開放大學PPT課件可用性的眼動實驗研究

摘 要：為了評價開放大學工科PPT課件的可用性，研究不同PPT要素對課件可用性的影響，文章使用眼動追蹤儀采集學習者在自主學習PPT時的學習行為數據，通過分析實驗數據，了解不同學習者的學習行為特點，揭示不同PPT設計要素對PPT可用性的影響以及評判實驗用PPT課件的可用性。文章指出：1）對于開放教育，具有高可用性的PPT課件應該內容設計精煉、重要知識點描述清晰；2）為提高可用性，開放教育的PPT設計要兼顧知識性和趣味性。

關鍵詞：開放教育；課件；可用性測試

由于開放教學環境中的學習者具有高度的學習自主性、靈活性，采集和研究開放教育學習者的學習行為是一大難題。

本研究在前期采用可用性用戶測試方法，使用眼動追蹤技術采集開放大學學習者在學習課程PPT課件時的眼動數據；后期研究學習者的眼動規律，分析不同學習者在學習開放大學課程PPT課件時的學習行為。通過本實驗研究，評判PPT課件的可用性，進一步探究不同PPT設計要素對開放大學工科專業課件可用性的影響。

一、相關理論與研究

ISO9241/11中對可用性（Usability）的定義是：在特定環境下，產品為特定用戶用于特定目的時所具有的有效性、效率和主觀滿意度。有效性是用戶完成特定任務和達成特定目標時所具有的正確和完整程度。效率是用戶完成任務的正確和完成程度與所用資源（如時間）之間的比率。主觀滿意度是用戶在使用產品過程中所感受到的主觀滿意和接受程度。美國學者尼爾森（Nielsen，1993）認為可用性具有多種成份，分為相聯系的五個可用性維度屬性，分別是易學性、易記性、容錯性、交互效率和用戶滿意度。

可用性評估/評價方法（Usability Evaluation）可以按測試對象、測試內容、測試指標、測試原理等進行分類。其中按測試原理可以分為實驗法和分析法兩類（Gray W D & Salzman M C，1998）。具體而言，目前的可用性評價研究中應用最多的方法是可用性測試、啟發式評估和認知過程走查法（王建冬，2009）。基于用戶的可用性測試又可以分為定性分析與定量分析兩大類。其中定性分析常用的是：有聲思維法和回顧法；定量分析常用的是：A/B測試、眼動測試與標準化問卷。關于參與測試的用戶數，沃茲（Virzi，1992）研究發現，80% 的問題由最初參與可用性測試的4-5 個用戶發現。一般性測試問題，尼爾森（Nielsen，1993）建議使用3-5個用戶進行測試；無論從測試費用、還是測試時間上看，使用5個用戶進行測試是最高效的。

卞遷與齊薇（卞遷，齊薇等，2009）指出目前最常用的眼動記錄方法是無創的視頻記錄法。利用眼動儀進行研究時測試參數一般包括：注視點軌跡圖、熱點圖、關注區域、注視點個數、首個注視點的注視時長、首次進入AOI的時間、每次訪問的平均時間等。一項研究應根據研究內容和研究目標選擇2-3個測試參數。

二、實驗設計

本研究針對實際用戶（學習者）在實驗室環境下利用眼動儀進行PPT課件可用性測試。

（一）實驗目的

本實驗針對不同學習者，選用相同的PPT課件內容，觀察眼動變化，在眼動測試結束后，分析眼動數據，考查其學習行為。

實驗主要研究下列問題：（1）根據學習者的眼動數據判定PPT課件的可用性是否良好；（2）PPT課件的不同設計要素對可用性的影響。

（二）實驗被試

根據沃茲和尼爾森的研究結論，本次實驗確定采用5名被試對象。研究者在與汽車相關的專業班級中篩選出5名學生作為測試對象。這些學生都掌握電腦基本操作，視力正常（或矯正視力正常），愿意安排時間參與本項實驗研究。

（三）實驗材料

課程《汽車電器及電子控制技術》PPT課件（實驗前需轉換為PDF格式）。

（四）實驗變量

1.自變量

PPT構成要素（卡通人物、標題文字、電路圖、電器元件等）隨著頁面不同而變化。

2.因變量

眼動儀記錄被試學習過程中眼動情況；

可用性：被試的眼動測試的測試參數客觀地反映PPT課件的可用性。

（五）實驗假設

對于開放教育，某些PPT要素從提高可用性的角度更加重要；設計簡潔、要素少的PPT可用性更好。

（六）實驗設備與環境

本實驗所用實驗設備為Tobii T120眼動儀。被試可佩戴眼睛或隱形眼鏡。

本實驗在上海開放大學上海開放遠程教育工程技術研究中心的開放教學數字化實驗室進行，實驗過程中所有被試采用同一臺眼動儀、同一臺計算機逐個進行實驗。

（七）實驗過程

（1）事先將被試隨機分成5組，每組1人，各組依次進行實驗；

（2）將被試帶進實驗室，被試對實驗室的環境進行熟悉，主試告知被試實驗中的相關要求；

（3）主試告知被試設備操作方法和注意事項；

（4）讓被試做一個練習，校正眼動儀，隨后進入正式實驗；

（5）進行課件眼動測試，頁面切換由學生控制；

（6）下一名被試重復步驟2～5。

三、實驗結果與分析

PPT共有14個頁面，頁面12設計簡潔，頁面13構成要素最多。選取第12、13頁面的眼動數據加以對比分析，并完成以下工作：（1）提取研究頁面的熱點圖；（2）劃分關注區域（AOI）；（3）統計首次進入AOI的時間（TFF）和所有注視點持續時間總和（TFD）；（4）使用熱點圖中的注視熱區、TFF和TFD三個參數分析開放教育學習者的學習行為；（5）評價PPT課件的可用性；（6）研究不同設計要素對可用性的影響。

