Моделирование и  диагностика интерфейса экрана электронных учебников Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

МОДЕЛИРОВАНИЕ И ДИАГНОСТИКА ИНТЕРФЕЙСА ЭКРАНА ЭЛЕКТРОННЫХ УЧЕБНИКОВ1

MODELING AND DIAGNOSTICS OF SCREEN INTERFACE OF ELECTRONIC TEXTBOOKS

Н.И. Пак, Л.Б. Хегай

Диагностика экранного интерфейса, восприятие электронного текста, оценка сложности текста, электронный учебник, электронное обучение. В статье обсуждается технология моделирования и диагностики экранного интерфейса электронных текстов на основе предлагаемой методики оценки качества восприятия текста. Количество информации, приобретаемой читателем, определяется теза-урусным способом. Описаны технологические решения, автоматизирующие процесс моделирования и диагностики качества интерфейса электронных учебников с помощью облачных технологий.

О

сновным средством обучения и познания окружающего мира является учебник. Бу-

мажные текстовые источники линеины, статичны, предназначены для массового использования в учебном процессе с ориентацией на «среднего» ученика.

Компьютерные возможности позволяют представлять текст в нелинейном формате, его экранный интерфейс делать интерактивным, динамичным.

Текстовая информация понимается благодаря механизму воссоздающего воображения - преобразованию воспринимаемых сочетаний слов в комбинации воображаемых образов.

Как сделать текст (сообщение) адаптивным, удобочитаемым, чтобы смысл и понимание его было индивидуализированными?

Известно, что ученики по-разному воспринимают один и тот же электронный текст. Скорость чтения и понимания, трудоемкость постижения смысла учебного текста читателем во многом зависят от его экранного интерфейса. Представление электронных учебников в гипертекстовом формате не всегда улучшает процесс их восприятия, а порой усложняет чтение и понимание текста (в отли-

N.I. Pak, L.B. Khegay

Screen interface diagnostics, electronic text perception, text complexity evaluation, electronic textbook, electronic training

The article discusses the technology of modeling and diagnostics of the screen interface of electronic texts on the basis of the suggested methods of evaluation of text perception quality. The amount of information obtained by the reader is determined by a thesaurus approach. The technological solutions that automatize the process of modeling and diagnostics of the interface quality of electronic textbooks by means of cloud technologies are described.

чие от привычного последовательного, линейного представления).

Возникает противоречие между полезными возможностями экранного представления текста для удовлетворения индивидуальных потребностей каждого человека и слабой проработкой теории и практики разработки интерфейса электронных материалов. В этой теории главная проблема заключается в определении характеристики «читабельности» (readability) электронного текста [Ньюстром, Дэвис, 2000].

Цель настоящей работы - обосновать способ оценки качества интерфейса электронных изданий на основе его самоконструирования читателем и диагностики восприятия и понимания смысла содержания учебного текста.

Для выявления факторов «читабельности» рассмотрим процесс восприятия текстовой информации.

Восприятие текста представляет собой процесс извлечения смысла из сообщения и подчиняется общим психологическим закономерностям. Оно происходит на нескольких уровнях: сначала читатель воспринимает знаковую форму текста, затем переходит

1 Издается при финансовой поддержке РГНФ, проект № 12-06-00256а.

к уровню понимания смысла высказывания, от него -к уровню восприятия текста как целостной структуры.

Понять текст - это значит совершить переход от его внешней языковой формы к модели предметной ситуации, составляющей его содержание.

При создании текста автором происходит переструктурирование извлекаемой из его памяти информации (образов), хранимой в иерархической структуре, в плоскую линейную последовательность образов. При чтении текста - для реализации механизма воссоздающего воображения (т. е. для понимания, осмысления) - происходит обратное переструктурирование линейного текста

в иерархическую структуру образов, адекватную формату памяти.

При этом саму память можно условно разделить на три зоны, которые в иерархическом порядке связывают чувственные, модельные и понятийные образы окружающего мира.

Современные электронные сообщения представляются в виде текста и речи, сопровождаются мультимедийными материалами.

Элементы сообщения и их комплексы запоминаются в памяти в соответствующих зонах: чувственной (43), модельной (МЗ), понятийной (ПЗ) [Пак, 2010].

