О. Н. Андреева

аспирант Московского государственного технического университета радиотехники, электроники и автоматики, начальник бюро рекламно-маркетинговой деятельности ОАО "Концерн "Моринформсистема-Агат" (г. Москва)

E-mail: Andreeva_olia@mail.ru; тел.: 8-909-671-73-44; (495) 673-74-61

Обучающие программы ориентированы преимущественно на гипертекст и полиэкранный режим диалога, что обеспечивает быстрый поиск различных фрагментов информации. В статье представлен анализ времени предъявления элементов тестовых изображений для их распознавания в различных зонах экрана монитора - за какой промежуток времени и в каком месте распознаются изображения в различных точках экрана, сколько времени требуется обучаемому, чтобы распознать изображение, и в какой точке экрана происходит быстрее считывание изображения.

Ключевые слова: память, восприятие, образование, запоминание, эргономика, обучение, экран, монитор, время предъявления, тестовые изображения, ключевые точки, оператор, элемент, зона монитора, педагогика, тестовый объект, распознавание, поля зрения оператора, фрагмент чертежа, геометрическая фигура, слово, часть слова.

Создаваемые сегодня обучающие программы ориентированы преимущественно на гипертекст и полиэкранный режим диалога, что обеспечивает быстрый поиск различных фрагментов информации. Требуются качественные эргономические решения способов представления учебной информации, тщательное планирование пространственного расположения, траектории обзора учебной информации на экране предлагаемой обучающей программы.

Темп студенческого обучения достаточно высок, учебная нагрузка весьма велика. В связи с этим особенно важен высокий уровень эргономических показателей компьютерных обучающих программ. Необходимо создавать такие обучающие программы, которые вызывают минимальное психическое и зрительное утомление, работа с которыми сопровождается состоянием функционального комфорта, положительным отношением к учебной деятельности, что должно в конечном итоге способствовать интеллектуальному развитию студента [3].

Проблема исследования направлена на преодоление несоответствий объективных потребностей образовательного процесса при использовании компьютерных обучающих программ и относительно невысокого уровня эргономического обеспечения представления информации на экране монитора. Практика эргономического проектирования компьютерных обучающих программ сводится в основном к выбору типа меню, размера шрифтов, размера и количества окон и не учитывает необходимость визуализации в доступной форме сложного абстрактного учебного материала.

Существуют три уровня усвоения знаний:

- первый уровень методов обучения связан с достижением осознанного восприятия и запоминания, что проявляется если не в копировании изложения учителя, то в точном и близком к оригиналу воспроизведении учебного материала.

- второй уровень методик связан с достижением результатов, гарантирующих правильное применение знаний и способов деятельности, причем применение не только в учебных, но и в сходных с учебными ситуациях.

- третий уровень методик связан с достижением таких результатов обучения, которые

достаточны для творческого применения знаний, в ситуациях, требующих нестандартных решений [1].

Цель данной работы состояла в сравнительном изучении времени предъявления элементов тестовых изображений, требующихся для их опознания в различных зонах экрана монитора.

Задачи экспериментального исследования формулировались следующим образом:

1) изучить минимальное (пороговое) время предъявления тестовых изображений, необходимое для их опознания при предъявлении в различных местах монитора;

2) определить "ключевые" точки монитора, пригодные для оценки характеристик всего поля зрения оператора;

3) провести сравнительный анализ различных зон экрана монитора с целью определения места наиболее быстрого и полного (детального) узнавания тестовых объектов;

4) провести сравнительный анализ различных зон экрана монитора с целью определения количественных соотношений параметров узнавания в них тестовых объектов.

В работе использовались следующие методы:

- анкетирование (анкета оценки эргономических показателей компьютерных обучающих программ и анкета, разработанная автором на основе теста дифференцированной самооценки), тестирование;

- при обработке, анализе и обобщении материалов исследования применялись методы статистической обработки информации.

Для проведения экспериментов была разработана методика, позволяющая предъявлять любой тестовый объект в течение назначенных отрезков времени (время задержки 83,33, 125, 375, 500, 833,3 мс) в любой точке экрана монитора. Методика разработана на основе мультимедийной платформы Adobe Flash, позволяющей работать с векторной, растровой и ограниченно с трехмерной графикой. Данная методика позволяет определить запоминание предъявленных изображений, определение времен предъявления, требующихся для узнавания тестовых фигур в различных местах экрана. Использование данной платформы также позволяет определять количество ошибок.

В разработанной программе время предъявления (τ) менялось с шагом в 41,6 - 41,7 мс при минимальной длительности в 83,3 мс.

Данные времена предъявления тестовых фигур использовались в экспериментах по следующим причинам:

- время 83,33 мс представляет собой время минимального визуального восприятия. Как показано в предварительных экспериментах, при данной длительности предъявления тестовых фигур имеет место пороговое узнавание;

- время 125 мс определено из расчета минимального увеличения (на 41,7 мс) времени порогового узнавания;

- время 375 мс использовалось в экспериментах в качестве среднего времени предъявления тестовых фигур;

- время 500 мс использовалось в экспериментах в качестве времени предъявления, при котором имело место более уверенное узнавание;

- время 833,3 мс самое продолжительное время, за этот промежуток испытуемые воспринимают до 5 - 7 символов.

