移动学习中增强用户情境感知的信息可视化设计

柳月+李晶

摘 要 针对移动学习用户界面的知识信息分散和结构多样性等特点，显示设计需要通过信息可视化方法增强用户情境感知，以解决用户体验感差、学习效果不佳等问题。在分析用户界面情境感知的环境、任务和个人特征的基础上，构建情境感知特征变量之间的关联关系。并从信息可视化的图形符号、色彩、可视化结构和布局四个要素出发，探讨信息可视化对情境感知的优化作用。

关键词 移动学习；情境感知；信息可视化

中图分类号：G642 文献标识码：B

文章编号：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

目前移动学习用户界面中，面对系统中知识信息的分散、广泛、量大、结构多样性等特点，用户在移动学习过程中极容易产生迷茫、受挫的心理，造成用户体验感差、学习效果不佳等情况。如何系统地思考问题，关注知识的背景和整体结构，建立系列化的知识学习方式，是增强移动学习用户界面可用性、易用性以及提高用户黏度所需要解决的重要问题。

针对这一问题，有学者从情境认知理论出发，指出应从发挥网络技术优势出发，创设真实或仿真的学习能力。也有学者从知识可视化出发，提出移动学习的资源设计需要充分考虑人的认知特点，从大脑记忆的信息概念、交叉连接和层次结构出发，将隐性知识显性化、可视化，便于人们思考、表达、交流和学习。本文综合以上两种观点，从信息可视化出发，探讨增强用户情境感知的用户界面设计方法。

2 理论基础

情境感知（Situation Awareness）最早由Endsley于1989年提出，是对周围发生事情的了解、对事件和行为影响的总览，主要用于改善复杂信息系统（如航空系统、空中交通管制、军事指挥和控制）中用户对人机界面信息的认知[1]。依据Endsley提出的情境认知理论框架，通过提高人机系统中的任务、环境和个人因素等不同变量，可以增强用户的情境感知能力，有利于决策行为的进行。

Markman于2005年提出情境感知是用户处理相关知识的状态，是用户了解当前系统环境、处理和预测系统数据的过程。其中，处理过程主要与任务、系统环境和用户有关，当该过程中的三者任一方面出现障碍时，用户的认知策略便会遭遇壁垒，使得操作行为和目标任务难以被实现[2]。

Niedenthal于2007年通过实验研究，提出人在感知过程中所获取到的情境感知与人机系统所执行的任务特点有着密切的关系[3]。

Ormrod通过研究简单和复杂任务环境下人的认知结构，提出复杂任务相对于简单任务之所以更加难以完成，主要是由于用户需要更多的外部环境信息及更多的相关感知信息，才能满足任务的顺利进行[4]。

根据前人的研究可以发现，用户界面构成要素的合理性和科学性是利用外部手段改善用戶情境感知情况的有效方式。为了提高人机交互中的用户认知效率，增强情境感知能力，需要对用户界面的设计元素进行分解，通过各种设计手段使信息呈现整体与情境感知要素进行匹配，即提供有效的信息可视化。

3 移动学习用户界面的情境感知分析

依据前人所述，情境感知是指在一定的时间、空间内，对环境中的各组成成分的感知、理解，进而预知这些成分的随后变化状况。在移动学习用户界面中，情境感知涉及用户对界面中大量碎片式信息的获取、综合感知和认知能力。通过分析影响情境感知的变量特征，更好地对其进行控制，可以实现人机系统整体情境感知能力的提升。依据Endsley提出的情境感知理论框架，移动学习用户界面的情境感知包括任务、环境和个人特征。

环境特征 环境特征包括内部环境和外部环境两个部分。外部环境指用户移动学习过程所处的环境信息，包括周边环境的干扰程度、光线影响和操作方式等。外部环境因素变化会对移动学习人机交互系统造成一定的物理影响，同时对用户的心理状态也有一定的影响。内部环境主要分析用户界面的功能、系统状态、设置、表现和运行情况等。内部环境对用户体验起决定性作用，信息的表现也决定了用户所能认知的范围。endprint

任务特征 移动学习用户界面中，用户经常需要进行的任务活动包括浏览、识别、搜索、匹配记忆、判断等。

浏览是用户在界面中最常使用的行为，它偏重于一种随意、较无具体目标的行为，是一种用户不通过明确的查询策略而进行的无意图、探索性行为。北卡罗来纳大学信息与图书馆学教授Gary Marchionini针对用户的浏览行为是否有计划性，将浏览的模式分为三种：有向浏览、半有向浏览和无向浏览[5]。

识别任务是对信息的辨认和区分，是将信息归类和定性到大脑记忆存储中。关于识别任务，前人通过大量研究对其加工机制进行探讨，总的来说可以归纳为两大观点：自下而上认知加工的观点和交互加工的观点。前一个观点认为识别过程是将输入信息与心理存储信息进行匹配的过程，后者认为丰富多样的信息源在辨认过程中起到一定的作用。

