МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИНСТИТУТ ЭЛЕКТРОНИКИ И

МАТЕМАТИКИ

кафедра Информационно-коммуникационных технологий

Пояснительная записка

На тему: «Проектирование программного пользовательского интерфейса для электронной социально-ориентированной системы поддержки очного обучения».

Студент группы С-105:

Руководитель проекта:

Москва 2011 г.

ТЗ страница 1

ТЗ страница 2

Аннотация

В настоящей дипломной работе описан процесс концептуального и детального проектирования программного пользовательского интерфейса социально-ориентированной системы поддержки очного обучения, получена навигационная модель системы, а также проведено сравнительное юзабилити-тестирование полученных прототипов интерфейса системы и действующей в настоящее время на кафедре ИКТ системы дистанционного образования Moodle. Также в работе проанализированы существующие системы дистанционного обучения, их юзабилити-свойства и их функции поддержки социального взаимодействия.

Оглавление

Введение. 8

Цель работы.. 8

Задачи, решаемые в ходе работы.. 8

Обзорно-аналитическая часть. 10

Обзор существующих подходов к проектированию пользовательских интерфейсов. 10

Обзор существующих методов юзабилити-тестирований. 13

Обзор существующих систем управления обучение. 15

Анализ юзабилити-свойств существующих систем управления обучением.. 16

Формат курса и расположение элементов. 16

Объявления, сообщения / Новости. 18

Уроки / Документы по курсу. 19

Форум.. 21

Представление заданий. 21

Коллективная работа и коммуникативные средства. 22

Зачетная книжка. 23

Выводы. 24

Обзор средств прототипирования. 25

PowerPoint и Keynote. 26

Visio и OmniGraffle. 26

Axure RP. 26

Adobe Fireworks. 27

Balsamic Mockups. 27

Flash и Flash Catalyst 28

Практическая часть. 29

Роли в системе. 29

Цели и задачи проекта. 29

Пользовательские требования. 30

Требования студентов при работе с системой: 30

Требования преподавателей при работе с системой: 31

Навигация. 32

Модель навигации для роли «Преподаватель». 32

Модель навигации для роли «Студент». 32

Концептуальное проектирование. 34

Общая компоновка экранных форм.. 34

Header 35

Главное меню.. 35

Главная страница. 36

Раздел «Учеба». 37

Раздел «Люди». 47

Раздел «Моя страница». 51

Раздел «Настройки». 52

Выводы.. 53

Детальное проектирование. 54

Общая компоновка экранных форм.. 54

Header 54

Главная страница. 54

Раздел «Учеба». 56

Раздел «Люди». 65

Раздел «Моя страница». 69

Раздел «Настройки». 69

Экспериментальная часть. 72

Описание работы.. 72

Описание метрик. 73

Сравнительный анализ. 74

Время выполнения тестовых заданий. 75

Задание 1. 75

Задание 2. Заполнение контентом электронной лекции. 76

Задание 3. Создание теста. 77

Задание 4. Создание задания, ссылки на внешний ресурс и загрузка файла. 78

Задание 5. Отправка сообщения. 80

Задание 6. Создание новости. 81

Задание 7. Смена пароля. 82

Охрана труда. 84

Исследование возможных опасных и вредных факторов при эксплуатации ЭВМ и их влияния на пользователей. 84

Выводы: 86

Анализ влияния опасных и вредных факторов на пользователя. 86

Шум на рабочем месте. 86

Мероприятия по защите от шума. 89

Гигиеническое нормирование шума. 89

Итоги. 93

Выводы.. 93

Приложение 1. Обзор средств дистанционного обучения. 97

Задачи, решаемые в ходе работы

·  обзор основных методов проектирования пользовательских интерфейсов;

·  обзор методов проведения юзабилити-тестирований;

·  обзор существующих систем управления обучением;

·  анализ юзабилити-свойств существующих систем управления обучением;

·  анализ социальной составляющей существующих систем управления обучением;

·  разработка концепции пользовательского интерфейса социально-ориентированной системы поддержки очного обучения;

·  разработка детальных интерактивных прототипов экранов системы для роли «Преподаватель».