Для данного эксперимента было выбрано 3 вида изображений: фрагмент чертежа, геометрическая фигура, слово, состоящее из 4 - 5 букв. Для того чтобы объективно определить эффективность распознавания информации в ключевых точках, использовались 3 вида объектов, отличающихся по степени сложности.

Таким образом, использованная в экспериментах методика дает возможность определения следующих характеристик процесса восприятия:

- измерения минимального времени предъявления, требующегося для опознания изображения в различных точках экрана;

- получения данных о том, в каких точках экрана процесс опознания происходит быстрее и с большей точностью.

Данная постановка экспериментов направлена на получение более полной информации о наиболее активных (с точки зрения восприятия информации) зонах экрана, что

в принципе дает возможность располагать в этих "ключевых" зонах наиболее важную информацию.

В данном методе используется маскировка, которая позволяет прерывать обработку изображения в зрительном анализаторе оператора путем предъявления вслед за тестовым изображением маскирующего поля. Проходя тест, испытуемому случайным образом показывается одно из тестовых изображений на случайном промежутке времени. Затем предъявляется маскирующий кадр, на котором представлено 4 - 7 изображений для выбора изображения, которое представлялось на экране тестового кадра. Тем самым кадр с выбором изображения является маской между показом тестовых изображений.

В экспериментах участвовало 23 квалифицированных пользователя, профессионально работающих в качестве инженеров-программистов. Испытуемым предъявлялись тестовые изображения на экране монитора. Место и длительность предъявления тестовых фигур варьировались случайным образом. Общее число тестовых изображений - 15, в том числе 5 фрагментов чертежей, 5 геометрических фигур, 5 текстов (слов). Таким образом, есть 15 изображений, 5 временных отрезков предъявления тестовых изображений и 9 выбранных ключевых точек.

Теоретическая база проведения экспериментов основана на правиле золотого сечения. В простейших случаях золотое сечение определяется как вполне определенная пропорция деления отрезка единичной длины. Отрезок AB должен делиться на две неравные части AC = x и CB = 1 - x так, что отношение меньшей части CB к большей AC равно отношению большей части к целому отрезку AB [3, 7].

CB : AC = AC : AB или (1 - x) / x = x/1.

В результате была создана "тестовая сетка" с точками (O, A, B, C, D), ограничивающими прямоугольник предполагаемой повышенной внимательности, и точки, находящиеся за пределами этого прямоугольника (E, F, G, H), а также точка, не входящая в зону "золотого прямоугольника".

В первой серии экспериментов была поставлена задача определить процент распознавания изображений, предъявляемых в течение разного времени в ключевых точках экрана.

В работе по изучению эргономичного расположения информации на мониторе проводился опрос пользователей и специалистов в области компьютерной техники. Группа испытуемых - 23 человека в возрасте от 20 лет до 46 лет, которые непосредственно ежедневно работают с ПК. Участники группы (программисты и операторы) опрашивались на предмет выявления эргономических характеристик пользовательского интерфейса. Результаты теста показали процентное соотношение полученных данных.

Статистические данные, полученные в опросе, показывают, что более 87% пользователей распознали изображение при времени предъявления/длительности показа 500 мс независимо от того, в какой зоне экрана находится изображение, и менее 35% испытуемых заметили изображение в разных точках при длительности показа менее 375 мс.

Для определения степени сложности распознавания данных изображений была проведена вторая серия экспериментов. В экспериментах определялось пороговое время предъявления, необходимое для узнавания трех типов тестовых изображений: геометрической фигуры, фрагмента чертежа, слова (см. табл. 1).

Таблица 1

Процент узнанных изображений при временах предъявления 83,33, 125, 375, 500 и 833,3 мс в разных точках монитора

В ходе измерений (табл. 1) были получены следующие результаты:

- для узнавания геометрических фигур тратится от 50 до 500 мс;

- для узнавания фрагментов чертежей тратится от 400 до 600 мс;

- для узнавания слов тратится 800 мс и более (самое долго узнаваемое изображение, в частности, из-за того, что скорость прочтения зависит от количества символов (букв)).

Результаты показали, что в задачах - правильно выбранный способ представления информации, соответствующий учебной задаче разбиению экрана на ключевые зоны; он уменьшает время запоминаемости в 1,5 - 2,0 раза, резко снижает время тренировок, снимает напряженность оператора в случаях работы в режиме дефицита времени.

Экспериментальные данные дают оценку значимости закономерности восприятия. Видеограммы в виде изображений геометрических фигур, части чертежа и буквенное изображение, один и тот же набор данных представлялся в разных сериях в виде пяти временных отрезков с различными ключевыми точками. Результаты показали, что в случаях образного представления простейшего типа (геометрических фигур) восприятие и классификация происходит в несколько раз быстрее при тех же временных отрезках и расположении.

