Interaktionsdesign

Unter Interaktion ist jede Form der zielgerichteten Kommunikation zwischen Benutzer und Computer zu verstehen.
Bei der Interaktion entsteht eine bidirektionale Kommunikation, in dem Kommunikator und Rezipient wechselseitig aufeinander einwirken.
Interaktivität bezeichnet die Fähigkeit eines Systems, im laufenden Betrieb Benutzereingriffe zu erlauben, auf welche dieses in möglichst kurzer Zeit und in geeigneter Weise reagiert.

Das notwendige Maß an Interaktivität hängt von der Art der Anwendung ab. Frage, die man stellen muss: handelt es sich um eine einfache lineare Präsentation oder um eine Lernanwendung, wo Fragen beantwortet werden sollten oder das Lernangebot sogar selbst zu konfigurieren ist.

Nachfolgend sind Formen der Interaktivität und ihre Beschreibung (nach Khazaeli)

Interaktivitätsgrad	Beschreibung
Lineare Navigation	Navigationsmöglichkeit auf festgelegten Pfaden - vor- und rückwärts
Nonlineare Navigation	Uneingeschränkte Navigationsmöglichkeit durch die Informationen
Medienkontrolle	Film- und Audio-Einstellungen möglich, Suchmöglichkeit nach Begriffen und Texten
Ein- und Ausgabefunktionen	Versenden und Ausdrucken der Daten möglich, mit Feedback des Systems
Konfigurierbarkeit	Schwierigkeitsgrad bei Lernsituationen oder Spielen selbst definierbar, Möglchkeit für den Eingriff des Benutzers in die Anwendung
Erweiterbarkeit	Informationen können hinzugefügt und geändert werden
Einbindung oder Immersion	Durch entsprechende Schnittstellen kann der Benutzer durch Augenbewegungen, Datenhandschuh in die Datenwelt "eintauchen"
Anpassung oder Adaptivität	Die Software ist fähig Benutzerprofile zu erstellen und sich diesen anzupassen

Weiterführende Links :
Themen zur Mensch-Maschine Interaktion: auf der Website des Lehrstuhls für Technische Informatik der RWTH Aachen, http://www.techinfo.rwth-aachen.de/Home/index2.html

Die Durchführung der Interaktion seitens des Anwenders erfolgt durch Eingabegeräte. Unterschiedliche Interaktionsmöglichkeiten, entsprechend der Technologie fordern unterschiedliche Hardwarekomponente. Nachfolgend die meist verbreiteten Technologien und Eingabegeräte :

• Standard-Computer-Tastatur
  Mögliche Interaktionen:
• • alphanumerischen Eingabe von Koordinaten und Größenangaben.
  • Navigationsaufgaben über die Cursor-Tasten
• Standard-Maus:
  • direktes Zeigegerät, verwendbar auch für die Navigation in 3D-Welten
• 3D-Eingabegeräte:
  • 3D-Mäuse, Spaceball - für die Durchführung komplexerer 3D-Operationen, zur Navigation von Walk-Throughs
  • Joystick:- Navigationsaufgaben insbesondere im Unterhaltungsbereich
• Tracking-Systeme: zur Erfassung von Realraum-Positionen(z. B. Betrachterstandort, Handposition).
  Die Steuerung des Systems kann mechanisch, elektromagnetisch oder Kamera-basiert sein.
  • Beispiele:
    • Datenhandschuhe: - Zeige- und Haptik-Funktionen auf Objekte in der virtuellen Welt. Sie ermöglichen die Abfrage verschiedener Parameter, zB.: Handposition
    • Datenhelm (Head Mounted Display) - Monitorhelm, der Bilder direkt vor die Augen projiziert und das komplette Eintauchen (Immersion) in virtuellen Welten ermöglic
• Verarbeitung haptischer Informationen - nur als Forschungsprototypen verfügbar, Ziel ist es die Kraft- und taktile Rückkopplung zu erfassen.

Zwischen der Gestaltung und Benutzung technischer Geräte und der Computersysteme gibt es viele Parallelen. In beiden Fällen handelt es sich um das Ausmaß der Benutzbarkeit des Geräts/Systems, indem es von einem bestimmten Benutzer verwendet werden kann, um bestimmte Ziele in einem bestimmten Kontext effizient zu erreichen.

