移動學習中增強用戶情境感知的信息可視化設計

柳月+李晶

摘 要 針對移動學習用戶界面的知識信息分散和結構多樣性等特點，顯示設計需要通過信息可視化方法增強用戶情境感知，以解決用戶體驗感差、學習效果不佳等問題。在分析用戶界面情境感知的環境、任務和個人特征的基礎上，構建情境感知特征變量之間的關聯關系。并從信息可視化的圖形符號、色彩、可視化結構和布局四個要素出發，探討信息可視化對情境感知的優化作用。

關鍵詞 移動學習；情境感知；信息可視化

中圖分類號：G642 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2017）18-0124-03

Information Visualization Design to Enhance Users Situation Awareness in Mobile Learning//LIU Yue， LI Jing

Abstract According to features of the dispersed and multi-structured knowledge in the mobile learning user interface， its display design needs to use the information visualization method to enhance users situation awareness. It can solve learning problems， such as poor user experience and ineffective learning. Based on the analysis of

environment， tasks， and personal characteristics of situation aware-

ness in the user interface， relationships of them are built. And with the four elements of information visualization： graphic symbol， color，

visual structure and layout， the optimization effect of information visualization to situation awareness is explored.

Key words mobile learning； situation awareness； information visua-lization

1 前言

目前移動學習用戶界面中，面對系統中知識信息的分散、廣泛、量大、結構多樣性等特點，用戶在移動學習過程中極容易產生迷茫、受挫的心理，造成用戶體驗感差、學習效果不佳等情況。如何系統地思考問題，關注知識的背景和整體結構，建立系列化的知識學習方式，是增強移動學習用戶界面可用性、易用性以及提高用戶黏度所需要解決的重要問題。

針對這一問題，有學者從情境認知理論出發，指出應從發揮網絡技術優勢出發，創設真實或仿真的學習能力。也有學者從知識可視化出發，提出移動學習的資源設計需要充分考慮人的認知特點，從大腦記憶的信息概念、交叉連接和層次結構出發，將隱性知識顯性化、可視化，便于人們思考、表達、交流和學習。本文綜合以上兩種觀點，從信息可視化出發，探討增強用戶情境感知的用戶界面設計方法。

2 理論基礎

情境感知（Situation Awareness）最早由Endsley于1989年提出，是對周圍發生事情的了解、對事件和行為影響的總覽，主要用于改善復雜信息系統（如航空系統、空中交通管制、軍事指揮和控制）中用戶對人機界面信息的認知[1]。依據Endsley提出的情境認知理論框架，通過提高人機系統中的任務、環境和個人因素等不同變量，可以增強用戶的情境感知能力，有利于決策行為的進行。

Markman于2005年提出情境感知是用戶處理相關知識的狀態，是用戶了解當前系統環境、處理和預測系統數據的過程。其中，處理過程主要與任務、系統環境和用戶有關，當該過程中的三者任一方面出現障礙時，用戶的認知策略便會遭遇壁壘，使得操作行為和目標任務難以被實現[2]。

Niedenthal于2007年通過實驗研究，提出人在感知過程中所獲取到的情境感知與人機系統所執行的任務特點有著密切的關系[3]。

Ormrod通過研究簡單和復雜任務環境下人的認知結構，提出復雜任務相對于簡單任務之所以更加難以完成，主要是由于用戶需要更多的外部環境信息及更多的相關感知信息，才能滿足任務的順利進行[4]。

根據前人的研究可以發現，用戶界面構成要素的合理性和科學性是利用外部手段改善用戶情境感知情況的有效方式。為了提高人機交互中的用戶認知效率，增強情境感知能力，需要對用戶界面的設計元素進行分解，通過各種設計手段使信息呈現整體與情境感知要素進行匹配，即提供有效的信息可視化。

3 移動學習用戶界面的情境感知分析

依據前人所述，情境感知是指在一定的時間、空間內，對環境中的各組成成分的感知、理解，進而預知這些成分的隨后變化狀況。在移動學習用戶界面中，情境感知涉及用戶對界面中大量碎片式信息的獲取、綜合感知和認知能力。通過分析影響情境感知的變量特征，更好地對其進行控制，可以實現人機系統整體情境感知能力的提升。依據Endsley提出的情境感知理論框架，移動學習用戶界面的情境感知包括任務、環境和個人特征。

環境特征 環境特征包括內部環境和外部環境兩個部分。外部環境指用戶移動學習過程所處的環境信息，包括周邊環境的干擾程度、光線影響和操作方式等。外部環境因素變化會對移動學習人機交互系統造成一定的物理影響，同時對用戶的心理狀態也有一定的影響。內部環境主要分析用戶界面的功能、系統狀態、設置、表現和運行情況等。內部環境對用戶體驗起決定性作用，信息的表現也決定了用戶所能認知的范圍。endprint

任務特征 移動學習用戶界面中，用戶經常需要進行的任務活動包括瀏覽、識別、搜索、匹配記憶、判斷等。

瀏覽是用戶在界面中最常使用的行為，它偏重于一種隨意、較無具體目標的行為，是一種用戶不通過明確的查詢策略而進行的無意圖、探索性行為。北卡羅來納大學信息與圖書館學教授Gary Marchionini針對用戶的瀏覽行為是否有計劃性，將瀏覽的模式分為三種：有向瀏覽、半有向瀏覽和無向瀏覽[5]。

識別任務是對信息的辨認和區分，是將信息歸類和定性到大腦記憶存儲中。關于識別任務，前人通過大量研究對其加工機制進行探討，總的來說可以歸納為兩大觀點：自下而上認知加工的觀點和交互加工的觀點。前一個觀點認為識別過程是將輸入信息與心理存儲信息進行匹配的過程，后者認為豐富多樣的信息源在辨認過程中起到一定的作用。

