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文献研读 | 基于场认知机制的超媒体交互学习设计研究

文献研读 | 基于场认知机制的超媒体交互学习设计研究 杭州文创数字科技研究院
2025-12-08
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导读:本文从场认知风格视角,探究个体认知特点与信息加工偏好对超媒体信息获取效率的影响。

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Hangzhou Cultural Creative Digital Technology Research Institute

文献 · 概况

# LITERATURE OVERVIEW #

/用户 研究 设计/

文献来源:硕士论文(山东大学)

发布时间:2021.05.26

目前下载量:270

作者:任碧雅

关键词:超媒体学习;场认知理论界面设计




摘 要

SUMMARY


网络通信与计算机图形技术的发展推动教学模式及资源获取方式变革,整合视频、音频等多媒体形式的超媒体平台广受关注。其既为教育工作者提供电子课件制作新思路,也让学习者能依据自身情况选择学习材料,提升学习趣味性与灵活度,但超媒体学习效果存在显著个体差异,学习者需同时兼顾内容理解与导航决策,额外增加认知负荷。


本文从场认知风格视角,探究个体认知特点与信息加工偏好对超媒体信息获取效率的影响。首先基于理论分析超媒体非线性、多重表征、交互式信息特点在认知加工下对学习效果的影响,结合认知加工理论提出超媒体学习平台的内容设计与界面布局通用规范;进而对比不同场认知风格用户的认知特点,通过眼动仪探究其浏览模式,分析定性与定量数据,总结出场独立、场依存型学习者的个性化设计策略,且提出降低定性分析主观性的方法。


最后,将通用规范与个性化策略应用于设计史数字教材平台构建,完成差异化界面设计。评估证实,针对性界面能有效降低认知负荷、提升平台可用性。本研究为超媒体学习差异化研究提供新视角,为互联网数字教学平台建设提供理论与实践依据。

编辑分享







文献 · 思维导图

# LITERATURE MIND MAP #

/用户 研究 设计/



文献 · 正文&心得

# LITERATURE TEXT #

/用户 研究 设计/


一. 绪论


本章开篇系统阐述了研究的时代背景、理论现状与研究价值。作者从信息技术与教育深度融合宏观趋势切入,指出数字教材与超媒体学习平台已成为教育现代化的重要载体,但当前平台存在“一刀切”的设计问题,未能充分考虑用户的个体认知差异,导致学习效果参差不齐。本章在综述超媒体研究与认知风格理论的基础上,明确提出“场认知方式”视角探究个性化学习界面设计的必要性,具有很强的现实指向性与理论创新性。

作者不仅梳理了超媒体在教育中的技术优势,如多重表征、非线性交互,也客观指出了其潜在问题,如认知超载、导航迷失等,体现了辩证的研究视角。此外,将国家政策《中国教育现代化2035》与学术研究相结合,增强了课题的时代感与说服力。创新点体现在将心理学中的“场认知理论”引入交互学习平台的设计中,打破了传统教育技术研究多聚焦于系统功能而忽视用户认知特质的局限。研究框架清晰(见图1-1),从背景、现状、目的、意义到内容框架层层递进,为后续章节的展开奠定了扎实的逻辑基础。

图 1-1 论文框架

可改善之处在于对国内数字教材发展现状的梳理略显概括,未深入展开不同教育阶段(如高等教育与职业教育)中数字教材应用的差异性



二. 超媒体环境下的用户认知机制


本章构建了本研究的核心理论框架,深入剖析了超媒体环境的信息特性、相关认知理论及场认知风格的影响。作者首先提炼出超媒体信息的三大特点:多重表征、交互式和非线性,并辩证分析了其带来的学习利弊。随后,重点阐述了认知负荷理论(见图2-1)、认知灵活性理论和双编码理论(见图2-2),清晰揭示了超媒体学习中认知加工的内在机制。

图 2-1 三元认知负荷理论模型

(Kirschner.P.A,2017)

图 2-2 多媒体学习中的认知加工模型

(Mayer&Moreno,2003)

特别是对认知负荷理论的三元模型(内在、外在、相关负荷)及其在超媒体设计中的启示进行了细致阐释,为后续设计策略提供了直接的理论依据。创新点在于将“场认知风格”这一个体差异变量,系统性地置于超媒体学习情境中进行考察。作者对比了场独立与场依存用户在认知特点超媒体环境下的认知偏好(总结见表2-2),有力论证了“一刀切”界面设计的不合理性,为个性化设计提供了理论前提。

