多媒體學(xué)習(xí)軟件的人機界面設(shè)計研究

引言

在設(shè)計多媒體學(xué)習(xí)軟件的人機界面時，許多人喜歡從繪畫布局出發(fā)，來考慮安排界面的構(gòu)圖，通常是追求華麗的色彩搭配，把多媒體學(xué)習(xí)軟件的人機界面變成了繪畫欣賞。在設(shè)計教學(xué)材料時，喜歡把多種形式的材料呈現(xiàn)在多媒體教學(xué)軟件的人機界面上，如同時呈現(xiàn)出文本、圖形、圖像、聲音等。有人喜歡將文本制作成各種圖形文字，或者采用新穎的動畫效果，而往往沒有重視多媒體教學(xué)軟件所表達(dá)的具體知識及其結(jié)構(gòu)，也沒有考慮學(xué)習(xí)者的先備知識及學(xué)習(xí)能力的差異。

人的注意資源是有限的，研究發(fā)現(xiàn)，人的視覺注意只能同時保持3~4個項目。人不可能同時注意到教學(xué)軟件界面上的所有目標(biāo)，而目標(biāo)的形狀、運動、顏色等都具有誘目性，很有可能導(dǎo)致學(xué)習(xí)者的視覺注意不自覺地轉(zhuǎn)向這些刺激，這樣就很容易分散學(xué)習(xí)時的注意力。

1  多媒體學(xué)習(xí)軟件人機界面的布局設(shè)計

使用眼球跟蹤儀對人觀測計算機屏幕的研究發(fā)現(xiàn)，人的視覺注意會對屏幕左上角40%的區(qū)域比較敏感，而對右下角15%的區(qū)域最不敏感。我們制作多媒體學(xué)習(xí)軟件人機界面的目的，就是通過在界面上呈現(xiàn)適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)素材來幫助學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)知識，因此，教學(xué)素材包含的信息才應(yīng)該是學(xué)習(xí)者注視的焦點。教學(xué)素材的突顯形式是吸引學(xué)習(xí)者注意的手段，選擇合適的素材形式是為了降低學(xué)習(xí)者的認(rèn)知負(fù)荷。

為了便于學(xué)習(xí)者使用多媒體學(xué)習(xí)軟件，設(shè)計師可在人機界面上設(shè)計適當(dāng)?shù)膱D標(biāo)，來使學(xué)習(xí)者通過圖標(biāo)操作軟件。但是,操作不是使用學(xué)習(xí)軟件的目的，要盡量避免操作給學(xué)習(xí)者帶來的認(rèn)知負(fù)荷。人機界面上設(shè)計的圖標(biāo)數(shù)量要少、風(fēng)格要統(tǒng)一、布局要簡潔，通常應(yīng)當(dāng)放置在人的視覺注意不敏感的區(qū)域，而把教學(xué)素材放在界面左上方視覺注意比較敏感的區(qū)域，并應(yīng)占據(jù)界面絕大部分。同時把圖表按鈕放在界面的左邊和下邊位置。左邊的圖標(biāo)對應(yīng)章節(jié)整體結(jié)構(gòu)，每個圖標(biāo)對應(yīng)一章或者一節(jié)。如果左邊每個圖標(biāo)表示一章，下邊的每個圖標(biāo)就對應(yīng)一節(jié),如果左邊一個圖標(biāo)表示一節(jié)，下邊的每個圖標(biāo)就對應(yīng)節(jié)內(nèi)的一個知識點。這樣，學(xué)習(xí)者看到界面就會操作，而且在最多三步之內(nèi)就能完成操作。

多媒體學(xué)習(xí)軟件的人機界面上，普遍使用的教學(xué)素材的形式有文本、圖形、動畫等，學(xué)習(xí)者瀏覽界面時，一般都是從左至右，從上到下當(dāng)，當(dāng)文本素材的內(nèi)容較難于理解而圖形較易于理解時，適合以圖解文，文本置于圖形左邊。當(dāng)圖形內(nèi)容是主要學(xué)習(xí)目標(biāo)，而文本較簡單，可作為圖片的補充說明時,文本也可以置于圖形的右邊或下邊。

2  多媒體學(xué)習(xí)軟件人機界面上的素材設(shè)計

多媒體學(xué)習(xí)軟件人機界面的構(gòu)成要素，一般包括文本、圖形、圖像、動畫和聲音等。對學(xué)習(xí)者而言，多媒體學(xué)習(xí)軟件人機界面上呈現(xiàn)的素材就是他們需要感知的對象，所感知對象的呈現(xiàn)形式、組合方式以及在界面中呈現(xiàn)的位置和大小等，都將影響到學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)效果。進(jìn)行教學(xué)素材設(shè)計時，既要根據(jù)素材內(nèi)容的特點考慮選擇合適的素材形式，又要考慮各種素材的搭配，同時還要兼顧學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)能力。