Um die leichte Bedienbarkeit einer Benutzerschnittstelle zu gewährleisten ist es wichtig, dass bei der Entwicklung der Anwendung auf die Bedürfnisse und Denkensmuster des potenziellen Nutzers sowie auf die Nutzungsbedingungen (Umgebung und Hardwarevoraussetzungen) der Anwendung Rücksicht genommen wird.

Die wichtigste Aspekte der Gestaltung der Interaktion (vgl. Preim):

• Kenntniss von Grundsätzen der Visuellen Gestaltung
  • Gestalthheoretische Grundlagen bezüglich der Gestaltung von Menüs, der Bedienelemente (grundlegende Visualisierungsprinzipien, wie: Prägnanz, Einfachheit, Unverwechselbarkeit, Einzigartigkeit)
• Wahrnehmungsaspekte der Informationsverarbeitung
  • kognitive Prozesse in der Wahrnehmung der Information (Information aufnehmen, behalten und erinnern) und mit den daraus resultierende Konsequenzen für die Mensch-Computer-Interaktion ausseinanderzusetzen
  • Wahrnehmungssysteme (Sehen, Hören, Kombination der Rezeptionskanäle)
  • Alters-, Vorbildung und geschlechtsspezifische Unterschiede des Menschlichen Denkens
  • Abhängigkeit der Informationsverarbeitung von Aspekten wie Müdigkiet, Ängstlichkeit, Motivation
• Benutzerbezogene Faktoren
  • Alter, Geschlecht
  • Körperliche Fähigkeiten
  • Computervertrautheit, Motivation
  • Ausbildungsniveau, kognitive und motorische Fähigkeiten
• Aufgabenbezogene Faktoren
  • Art der Anwendung
  • Ziel der Anwendung
  • implizierte Schnittstellen
  • Bearbeitung der Datenmenge in einem bestimmten Zeitraum
  • Arbeitsschritte
  • Fehlerrate bei der Durchführung der Aufgabe
  • Häufigkeit der Durchführung der Anwendung

Die folgenden grundlegende Fragen sollten bei der Gestaltung einer Interaktion geklärt werden:

• was sind Ziele der Interaktion
• wer ist der potentielle Benutzer
• was sind die Aufgaben (d. h. der Handlungen, die auszuführen sind, um ein Ziel zu erreichen)
• wie ist die Ausstattung des Benutzers (insbesondere Software und Hardware)
• welche sind die Nutzungsbedingungen und -Gewohnheiten

• Erfüllt das Medium die angestrebten Funktionen? (bei Lernenden: Motivation, Problemdarstellung, Informationsvermittlung, Übung, Vertiefung, Erfolgskontrolle)
• Ist die Navigation intuitiv, unterstützt sie den Benutzer bei seiner Suche sinnvoll? Ermöglicht sie erkennbare Rückkopplung des Systemzustandes? (z.B.: aktivierte oder selektierte Menüzustände)
• Entspricht die Interaktion der Erwartungshaltung der Zielgruppe?
  • Unterstützt sie die Denkensweise des Benutzers - sowohl mit den sprachlichen Formulierungen, als auch der inhaltlichen Gliederung und visuellen Gestaltung der Bedienelemente (Icons, Grafiken)
  • ist die Art der Didaktik, Gestaltung und Interaktion zielgruppen- und aufgabegerecht?
• Berücksichtigt die Konzeption der Interaktion und der Struktur der Benutzerschnittstelle benutzerbezogene Faktoren? (Vorkenntnisse, Alter, Motivation, Umgang mit dem Medium - bei Lernprogramme Lernweg, Schwierigkeitsgrad, Lernsituation)
• Sind die Verknüpfungen zu den anderen Screens logisch und sinnvoll? Fördern sie ein leichtes Arbeiten?
• Sind die Feedback-Elemente der Zielgruppe angemessen? Helfen sie den Benutzer zur Aufgabenbewältigung?
• Ist die Schnittstelle adaptierbar gestaltet?
  • nimmt sie Rücksicht auf die unterschiedlichen kognitiven Fähigkeiten der Benutzer? bietet sie alternative Wege zur Nutzung des Systems? (Anpassungsfähigkeit der Fontgröße z.B. bei Sehbehinderung, Auswahl der Farben, Schnelle Kommandos, Tastenkürzel für professionellen Anwender)
  • berücksichtigt sie die unterschiedlichen Hardwarevoraussetzungen der unterschiedlichen Benutzer? (Konfigurierbarkeit des Fensterlayouts bei Programmen >> z.B.: personalisierte Bedienfeldsätze, wo bestimmte Icon-Liste unterdrückt werden könnten - )
• Unnterstützt die Interaktion den Benutzer bei der Interpretation des Systemzustandes, diagnostizieren und beheben von auftretenden Fehlern? (Kurze Meldung bei Fehrelmeldungen, mit Hilfe-Buttons, Verweise auf ergänzende Informatiionen)

