
border-radius: 4px;
overflow-x: auto;
}

1、彭菲尔德运动小人图展示了大脑皮层中用于人类反应器的区域，该图用实心条表示每个反应器的皮层区域，每个条的长度是一个量化指标。反向设计运动小人图以确定每个条的长度，将数据整理到电子表格中。对于所有反应器，将相应条的端点数字化，并将值输入到电子表格中。创建一个条形图，显示每个反应器的相对皮层区域量。将腿部、手臂和头部的值汇总在一起，每个部分显示为各贡献反应器的总和。准备一份关于运动小人图和各种反应器的实证数据的简短报告或幻灯片演示。

任务步骤

按照以下步骤完成任务：

反向设计彭菲尔德运动小人图，确定每个条的长度。

将数据整理到电子表格，对所有反应器，将对应条的端点数字化并输入值。

创建条形图展示各反应器相对皮层区域量。

汇总腿部、手臂和头部的值，以各贡献反应器总和呈现。

准备关于运动小人图和实证数据的简短报告或幻灯片演示。

2、按照以下步骤进行一项关于记忆回忆的实验。找一个旧的废弃键盘，取下字母键键帽。使用绘图应用程序，创建并打印出标准英文键盘字母部分的轮廓。（或者，只用26个小硬纸板方块，每个方块上打印一个字母。）找五名计算机用户（参与者）。让每个人在打印纸上摆放键帽。将任务时间限制在三分钟内。记录正确摆放的键帽数量。然后，按以下方式评估每个参与者的打字风格和打字速度。在编辑器中打开一个空白文档，输入43个字符的短语“敏捷的棕色狐狸跳过了懒狗”。在下一行，让参与者正确输入相同的短语。测量并记录所用时间（秒）。重复五次。对于每个参与者，观察并记录打字风格是盲打还是寻键式打字。将数据输入电子表格。使用公式s = (43/5)/(t/60)将输入短语的时间（t，秒）转换为打字速度（s，单词/分钟）。就“正确摆放的键帽数量”的实验结果准备一份简短的报告或幻灯片演示文稿。综合考虑参与者的整体情况，以及按打字速度和打字风格进行分析。讨论其他相关观察结果。

请按照以下步骤完成实验：

准备材料

：

– 找一个旧键盘，取下字母键键帽；

– 用绘图应用打印键盘字母部分轮廓，或用26个打印字母的小纸板方块代替。

招募参与者

：

– 找五名计算机用户。

键帽摆放任务

：

– 让参与者在三分钟内将键帽摆放在打印纸上；

– 记录正确摆放的键帽数量。

打字测试

：

– 在编辑器输入指定短语，让参与者重复输入五次；

– 记录每次用时。

记录打字风格

：

– 观察并记录每个参与者是盲打还是寻键式打字。

数据处理

：

– 将数据录入电子表格；

– 用公式 $ s = frac{43/5}{t/60} $ 计算打字速度。

结果呈现

：

– 准备报告或幻灯片；

– 综合考虑参与者整体、打字速度和打字风格分析“正确摆放的键帽数量”；

– 并讨论其他相关观察结果。

3、进行一项关于书面英语冗余性和熵的小型实验，类似于香农字母猜测实验。使用5 – 10名参与者，借助特定的LetterGuessingExperiment软件。为每位参与者进行五次试验（短语）。分析正确猜出的字母数量（冗余性）和错误猜出的字母数量（熵）的结果。从整体和按参与者来检查结果。此外，调查回答是否根据字母在单词和短语中的位置而有所不同。就你的发现准备一份简短的报告或幻灯片演示。

招募5 – 10名参与者。

使用LetterGuessingExperiment软件进行实验，为每位参与者进行五次短语试验。

分析结果，包括正确猜出的字母数量（代表冗余性）和错误猜出的字母数量（代表熵）。

从整体和按参与者分别检查结果。

调查回答是否根据字母在单词和短语中的位置而有所不同。

就上述发现准备一份简短的报告或幻灯片演示。

4、构建一个关于技能行为的图表，其中一个轴表示感觉 – 运动技能，另一个轴表示心智技能。在两个轴上，原点附近标注“少”，末端附近标注“多”。在图表中添加标记，展示至少五种计算技能。根据每项任务中对感觉 – 运动技能和心智技能的相对侧重来确定标记的位置。准备一份简短的报告或幻灯片演示，描述每种技能，并说明标记在图表中位置的合理性。