2.1  圖文信息的設(shè)計

圖形和文本是多媒體學(xué)習(xí)軟件人機界面上應(yīng)用最為普遍的信息元素，人對圖形與文本的認(rèn)知有所不同。

首先，人的認(rèn)知機制一般將圖形和文本分開處理。根據(jù)雙重編碼理論，人一般擁有言語系統(tǒng)和圖像系統(tǒng)兩套互動但又獨立處理不同類別信息的系統(tǒng)。圖像系統(tǒng)接收圖像刺激,以圖像代碼來儲存信息；言語系統(tǒng)則接收言語刺激，以言語代碼來儲存信息。這兩套系統(tǒng)在同時處理不同類型的信息時，之間也存在關(guān)聯(lián)性，即“參照鏈接”圖像系統(tǒng)對圖形抽象化后,會將其編碼儲存在圖像記憶區(qū)中，同時在對應(yīng)的言語記憶區(qū)中留下一個文字性對照版本。

其次，人對圖形的記憶和識別能力大于對文本的記憶和識別能力。Paivio通過試驗發(fā)現(xiàn)，如果給被試者以很快的速度呈現(xiàn)一系列的圖畫或字詞，那么被試者回憶出來的圖畫的數(shù)目遠(yuǎn)多于字詞的數(shù)目。這個試驗說明，圖像的信息加工具有一定的優(yōu)勢。也就是說，大腦對于形象材料的記憶效果和記憶速度要好于言語記憶的效果和速度。

另外，文本一般適合描述概念、定義、推理等陳述性知識，圖形適合描述行為過程、操作過程等過程性知識弋對概念、定義和推理使用文本逐字逐句地描述更詳細(xì)，而對操作過程，則使用圖形、動畫描述則更加直觀。

由于人對圖形和文字的處理有一定差別，因此，在多媒體學(xué)習(xí)軟件的人機界面上設(shè)計圖文素材時，通常需要做如下考慮：

第一，應(yīng)根據(jù)所表達(dá)的知識的特點選擇教學(xué)材料。如果是對陳述性知識的講解，應(yīng)以文本素材為主進(jìn)行描述；如果是操作流程或者實驗過程，最好選擇圖形、動畫或者視頻素材呈現(xiàn)。能用圖形表達(dá)的內(nèi)容盡量使用圖形，必要的時候配合說明性的文本或者旁白解說，能夠降低學(xué)習(xí)者的認(rèn)知負(fù)荷，因為，人對圖形的識別和記憶能力強于文本。

第二，內(nèi)容互補的圖文材料應(yīng)安排在同一界面。當(dāng)文本的內(nèi)容與圖形中所呈現(xiàn)的信息具有意義上的互補關(guān)系時，包括用文本補充解釋圖形，或者是用圖形說明文本含義的情況，所用到的圖形和文本應(yīng)當(dāng)同時出現(xiàn)在同一界面。一般情況下，由于人的工作記憶容量是有限的，一般為7±2個項目，并且只能保持大約30秒左右(Miller，1956)。如果圖形與互補的文本材料不在同一界面，就要迫使學(xué)習(xí)者先記住文本內(nèi)容再去查看圖形，或者要記住圖形信息再去閱讀文本，這樣就增加了學(xué)習(xí)者的認(rèn)知負(fù)荷，降低了學(xué)習(xí)成效。

第三，應(yīng)刪除圖文重復(fù)信息。圖文重復(fù)指文本內(nèi)容與圖形中所呈現(xiàn)的信息相同，即在圖中可以觀察到的信息在文中也可以閱讀到。當(dāng)圖形與文字分別都能解釋某一特定內(nèi)容時，若把二者同時呈現(xiàn)在界面上，學(xué)習(xí)者往往會嘗試去建立二者之間的關(guān)聯(lián)，這樣非但不能加強學(xué)習(xí)效果，反而會增加認(rèn)知負(fù)荷,因此需將冗余素材消除。同時。要盡量避免意義無關(guān)、甚至意義沖突的圖文出現(xiàn)在界面上。如果呈現(xiàn)在界面上的圖文之間意義無關(guān)甚至存在沖突，勢必影響學(xué)習(xí)者的信息加工過程，并造成外在認(rèn)知負(fù)荷。由此，在進(jìn)行界面設(shè)計時，應(yīng)杜絕此類情況的發(fā)生。

第四，對不同特征的學(xué)習(xí)者，應(yīng)盡量呈現(xiàn)不同形式的素材。先備知識少的學(xué)習(xí)者一般從圖形中獲益更多，而高知識水平的學(xué)習(xí)者對文本的理解能力更強(Mayer，Gallini，1990)。因此，為先備知識少或者理解能力差的學(xué)習(xí)者設(shè)計學(xué)習(xí)軟件時，應(yīng)盡量采用圖形素材，必要的時候，還可以補充一些文字說明。由于高知識水平的學(xué)習(xí)者已經(jīng)有足夠的信息建立起內(nèi)在的視覺表征，所以，外在的圖形對其幫助并不會導(dǎo)致更好的學(xué)習(xí)效果,反而會因為冗余效應(yīng)和注意分散效應(yīng)造成對學(xué)習(xí)的阻礙。為高知識水平的學(xué)習(xí)者設(shè)計學(xué)習(xí)軟件人機界面時，應(yīng)多采用文本材料。