Im Web ist der Benutzer in den Rezeptionsprozess viel stärker eingebunden, als bei den traditionellen Medien - hier wird dem Nutzer angeboten selbst Entscheidungen zu treffen bezüglich der Auswahl der Information. Er hat ausserdem die Möglichkeit Feedback zu erhalten, sich in gemeinschaftförderne Bereiche anzumelden (Diskussionsforen, Chat/IRC zu nutzen).

Typische Anwendungen im Web:

• Elektronische Publikationen , Zeitschriften mit der Option des Bestellens der Information, Abonnenten-Service
• Touristen-Infosysteme mit abrufbaren Infos über Wetterinformationen, Bestellservice an Hotels, Verkehrsinfo
• eLearning - interaktive Lernmöglichkeiten mit konfiguriergaren Lernpfaden
• interaktiver Support zum Downloaden von Softwares, Demoprogramme
• Distribution von Produkten - e-Business

Typische Interaktionsaufgaben im Web:

• Navigieren in der Website
• Dialoge und Formulare (Eingabefelder, Auswahl von Optionen >Radiobuttons, Eingabe von Text o. numerischer Werte, Auswahllisten)
• Steuern von Multimedia-Elementen (Video abspielen, Lautstärke einstellen)
• Suchen von Inhalten - Suchbegriffe interaktiv verfeinern
• Skalieren der Inhalte
• Abbrechen von Aktionen
• Ausgeben der Inhalte (Drucken)
• Personalisierung (Bookmarks - individuelle Listen erstellen>>z.B.: Fotocommunities mit Auswahl an Fotografenseiten; persönlichen "Warenkorb" anlegen bei einem Buchversand
• Kommunikation durch:
  • Mail
  • Talkrunden (IRS, Chat)
  • User-Communitys (UCs), Foren

Vorteile der interaktiven Systeme im Web:

• Keine anfallende Kosten für die Distrubution der Software
• Möglicheit für kolaborative Anwendungen (mehrere, geografisch verteilte User können gleichzeitig und gemeinsam an Aufgaben arbeiten)
• HTML-basierte Hilfesysteme können in der Anwendung eingebunden werden

Einschränkungen bei der Entwicklung von Interaktionen fürs WWW
Bei der Gestaltung interaktiver Systeme auf Basis des WWW muss man, gegenüber herkömmlicher interaktiven Systemen, mit den Einschränkungen der Plattform WWW rechnen, z. B. die begrenzte Bandbreite und Arbeitsgeschwindigkeit..

Die Interaktion muss Rücksicht nehmen auf die Darstellungs- und Interaktionsmöglichkeiten der Sprache HTML - derzeit dem Standard HTML4.0. Folgende Interaktionstechniken werden von HTML4.0 nicht unterstützt (Preim):

• direkt-manipulative-Handhabung von grafischen Darstellungen
• die Navigation in Pulldown-Menüs, wo die Menüäste ausgeklappt werden, wenn der entsprechende Eintrag selektiert ist
• das Selektieren von Radiobuttons (mit sofortiger Deselektion) anderer Radiobuttons.

Interaktion ist ein wichtiger Bestandteil der Kommunikation: sie fordert eine wechselseitige Anteilnahme zwischen Kommunikator und Rezipient - sie ist auf den wechselseitigen Dialog Mensch-Computer aufgebaut.

Die Usability (=Nutzungsfreundlichkeit) einer Anwendung hängt von dem potenziellen Nutzer, den Aufgaben und dem Kontext, indem die Anwendung benutzt wird, ab. Eine optimale Nutzung eines Systems liegt dort, wo alles hervorsehbar ist, ohne es monoton zu wirken. Der Benutzer soll die Funktionalität einer Anwendung leicht erschließen.