任务步骤说明

构建一个二维图表，横轴和纵轴分别代表感觉-运动技能和心智技能，在两轴原点处标注“少”，末端标注“多”。

在图表中添加至少五个标记来代表计算技能，依据各技能对感觉-运动技能和心智技能的侧重确定标记位置。

准备报告或幻灯片，描述每个技能并说明标记位置的合理性。

5、使用GraffitiExperiment软件进行一项关于手势输入、人类表现和人为错误的小型实验。该软件有Windows版和安卓版。招募约10名参与者，将他们分成两组，每组使用不同的输入方法。对于Windows版可考虑使用鼠标和触摸板，安卓版可考虑使用手指和手写笔。该软件使用Graffiti手势进行文本输入。在实验中，参与者需输入字母表10次。设置对话框中的一个选项是“短语文件”，使用alphabet.txt，将“短语数量”设置为10，保持“显示手势集”选项勾选，手势可在实验屏幕中查看。参与者可以使用退格键（←）纠正错误，但要指示他们每个符号的纠正尝试次数不超过3次。数据收集是自动的，如需完整详细信息请查阅API。分析数据以揭示两组参与者在10次试验中的进展情况，分析输入速度（每分钟单词数）、错误率（%）和每个字符的按键次数（KSPC，这里的“按键”指手势笔画）。根据你的发现准备一份简短的报告或幻灯片演示。

实验步骤

按照以下步骤完成实验：

下载GraffitiExperiment软件（有Windows和安卓两个版本）。

招募约10名参与者并分成两组，分别采用不同输入方法（Windows用鼠标和触摸板，安卓用手指和手写笔）。

让参与者使用软件输入字母表10次，设置“短语文件”为

alphabet.txt
，“短语数量”为10，勾选“显示手势集”。

告知参与者可用退格键纠错，但每个符号纠错不超3次。

利用软件自动收集数据，查阅API获取完整信息。

分析两组参与者10次试验的数据，包括输入速度（wpm）、错误率（%）和每个字符的按键次数（KSPC）。

根据分析结果准备简短报告或幻灯片演示。

6、使用 ReactionTimeExperiment 软件进行一项关于人类反应时间的小型实验。招募约 10 名参与者。设置对话框按照软件默认的标准设置。进行实验过程可参考一般的反应时间实验流程。考虑对软件进行某种修改，例如在视觉搜索任务中使用单词而不是字母，或者在简单反应时间任务中使用听觉刺激而不是视觉刺激。这种修改可以作为比较的依据（例如，对单词的视觉搜索与对字母的视觉搜索，或者对听觉刺激的反应时间与对视觉刺激的反应时间）。准备一份关于你的研究结果的简短报告或幻灯片演示。


按照要求，先获取 *ReactionTimeExperiment* 软件，招募约 10 名参与者。  
按软件默认标准设置对话框，按一般反应时间实验流程开展实验。  
可对软件做修改，如：
- 视觉搜索用单词替代字母  
- 简单反应时间任务用听觉刺激替代视觉刺激  

以修改内容作为比较点，实验结束后准备关于研究结果的简短报告或幻灯片演示。

7、以下48个数据点是目标选择实验一系列试验中x轴的选择坐标（单位：像素）。目标宽度为16像素，中心位于x = 0处。数据为 – 6, 5, 1, 7, 4, 10, – 4, 0, – 15, 16, – 4, 9, – 3, 2, – 1, 5, – 5, 2, 6, – 34, 0, 4, 1, – 1, – 38, 2, 0, 1, – 16, 0, 1, 0, – 2, – 30, – 67, 3, – 2, 11, – 4, 4, 0, – 45, – 7, 3, – 4, 3, 0, – 2。分析这些数据，检查数据集中是否存在异常值。就你的发现准备一份简短的报告或幻灯片演示文稿。包含一个合适的图表来展示选择坐标的分布情况。

异常值分析任务说明

需对给定的48个x轴选择坐标数据进行分析，以确定是否存在异常值。可以采用如

四分位数间距（IQR）

等方法来识别异常值。

分析完成后，需准备一份简短报告或幻灯片，内容应包括：

数据分析方法（如IQR的计算过程）

识别出的任何异常值

适当的图表展示选择坐标的分布（如箱线图）

8、以下数据来自一个目标选择任务：起始坐标（x/y）：765, 592.5；目标坐标（x/y）：640, 126；目标宽度：100；实际光标路径的x坐标（Px）：762, 764, 766, 766, 767, 768, 769, …；实际光标路径的y坐标（Py）：626, 628, 629, 630, 631, 631, 631, …。任务是将光标从起始坐标移动到目标坐标，并选择以目标坐标为中心、宽度为直径的圆形目标。实际光标路径由一系列具有坐标Px和Py的点给出。完整路径被数字化为224个点。分析数据以计算运动变异性（MV）和目标重新进入次数（TRE）。可以使用电子表格或你选择的编程语言进行计算。包括可能揭示交互中性能问题的其他度量。就你的发现准备一份简短的报告或幻灯片演示。酌情包含可视化辅助工具。