43 Ф 0 т О

МЗ р е ПЗ

О О , -у- ф А ^ ч ь лес

1 О сумма

солнце

Рис.1. Структура памяти

На рис.1 схематично показаны эти зоны и связи Экранное плоское сообщение может содержать

между ними. Некоторые запоминаемые образы со- текст в виде набора понятий, моделей и чувственных

общений могут быть отнесены к двум зонам, напри- образов (рис. 2). Их восприятие происходит через сен-

мер, фото- и видеоматериалы можно отнести к 43 сорную систему (СС), которая направляет сигналы-

и МЗ, а речь - к МЗ и ПЗ. ощущения в соответствующие зоны памяти: ПЗ, МЗ и 43.

СС

мз

ПЗ

Рис. 2. Схема восприятия и воображения сообщения, содержащего текст, модели и образы

Сигналы от объектов реального мира, проходя через сенсорную систему, активируют определенные участки чувственной зоны памяти, вызывая воображение незнакомого образа объекта. Если сигналы активируют ранее запомненный образ, то воображается знакомый образ объекта.

Модельные сообщения отражаются в МЗ и связываются с соответствующим образом-объектом 43, что далее дает опосредованное воображение модельного представления сообщения. Текстовые сообщения распознаются в ПЗ, затем связываются с моделями МЗ или объектами 43 и толь-

ко после этого происходит воображение информации, закодированной в тексте.

Подробнее остановимся на процессе восприятия каждого из видов информации (сообщений).

1. Восприятие образов реального мира (рис.3).

Возможны две ситуации: - образ воздействующего объекта имеет-

ся в тезаурусе 43 памяти. Происходит узнавание и воображение объекта;

- образ воздействующего объекта отсутствует в тезаурусе 43 памяти. Если он никак не воздействует на организм, то он не воспринимается и не воображается. При определенных условиях (например, ситуация стресса, возникновение положительной или отрицательной эмоции какого-либо органа) образ сохраняется в памяти.

СС

чз

мз

пз

Рис. 3. Восприятие и воображение объектов реального мира

При дальнейшей эксплуатации этот образ встраивается в иерархическую структуру тезауруса, порождает модельный, а впоследствии понятийный образ в соответствующих зонах памяти (МЗ, 43).

2. Восприятие модельных образов (рис. 4).

Возможны три ситуации:

- воздействующий модельный образ объекта имеется в тезаурусе МЗ памяти. Происходят его узнавание, активация соответствующего ему чувственного образа в 43 и воображение;

- образ воздействующего модельного образа отсутствует в тезаурусе МЗ памяти. Тогда имеет место непонимание (отсутствие воображения). По-

добное часто возникает при изучении математики, когда в тексте встречаются неизвестные обозначения, необычные знаки;

- образ воздействующего модельного образа отсутствует в тезаурусе МЗ памяти, но имеет близкий ему образ либо аналог в чувственной зоне. Тогда возникает осознание чувственного образа (приобретение модельного образа), модель запоминается.

Мотивационный механизм разума позволяет запоминать модельные образы без связи с чувственными образами, например, определенные звуки, математические знаки, и пр

воображение

Р

СС чз мз

Рис. 4. Восприятие модельных сообщений

из

При дальнейшей эксплуатации эти модельные образы формируют основу абстрактного мышления.

3. Восприятие понятийных образов (текста) (рис. 5).

Возможны три ситуации:

- воспринимаемое понятие имеется в тезаурусе ПЗ памяти. Происходит его зрительное узнавание либо произнесение (чтение) этого понятия вслух или (про себя) для создания модельного аналога, далее активация соответствующего ему модельного образа в МЗ, затем чувственного образа в 43 и после этого возникает воображение;

- воспринимаемое понятие отсутствует в теза-

лес

дом

модели Образы

При дальнейшей эксплуатации эти понятийные образы определяют механизмы абстрактного мышления.