Der Usability-Aspekt einer Benutzerschnittstelle bezieht sich auf die Erlernbarkeit, auf den Grad der Aufgabenerfüllung und Zufriedenheit des Benutzers.
Grundsätze für die Gestaltung von Dialogen sind in der Europäischen Norm EN ISO 9241-10 zusammengefasst: http://www.informatik.uni-stuttgart.de/ifi/ds/Lehre/Softerg/iso9241.pdf

Ergonomische Anforderungen für Bürotätigkeiten mit Bildschirmgeräten Teil 10: Grundsätze der Dialoggestaltung (ISO 9241-10 : 1995)

• Aufgabenangemessenheit
• Selbstbeschreibungsfähigkeit
• Steuerbarkeit
• Erwartungskonformität
• Fehlertoleranz
• Individualisierbarkeit
• Lernförderlichkeit

Kriterien von besonderer Bedeutung bei der Gestaltung von Interaktionen im WWW (vgl. Preim):

• Unterstützen von unterschiedlichen Browser und Benutzereinstellungen , alternative Wege anbieten
• Browserinfo für die maximale Darstellungsqualität der Inhalte ("diese Seite ist optimiert für...")
• alternative Wege für die abgeschaltete Bilder-Anzeige und Skriptausführung anbieten
• PlugIn-Info (Querhinweise zum Download)und Unterstüzen der Installation von benötigten PlugIns, bzw. Bereitstellung von Alternativen
• Kostenfaktor der Nutzung der Information berücksichtigen: Schnell ausführbare Anwendung (Ladezeiten der Inhalte), Erreichbarkeit des Gesuchten mit möglichst wenig Mausklicks
• Scrollbarkeit vermeiden (Nutzung des Platzes durch Tabellen - mehrspaltige Organisation der Texte)
• Möglichkeiten für Font-Einstellungen (Barrierefreies Web: flexible Fontdefinitionen)
• Selektiertes erkennbar machen (Menüpunkte)
• benutzerbezogene Faktoren berücksichtigen (Vorkenntnisse, Alter, Motivation, Umgang mit dem Medium) - alternative Wege zur Informationsuche bereitstellen (Suchalternativen für Anfänger, Fortgeschrittener ,Experte Benutzer>> geführte Touren, Übersichten, Suchbegriffe, Index)
• einprägsame WWW-Adressen verwenden - kurze, aussagekräftige, einprägsame Namen
• Erweitbarkeit, Aktualisierung, Wartung der Website berücksichtigen
• Systemrobustheit für die wachsende Zugriffszahl gewährleisten
• vielschichtige Auswertung der Logfiles der Website ermöglichen (Protokollierung der Aktionen von Benutzer, statistische Berechnungen, Visualisierung der Daten)

Mehr Inhalte über die Mensch-Computer-Interaktion im Web auf die Website von ACM, Organisation für Computerexperten die sich in unterschiedlichen Beiträgen vielschichtig mit Mensch-Computer-Interaction im Web ausseinandersetzen (englische Texte, zur Benutzung Registration notwendig) http://www.acm.org/sigchi/

Beispiele:
Hier werden vorallem innovative Navigationsmöglichkeiten und Datenvisualisierungen gezeigt, die unterschiedliche Interaktionen in unterschiedlichen Anwendungen darstellen
Weiterführende Links für datengesteuerte Visualisierungen:

• http://www.cybergeography.org/atlas/atlas.html
• http://plasma.nationalgeographic.com/mapmachine/search.html
• http://www.inf.ethz.ch/personal/lombardo/archives/da/node5.html
• http://www.kartoo.net/e/de/demos.php
• https://www.mindjet.com/de/products/mindmanager_x5pro/index.php?s=2

3D-Widgets (3D-Bedienelemente) fürManipulationen von 3D-Daten
Interaktionsaufgaben:

• Selektion, Skalierung, Rotation eines 3D-Objekts
• Manipulation einer Spot-Lichtquelle
• Manipulation einer Kamera

Anwendungsgebiete:

• Medizin (3D-Modelle des menschlichen Körpers, Visualisierungen die interaktiv erkundet werden können, virtuelle Operationen
• Architektur - virtuelle Durchgänge, Präsentation
• Visualisierung von großen Datensätzen (für die 3D-Präsentation von Daten und Strukturen anhand von Raum-Metaphern >> Virtuelles Büro, Weltall, Globus, Städte und Gebäude, Häuser und Räume)

3D-Geovisualisierung: Desktop-Applikation zur Generierung eines Höhenmodells bzgl. der 3D-Geovisualisierung des Umfeldes
http://gio.uni-muenster.de/
Gerendertes Bild mit Cockpit-Widgets:
http://gio.uni-muenster.de/beitraege/ausg04_1/05cGIO_Schmidt-May-Heinen_xith_hypso.jpg
Computergestützte Trainingssysteme ermöglichen in hohem Maße das Erzeugung visueller Projektionen für die Anwender um Anwendungen auf dem Gebiet der Aviatik in Echtzeit zu generieren.
Flugsimulation
http://www.viewtec.ch/techdiv/vr_info_d.html
Computergestützter Trainingssystem: Applikation für Medizin
http://www.viewtec.ch/techdiv/vr_info_d.html

3D-Widgets (3D-Bedienelemente) zur Interaktion mit abstrakten Daten
Interaktionsaufgaben (nach Preim): Auswahl aus unterschiedlichen Daten

• aus einer strukturierten Menge (Menüauswahl) >> z.B. Perspektivische Wand
• aus einer hierarchisch strukturierten Menge >> z.B. ConeTree
• aus unstrukturierten Daten - z.B. Metapher-basierte Browser >> Buchmetapher
• aus einer Graphstruktur >> hyperbolische Projektion nach Planeten-Metapher

Die Informationsdarstellung basiert in vielen Fällen aud die Fisheye-Ansicht. Die Fisheye-Perspektive dient zur hyperbolischen Visualisierung einer Hierarchie, basiert auf der Technik der Fisheye-Ansicht, die eine Hervorhebung von kleinen Details ermöglicht, ohne den Context zu verlieren. Die Technik berücksichtigt unsere unmittelbare visuelle Wahrnehmung und Fähigkeit unseres Denkens: die Konzentration auf (lokale) Details ohne den (globalen) Überblick zu verlieren. Fisheye-Ansichten werden oft in Hypertextstrukturen eingesetzt, wo Details durch Fokusierung gezeigt werden, mit Visualisierung der Hypertextstruktur durch Graph mit Linien, Verbindungen zwischen den einzelnen Knoten. Diese Ansichten, Fokuspunkte werden von der Benutzeraktion ausgehend generiert. Ein wesentlicher Aspekt in Bezug auf die interaktive Anwendung ist, dass die Bewegung in der Dimensionierung flüssig und nachvollziehbar ist, ohne die Orientierung zu verlieren.
Beispieldatei

Perspektivische Wand - zur Navigation in strukurierten Daten
http://www.inf.ethz.ch/personal/lombardo/archives/da/node6.html
Entwickelt am XEROX PARC. Aufbau: eine Wand mit Frontfläche, parrallel zur Sichtebene mit gut erkennbaren Informationen, die vom Benutzer verschiebbar sind. An den Seitenfläächen sind die Informationen räumlich verzerrt dargestellt. Die Darstellung ermöglicht die Wahrnehmung fokussierter Informationen ohne dass das Detail verlorengeht.

ConeTree: Browser - für hierarhische Strukturen
Bild: http://www.inf.ethz.ch/personal/lombardo/archives/da/node9.html
Auszug aus einer Diplomarbeit von Andrea Lombardoni: VRML Interface for Internet OMS http://www.inf.ethz.ch/personal/lombardo/archives/da/da.html
Entwickelt am XEROX PARC zur räumlichen Darstellung hierarchischer Strukturen. Die Navigation passiert über die Knoten, nach einer Knotenselektion richtet sich der Baum so, dass die slelektierte Information auf den Benutzer ausgerichtet wird. Dabei wird auch Rotation der Baumhierarchie angewendet.
Hyperbolische Projektion von Graphen - Interaktion in unstrukturierten Daten
http://www.cybergeography.org/atlas/atlas.htmlVorteil der Anwendung: zur Navigation in großen Datenbeständen. Basiert auf Fisheye-Ansicht.