Практическая значимость

Подтверждается успешным сравнительным тестированием разработанных прототипов интерфейса системы и системой дистанционного обучения Moodle. Разработанный макет интерфейса продемонстрировал целесообразной продолжения разработки предлагаемой системы, так как является удобнее, понятнее и логичнее для конечных пользователей, чем интерфейс системы Moodle, которая в настоящее время используется на кафедре ИКТ. Это, в свою очередь, способно привести к повышению лояльности пользователей к системе и успешное выполнение задач, которые перед ними стоят.

Апробация работы

Для разработанного интерактивного макета интерфейса системы было проведено сравнительное юзабилити-тестирование с 6 пользователями различного возраста и уровня подготовки для работы с персональным компьютером. Результаты тестирования приведены ниже в соответствующем разделе.

Обзорно-аналитическая часть

Разработчики программного обеспечения и веб-сайтов часто рассматривают функциональность системы отдельно от ее пользовательского интерфейса, который, по их мнению, является дополнением к функциям. Однако пользователи не проводят такого разделения [1]. Для тех, кто использует программный продукт (будь то программное обеспечение или веб-сайт), именно пользовательский интерфейс является программой. Удобство и логичность организации взаимодействия пользователя с системой влияет на его мнение о системе в целом [1].

Пользовательский интерфейс часто ассоциируют с внешним видом программы или веб-сайта. Это не совсем верно, так как через него пользователь воспринимает всю систему в целом.

Пользовательский интерфейс включает в себя:

·  набор задач пользователя, которые он решает с помощью системы;

·  элементы управления системой;

·  навигация между экранами и блоками системы;

·  визуальный и информационный дизайн экранов.

Обзор существующих подходов к проектированию пользовательских интерфейсов

Человеко-машинный или, иначе, пользовательский интерфейс обеспечивает взаимодействие, то есть обмен действиями и реакциями на эти действия, между пользователем и компьютером.

Исследования в области человеко-машинного взаимодействия показывают, что любой пользовательский интерфейс должен обеспечивать выполнение следующих четырех функций [2]:

1.  управление компьютером путем действий пользователя: инициация, прерывание, отмена компьютерных процессов и т. д.

2.  ввод данных, осуществляемых пользователем, и отклик системы;

3.  отображение данных, вводимых пользователем;

4.  поддержка пользователя в процессе деятельности, что включает в себя обратную связь и сбор информации об ошибочных или случайных действиях пользователя.

Хорошо спроектированный пользовательский интерфейс должен соответствовать представленным ниже принципам:

1.  иметь низкий порог вхождения, то есть способствовать быстрому освоению пользовательского интерфейса, формированию у пользователя устойчивых навыков;

2.  обеспечивать ввод информации естественным образом, не демонстрируя пользователю ход вычислительного процесса;

3.  удовлетворять рабочие потребности пользователя, а не заострять его внимание на процессе обработки данных.

Для получения эффективного результата разработки пользовательского интерфейса используют различные подходы к проектированию. Основные из них перечислены ниже:

1.  Подход, ориентированный на пользователя (User-Centered Design), который характеризуется следующими признаками (стандарт ISO 13407):

активным вовлечением пользователей в процесс проектирования и тестирования программного продукта; четким пониманием пользовательских требований и задач; оптимальным распределением функций между пользователями и технологиями; интерактивностью и мультидисциплинарностью подхода.

Доказано, что применение данного подхода при разработке пользовательского интерфейса способно привести к достижению высоких показателей в области юзабилити (согласно стандарту ISO 9241-11, юзабилити — «это степень эффективности, продуктивности и удовлетворенности, с которой продукт может использоваться определенными пользователями для достижения определенных целей в определенном контексте»), приводит к сокращению расходов на разработку и повышению эффективности продукта как в отношении бизнеса (дополнительная прибыль), так и в удовлетворенности пользователей (повышение лояльности к продукту и разработчику) [4].

2.  Подход, ориентированный на деятельность (Activity-Centered Design). Согласно  определению Дональда Нормана (Donald Norman), деятельность включает задачи, которые состоят из действий, в свою очередь составленных из операций. Подход к проектированию интерфейсов, предлагаемый Норманом, уделяет внимание, прежде всего,  пониманию деятельности пользователя. Он утверждает, что человек приспосабливается к имеющимся инструментам и что понимание деятельности, выполняемой человеком при помощи инструментов, может положительно сказываться на  интерфейсе этих инструментов [6].