Таким образом, полученные результаты измерений подтверждают, что с помощью компьютера может быть реализована оценка минимальной длительности предъявления элементов фигур, требующаяся для их опознания.

Результаты работы показали, что при проектировании компьютерных обучающих программ:

- целесообразно преимущественное использование идеографического и текстового видов информации, так как разработка эргономичного интерфейса - это упорядоченная и структурированная информация, что обеспечивает четкое, понятное размещение учебного материала и иллюстраций;

- размещение учебного материала следует осуществлять на основе предложенной модели структурного плана экрана монитора в зонах эффективного восприятия: центральной, центральной горизонтальной, центральной вертикальной, зоне восходящей диагонали, зоне нисходящей диагонали;

- идеографическую информацию целесообразно размещать по нисходящей диагонали - из левого верхнего угла в правый нижний. При этом идеографическую информацию, отражающую статику изучаемого технического объекта (либо информацию меньшего уровня абстракции), необходимо располагать в левом верхнем углу, а идеографическую информацию, отражающую динамику изучаемого технического объекта (либо информацию более высокого уровня абстракции), - в правом нижнем углу;

- текстовую информацию целесообразно размещать по восходящей диагонали - из нижнего левого угла в верхний правый. При этом текстовую информацию, связанную с практическими действиями, следует располагать в левом нижнем углу, а текстовую информацию, отражающую исходные данные технического объекта, - в правом верхнем углу;

- информацию, отражающую сообщения обратной связи, целесообразно располагать в центральной зоне экрана.

При проектировании компьютерных обучающих программ необходимо учитывать следующие принципы организации траектории обзора учебной информации в условиях интерактивного учебного диалога:

- управление траекторией обзора следует осуществлять путем выдачи сообщений обратной связи и использования специфических возможностей компьютера (цвет, звук, изменение яркости, размера, положения и др.);

- следует обеспечить возможность естественного перемещения взора учащегося между различными видами информации.

Оценка эргономических показателей компьютерных обучающих программ должна включать в себя:

- оценку индивидуальных особенностей учащихся;

- оценку эргономических показателей обучающих программ;

- оценку функционального состояния студентов при работе с данными программами с использованием психометрических методик (изменение объема кратковременной зрительной памяти и объема распределения

и переключения внимания) и субъективных методик.

Новизна исследования заключается в следующем:

1) представлена модель структурного плана экрана монитора с выделением зон, вызывающих повышенное внимание наблюдателя (зоны эффективного восприятия), на основе которой осуществлено развитие принципа визуального равновесия для случая интерактивного учебного диалога в компьютерной обучающей программе по общетехническим дисциплинам;

2) предложены принципы пространственной организации учебного материала на экране компьютерных обучающих программ, регламентирующие размещение идеографической и текстовой информации;

3) предложены принципы организации траектории обзора учебного материала в компьютерных обучающих программах, определяющие последовательность обращения пользователя к фрагментам информации различного вида;

4) разработана методика комплексной экспериментальной оценки эргономических показателей компьютерных обучающих программ по общетехническим дисциплинам, включающая в себя оценку индивидуальных особенностей учащихся и эргономических показателей обучающих программ, а также оценку функционального состояния оператора при работе с этими программами [2].

Дальнейшее развитие работы может быть связано с определенными шагами в разработке инструментов индивидуально ориентированного компьютерного обучения.

Предложен новый подход в развитии принципа визуального равновесия известного в психологии художественного восприятия для случая интерактивного учебного диалога на экране компьютерных обучающих программ по общетехническим дисциплинам.

ЛИТЕРАТУРА

1. Асадуллин Э. Ф. Виртуальная антропология социально-исторического познания: Монография. - Стерлитамак: США, 2009.

2. Кроль В. М. Психология. Краткий курс. - М.: Высшая школа, 2008.

3. Магазанник В. Д. Человеко-компьютерное взаимодействие. - М.: Логос, 2007.

ERGONOMIC ACCOMMODATION OF THE INFORMATION ON THE MONITOR SCREEN

O.N. Andreeva

postgraduate student of the Department of Cybernetics of the Moscow State Institute of Radio Engineering, Electronics and Automatics (Technical University) head office of Advertising and Marketing Activities of the SC "Concern Morinformsystem-Agate", Moscow

Training programs are focused mainly on hypertext and dialogue mode, that provides a quick search of the various pieces of information. Time analysis of elements of the test images, for their recognition in different areas of the screen of the monitor. For -what period of time, and in -what place are recognized images in different points of the screen, how much time is trained to recognize the image and the point at which the screen is faster reading the image.

Key words: memory, perception, education, storing, ergonomics, training, screen, monitor, the time being, the test image, the key point, the operator, element, zone monitor, pedagogy, test object, recognition, vision field operator, a drawing, geometric the figure, the word, the part of the word.

Publisher:

Permanent link for scientific papers (for citations):

Comments: