多媒體學(xué)習(xí)軟件的人機(jī)界面設(shè)計(jì)研究

引言

在設(shè)計(jì)多媒體學(xué)習(xí)軟件的人機(jī)界面時(shí)，許多人喜歡從繪畫布局出發(fā)，來(lái)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(jī)界面變成了繪畫欣賞。在設(shè)計(jì)教學(xué)材料時(shí)，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(jī)界面上，如同時(shí)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(dòng)畫效果，而往往沒(méi)有重視多媒體教學(xué)軟件所表達(dá)的具體知識(shí)及其結(jié)構(gòu)，也沒(méi)有考慮學(xué)習(xí)者的先備知識(shí)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(jué)注意只能同時(shí)保持3~4個(gè)項(xiàng)目。人不可能同時(shí)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(yùn)動(dòng)、顏色等都具有誘目性，很有可能導(dǎo)致學(xué)習(xí)者的視覺(jué)注意不自覺(jué)地轉(zhuǎn)向這些刺激，這樣就很容易分散學(xué)習(xí)時(shí)的注意力。

1  多媒體學(xué)習(xí)軟件人機(jī)界面的布局設(shè)計(jì)

使用眼球跟蹤儀對(duì)人觀測(cè)計(jì)算機(jī)屏幕的研究發(fā)現(xiàn)，人的視覺(jué)注意會(huì)對(duì)屏幕左上角40%的區(qū)域比較敏感，而對(duì)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(jī)界面的目的，就是通過(guò)在界面上呈現(xiàn)適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)素材來(lái)幫助學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)知識(shí)，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(diǎn)。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(jì)師可在人機(jī)界面上設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)膱D標(biāo)，來(lái)使學(xué)習(xí)者通過(guò)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(lái)的認(rèn)知負(fù)荷。人機(jī)界面上設(shè)計(jì)的圖標(biāo)數(shù)量要少、風(fēng)格要統(tǒng)一、布局要簡(jiǎn)潔，通常應(yīng)當(dāng)放置在人的視覺(jué)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(jué)注意比較敏感的區(qū)域，并應(yīng)占據(jù)界面絕大部分。同時(shí)把圖表按鈕放在界面的左邊和下邊位置。左邊的圖標(biāo)對(duì)應(yīng)章節(jié)整體結(jié)構(gòu)，每個(gè)圖標(biāo)對(duì)應(yīng)一章或者一節(jié)。如果左邊每個(gè)圖標(biāo)表示一章，下邊的每個(gè)圖標(biāo)就對(duì)應(yīng)一節(jié),如果左邊一個(gè)圖標(biāo)表示一節(jié)，下邊的每個(gè)圖標(biāo)就對(duì)應(yīng)節(jié)內(nèi)的一個(gè)知識(shí)點(diǎn)。這樣，學(xué)習(xí)者看到界面就會(huì)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(jī)界面上，普遍使用的教學(xué)素材的形式有文本、圖形、動(dòng)畫等，學(xué)習(xí)者瀏覽界面時(shí)，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(shí)，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(jiǎn)單，可作為圖片的補(bǔ)充說(shuō)明時(shí),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(jī)界面上的素材設(shè)計(jì)

多媒體學(xué)習(xí)軟件人機(jī)界面的構(gòu)成要素，一般包括文本、圖形、圖像、動(dòng)畫和聲音等。對(duì)學(xué)習(xí)者而言，多媒體學(xué)習(xí)軟件人機(jī)界面上呈現(xiàn)的素材就是他們需要感知的對(duì)象，所感知對(duì)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(jì)時(shí)，既要根據(jù)素材內(nèi)容的特點(diǎn)考慮選擇合適的素材形式，又要考慮各種素材的搭配，同時(shí)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(jì)

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

首先，人的認(rèn)知機(jī)制一般將圖形和文本分開(kāi)處理。根據(jù)雙重編碼理論，人一般擁有言語(yǔ)系統(tǒng)和圖像系統(tǒng)兩套互動(dòng)但又獨(dú)立處理不同類別信息的系統(tǒng)。圖像系統(tǒng)接收?qǐng)D像刺激,以圖像代碼來(lái)儲(chǔ)存信息；言語(yǔ)系統(tǒng)則接收言語(yǔ)刺激，以言語(yǔ)代碼來(lái)儲(chǔ)存信息。這兩套系統(tǒng)在同時(shí)處理不同類型的信息時(shí)，之間也存在關(guān)聯(lián)性，即“參照鏈接”圖像系統(tǒng)對(duì)圖形抽象化后,會(huì)將其編碼儲(chǔ)存在圖像記憶區(qū)中，同時(shí)在對(duì)應(yīng)的言語(yǔ)記憶區(qū)中留下一個(gè)文字性對(duì)照版本。

