开放大学PPT课件可用性的眼动实验研究

摘 要：为了评价开放大学工科PPT课件的可用性，研究不同PPT要素对课件可用性的影响，文章使用眼动追踪仪采集学习者在自主学习PPT时的学习行为数据，通过分析实验数据，了解不同学习者的学习行为特点，揭示不同PPT设计要素对PPT可用性的影响以及评判实验用PPT课件的可用性。文章指出：1）对于开放教育，具有高可用性的PPT课件应该内容设计精炼、重要知识点描述清晰；2）为提高可用性，开放教育的PPT设计要兼顾知识性和趣味性。

关键词：开放教育；课件；可用性测试

由于开放教学环境中的学习者具有高度的学习自主性、灵活性，采集和研究开放教育学习者的学习行为是一大难题。

本研究在前期采用可用性用户测试方法，使用眼动追踪技术采集开放大学学习者在学习课程PPT课件时的眼动数据；后期研究学习者的眼动规律，分析不同学习者在学习开放大学课程PPT课件时的学习行为。通过本实验研究，评判PPT课件的可用性，进一步探究不同PPT設计要素对开放大学工科专业课件可用性的影响。

一、相关理论与研究

ISO9241/11中对可用性（Usability）的定义是：在特定环境下，产品为特定用户用于特定目的时所具有的有效性、效率和主观满意度。有效性是用户完成特定任务和达成特定目标时所具有的正确和完整程度。效率是用户完成任务的正确和完成程度与所用资源（如时间）之间的比率。主观满意度是用户在使用产品过程中所感受到的主观满意和接受程度。美国学者尼尔森（Nielsen，1993）认为可用性具有多种成份，分为相联系的五个可用性维度属性，分别是易学性、易记性、容错性、交互效率和用户满意度。

可用性评估/评价方法（Usability Evaluation）可以按测试对象、测试内容、测试指标、测试原理等进行分类。其中按测试原理可以分为实验法和分析法两类（Gray W D & Salzman M C，1998）。具体而言，目前的可用性评价研究中应用最多的方法是可用性测试、启发式评估和认知过程走查法（王建冬，2009）。基于用户的可用性测试又可以分为定性分析与定量分析两大类。其中定性分析常用的是：有声思维法和回顾法；定量分析常用的是：A/B测试、眼动测试与标准化问卷。关于参与测试的用户数，沃兹（Virzi，1992）研究发现，80% 的问题由最初参与可用性测试的4-5 个用户发现。一般性测试问题，尼尔森（Nielsen，1993）建议使用3-5个用户进行测试；无论从测试费用、还是测试时间上看，使用5个用户进行测试是最高效的。

卞迁与齐薇（卞迁，齐薇等，2009）指出目前最常用的眼动记录方法是无创的视频记录法。利用眼动仪进行研究时测试参数一般包括：注视点轨迹图、热点图、关注区域、注视点个数、首个注视点的注视时长、首次进入AOI的时间、每次访问的平均时间等。一项研究应根据研究内容和研究目标选择2-3个测试参数。

二、实验设计

本研究针对实际用户（学习者）在实验室环境下利用眼动仪进行PPT课件可用性测试。

（一）实验目的

本实验针对不同学习者，选用相同的PPT课件内容，观察眼动变化，在眼动测试结束后，分析眼动数据，考查其学习行为。

实验主要研究下列问题：（1）根据学习者的眼动数据判定PPT课件的可用性是否良好；（2）PPT课件的不同设计要素对可用性的影响。

（二）实验被试

根据沃兹和尼尔森的研究结论，本次实验确定采用5名被试对象。研究者在与汽车相关的专业班级中筛选出5名学生作为测试对象。这些学生都掌握电脑基本操作，视力正常（或矫正视力正常），愿意安排时间参与本项实验研究。

（三）实验材料

课程《汽车电器及电子控制技术》PPT课件（实验前需转换为PDF格式）。

（四）实验变量

1.自变量

PPT构成要素（卡通人物、标题文字、电路图、电器元件等）随着页面不同而变化。

2.因变量

眼动仪记录被试学习过程中眼动情况；

可用性：被试的眼动测试的测试参数客观地反映PPT课件的可用性。

（五）实验假设

对于开放教育，某些PPT要素从提高可用性的角度更加重要；设计简洁、要素少的PPT可用性更好。

（六）实验设备与环境

本实验所用实验设备为Tobii T120眼动仪。被试可佩戴眼睛或隐形眼镜。

本实验在上海开放大学上海开放远程教育工程技术研究中心的开放教学数字化实验室进行，实验过程中所有被试采用同一台眼动仪、同一台计算机逐个进行实验。

（七）实验过程

（1）事先将被试随机分成5组，每组1人，各组依次进行实验；

（2）将被试带进实验室，被试对实验室的环境进行熟悉，主试告知被试实验中的相关要求；

（3）主试告知被试设备操作方法和注意事项；

（4）让被试做一个练习，校正眼动仪，随后进入正式实验；

（5）进行课件眼动测试，页面切换由学生控制；

（6）下一名被试重复步骤2～5。

三、实验结果与分析

PPT共有14个页面，页面12设计简洁，页面13构成要素最多。选取第12、13页面的眼动数据加以对比分析，并完成以下工作：（1）提取研究页面的热点图；（2）划分关注区域（AOI）；（3）统计首次进入AOI的时间（TFF）和所有注视点持续时间总和（TFD）；（4）使用热点图中的注视热区、TFF和TFD三个参数分析开放教育学习者的学习行为；（5）评价PPT课件的可用性；（6）研究不同设计要素对可用性的影响。