搜索任務是指用戶在界面中尋找所需信息的行為，是一種主動性、目的性強的活動。根據David Ellis所提出的信息查尋行為模型，用戶在信息查尋過程中的主要行為活動可以歸納為六條：用戶確定感興趣的、符合主題的線索來源；通過跟蹤和聯系等方式，從最初的來源中找到線索；眼睛掃視已經確定的線索，并獲取與目標相關的信息；篩選和評估線索的有用性；隨時跟進特定的主題領域線索的擴展；基于系統的特定線索，提取所感興趣的信息[6]。

記憶任務是多種多樣的，如對確定信息的識記、回憶、匹配等學習活動。人的記憶系統包括感覺記憶、工作記憶和長時記憶三部分。其中，工作記憶主要用于加工和存儲工作，感覺記憶和長時記憶都僅用于信息的存儲。

判斷任務的特點在于，這些任務會涉及工作記憶和思維中深入加工的心理活動，包括各種類型的心理計算、邏輯推理、比較與判別、信息整合等。

人因特征 根據認知心理學的信息加工原理，用戶界面中人所接收的信息均是從感覺通道輸入，然后經過信息的變換、簡約、加工、存貯和提取，最終形成人的思維并指導人的行為。根據人的認知特征，情境感知分為以下三個階段：

第一階段是視覺感知、對象識別、知識認知和環境感知等影響用戶直接感知；

第二階段是由記憶、圖示和認知偏差等影響用戶的理解；

第三階段是推理、記憶和認知調節對用戶預測的影響。

圖1所示為情境感知特征變量之間的關聯關系。增強移動學習用戶界面的情境感知，需要從用戶界面系統的環境、任務特征和人因特征出發，增強用戶對知識點周邊事情的感知和了解，使其擁有完整的、準確的和及時的知識框架。

4 基于信息可視化的情境感知優化

信息可視化是指用戶界面中采用圖形語言的信息呈現。根據認知心理學研究，通過視知覺而被人類所獲取的信息，大部分需要經過大腦記憶的提取而被人認知。由于大腦記憶是信息的語義編碼和表象編碼兩種方式并存，而人類對于圖形元素有快速識別的能力，因此，為增強用戶對知識點周邊事情的感知和了解，使其擁有完整的、準確的和及時的知識框架，可以采用信息可視化的方法增強用戶情境感知。以下從用戶界面的圖形符號、色彩、可視化結構和布局等四個方面分別探討其對情境感知的優化作用。

圖形符號與情境感知 當符號缺乏與用戶共性認知的相關聯系時，用戶往往難以形成規范統一的認知模式，造成知識比較難以辨識和理解，形成認知障礙。因此，圖形符號設計應盡可能有清晰準確的語義。成功的圖形符號設計能夠提供便捷高效的信息交流功能，減少用戶記憶負擔。同時，相比其他元素，圖形符號在識別和分辨方面有著不可取代的優勢；在指代方面，圖形符號的表達方式更加直

接，也方便搜索。

顏色與情境感知 顏色不僅是市場營銷上的選擇，更是信息設計和視覺設計的有力工具。由于其很強的識別和分辨性，可以用于區分各類信息并進行分類。首先，對比度是凸顯信息重點部分、弱化次要部分的重要手段；其次，通過影響用戶的注意力，顏色可以提高搜索效率；最后，顏色可以對信息的內容進行指代，進行信息數值或程度設計。

可視化結構與情境感知 可視化結構的設計目的是將若干知識點有機地組織在一起，使用戶能夠容易地查詢所需要的信息，并及時進行信息整體內部關系的歸納。在對情境感知的優化方面，首先，可視化結構可以通過邏輯化的信息呈現，對原始信息進行分類和排列，有助于對信息整體的感知；其次，可視化結構可以有效呈現信息層次結

構，有利于視覺搜索；最后，可視化結構通過對原始信息的高度組織，便于用戶對知識及其應用環境的理解和推測。

布局與情境感知 用戶界面中的布局設計，即以一定的方式將界面元素進行排列和分布，使其達到某種最優指標。界面布局方式是用戶界面的重要組成部分，良好的界面布局有助于用戶快速獲取界面信息、高效進行視覺搜索并順利完成相關操作，強化用戶對系統的積極認知。首先，布局通過限定內容的組合排列，將凌亂的頁面進行規則化分組，有利于用戶瀏覽和視覺搜索；其次，布局通過設計緊湊合理的空間，呈現給用戶流暢的視覺體驗。

5 結語

信息可視化以對記憶中信息狀態的把握為前提，將大量的信息之間的復雜關系通過圖形語言的語義呈現，可以在增強用戶對重要信息的感知能力的同時，避免用戶在對大量信息感知時的缺漏而導致信息感知不全面問題，從而增強用戶的情境感知。

參考文獻

[1]Endsley M R， Final report： Situation awareness in an ad-vanced strategic mission[M]//US： conference of Northrop Cor-poration，1989：9-32.

[2]薛澄岐.復雜信息系統人機交互數字界面設計方法及應用[M].南京：東南大學出版社，2015.

[3]Niedenthal PM. Embodying emotion[DB/OL].https：//hal.ar

chives-ouvertes.fr/hal-00159299/en/.

[4]Ormrod J E. Human learning[M].4th ed. Upper Saddle River，

NJ： Pearson，2004.

[5]陳真真.網頁瀏覽中的前注意與注意行為及其眼動研究[D].杭州：浙江大學，2012.

[6]朱婕.網絡環境下個體信息獲取行為研究[D].長春：吉林大學，2007.endprint