表 2-2 场依存和场独立用户的认知特点及偏好

作者展现了如何将经典的认知心理学理论创造性地应用于人机交互与教育技术领域。在理论论述中,作者善用图表进行可视化概括,增强了论述的清晰度。可改善之处在于对“认知灵活性理论”与“双编码理论”如何具体与场认知风格产生交互影响的论述可以更深入。此外,本章理论性较强,若能穿插一些简明的超媒体界面实例来说明理论观点,可能更便于读者理解。




# 研读心得1


作者从政策与教学现实出发,识别出“个性化学习界面缺失”这一真问题,并寻找到“场认知理论”这一合适的理论透镜,体现了“问题驱动”与“理论牵引”相结合的研究思维。第二章的卓越之处在于,它并非简单罗列理论,而是构建了一个从认知机制到设计关切的清晰映射。尤其是“认知负荷理论”,它剖析了超媒体环境中哪些设计(如图文无关、线索混乱)会直接损害学习效率。而“场认知理论”则解释了这种损害为何对场依存者更甚

全球领先的在线教育平台Coursera和edX早期也面临类似问题,平台提供海量名校课程,但大量学习者中途放弃。后来,它们通过引入学习分析与个性化推荐系统根据用户的学习进度、测验表现和浏览行为,动态推荐学习路径、补充资料和练习强度,有效减少了因课程难度或节奏不适配导致的流失。这正体现了从“提供资源”到“适配个体”的设计思维转变,与本研究的出发点异曲同工。



三. 场认知方式对超媒体环境下信息获取偏好的影晌探宄


本章通过严谨的眼动实验,实证探究了不同场认知风格用户在超媒体界面中的真实浏览行为。研究设计科学规范:采用经典的“嵌入图形测验”(GEFT)划分用户组(见图3-1),使用优化后的维基百科风格页面作为实验材料(见图3-2),并利用Tobii眼动仪采集多维度数据(注视点、眼跳、扫描路径等)。

图 3-1 嵌入图形测验题目样例

图 3-2 用于分析浏览模式偏好的测试网页

本章的优越与创新之处尤为突出。其一,方法创新:将主要用于文本分析的主题分析法(Thematic Analysis)创造性地调整并应用于眼动轨迹图(Scanpath)的定性分析中(分析步骤见图3-9),提出了一套降低主观性、系统识别浏览模式(如“Z型”、“X型”阅读)的方法,极具方法论参考价值。

图 3-9 眼动轨迹图定量分析步骤

其二,发现深刻:定量分析显示,场独立用户更关注目录(自主规划),而场依存用户更关注标题(依赖结构)(见图3-5);定性分析通过雷达图(见图3-12)直观揭示,场依存用户表现出更多“大范围扫视”和“重复访问”(效率低、易迷失),而场独立用户则更多“顺序阅读”和“关注导航栏”(效率高、目标明确)。这些发现为后续的差异化设计提供了直接、细致的依据。

图 3-5 每个AOI区域的总注视时间

图 3-12 浏览模式图

可学习之处在于完整的实验设计与混合研究方法(定量+定性)的运用。从实验目的、对象、材料到流程、数据收集与分析方法,描述详尽,具有很高的可重复性。不足在于,被试样本量较小(17人),且均来自同一学院,可能影响结果的普适性。此外,实验任务是自由浏览而非目标明确的学习任务,虽然能反映“自然状态”,但与真实学习情境的生态效度仍有差距。


四. 基于场认知机制的超媒体交互学习设计策略 


本章在前文理论与实验发现的基础上,系统提出了层次化的设计策略,是研究的成果转化核心。策略分为两部分:一是面向所有用户的“通用设计策略”,二是针对不同场认知风格的“个性化设计策略”。通用策略从认知负荷理论出发,提出内容设计上的连贯性、合理分段、线索突出原则,以及布局上的空间毗邻、时间同步原则(见图4-1的底层逻辑),这些原则具有普适的指导意义。

图 4-1 场独立和场依存用户的超媒体设计

( 基于Sherry Chen,2002的认知模型修改)