其次，人對(duì)圖形的記憶和識(shí)別能力大于對(duì)文本的記憶和識(shí)別能力。Paivio通過(guò)試驗(yàn)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(lái)的圖畫的數(shù)目遠(yuǎn)多于字詞的數(shù)目。這個(gè)試驗(yàn)說(shuō)明，圖像的信息加工具有一定的優(yōu)勢(shì)。也就是說(shuō)，大腦對(duì)于形象材料的記憶效果和記憶速度要好于言語(yǔ)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(shí)，圖形適合描述行為過(guò)程、操作過(guò)程等過(guò)程性知識(shí)弋對(duì)概念、定義和推理使用文本逐字逐句地描述更詳細(xì)，而對(duì)操作過(guò)程，則使用圖形、動(dòng)畫描述則更加直觀。

由于人對(duì)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(jī)界面上設(shè)計(jì)圖文素材時(shí)，通常需要做如下考慮：

第一，應(yīng)根據(jù)所表達(dá)的知識(shí)的特點(diǎn)選擇教學(xué)材料。如果是對(duì)陳述性知識(shí)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(shí)驗(yàn)過(guò)程，最好選擇圖形、動(dòng)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(shí)候配合說(shuō)明性的文本或者旁白解說(shuō)，能夠降低學(xué)習(xí)者的認(rèn)知負(fù)荷，因?yàn)?，人?duì)圖形的識(shí)別和記憶能力強(qiáng)于文本。

第二，內(nèi)容互補(bǔ)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(bǔ)關(guān)系時(shí)，包括用文本補(bǔ)充解釋圖形，或者是用圖形說(shuō)明文本含義的情況，所用到的圖形和文本應(yīng)當(dāng)同時(shí)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(gè)項(xiàng)目，并且只能保持大約30秒左右(Miller，1956)。如果圖形與互補(bǔ)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(shí)，若把二者同時(shí)呈現(xiàn)在界面上，學(xué)習(xí)者往往會(huì)嘗試去建立二者之間的關(guān)聯(lián)，這樣非但不能加強(qiáng)學(xué)習(xí)效果，反而會(huì)增加認(rèn)知負(fù)荷,因此需將冗余素材消除。同時(shí)。要盡量避免意義無(wú)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(wú)關(guān)甚至存在沖突，勢(shì)必影響學(xué)習(xí)者的信息加工過(guò)程，并造成外在認(rèn)知負(fù)荷。由此，在進(jìn)行界面設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)杜絕此類情況的發(fā)生。

第四，對(duì)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(shí)少的學(xué)習(xí)者一般從圖形中獲益更多，而高知識(shí)水平的學(xué)習(xí)者對(duì)文本的理解能力更強(qiáng)(Mayer，Gallini，1990)。因此，為先備知識(shí)少或者理解能力差的學(xué)習(xí)者設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)軟件時(shí)，應(yīng)盡量采用圖形素材，必要的時(shí)候，還可以補(bǔ)充一些文字說(shuō)明。由于高知識(shí)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(jué)表征，所以，外在的圖形對(duì)其幫助并不會(huì)導(dǎo)致更好的學(xué)習(xí)效果,反而會(huì)因?yàn)槿哂嘈?yīng)和注意分散效應(yīng)造成對(duì)學(xué)習(xí)的阻礙。為高知識(shí)水平的學(xué)習(xí)者設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)軟件人機(jī)界面時(shí)，應(yīng)多采用文本材料。

2.2  聽(tīng)覺(jué)材料的設(shè)計(jì)

多媒體學(xué)習(xí)軟件的人機(jī)界面上也可以呈現(xiàn)語(yǔ)音素材，語(yǔ)音包括旁白解說(shuō)和背景音樂(lè)，語(yǔ)音通過(guò)聽(tīng)覺(jué)刺激進(jìn)入言語(yǔ)系統(tǒng)。