搜索任务是指用户在界面中寻找所需信息的行为，是一种主动性、目的性强的活动。根据David Ellis所提出的信息查寻行为模型，用户在信息查寻过程中的主要行为活动可以归纳为六条：用户确定感兴趣的、符合主题的线索来源；通过跟踪和联系等方式，从最初的来源中找到线索；眼睛扫视已经确定的线索，并获取与目标相关的信息；筛选和评估线索的有用性；随时跟进特定的主题领域线索的扩展；基于系统的特定线索，提取所感兴趣的信息[6]。

记忆任务是多种多样的，如对确定信息的识记、回忆、匹配等学习活动。人的记忆系统包括感觉记忆、工作记忆和长时记忆三部分。其中，工作记忆主要用于加工和存储工作，感觉记忆和长时记忆都仅用于信息的存储。

判断任务的特点在于，这些任务会涉及工作记忆和思维中深入加工的心理活动，包括各种类型的心理计算、逻辑推理、比较与判别、信息整合等。

人因特征 根据认知心理学的信息加工原理，用户界面中人所接收的信息均是从感觉通道输入，然后经过信息的变换、简约、加工、存贮和提取，最终形成人的思维并指导人的行为。根据人的认知特征，情境感知分为以下三个阶段：

第一阶段是视觉感知、对象识别、知识认知和环境感知等影响用户直接感知；

第二阶段是由记忆、图示和认知偏差等影响用户的理解；

第三阶段是推理、记忆和认知调节对用户预测的影响。

图1所示为情境感知特征变量之间的关联关系。增强移动学习用户界面的情境感知，需要从用户界面系统的环境、任务特征和人因特征出发，增强用户对知识点周边事情的感知和了解，使其拥有完整的、准确的和及时的知识框架。

4 基于信息可视化的情境感知优化

信息可视化是指用户界面中采用图形语言的信息呈现。根据认知心理学研究，通过视知觉而被人类所获取的信息，大部分需要经过大脑记忆的提取而被人认知。由于大脑记忆是信息的语义编码和表象编码两种方式并存，而人类对于图形元素有快速识别的能力，因此，为增强用户对知识点周边事情的感知和了解，使其拥有完整的、准确的和及时的知识框架，可以采用信息可视化的方法增强用户情境感知。以下从用户界面的图形符号、色彩、可视化结构和布局等四个方面分别探讨其对情境感知的优化作用。

图形符号与情境感知 当符号缺乏与用户共性认知的相关联系时，用户往往难以形成规范统一的认知模式，造成知识比较难以辨识和理解，形成认知障碍。因此，图形符号设计应尽可能有清晰准确的语义。成功的图形符号设计能够提供便捷高效的信息交流功能，减少用户记忆负担。同时，相比其他元素，图形符号在识别和分辨方面有着不可取代的优势；在指代方面，图形符号的表达方式更加直

接，也方便搜索。

颜色与情境感知 颜色不仅是市场营销上的选择，更是信息设计和视觉设计的有力工具。由于其很强的识别和分辨性，可以用于区分各类信息并进行分类。首先，对比度是凸显信息重点部分、弱化次要部分的重要手段；其次，通过影响用户的注意力，颜色可以提高搜索效率；最后，颜色可以对信息的内容进行指代，进行信息数值或程度设计。

可视化结构与情境感知 可视化结构的设计目的是将若干知识点有机地组织在一起，使用户能够容易地查询所需要的信息，并及时进行信息整体内部关系的归纳。在对情境感知的优化方面，首先，可视化结构可以通过逻辑化的信息呈现，对原始信息进行分类和排列，有助于对信息整体的感知；其次，可视化结构可以有效呈现信息层次结

构，有利于视觉搜索；最后，可视化结构通过对原始信息的高度组织，便于用户对知识及其应用环境的理解和推测。

布局与情境感知 用户界面中的布局设计，即以一定的方式将界面元素进行排列和分布，使其达到某种最优指标。界面布局方式是用户界面的重要组成部分，良好的界面布局有助于用户快速获取界面信息、高效进行视觉搜索并顺利完成相关操作，强化用户对系统的积极认知。首先，布局通过限定内容的组合排列，将凌乱的页面进行规则化分组，有利于用户浏览和视觉搜索；其次，布局通过设计紧凑合理的空间，呈现给用户流畅的视觉体验。

5 结语

信息可视化以对记忆中信息状态的把握为前提，将大量的信息之间的复杂关系通过图形语言的语义呈现，可以在增强用户对重要信息的感知能力的同时，避免用户在对大量信息感知时的缺漏而导致信息感知不全面问题，从而增强用户的情境感知。

参考文献

[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.复杂信息系统人机交互数字界面设计方法及应用[M].南京：东南大学出版社，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.网页浏览中的前注意与注意行为及其眼动研究[D].杭州：浙江大学，2012.

[6]朱婕.网络环境下个体信息获取行为研究[D].长春：吉林大学，2007.endprint