本章的优越性在于策略的针对性与可操作性极强。作者基于图4-1的认知模型,为场独立和场依存用户分别提炼了清晰的设计要素与具体实施方法(见表4-1和表4-2)。例如,为场独立用户提供“丰富链接”、“显性菜单”和“多种索引线索”,鼓励探索;为场依存用户则强调“明确的索引线索”、“隐藏链接”、“可视化引导”和“清晰路径”,以减少认知负荷与导航迷失。这种基于认知偏好的设计映射,使得理论完美落地为设计语言。

表 4-1 场独立用户的设计原则

表 4-2 场依存用户的设计原则

创新点在于构建了一个从用户认知机制到具体界面设计要素的完整转换框架。该框架逻辑清晰,不仅适用于本研究的数字教材,也可迁移至其他超媒体学习平台的设计中。可学习之处在于作者将相对抽象的认知特点(如“依赖外部线索”)转化为非常具体的设计指令(如“提供进度条”、“链接预览”),展现了出色的设计转化能力。不足在于,策略更多是方向性和要素性的,未涉及更细节的交互逻辑或视觉设计规范(如色彩、动效)




# 研读心得2


第三章最具启发性的是其方法论创新:用客观的眼动数据让不同认知风格用户隐性的“浏览策略”和“认知困境”变得可视、可量化。实验发现,如场依存者频繁的“大范围扫视”和“重复访问”,揭示了他们在复杂界面中的“迷失感”。第四章将前文的理论与实验洞察,提炼成针对两类用户截然不同的“设计要素清单”。例如,为场独立者设计“丰富链接”和“显性菜单”为场依存者设计“隐藏链接”和“可视化引导”

案例启迪:在电商和广告领域,眼动追踪已成为优化设计的标准工具。例如,亚马逊会通过眼动实验研究商品详情页的布局,确保核心信息(价格、主图、关键特性)能第一时间吸引绝大多数用户的注视,减少“寻找”成本。这与本研究通过眼动发现“场独立用户关注目录、场依存用户关注标题”的思路一致,都是通过理解视觉注意规律来优化信息架构,提升转化效率(或学习效率)




五. 基于用户场认知机制的超媒体交互学习设计实践与评估——以设计史数字教材为例


本章将前述所有研究成果付诸实践,并以“设计史数字教材”为例,完成了从设计定位、信息架构到高保真界面实现与评估的全流程。设计定位精准,明确了六大设计要素(见图5-1)和六大内容模块。信息架构清晰(见图5-2),为不同认知风格的界面分流奠定了基础。

图 5-1 数字教材的设计要素

图 5-2 数字教材信息架构设计

本章的实践部分极具亮点。针对场独立用户的设计(见图5-6至5-10)界面元素丰富、导航线索多元(章节、地域、时代、设计师),提供了极大的探索自由度和内容控制权,完美体现了“丰富链接”和“显性菜单”策略

图 5-6 书籍阅读和定制教材界面展示(场独立)

图 5-7 全球设计史界面展示(场独立)

图 5-8 时代界面展示(场独立)

图 5-9 设计师界面展示(场独立)

图 5-10 资料库界面展示(场独立)

而为场依存用户的设计(见图5-12至5-14)则极度简洁,强化线性阅读路径,隐藏复杂导航,通过进度条、思维导图框架和高亮提示提供“可视化引导”,有效贯彻了“减少链接”和“清晰路径”策略。两套界面对比鲜明,差异化设计理念得到充分贯彻。

图 5-12 主目录界面展示(场依存)

图 5-13 书籍阅读界面展示(场依存)

图 5-14 搜索界面结果展示(场依存)

评估实验设计严谨,采用2x2双因素实验,以认知负荷量表(Paas)和系统可用性量表(SUS)为工具。结果(见图5-15至5-18)显示,当界面风格与用户认知风格匹配时,认知负荷显著降低,可用性显著提升,且交互效应显著,有力地验证了本研究的核心假设与设计方案的有效性,完成了研究闭环。