Рассмотренная модель восприятия информационного сообщения вызывает трудности в определении оценки качества его интерфейса. За интегрированную оценку качества создаваемого сообщения для процесса его восприятия целесообразно принять характеристику О, определяющую количество информации, поступающей к индивидууму:

О = К(а1(Тч -V) + а2(Т м-Тм>,+ аДп - Т")), где

Т. > Iм > Тп - объемы чувственного, модельного и понятийного тезаурусов сообщения;

Тч, Тм, Тп - объемы соответствующих тезаурусов человека (по отношению к объемам тезаурусов сообщения);

а а2 а.- весовые нормировочные коэффициенты;

К - коэффициент восприятия, определяется

урусе ПЗ памяти. Тогда имеет место непонимание (отсутствие воображения). Подобное часто возникает при изучении нового материала, когда в тексте встречаются неизвестные термины, понятия и обозначения;

- понятие отсутствует в тезаурусе МЗ памяти, но имеет близкий ему образ либо ассоциативный аналог в модельной или чувственной зонах. Тогда возникает осознание чувственного образа (приобретение понятийного образа), понятие запоминается.

Мотивационный механизм разума позволяет запоминать понятия без связи с модельными и чувственными образами, например зубрежкой некоторых фраз, чисел.

условиями представления информации: дизайн, шрифт, сложность понимания и пр.;

Объем тезауруса сообщения следует оценивать с позиций теории объемного измерения информации в битах [Taylor, 1953]. Весовые коэффициенты необходимы для нормирования количественных характеристик объемов текстовой, звуковой, графической информации для заданного сообщения, представленного в экранном виде.

Коэффициент восприятия может быть представлен совокупностью коэффициентов по отдельным факторам восприятия экранного интерфейса сообщения: К = К1*К2* ...Кп.

Например, выделим два фактора восприятия экранной информации: технический и содержательный.

Технический фактор определяется:

1. Степенью интерактивности интерфейса, обеспечивающего адаптивное представление текста с помощью локального сворачивания / разво-

СС

воображение

Р

---------------/-----------------Ч>

15-Tlf4

—тзг^-

Иг □

ТУ

солнце

дом

луна

сумма

интеграл

чч

мя

ПЗ

Рис. 5. Восприятие текстовых сообщений

рачивания фрагментов, всплывающих комментариев, вставок аудио, видео и изображений.

2. Степенью визуализации информации и процессов (статической и динамической) за счет анимаций и трехмерной графики.

3. Качеством дизайна и шрифтового текстового оформления экранного интерфейса.

Визуальное форматирование влияет на ко-нативный и аффективный компонент восприятия.

Текст, обладающий низкой разборчивостью, способствует высокой утомляемости при его восприятии, что влияет на отношение к тексту в худшую сторону.

Плохо форматированный текст обладает способностью к искажению смысла автора.

Интерактивность гипертекстов удобно показывать в виде трехмерного формата представления информации (рис. 6).

Предоставление современных АРМ. Применение технологии VDI.

• Microsoft Windows Professional " Microsoft Office Standard

• Специализированное ПО

Л « ш ы т .....'

*> с . 0 . с

Линейный текст

Трехмерный текст

Рис. 6. Форматы представления экранного интерфейса электронных материалов

Можно выделить три группы факторов, влияющих на восприятие текста: характеристика личности, выступающей в качестве субъекта восприятия и понимания; параметры текста и той реальности, которая в этом тексте отражается; ситуации, в которой протекает процесс восприятия и понимания.

Личность воспринимает и перерабатывает информацию как целостная система, обладающая индивидуальными психофизиологическими, психологическими и социальными особенностями.

В настоящее время, по всей видимости, наиболее адекватным механизму человеческого восприятия текстовых сообщений является электронный трехмерный текст, представленный с помощью гипертекстовой технологии в локально-рекурсивном формате [Карагодин и др., 2010].

Как проектировать текст для его качественного трехмерного представления в гипертекстовом формате?

Для исследований качества трехмерных текстов был создан сайт для разработки трёхмерного практикума (автор сайта студент С.С. Рыхли-ков). Данное воплощение электронного практи-

кума несёт в себе множество значительных преимуществ:

1) доступ к ресурсу можно получить из любого удалённого компьютера, подключенного к сети Интернет;

2) ресурс полностью совместим с любыми операционными системами, что позволяет использовать бесплатное ПО;

3) ресурс располагает единой базой данных, что позволяет мгновенно изменять информацию и эффективно организовывать к ней доступ;

4) для реализации идеи трёхмерных текстов на базе языка HTML (язык разметки гипертекста) уже разработан необходимый инструментарий и нет необходимости использовать какое-либо клиентское ПО на удаленных компьютерах. Для работы достаточно иметь любой браузер, поддержи-вакщий стандарты HTML 4.01 и JavaScript;

5) средства разработки программы являются бесплатными и свободно распространяемыми.