語(yǔ)音和文本的共同點(diǎn)是：語(yǔ)音和文本都適合描述陳述性的知識(shí)；語(yǔ)音和文本都是由言語(yǔ)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(yǔ)音是對(duì)聽(tīng)覺(jué)的刺激，文本是視覺(jué)刺激；言語(yǔ)系統(tǒng)對(duì)兩者的處理過(guò)程不同，語(yǔ)音直接通過(guò)聽(tīng)覺(jué)刺激進(jìn)入言語(yǔ)系統(tǒng)，文本則需要通過(guò)默讀轉(zhuǎn)換為語(yǔ)音刺激才能進(jìn)入言語(yǔ)系統(tǒng)。因此，人對(duì)語(yǔ)音的處理速度比對(duì)文本的處理速度快，對(duì)語(yǔ)音的認(rèn)知負(fù)荷也比對(duì)文本的認(rèn)知負(fù)荷小。

設(shè)計(jì)多媒體學(xué)習(xí)軟件的人機(jī)界面時(shí)，對(duì)聽(tīng)覺(jué)材料的設(shè)計(jì)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(yǔ)音，而且學(xué)習(xí)效果也會(huì)較好。使用語(yǔ)音形式可以降低閱讀能力差的學(xué)習(xí)者視覺(jué)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(yǔ)音比文字更具真實(shí)感。語(yǔ)音所帶來(lái)的聽(tīng)覺(jué)刺激更容易為學(xué)習(xí)者所感知；語(yǔ)音有性別、語(yǔ)速、音量及語(yǔ)氣等區(qū)別，更接近真情實(shí)境，但文字則能呈現(xiàn)更詳細(xì)的信息。

第三，添加背景音樂(lè)對(duì)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)成績(jī)無(wú)益處。研究發(fā)現(xiàn)叫對(duì)于相同的不包含旁白解說(shuō)的學(xué)習(xí)材料，有音樂(lè)組和無(wú)音樂(lè)組的認(rèn)知負(fù)荷沒(méi)有顯著差異，說(shuō)明背景音樂(lè)并沒(méi)有額外增加學(xué)習(xí)者的認(rèn)知負(fù)荷。但是，從記憶測(cè)試成績(jī)來(lái)看，有音樂(lè)組卻顯著低于無(wú)音樂(lè)組，說(shuō)明背景音樂(lè)雖然沒(méi)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(shuō)，則添加了背景音樂(lè)組的被試者的記憶成績(jī)顯著低于無(wú)音樂(lè)組，這是由于額外的聽(tīng)覺(jué)信息限制了進(jìn)入旁白解說(shuō)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(shuō)比圖形加文字或者圖形、文字加旁白解說(shuō)的學(xué)習(xí)效果好。由于旁白解說(shuō)會(huì)通過(guò)聽(tīng)覺(jué)刺激直接進(jìn)入言語(yǔ)系統(tǒng)，圖形通過(guò)視覺(jué)刺激進(jìn)入圖像系統(tǒng)。這樣就可以有效的增加視覺(jué)和聽(tīng)覺(jué)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(shuō)同時(shí)出現(xiàn)時(shí)，由于共同競(jìng)爭(zhēng)言語(yǔ)系統(tǒng)，則會(huì)增加聽(tīng)覺(jué)認(rèn)知負(fù)荷。因此，在多媒體學(xué)習(xí)軟件的人機(jī)界面設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)盡量減少同時(shí)呈現(xiàn)語(yǔ)音和文本素材。

另外，在選擇教學(xué)素材時(shí)，首先應(yīng)考慮選擇圖形，然后選擇語(yǔ)音(例如教學(xué)內(nèi)容的旁白解說(shuō))，最后選擇文本。選擇圖形時(shí)，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(duì)教學(xué)效果會(huì)起反作用，因?yàn)檠b飾圖形既不能描述教學(xué)內(nèi)容，又會(huì)增加學(xué)習(xí)者的認(rèn)知負(fù)荷。

3  結(jié)語(yǔ)

許多多媒體學(xué)習(xí)軟件都以菜單驅(qū)動(dòng)，菜單布置在人機(jī)界面的上邊和左邊，菜單的項(xiàng)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(huì)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(jī)界面設(shè)計(jì)，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(wú)意地投入到教學(xué)材料中去。

同時(shí)，通過(guò)對(duì)多媒體學(xué)習(xí)軟件人機(jī)界面上所呈現(xiàn)的文本、圖形和聽(tīng)覺(jué)素材進(jìn)行的分析，設(shè)計(jì)時(shí)，教學(xué)素材的形式就可依據(jù)素材表達(dá)的知識(shí)的特點(diǎn)以及學(xué)習(xí)者的特征來(lái)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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