图 5-15 各组用户的认知负荷评分

图 5-16 认知负荷评分下认知风格与界面的交互作用

图 5-17 各组用户的可用性评分

图 5-18 用 性评分下认知风格与界面的交互作用

可学习之处在于完整的“研究-设计-评估”流程展现,以及评估方法的科学性。不足在于,评估主要依赖主观量表,缺乏对学习效果(如知识保持率、迁移能力)的客观测量。此外,设计实践仅聚焦于“设计史”这一陈述性知识领域,其策略在程序性知识(如软件操作、数学解题)学习中的有效性有待进一步验证



总结与展望


最后,作者对全文工作进行了精炼的总结,概括了四项主要研究成果,并诚恳地指出了研究的三个不足之处,总结部分条理清晰,与前述各章内容呼应紧密,对创新点的概括,尤其是“将主题分析法用于眼动轨迹分析”,准确突出了研究的methodological contribution。

总结不仅回顾了“做了什么”,更点明了“贡献何在”,即“为解释超媒体学习效果的个体差异提供了新视角”以及“为帮助所有认知风格用户平等受益提供了解决方案”,提升了研究的理论意义与实践价值。对不足之处的反思也非常中肯,特别是提到“缺乏对学习效果的直接测量”和“仅针对陈述性知识”,为后续研究指明了清晰的改进方向。

可学习之处在于其总结的范式:先成果、后不足、再展望,层次分明。展望部分可以更加具体,例如可以提出针对程序性知识学习开展对比研究的具体设想,或探讨在自适应学习系统中动态识别与匹配用户认知风格的技术路径,使研究脉络的延伸更具象。





# 研读心得3


最后,作者不仅做出了两套对比鲜明的、高保真的设计方案,更重要的是设计了科学的评估实验(2x2双因素),用数据证明了“风格匹配”能显著降低认知负荷、提升可用性。这避免了设计实践沦为自说自话的“作品展示”,而是将其升华为一个可验证的“设计实验”。同时,作者也诚实地指出研究的局限,如未直接测量学习效果、样本局限性等,不仅无损其价值,反而增强了学术严谨性,并为后续研究指明了清晰路径。总结部分将分散于各章的创新点如方法论创新、理论框架构建等予以凝练提升,使研究的贡献更加突出。

如谷歌的“Material Design”设计语言在迭代过程中,会进行大量类似的A/B测试与用户研究。例如,在决定按钮的阴影深度、动画曲线或颜色对比度时,并非仅凭设计师美感,而是基于其对用户操作效率、理解速度(认知负荷)和主观偏好(可用性)的影响数据来做决策。这种以实证数据驱动设计系统迭代的模式,与本章的评估逻辑本质相同,都是构建理性、可靠的设计决策体系。



部分参考文献


[1]Ecenaz Alemdag;;Kursat Cagiltay.A systematic review of eye tracking research on multimedia learning[J].Computers & Education,2018,125.

[2]徐劲;.教育出版的未来模式——基于超媒体技术的新形态一体化教材出版[J].出版发行研究,2021,No.350(01).

[3]蔡蒙蒙.基于首要教学原理的高校电子教材设计与开发[D].东北石油大学,2019(01).

[4]张蒙;.透过乔布斯的苹果看领导力[J].科教导刊(中旬刊),2012,No.125(12).

[5]Katharina Scheiter;;Peter Gerjets.Learner Control in Hypermedia Environments[J].Educational Psychology Review,2007,19(3).

[6]刁春婷.学习任务、认知风格、自我调节对超媒体学习的影响[D].华中师范大学,2012(06).

[7]白蕊;王文蕊;.超媒体技术在档案管理中的应用[J].昆明冶金高等专科学校学报,2016,v.32;No.137(06).

[8]李胜辉.基于移动终端的地图超媒体应用技术研究[D].战略支援部队信息工程大学,2018(12).

[9]郝荣;.浅析超媒体技术在现代教育教学中的应用[J].当代教育实践与教学研究,2015(06).

[10]裴志朵;卢晓晓;.翻转课堂在中职化学教学中的有效应用研究[J].现代职业教育,2020,No.208(34).

......



研读学习人   



徐周静


浙江理工大学

视觉传达与时尚数媒

24设计研究生

用户研究

END

TIP

以上为UNO组织的学术交流与研讨

所有内容仅代表个人对论文的理解

仅供学习交流所用

若上述理解内容有误

请以论文原文为主

其中所涉及的知识产权为文献作者和其发表刊物所有



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