3.  Целеориентированный подход  (Goal Centered Design) . В основе данного метода лежат конечные цели пользователей, которые должны быть ими достигнуты посредством взаимодействия с программным продуктом [4].

4.  Подход, ориентированный на данные (Data Centered Design). Проектирование интерфейса поддерживает такую модель взаимодействия пользователя с системой, при которой первичными являются обрабатываемые данные, а не требуемые для этого программные средства. Другими словами, при таком подходе основное внимание пользователя концентрируется на тех данных, с которыми он работает, а не на поиске и загрузке необходимого приложения.
При использовании этого подхода основным программным объектом является документ, который представляет собой некоторое абстрактное устройство хранения данных, используемых для выполнения заданий пользователей и для их взаимодействия. Документ должен быть доступен как различным приложениям, используемым для его обработки, так и всем взаимодействующим пользователям.[5]

5.  Итеративный подход (Agile) - метод последовательных приближений. Суть итеративного подхода заключается в создании изначально самого простейшего прототипа с целью формирования у заказчика и самого проектировщика  общего видения проекта. Затем постепенно прототип дорабатывается и детализируется. [5]

При разработке интерфейса целесообразно гибко пользоваться существующими подходами, учитывая при выборе методов назначение разрабатываемого продукта, целевую аудиторию, время и бюджет разработки.

Обзор существующих методов юзабилити-тестирований

Юзабилити-тестирование (тестирование удобства использования)  - наиболее часто применяемый метод тестирования при проектировании интерфейсов. Идея этого метода состоит в том, что юзабилити-аналитик создает ранжированный по приоритету набор заданий для программного продукта и предлагает пользователям выполнить эти задания. На основе результатов выполнения задания, юзабилити-аналитик делает вывод об успешности этапа проектирования продукта.

Методы анализа часто делят на количественные и качественные. Количественные методы ориентируются на числовые данные. Их задача - дать достоверные, воспроизводимые результаты, основанные на целевой пользовательской группе. Количество пользователей, включенных в состав группы (так называемый объем выборки), для успешного применения такого метода должно быть достаточно большим, чтобы на основании результатов, полученных в этой группе, можно было сделать выводы о реакции группы в целом в пределах заданного диапазона погрешности. В общем и целом такой подход к исследованию с формальным планированием и обработкой результатов отличается большей научностью. Основное внимание здесь уделяется оценке имеющегося интерфейса (в том числе в сравнении с другими версиями того же интерфейса, с конкурирующими продуктами или с набором стандартных значений метрик).

Таким образом, количественное исследование подразумевает большее количество участников, позволяющее компенсировать расхождения между отдельными личностями — различия в скорости ввода, опыте взаимодействия с аналогичными продуктами и т. п.
Напротив, в качественных методах центральное место занимает не доверительная вероятность и повторяемость результатов, в вникание в контекст и суть поведения пользователей. В их основе лежит интерпретация проектировщиком полученной информации. Качественный подход делает тестирование более открытым процессом, что способствует исследованию новых идей и проникновению в сущность проблемы; обсуждение с пользователем играет столь же важную роль, как и его конкретные действия. Основной целью является совершенствование текущего интерфейса - наблюдение за реакциями пользователей на представленные материалы и изучение их реакций, позволяющее выдвигать новые идеи.

Особенности количественного подхода:

·  Количественный подход позволяет установить измеримые критерии, с которыми можно сверяться при последующих итерациях для оценки продвижения к цели (например, сокращение времени оформления заказа на 20% или выявление 8о% юзабилити-проблем в системе). Кроме того, такой подход хорош при формальном сравнении двух интерфейсов или оценке конкретного интерфейса.

·  Полученные результаты могут быть проверены статистическими методами. Это может быть важно для защиты рекомендаций перед заинтересованными лицами, предпочитающими принимать решения на основании объективных данных.

·  Сокращается вероятность того, что на результат повлияет субъективность конкретного проектировщика интерфейсов.