Более того, были реализованы следующие идеи.

1. При загрузке страницы пользователь полу-

чает только отображаемую информацию, ссылки для раскрытия того или иного понятия активизируют рекурсивную функцию интерактивной подгруз-ки новой информации, достраивая страницу.

2. Вся информация практикума представлена в виде обособленных информационных объектов, каждый из которых может вызывать другой при наличии соответствующей связи между ними.

3. Создана среда редактирования страниц трёхмерного текста, доступного любому пользова-

телю, обладающему базовым уровнем владения компьютером.

Базовой структурой создаваемого продукта является семантическая сеть. Объектами предметной области являются виды представления информации, формализованные специальным образом, а отношения между ними осуществляют множественные гиперссылки.

Для наглядности новую модель знаний можно представить в виде схемы на рис. 7.

Рис. 7. Модель электронного практикума, основанного на структуре семантической сети

Для проверки эффективности трёхмерных практикумов были разработаны несколько их вариантов по разным темам информатики. Апробация в режиме реального эксперимента проводилась в ИМФИ КГПУ им. В.П. Астафьева, в филиалах КГПУ в гг. Ачинск и Канск.

Результаты эксперимента показали, что использование трёхмерного практикума при самостоятельной работе студентов повышает результативность и успешность выполнения заданий практикума. Опыт использования подобных трехмерных электронных учебников в учебном процессе педагогических вузов показал, что студенты отдают им большее предпочтение, отмечают доступность и легкость усвоения содержания материала, прочность его запоминания.

Над улучшением зрительного восприятия текста работают также производители программ для воспроизведения электронных текстов.

По утверждению специалистов Microsoft, большую часть времени работы с персональным компьютером пользователи тратят на чтение документов, электронной почты и просмотр веб-страниц.

Патентованная технология Microsoft ClearType

(от англ. clear - чёткий, отчётливый, ясно видимый; type - шрифт) - это метод сглаживания экранных шрифтов (особенно крупных), повышающий удобочитаемость шрифтов, благодаря чему читать текст на экране становится значительно удобнее.

Нормированные к единице коэффициенты К1, К2 и КЗ, определяющие степень интерактивности интерфейса, степень визуализации информации и процессов, а также качество дизайна и шрифтового текстового оформления экранного интерфейса могут быть оценены по специальным анкетным диагностикам.

Содержательный фактор Смысловое редактирование текста требует от автора построения мыслей в единую конструкцию-пирамиду. Основная мысль помещается в начале текста, а затем следуют ключевые моменты, далее наименее важная информация. Пользователи хотят получить новую информацию как можно быстрее, поэтому перевёрнутая пирамида как нельзя лучше подходит для электронного текста.

Электронный текст позволяет использовать локально-рекурсивный формат представления информации. Преимущество такого подхода в том,

что читателю вначале показывается содержание на уровне целостного сжатого восприятия. С точки зрения гештальтпсихологии такой подход удобен для восприятия информации. Помимо всего прочего, возникает эффект неопределённости (Эффект Зейгарник) [Zeigarnik, 1927].

Человек не терпит неопределённости, он старается найти ответы на возникающие вопросы, причём как можно скорее. Следовательно, выдавая реципиенту электронный текст в виде неполных образов с возможностью последующей детализации, можно стимулировать его к восприятию и запоминанию.

Существует целый ряд методов, с помощью которых можно оценить сложность написанного текста. К примеру, Cloze-тест [Taylor, 1953] в области образования используется для оценки соответствия текста уровню подготовки студентов. В заданном образце текста убираются определённые слова. Задача пользователя - восстановить предложения.

Участники теста должны вписать вместо пробелов слова, которые, по их мнению, были пропущены.

Результаты вычисляются по следующей формуле для коэффициента К4 (доступность текста):

К4 = количество правильных ответов / количество пропущенных слов.

Результат 60 % или выше указывает, что текст подходит для аудитории. Участники, набравшие 40-60 %, будут испытывать определённые сложности с пониманием текста. Результат в 40 % означает, что текст будет совершенно непонятен читателям и его следует переписать.

Опыт применения этого метода показывает, что количество пропущенных слов в Cloze-тесте должно находиться в интервале от 25 до 50. Оптимальным с точки зрения автоматизации выполнения теста будет значение в 40 пропущенных слов, что соответствует отрывку текста из 200 слов.

Были отобраны следующие методы для диагностики компонентов восприятия электронного текста:

- С1оге-тестирование реципиента;

- определение адаптированного индекса читабельности Флеша по И.В. Оборневой;

- использование шкал эмоциональной оценки.

Каждый из подобных методов позволяет определить хотя бы один из компонентов восприятия электронного текста. Выбор этих методов обуслов-

лен возможностью автоматизации проведения и сбора статистики для последующей обработки результата с использованием первичных и вторичных методов статистического анализа.

Была разработана программная среда, которая реализует методы оценки компонент восприятия текста, поддающие автоматизации (автор программы магистрант А.Н. Зеков). Пользователь-автор настраивает на странице предпросмотра «рыбу», далее переходит к наполнению своего текста содержанием. Если книга уже существует, переходит к списку книг, открывает свою книгу, вводит пароль для редактирования и продолжает улучшать своё творение

Основные методы работы с электронным текстом:

-способ адаптивного представления информации, раскрывающей содержание темы, раздела;

- метод локального сворачивания / разворачивания информации, всплывающие окна, контекстные комментарии, суперпозиция (наложение) текста;

- вставка аудио, видео и изображений.

Пользователь-читатель переходит с текущей

страницы к списку книг, выбирает книгу, смотрит её отображение. Если текст нравится - читает, если нет - настраивает его так, как ему удобно, на странице предпросмотра и возвращается к чтению.

Оценка восприятия текста читателем осуществляется вышеназванными методами. Она разбита на несколько этапов. На первом этапе производится оценка объёма и сложности текста в целом. Подсчитывается общее количество предложений, слов, слогов

На втором этапе исходный текст обрезается до 250 слов и каждое пятое заменяется полем ввода, после чего выводится. Пользователю предлагается вставить пропущенные слова.

Третий этап предлагает пользователю перемещением ползунков определить эмоциональное состояние при изучении данного текста.

В статистический блок заносятся все протоколы работы пользователей- читателей, все используемые атрибуты.

Предполагается, что при большой базе данных пользователю-автору можно определить оптимальный интерфейс для заданного учебного пособия.

Таким образом, представленный подход к оценке качества экранного интерфейса электронных текстовых материалов позволяет создателю этих электронных учебных ресурсов целенаправленно улучшать параметры, влияющие на удобочитаемость, восприятие и понимание содержания электронного текста.

Разработка методов пользовательского интерфейса для диагностики восприятия электронного учебного текста в совокупности с поддержанием обратной связи между участниками процесса обучения позволит преподавателю корректировать свои электронные обучающие тексты в процессе обучения.

Список сокращений

1, ИМФИ КГПУ им. В.П. Астафьева - институт математики, физики, информатики Красноярского государственного педагогического университета им. В.П. Астафьева

Библиографический список

1. Карагодин E.H., Пак Н.И., Хегай Л.Б. Разработка учебных трехмерных текстов с помощью гипертекстовой технологии // Школьные технологии. 2010. №6.

2. Могилев В.А, Пак Н.И., Хеннер Е.К. Информатика: учеб. пособие. М.: Академия, 2006.

3. Ньюстром Д., Дэвис К. Организационное поведение: глоссарий по книге: пер. с англ. СПб.: Питер-Юг, 2000, 448 с

4. Пак Н.И. Информационное моделирование, учеб. пособие / Краснояр. гос. пед. ун-т им. В.П. Астафьева. Красноярск, 2010.

5. Taylor W.L. Cioze procedure: А new tool for measuring readability // Journalism Quarterly, 1953. № 30. P. 415-433.

6. Zeigarnik B.V. Das Behalten erledigter und unerledigter Handlungen. Psychologische Forschung, 1927. C.l-85.