2.2  聽覺材料的設(shè)計

多媒體學(xué)習(xí)軟件的人機界面上也可以呈現(xiàn)語音素材，語音包括旁白解說和背景音樂，語音通過聽覺刺激進(jìn)入言語系統(tǒng)。

語音和文本的共同點是：語音和文本都適合描述陳述性的知識；語音和文本都是由言語系統(tǒng)處理之后進(jìn)入工作記憶區(qū)的。而它們之間的區(qū)別是：語音是對聽覺的刺激，文本是視覺刺激；言語系統(tǒng)對兩者的處理過程不同，語音直接通過聽覺刺激進(jìn)入言語系統(tǒng)，文本則需要通過默讀轉(zhuǎn)換為語音刺激才能進(jìn)入言語系統(tǒng)。因此，人對語音的處理速度比對文本的處理速度快，對語音的認(rèn)知負(fù)荷也比對文本的認(rèn)知負(fù)荷小。

設(shè)計多媒體學(xué)習(xí)軟件的人機界面時，對聽覺材料的設(shè)計需要考慮以下因素：

首先，年齡較小或者閱讀能力較差的學(xué)習(xí)者，一般喜歡使用語音，而且學(xué)習(xí)效果也會較好。使用語音形式可以降低閱讀能力差的學(xué)習(xí)者視覺工作區(qū)的信息量，其經(jīng)歷的認(rèn)知負(fù)荷量較低，因而學(xué)習(xí)效果較好。

第二，語音比文字更具真實感。語音所帶來的聽覺刺激更容易為學(xué)習(xí)者所感知；語音有性別、語速、音量及語氣等區(qū)別，更接近真情實境，但文字則能呈現(xiàn)更詳細(xì)的信息。

第三，添加背景音樂對學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)成績無益處。研究發(fā)現(xiàn)叫對于相同的不包含旁白解說的學(xué)習(xí)材料，有音樂組和無音樂組的認(rèn)知負(fù)荷沒有顯著差異，說明背景音樂并沒有額外增加學(xué)習(xí)者的認(rèn)知負(fù)荷。但是，從記憶測試成績來看，有音樂組卻顯著低于無音樂組，說明背景音樂雖然沒有增加學(xué)習(xí)者的認(rèn)知負(fù)荷，但卻在某種程度上干擾了學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)。而如果在學(xué)習(xí)材料中包含旁白解說，則添加了背景音樂組的被試者的記憶成績顯著低于無音樂組，這是由于額外的聽覺信息限制了進(jìn)入旁白解說工作記憶，從而阻礙了學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)效果。

第四，圖形伴隨著旁白解說比圖形加文字或者圖形、文字加旁白解說的學(xué)習(xí)效果好。由于旁白解說會通過聽覺刺激直接進(jìn)入言語系統(tǒng)，圖形通過視覺刺激進(jìn)入圖像系統(tǒng)。這樣就可以有效的增加視覺和聽覺工作記憶區(qū)的容量，這樣就降低了認(rèn)知負(fù)荷，從而提升了學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)效果。而當(dāng)文字和旁白解說同時出現(xiàn)時，由于共同競爭言語系統(tǒng)，則會增加聽覺認(rèn)知負(fù)荷。因此，在多媒體學(xué)習(xí)軟件的人機界面設(shè)計時，應(yīng)盡量減少同時呈現(xiàn)語音和文本素材。

另外，在選擇教學(xué)素材時，首先應(yīng)考慮選擇圖形，然后選擇語音(例如教學(xué)內(nèi)容的旁白解說)，最后選擇文本。選擇圖形時，要注意選擇能夠?qū)虒W(xué)內(nèi)容進(jìn)行解釋的插圖，而裝飾圖形對教學(xué)效果會起反作用，因為裝飾圖形既不能描述教學(xué)內(nèi)容，又會增加學(xué)習(xí)者的認(rèn)知負(fù)荷。

3  結(jié)語

許多多媒體學(xué)習(xí)軟件都以菜單驅(qū)動，菜單布置在人機界面的上邊和左邊，菜單的項目多、層次深，學(xué)習(xí)者必須熟悉菜單結(jié)構(gòu)和內(nèi)容，才能從容完成操作，這樣就會使學(xué)習(xí)者不能把全部認(rèn)知資源集中到教學(xué)素材上。我們依據(jù)認(rèn)知心理學(xué)的研究成果，進(jìn)行了多媒體學(xué)習(xí)軟件的人機界面設(shè)計，把教學(xué)素材呈現(xiàn)在界面的左上區(qū)域，而把操作需要的圖標(biāo)布置在界面的左邊和下邊，三步之內(nèi)就可完成操作，讓學(xué)習(xí)者能夠把絕大部分認(rèn)知資源有意或者無意地投入到教學(xué)材料中去。

同時，通過對多媒體學(xué)習(xí)軟件人機界面上所呈現(xiàn)的文本、圖形和聽覺素材進(jìn)行的分析，設(shè)計時，教學(xué)素材的形式就可依據(jù)素材表達(dá)的知識的特點以及學(xué)習(xí)者的特征來選擇，這樣有利于提高學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)成效。

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