目标选择任务数据分析

需分析给定的目标选择任务数据，计算以下指标：

运动变异性

（MV）

目标重新进入次数

（TRE）

可使用电子表格或编程语言进行计算。

其他相关性能指标

在分析过程中，还应考虑以下可能揭示交互中性能问题的其他度量：

运动偏移

（MO）

运动误差

（ME）

任务轴交叉

（TAC）

运动方向改变

（MDC）

正交方向改变

（ODC）

分析结果呈现

根据分析结果准备一份简短报告或幻灯片演示，并酌情添加可视化辅助工具以增强理解与展示效果。

9、万尼瓦尔·布什（Vannevar Bush）的“人类经验”中，是什么启发了他发明麦克斯存储器（memex）？这种启发与麦克斯存储器有哪些相似之处？

以下是将给定文本内容调整为Markdown格式的结果：

布什发明麦克斯存储器的灵感来自当时的电话交换机，他将其描述为“密封在薄玻璃容器中的金属蜘蛛网”（即真空管）。电话交换机中错综复杂的连接迷宫催生了麦克斯存储器的构想。

相似之处在于，麦克斯存储器具有关联索引功能，能将兴趣点连接起来，选择一个项目会自动选择另一个，这与电话交换机中连接的概念类似；同时，关联索引也类似于如今的超链接和书签，就像电话交换机实现了不同线路的连接一样，麦克斯存储器实现了知识的关联和便捷访问。

10、这里有一些研究主题：3D 主机游戏、VR 游戏、驾驶时使用手机、社交网络中的隐私设置、位置感知用户界面、游戏中的触觉反馈、多点触控桌面交互。选择其中一个主题（或其他主题），构建一个表格。如有必要，缩小主题范围（例如，驾驶时用手机发短信），并找到至少五篇相关研究论文纳入表格。表格中每行代表一篇论文，列包含可在论文之间进行比较的研究细节。准备一份关于该表格的简短报告或幻灯片演示文稿。包括所选论文的引用和参考文献。

可按以下步骤完成任务：

从给定的研究主题中选择一个，若有必要可缩小范围。

利用 Google Scholar、ACM 数字图书馆等资源查找至少五篇相关研究论文。

构建一个表格，每行对应一篇论文，列包含界面或交互技术方面、测试条件、获得的结果等研究细节。

界面或交互技术方面	测试条件	获得的结果
论文1技术描述	论文1测试条件	论文1结果
论文2技术描述	论文2测试条件	论文2结果
论文3技术描述	论文3测试条件	论文3结果
论文4技术描述	论文4测试条件	论文4结果
论文5技术描述	论文5测试条件	论文5结果

准备一份简短报告或幻灯片演示文稿，内容涵盖表格情况，并包含所选论文的引用和参考文献。

11、创建三个图表，每个图表包含某事物的两种实现方式，任何事物均可。确保至少有一个图表使用基于计算机的物品，至少有一个图表使用非基于计算机的物品。准备一份简短的报告或幻灯片演示，描述这些物品、实现方式，并说明它们在图表中位置的合理性。

需要根据题目要求开展以下工作：

创建三个类似的图表

：

– 其中至少一个图表使用

基于计算机的物品

（如不同设计的软件界面）。

– 至少一个图表使用

非基于计算机的物品

（如不同款式的杯子）。

– 每个图表需展示某事物的

两种实现方式

。

准备一份简短报告或幻灯片

：

– 内容应涵盖对这些物品的描述。

– 对两种实现方式的说明。

– 图表中位置安排的合理性分析。

12、基于你个人使用计算技术的经验，找出一个小的交互问题。准备一份简短的报告或幻灯片演示，识别并描述该问题。无论问题多么小，都要尽可能详细地描述它。提出解决该问题的方法。在适当的情况下使用可视化辅助工具。广义地解释“计算技术”，但请不要使用微波炉或运动手表这类物品作为示例。

题目要求说明

该题目要求基于个人使用计算技术的经验，找出小交互问题，并准备报告或演示来：

识别问题

详细描述问题

提出解决办法

必要时可使用可视化辅助工具。

说明

：“计算技术”的解释较为宽泛，但

不得使用微波炉和运动手表

作为例子。

13、设计并发放一份简单的问卷，以收集四项信息：性别、年龄、每天使用计算机的时长以及首选的计算机品牌（苹果电脑还是个人电脑）。使用比率量表问卷项目来收集受访者的年龄信息。就调查结果撰写一份简短的报告或制作一个幻灯片演示文稿。