眼動分析

1.注視熱區

通過眼動儀的配套分析軟件可得到五名被測學生分別學習PPT頁面12的綜合五人熱點圖，以及學習頁面13時的綜合五人熱點圖，其中紅色區域代表被集中注視的區域；綠色區域為注視點少的區域；黃色區域的注視點數量居于紅色區域和綠色區域之間。

2.關注區域首次注視時間和注視持續時間

本研究使用關注區域首次進入時間（TFF）、所有注視點持續時間總和（TFD）數據加以研究。

（1）劃分關注區域（AOI）。按照綜合五人熱點圖的結果，頁面12選取其中標題、中間位置的零件照片、中間位置零件的電路符號周圍一小圈的三個封閉區域作為關注區域，見圖1（a）；頁面14選取其中標題、電器元件三維圖、左側電路中開關符號、卡通形象周圍一小圈的四個封閉區域作為關注區域，見圖1（b）。

（2）TFF 和 TFD。頁面12三個關注區域的TFF數據見表1，三個關注區域的TFD數據見表2。

頁面13四個關注區域的TFF數據見表3，四個關注區域的TFD數據見表4。

3.眼動數據分析

在注視熱點圖中，由綠色過渡到黃色，再到紅色，以示注視率越來越高。對頁面12和13，標題、電路符號、電器元件三維圖都是重點要素，而卡通小人不是重點要素，學生被期望多關注重點要素。頁面12的綜合五人眼動熱點主要位于中間零件電路符號、中間零件，標題上，說明學生關注的都是PPT重點要素；而頁面13的綜合五人眼動熱點除了位于重點要素，還同時分布于非重點要素（卡通小人）上，說明五名被試學生在學習頁面13時過度關注頁面的非重點要素。

根據TFF數據，頁面12的標題區域（“Rectangle”）的TFF最短，其次是臨近的矩形區域（“Rectangle2”），最長是距離標題最遠的區域；對頁面13，標題區域（“標題”）的TFF最短，其次是課件頁面中間位置的圓形區域（“卡通小人”），位于頁面邊緣的矩形區域（“電器零件1”）最長。兩個頁面的TFF最小數據都是標題區域，所以引人注目的標題對提升可用性很有效。比較兩個頁面AOI的TFF數據，設計更簡潔的頁面12的TFF最小值比頁面13小，說明設計簡潔的課件可用性更好。另外，頁面12關注區域的TFF變化也符合教師設計PPT的一般期望。而頁面13中卡通小人的TFF小于電器零件2，非重點要素的設計影響了學習者對于重點要素的關注。

根據關注區域所有注視點持續時間總和數據（TFD），頁面12的電路符號區域（“Rectangle2”）的TFD平均值最大，標題區域（“Rectangle”）的TFD平均值最小。頁面13的卡通小人區域TFD平均值最長，而電路符號、電器元件三維圖區域（電器零件2、電器零件1）TFD平均值小得多。頁面12的TFD數據說明學生時間主要花在學習重、難點內容，而頁面13的TFD數據說明學生被趣味性內容（卡通形象吸引），沒有花更多時間學習重、難點內容。從提升課件學習效率看，頁面12的簡潔設計更好。但適當地插入趣味性的內容，可以提高學生的學習興趣。

四、研究的結論

（一）基本結論

對于開放教育，具有良好可用性的PPT課件應該內容設計精煉、知識點描述清晰、重點突出。根據眼動測試的結果分析，可以看出《汽車電器及電子控制技術》的PPT課件達到了上述可用性要求。

為提高可用性，開放教育的PPT設計也要兼顧知識性和趣味性。根據眼動測試結果看，趣味性的設計要素同樣也能吸引成人學生的注意力，提升學習興趣。

（二）存在的問題

實驗材料沒有動畫效果。因為眼動儀測試的需要，測試PPT被轉換為PDF格式，轉換后無動畫效果，無法獲取PPT中動畫播放時的眼動數據。在未來繼續研究PPT課件的可用性時，需要解決這一問題。

（三）啟示與建議

根據前述結論，為提升開放大學PPT課件的可用性，研究者建議：

（1）在設計工科課件時，應把課件知識點設計、重點內容講解作為最重要目標；在PPT頁面要素布置時應考慮是否有助于實現上述目標。

（2）在PPT設計時要全面考慮PPT要素的取舍，讓學生既能聚焦重難點內容，又不要感到過于單調、乏味，保證自主學習重難點內容的學習效果。

參考文獻：

[1]卞遷，齊薇，等.當代眼動記錄技術述評.心理研究，2009.2（1）：34-37.

[2]杜華，孫艷超.教育領域內可用性研究現狀與研究演進路徑可視化分析[J].現代教育技術，2013.8（23）：66-70.

[3]王建冬.國外可用性研究進展述評，現代圖書情報技術，2009，183（9）.

[4]Gray W D，Salzman M C.Damaged Merchandise？ A Review of Experiments that Compare Usability Evaluation Methods[J].Human-Computer Interaction，1998，13（3）：203-261.

[5]Jakob Nielsen.1993.Usability engineering[M].Boston：Academic Press.

[6]Robert A Virzi.Refining the Test Phase of Usability Evaluation：How Many Subjects is Enough[J].Human Factors，1992，34（4）：457-468.

作者簡介：李戰偉，碩士，副教授，研究方向為汽車營銷、汽車設計。