·  Повышается уверенность в том, что полученные результаты отражают объективную и могут быть перенесены на всю пользовательскую аудиторию.

·  Существует наглядный числовой критерий проверки полученных результатов (например, сколько пользователей столкнулось с одной и той же проблемой).

·  При количественном тестировании следует запланировать большое количество участников: 20 участников на один цикл исследований [8].  Однако, для выявления большинства самых серьезных ошибок в интерфейсе достаточно 5-6 пользователей.

Особенности качественного подхода:

·  Качественный подход способствует накоплению опыта и навыков эмпатии у проектировщика и приводит к появлению решений, ориентированных на конечного пользователя.

·  В области юзабилити-тестирования качественный подход часто обходится дешевле количественного, поскольку позволяет обойтись меньшим количеством участников и не требует знания формальных статистических методов анализа и обработки данных.

·  Данные количественного анализа очень легко интерпретировать неверно. Тем самым качественный подход фактически сопряжен с меньшим риском, чем количественный, в тех случаях, когда тестирование было проведено некорректно.

·  При качественном исследовании обычно достаточно групп из 5-8 пользователей на каждый цикл исследований. В идеале следует проводить несколько циклов исследования для выявления проблем, которые некоторые пользователи не замечают из-за других проблем или случайно введенных  в новой версии пользовательского интерфейса.

В рамках данной дипломной работы будет проведено сравнительное юзабилити-тестирование разработанных прототипов электронной системы поддержки очного обучения и системы управления обучением Moodle для роли “Преподаватель” с 5-6 пользователями, с целью получения качественных и основных количественных данных.

Обзор существующих систем управления обучение

Предметная область данной дипломной работы — электронное обучение (e-learning), которое в широком смысле определяется как использование информационных и коммуникационных технологий в преподавании и обучении. Оно включает в себя использование систем управления обучением (Learning Management Systems — LMS), электронные презентации, интерактивные игры, онлайн симуляции, опросы, тесты, обсуждения и другие учебные мероприятия, которые могут быть доступны через персональные компьютеры, КПК и мобильные устройства.

Систему управления обучением в общих чертах можно описать как веб-платформу для предоставления постоянного доступа, отслеживания и управления образованием и обучением. LMS представляет собой программное обеспечение, работающее на специализированных аппаратных платформах. Системы управления обучением имеют несколько синонимов: система управления курсами (Course Management System - CMS), виртуальная учебная среда (Virtual Learning Environments — VLE), образовательная платформа, система управления образовательным контентом (Learning Content Management Systems — LCMS) [10].

Основными особенностями любой системы управления обучением являются [2]:

·  обеспечение преподавателям средств для создания и опубликования контента в веб-среде;

·  мониторинг за участием студентов в процессе обучения;

·  оценка успеваемости студентов.

Функциональные возможности, предоставляемые большинством современных LMS, обеспечивают студентов интерактивными функциями, такими как потоковые обсуждения, дискуссионные форумы, видеоконференции, интерактивные игры, опросы, тесты, а так же Web 2.0-технологии — блоги и вики. Система управления обучения зачастую служит ядром систем поддержки различной деятельности, связанной с электронным обучением в институтах.

На данный момент существует огромное количество (свыше 130) различных систем управления обучением. В данном обзоре рассматриваются лишь 4 из них: The Blackboard Academic Suite (версии 8.0), JoomlaLMS, Moodle 1.9 (в настоящее время используется на кафедре ИКТ) и ILIAS. Обзор систем выполнен в качестве сравнительной таблицы и представлен в Приложение 1. Обзор средств дистанционного обучения.

Анализ юзабилити-свойств существующих систем управления обучением

В годах [7, 9] был проведен ряд юзабилити-экспериментов, в рамках которых было проведено сравнение наиболее популярные систем управления обучением Moodle и Blackboard.

В ходе исследования были получены результаты, отражающие сравнение двух систем, используемых в процессе обучения. Во время эксперимента участников просили оценить свой опыт работы с каждой из систем и дать обратную связь по каждому компоненту этих систем. Результаты, которые представлены ниже в виде таблиц, были получены для каждого модуля в отдельности и для системы в целом.