任务说明

该任务要求设计并实施简单问卷，收集以下信息：

性别

年龄（使用比率量表进行收集）

每日使用电脑时长

偏好电脑品牌（苹果电脑或个人电脑）

在完成数据收集后，需就所得结果撰写报告或制作幻灯片。

14、使用谷歌学术或ACM数字图书馆，从近期会议论文集中查找几篇研究论文。研究这些论文的摘要，判断其是否简洁明了，以及是否传达了研究中的“做了什么”和“发现了什么”。选择两篇摘要（也许是最好的和最差的），并就你的分析准备一份简短的报告或幻灯片演示文稿。酌情提出改进建议。

这是一个学生练习任务，需要按以下步骤完成：

使用谷歌学术或ACM数字图书馆，从近期会议论文集中查找几篇研究论文；

研究这些论文的摘要，判断其是否简洁明了，是否传达了研究中的“做了什么”和“发现了什么”；

选择两篇摘要（最好和最差的）；

就分析准备一份简短报告或幻灯片演示文稿；

酌情提出改进建议。

15、招募一些参与者，使用两种键盘布局的纸质模型进行文本输入研究。准备一份包含键盘图像的讲义。讲义上半部分标有“布局A”，下面是一段文本，使用“the quick brown fox jumps over the lazy dog”。文本下方是键盘。下半部分标有“布局B”，下面是相同的文本，再下面是另一种键盘。对于这两种键盘，可以使用Opti（A）和Qwerty（B），或者其他感兴趣的布局，如Hunter等人提出的Metropolis布局或Textware Solutions的Fitaly布局。要求参与者使用非标记笔（如倒置的笔）点击键盘图像输入该短语。他们要在一个键盘上输入该短语5次，然后在另一个键盘上再输入5次。使用手表或其他计时设备记录每个短语的输入时间，并将时间记录在记录表上。将参与者分成两组，并对测试顺序进行平衡处理。测试完成后，将数据输入电子表格。使用公式s = 43/5t/60将输入时间t（秒）转换为输入速度s（单词/分钟），其中43/5是单词数，t/60是分钟数。对数据使用方差分析来分析数据的显著效应。对于方差分析，该实验有三个自变量：布局（A，B）、短语迭代次数（1、2、3、4、5）和组（AB，BA）。布局和短语迭代次数是组内变量，组是组间变量。按照标准的双栏会议格式，为该实验撰写一篇研究论文。最好使用LaTeX或Overleaf以及ACM会议提交模板。最终格式的报告应在6 – 8页，并至少引用四篇论文。


# 研究内容概述

本研究围绕使用两种键盘布局的纸质模型开展文本输入实验。实验步骤如下：

1. **参与者招募与材料准备**  
   - 招募参与者  
   - 准备包含两种布局（如Opti和Qwerty等）及特定文本的讲义

2. **实验过程**  
   - 让参与者用非标记笔在键盘图像上输入短语  
   - 在一个键盘输入5次后换另一个再输5次  
   - 使用计时设备记录输入时间并填入记录表  
   - 将参与者分组并平衡测试顺序

3. **数据处理**  
   - 测试结束后将数据录入电子表格  
   - 用公式 $ s = frac{43}{5t/60} $ 将输入时间转换为输入速度

4. **数据分析**  
   - 运用方差分析数据  
   - 实验有三个自变量：布局、短语迭代次数和组  
     - 布局和短语迭代次数为组内变量  
     - 组为组间变量

5. **论文撰写**  
   - 按标准双栏会议格式撰写6 - 8页的研究论文  
   - 推荐使用LaTeX或Overleaf及ACM模板  
   - 至少引用四篇论文

16、招募一些参与者进行文本输入研究。采用与之前学生练习类似的程序，但不使用纸质模型，而是使用SoftKeyboardExperiment软件。许多选项可通过设置对话框进行设置，包括从七种预配置的键盘布局中选择两种。该软件还支持自定义布局和单词补全功能。有关更多详细信息，可参考API。软件会自动收集数据，包括诸如输入速度（每分钟字数）、错误率（%）和每个字符的按键次数（KSPC）等因变量指标。按照标准要求为该实验撰写一篇研究论文，使用标准的双栏会议格式和ACM会议提交模板，引用并参考至少四篇论文（例如，关于软键盘的研究论文）。


## 招募参与者开展文本输入研究

- **研究工具**：采用 SoftKeyboardExperiment 软件
- **设备要求**：不使用纸质模型

### 软件功能

- 支持通过设置对话框选择**两种预配置键盘布局**
- 支持**自定义键盘布局**
- 支持**单词补全**功能
- 可通过[参考API](#)获取更多信息

### 数据收集

软件将**自动收集以下数据**：

- 输入速度
- 错误率
- 每个字符按键次数

### 论文撰写要求

- 按照**标准双栏会议格式**
- 使用**ACM模板**
- **至少引用四篇论文**