Web课件设计中的人机工程学研究

近年来，随着网络教育的蓬勃发展，如何更有效地建设网络资源日益成为重要而迫切的问题，对于网络资源的一个重要组成部分--网络课件的设计，人们进行了大量的研究和工作，取得了阶段性的成果。但目前网上运行的课件还存在很多不尽人意的地方，比如形式单一、内容枯燥、操作不便、界面设计不合理等等，那么web课件的设计应该遵循怎样的思路和方向才能近可能地满足学习者的生理和心理的需要，以使学习者操作更便捷，学习更高效呢？很显然，在当前形势下研究这个问题具有重要的意义。

1什么是人机工程学？

1.1概念

人机工程学又称人机工效学(ergonomics)，是一门让技术人性化的科学，一门关于技术和人的协调关系的科学。即如何让技术的发展围绕人的需求来展开，把人作为产品和环境设计的出发点，使其性能、色彩等更好地适应和满足人类的生理和心理的需要，从而使人们在工作中更安全、便捷和舒适，工作效率更高。其研究方法和评价手段涉及心理学、生理学、医学、人体测量学、美学和工程技术等多个领域。

1.2两个熟悉的例子

牙刷是我们生活中最普通不过的用品，而它的设计中反映出许多人机工程学问题。我们可能都见过普通宾馆里的一次性牙刷，这些牙刷大都设计得比较简易，杆身很直，使用时手握起来不便用力，手腕的曲度不合适容易造成手腕酸痛；另外，有的牙刷的毛刷过硬，容易损伤牙龈，这些都不能很好地满足人的生理需要。而设计比较好的牙刷则较多地考虑了人的生理和心理的需要，牙刷的毛刷软硬适度、材料适当有利于保护牙龈；牙刷的杆身曲度合理且其上有些凸凹槽，使用时便于手腕用力。以上这些考虑是人的生理上的满足，不仅如此，其清晰、淡雅的色彩和杆身的合理曲度给人带来视觉上的美感，这些是人的心理上的满足。这是一个生活方面的例子，下面让我们看一个人与计算机交互方式演变的例子，看一下它是怎样体现人机工程学问题的。

回顾人与计算机交互方式的演变，从利用穿孔纸带输入计算机程序，到面对终端机上的字符操作界面，再到个人计算机上的图形界面和多媒体，继而是网络和虚拟现实，界面的日益"友好"或者说计算机技术的日益"人性化"，其实质也就是人机工程特性的不断提高。具体说来，字符界面对用户的要求是一种回忆加工，用户必须记忆大量的计算机命令才能与计算机进行交互，而图形用户界面对用户的要求则是一种再认加工，用户只要能够再认出菜单、按钮、滚动条的意义就能够与计算机交互，再认加工与回忆加工相比对用户的认知负荷的要求要低的多，这样就大大降低了用户的认知负担，这样有利于用户工作更快、更舒适、更高效，不容易有挫折感和疲劳感，更易于自学和探究，学习到更多的能力。让我们再看一下虚拟现实技术是怎样体现"以人为本的"。从人机工程学的角度来说，虚拟现实技术把人类的空间感、行走等感觉和行为功能纳入到人机交互之中，使得人与信息的交流变得更加自然和没有障碍。

2web课件设计中人机工程学问题

从以上人机工程学的概念和例子中，我们能够看出为了让作业中的人工作更高效、更舒适，我们产品的设计应该以满足人的生理和心理的需求为出发点。那么，web课件设计主要应注意哪些方面的问题才能使学习者操作更便捷、更舒适，学习更高效呢？笔者认为我们在web课件设计中应当注意以下几个主要的方面。

2.1web课件的设计应建立在脑科学和教育心理科学的理论基础之上。

无论课件的组织(选取的哪些内容，通过规则学习还是示例学习、通过超级链接形成怎样的结构、课件中小单元的容量等)还是界面上色彩的搭配、界面的布局，声音、图象等多媒体的组合等所有的工作都要有科学的理论所依，而不是凭着感觉走，这个道理看起来很简单，但事实上目前网络上运行的很多课件在设计时在这方面考虑的不多，很多工作只是凭着感觉走，结果，要么色彩搭配不合理，就是声音和图象搭配不合理，最终影响学习效果。下面举一个小的例子来进一步说明这个问题。

比如说，心理学家rayner和pollatsek通过图画知觉过程中的眼动研究表明：人眼对信息区的及时注意是受物体之间差异的大小影响的，人眼总会及时把眼光移动到与周围环境不协调的物体上，并且画面中不协调的物体比协调的物体注视时间要长。根据这一理论，我们在设计界面时就可以通过或动静或大小或色彩的区别来突出重点内容。然而，由于有些设计者对有关理论了解不多，在设计时只凭着感觉走，把画面设计得很花哨，结果适得其反，不仅没有突出重点内容，一些非重点内容反而牵扯了很多注意力。

总之，课件设计的一切工作都要有据可循，课件的结构、单元的容量、声音和图象的匹配等等要符合大脑和心理的认知过程和认知规律。很显然，如果我们的设计符合人类脑生理和心理的特点，学习者的学习效率将会得到大大提高。尽管，目前能够用于教育的脑科学成果还没有一个清晰的表单，心理的认知规律还有待进一步发展，但了解脑科学和教育心理科学的有关理论，并把我们的设计工作建立在其上，这应该是课件设计者引以注意的问题。在这一方面，learning这个网站做得比较好，尤其把脑科学的一些成果用于指导课件的设计,有些知识的学习通过一个问题解决的认知情境来实现，有助于创造能力的培养。

