面向认知效率的初中化学知识树交互展示设计研究

发布时间：2020-05-16 09:11

【摘要】：初中化学作为化学学习的启蒙课程,具有知识点繁杂、零散、概念抽象、注重实验等特点,学生认知压力较大。知识树作为知识构建的重要工具,能够帮助梳理繁杂的知识点,建立知识网络,常常被用于化学学习之中,但当下传统知识树表达缺乏交互性,知识点仍需机械化记忆。运用数字媒体技术对化学知识树进行交互式设计,有助于提高学生化学学习认知效率,激发学生对化学学习的兴趣与热情,提供给学生一种学习新方式。初中化学知识树交互展示设计,是在需求分析的基础上,以交互设计为原则进行设计的。通过对初中化学学科知识体系的特点分析、初中阶段学生认知效率的特征分析、传统知识树表达的优势与局限分析,以及基于学生认知效率的学习需求分析,从客体到主体进行进行分析总结,提出符合认知效率、用户体验等理论、符合知识结构化、内容可视化、交互自然化、趣味化的设计原则的、以及用户心智模型的设计构想,利用交互技术实现效果,以期提高认知效率。面向认知效率的初中化学知识树交互展示,包括框架设计、简洁友好的界面与趣味化的视觉元素、互动式操作界面,通过交互式与可编辑知识树的构建展现清晰的知识结构,通过化学元素周期表的交互展示与交互动画演示展现知识内容,通过虚拟实验室与可视化标签的构建,实现漫游场景,本着自然化交互的原则,设计第一人称漫游交互功能,通过轻量化实验场景设计与友好化实验流程设计,实现实验操作的自然化友好化交互,最终利用Unity平台进行系统的设计整合与交互功能。使用对比实验,以受试者完成测试投入的时间和答案的正确率为评测指标来考量该设计能否提高学生认知效率;使用启发式评估的方法,从视觉表现和交互机制两个方面分析其交互和界面可用性是否良好,发现问题,提出改进方向。综上所述,面向认知效率的初中化学知识树交互展示设计,将数字媒体交互技术与传统知识树表达相结合,尝试一种新型的知识表达方式与学习方式,以激发学生学习兴趣,提高学生对初中化学学习的认知效率,探索数字化时代面向认知效率的交互式学习新方式。
【图文】：

心智模型,人机交互

图 1-4 人机交互中的心智模型图们可以看到要提高信息的认知效率，优化认知的过程涉及到多个其中，在信息方面呢，设计信息的表现形式，能准确全面地表达减少的干扰。从设计者角度来说，首先要尽可能设计符合用户心，，在界面、操作、流程等各个方面提升合理度，和用户习惯。对

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初中化学知识结构图
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TP391.9;G633.8

【参考文献】