Формат курса и расположение элементов

Самым большим отличием между Blackboard и Moodle является формат курса и расположение элементов. В Blackboard представлена обширная рабочая область, которая имеет довольно разобщенное представление. Рабочая область основана на навигационной панели слева. Она использует различные секции для каждого инструмента и позволяет инструктору добавлять папки, файлы или содержание в каждую из секций (объявления, документы, задания, ресурсы и т. д.). Навигационная область может быть модифицирована с помощью активации/деактивации каждой секции. Тем не менее, представление рабочей области – это стандарт, который нельзя изменить (см. Рисунок 1).

Рисунок 1. Расположение элементов в LMS Blackboard

В Moodle, преподаватель может выбрать один из трех форматов: еженедельный, тематический или социальный. Еженедельный формат формируется неделю за неделей, с четкой стартовой датой и датой окончания. Каждая неделя состоит из тех или иных активностей. Тематический формат аналогичен еженедельному формату, за исключением того, что каждая «неделя» называется «темой». Социальный формат ориентирован вокруг одного основного форума, социального форума, который отображается в списке на главной странице. Это полезно для учебных ситуаций, которые являются довольно свободными по форме представления знаний.

Формат, использованный в ходе этого эксперимента, представлял собой разбивку по неделям. По умолчанию рабочая область Moodle включает в себя широкую графу по центру и две узкие колонки по бокам. Большинство материалов и активностей курса расположены в широкой центральной колонке и упорядочены по теме или неделе. Эта колонка с содержанием разделена на большие квадраты или «секции» и может включать несколько видов активностей, ресурсов и ссылок для выбора пользователями (см. Рисунок 2).

Рисунок 2. Расположение элементов в LMS Moodle

При сравнении двух систем по формату курса и расположению элементов в ходе исследования было показано, что пользователи отдали предпочтение системе Moodle перед BlackBoard (см. Таблицу 1. Шкала оценок: 5 — наивысшая и 1 — низшая оценки).

Таблица 1.Оценки студентов по удовлетворенности расположением элементов интерфейса BlackBoard и Moodle

Объявления, сообщения / Новости

Одними из наиболее используемых модулей в онлайн курсах являются Объявления (в Blackboard) или модуль Новости (в Moodle). Несмотря на то, что они называются по-разному, цель этих модулей одинакова. Она состоит в том, чтобы помочь преподавателю держать участников в курсе обновлений важной информации в рамках курса.

В BlackBoard главная секция (домашняя страница) занята именно этим модулем. По умолчанию, это первая страница, на которую попадают студенты, когда они заходят в систему. Используя контрольную панель, преподаватель имеет полный доступ к размещению новых объявлений, а также удалению/модерированию старых. Может быть установлена настройка, по которой сообщение постоянно остается на странице объявлений или исчезает после определенного времени.

В Moodle, несмотря на то, что идея та же самая, реализована она по-другому. Модель с Новостным форумом используется для общих объявлений. Этот форум автоматически создается для каждого курса и для стартовой страницы Moodle. По умолчанию, он размещается в верхней части центральной секции, и только преподаватели и администраторы могут добавлять сообщения или отвечать на сообщения. Настройки по умолчанию делают каждого зачисленного человека подписанным на Новостной форум. Используя подобные модули, преподаватели обеих CMS систем могут прикрепить файлы к своим сообщениям, а также выбрать опцию немедленной рассылки электронных писем участникам курса.

В то время как в BlackBoard студенты могут отвечать на объявления/сообщения в виде сообщения преподавателю по электронной почте, в Moodle студенты могут отвечать посредством электронных писем и писать сообщения в форум. Преподаватели могут выбрать опцию разрешения участникам напрямую отвечать со страницы курса на страницу новостных сообщений курса; в BlackBoard участникам не разрешено отвечать напрямую с сайта курса.

При сравнении разделов новостных сообщений и объявлений двух систем в ходе исследования было показано, что пользователи отдали предпочтение Moodle перед BlackBoard (Таблица 2)

Таблица 2. Оценки студентов по удовлетворенности разделами новостных сообщений и объявлений в BlackBoard и Moodle

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах: 1 2 3 4 5