2.2web课件的设计应当具有一定的智能性

2.2.1为了让学习者尤其初学者不在课件的畅游中（尤其在比较复杂的网状结构的课件中）迷航，课件应当具有"帮助"系统，就像office中的小助手一样，帮助学习者熟悉课件的结构（本知识点与其他相关知识点之间的联系，知识点之间的全局关系图），帮助使用课件的交互功能等等。

2.2.2课件中应当有能够记录学习者的学习路径的系统，这样学习者一旦中断学习进程，就不必重新开始进入，并且，教师根据学习者与系统的交互问答历史可以在一定程度上了解学习者的学习情况。

2.2.3学习者应当可以把自己的学习心得或对课件设计的建议或对其中问题的处理方法提交进课件中。我们可以通过下面的方式让学习者提交其想法：

这样知识的学习模式由：

变为：

这样的好处是，首先，加强了教师和学习者彼此之间的沟通，增强了学习的反馈和评价功能，通过学习者的主动参与调动学习积极性。其次，充分发挥大家的智慧使得课件质量不断改善，而不像以前那样仅仅依靠编制?quot;个人"的力量，最终学习者也从中受益，共享资源，不过此时的专家要加强其管理职责。

当然，随着人工智能技术的进一步发展，课件的智能性也会相应地逐步完善，比如，机器可以根据学生的学习情况判断其认知水平，从而实行因材施教；机器允许学生用自然语言与计算机进行人机对话，并能对带有学生个性特点的问题作出解答，从而具备更好的交互能力等等。

2.3web课件的设计应当加强人人交互环境的创设。

人机界面交互技术经历了命令界面到目前的图形用户界面、多媒体用户界面，正朝着虚拟现实和多通道用户界面的方向发展，随着这种发展，人机交互趋向自然、和谐、高效，在目前图形用户界面和多媒体用户界面的情况下，我们在设计课件时除了考虑运用良好的导航图标设计等来增强人机交互外，设计者还应当加强人人交互环境的创设。在网络环境中，老师和学习者、学习者与学习者面对面交流的机会减少，因此，在课件设计、开发时必须考虑师生、生生之间同步和异步的交互，让学习者感到自己的学习活动并不是孤立的，并非只有计算机在和自己说话，而是始终有人在一起参与的，是人性化的。目前,异步的双向交流方式主要有电子邮件、电子公告栏、网上练习等；同步的双向交流方式重要有网上交谈室、电话会议、视频会议等。

2.4web课件在必要时应有一定的实拍的或虚拟的真实情境。

人类大多数活动领域具有三维和直接操纵特点，也许数学和逻辑的活动例外，人生活在三维空间，习惯于看、听和操纵三维的客观对象，并希望及时看到这种控制的结果。心理学已经证明更多地借助物理、空间或形象的表示比单纯的文字或数字表示更有利于"问题解决"和"学习"。因此，课件中的有些内容不能仅仅用文字来呈现；建构主义也认为，知识不是通过教师传授得到的，而是，学习者在一定的情景即社会文化背景下，借助其他人例如教师和伙伴的帮助，利用必要的学习资料，通过意义建构的方式来获得的。并且，教育的一个重要职责就是培养学生解决现实生活问题的能力，因此，课件不能仅仅是简单的知识介绍、操作练习、单元测验、资料查询，而应创设一个问题求解的认知情境，并且学习内容要选择起初性任务，不能过于简单，以免远离现实情境。总之，在网络环境下，创建多媒体化的真实自主的协作情境使学习发生趋于自然，这样对学习者知识和能力的获取是非常重要的，否则，不能很好地满足人自然的生理和心理认知需求。

2.5web课件的界面设计要尤其注意。

课件最终要通过界面和学习者进行交互，因此，不管课件的其他工作做的如何，如果界面设计得很糟糕，那是很影响学习效果的。比如，有些网页或课件的界面设计是：墨绿色的底色上面是黑色的字体，字体又小，学习者在看界面时需刻意瞪大眼睛、向前探身才能看清屏幕上的信息，屏幕上的信息不是自然、悦目地映入学习者的眼帘，学习者观看这种界面不仅很快会感到视觉疲劳，而且不能全部精力放在思考问题上（需一部分精力放在看清信息上）。因此，学习者与这种界面交互不仅会影响学习效率，而且造成视力下降，影响身体健康，更谈不上舒适。这里只是举了一个小例子，其实，目前，网上运行的课件界面还存在其它种种问题，有的动静处理不当，有的界面布局不合理，有的主次不清等等，这些问题都不同程度地使学习者感到视觉疲劳、学习注意力分散、心理不舒适，最终影响健康和学习效果。一般来说，界面的设计应主要注意以下几个方面的问题。

1同样的界面对象是否具有一致性、连续性的行为？

2各种提示信息是否简单、清晰？

3色彩是否统一、协调？是否避免了同时使用太多的颜色？

4文字内容是否简洁、重点突出？字体、字号、字型是否合适？

5界面对象的动静处理是否得当？

6布局是否合理、简洁、协调、美观，画面是否均衡等等？

一般来说，好的用户界面应当使用户把所有注意力集中于完成任务上而无需为界面分心，例如，用户的视线自然地落在所感兴趣的对象之上。

网络技术、多媒体技术的发展对教育的发展产生了极大的推动作用，如在信息的传播、呈现、获取、存储、共享等方面，网络教育给人类带来了极大的便捷，但是网络教育也有其自身的一些缺陷，如缺乏真实情境、机器的呆板、缺乏人性化等等。人本主义认为教育应以人的需要为本，最终使人得到全面发展，因此，教育技术的发展应以人为本，只有如此，才能最大限度地提高教育的质量。我们在设计网络资源时应尽可能地从人机工程学的角度出发，使其满足学习者生理、心理的需要，使学习者感到健康、便捷，舒适、和谐、高效。这样，我们能够充分发挥网络的优势，尽量弥补其不足。