眼动分析

1.注视热区

通过眼动仪的配套分析软件可得到五名被测学生分别学习PPT页面12的综合五人热点图，以及学习页面13时的综合五人热点图，其中红色区域代表被集中注视的区域；绿色区域为注视点少的区域；黄色区域的注视点数量居于红色区域和绿色区域之间。

2.关注区域首次注视时间和注视持续时间

本研究使用关注区域首次进入时间（TFF）、所有注视点持续时间总和（TFD）数据加以研究。

（1）划分关注区域（AOI）。按照综合五人热点图的结果，页面12选取其中标题、中间位置的零件照片、中间位置零件的电路符号周围一小圈的三个封闭区域作为关注区域，见图1（a）；页面14选取其中标题、电器元件三维图、左侧电路中开关符号、卡通形象周围一小圈的四个封闭区域作为关注区域，见图1（b）。

（2）TFF 和 TFD。页面12三个关注区域的TFF数据见表1，三个关注区域的TFD数据見表2。

页面13四个关注区域的TFF数据见表3，四个关注区域的TFD数据见表4。

3.眼动数据分析

在注视热点图中，由绿色过渡到黄色，再到红色，以示注视率越来越高。对页面12和13，标题、电路符号、电器元件三维图都是重点要素，而卡通小人不是重点要素，学生被期望多关注重点要素。页面12的综合五人眼动热点主要位于中间零件电路符号、中间零件，标题上，说明学生关注的都是PPT重点要素；而页面13的综合五人眼动热点除了位于重点要素，还同时分布于非重点要素（卡通小人）上，说明五名被试学生在学习页面13时过度关注页面的非重点要素。

根据TFF数据，页面12的标题区域（“Rectangle”）的TFF最短，其次是临近的矩形区域（“Rectangle2”），最长是距离标题最远的区域；对页面13，标题区域（“标题”）的TFF最短，其次是课件页面中间位置的圆形区域（“卡通小人”），位于页面边缘的矩形区域（“电器零件1”）最长。两个页面的TFF最小数据都是标题区域，所以引人注目的标题对提升可用性很有效。比较两个页面AOI的TFF数据，设计更简洁的页面12的TFF最小值比页面13小，说明设计简洁的课件可用性更好。另外，页面12关注区域的TFF变化也符合教师设计PPT的一般期望。而页面13中卡通小人的TFF小于电器零件2，非重点要素的设计影响了学习者对于重点要素的关注。

根据关注区域所有注视点持续时间总和数据（TFD），页面12的电路符号区域（“Rectangle2”）的TFD平均值最大，标题区域（“Rectangle”）的TFD平均值最小。页面13的卡通小人区域TFD平均值最长，而电路符号、电器元件三维图区域（电器零件2、电器零件1）TFD平均值小得多。页面12的TFD数据说明学生时间主要花在学习重、难点内容，而页面13的TFD数据说明学生被趣味性内容（卡通形象吸引），没有花更多时间学习重、难点内容。从提升课件学习效率看，页面12的简洁设计更好。但适当地插入趣味性的内容，可以提高学生的学习兴趣。

四、研究的结论

（一）基本结论

对于开放教育，具有良好可用性的PPT课件应该内容设计精炼、知识点描述清晰、重点突出。根据眼动测试的结果分析，可以看出《汽车电器及电子控制技术》的PPT课件达到了上述可用性要求。

为提高可用性，开放教育的PPT设计也要兼顾知识性和趣味性。根据眼动测试结果看，趣味性的设计要素同样也能吸引成人学生的注意力，提升学习兴趣。

（二）存在的问题

实验材料没有动画效果。因为眼动仪测试的需要，测试PPT被转换为PDF格式，转换后无动画效果，无法获取PPT中动画播放时的眼动数据。在未来继续研究PPT课件的可用性时，需要解决这一问题。

（三）启示与建议

根据前述结论，为提升开放大学PPT课件的可用性，研究者建议：

（1）在设计工科课件时，应把课件知识点设计、重点内容讲解作为最重要目标；在PPT页面要素布置时应考虑是否有助于实现上述目标。

（2）在PPT设计时要全面考虑PPT要素的取舍，让学生既能聚焦重难点内容，又不要感到过于单调、乏味，保证自主学习重难点内容的学习效果。

参考文献：

[1]卞迁，齐薇，等.当代眼动记录技术述评.心理研究，2009.2（1）：34-37.

[2]杜华，孙艳超.教育领域内可用性研究现状与研究演进路径可视化分析[J].现代教育技术，2013.8（23）：66-70.

[3]王建冬.国外可用性研究进展述评，现代图书情报技术，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.

作者简介：李战伟，硕士，副教授，研究方向为汽车营销、汽车设计。