虚拟实验的自然交互设计研究

随着科学技术和信息技术的发展，人们迈入了“体验经济时代”，体验成为目前社会关注的话题。在虚拟实验中，学习者进行的多是自主学习，由虚拟实验的交互设计所引发的学习者的体验更加成为影响其教学质量和学习者学习效果的关键因素之一。 目前国内外对于虚拟实验交互设计的研究普遍偏重于技术开发方面，而对于虚拟实验中学习者体验的相关研究较为缺乏。著名心理学家Norman提出的“自然交互”是产品设计领域新的设计理念，主张从用户的角度出发，关注人的体验。本研究尝试将这一理念引入到虚拟实验的交互设计中，以寻求改善和优化学习者体验的可行方案。 本文通过对交互设计及自然交互理论、用户体验理论和情感化设计理论进行分析，提出虚拟实验自然交互的概念。依据情感化设计理论对产品设计的分类，将虚拟实验自然交互的学习者体验划分为感官体验、行为体验、情感体验，在此基础上构建了虚拟实验自然交互的理论模型，并结合“可用性”制定了虚拟实验自然交互的设计原则，用于指导虚拟实验的自然交互设计。为了能将虚拟实验自然交互的设计理念更具体地呈现出来，本研究选取“大学物理虚拟演示实验”作为案例，根据学习者的不同体验进行自然交互设计。 论文的组织结构和各章的详细内容如下： 第一章简单介绍了研究问题的背景，通过典型案例分析当前虚拟实验的不足之处；通过查阅国内外的文献，总结了虚拟实验自然交互的研究现状以及存在的一些问题，揭示了交互设计不足和学习者体验欠佳是虚拟实验亟待解决的核心问题；以此为基础展开虚拟实验的自然交互设计研究，并对本文的研究目标和研究方法作以陈述。 第二章在系统分析交互设计、自然交互相关理论的基础上，概述出自然交互的内涵；通过对用户体验理论和情感化设计理论进行分析，提出虚拟实验自然交互的概念，并对其特点进行阐述。 第三章从认知心理学的角度分析学习者认知特性，并在此基础上对虚拟实验自然交互的学习者体验进行深入分析；结合“远程教学交互层次塔”理论，构建了基于虚拟实验自然交互的学习者体验模型，对学习者的感官体验、行为体验、情感体验进行了详细阐述，并对虚拟实验自然交互中学习者体验与教学交互的相互作用规律进行分析；运用系统动力学的方法构建了基于虚拟实验自然交互的学习者体验驱动模型，对影响学习者体验的各要素及其相互之间的驱动关系做进一步分析；并结合“可用性”制定出虚拟实验自然交互的设计原则。 第四章选取“大学物理虚拟演示实验”，基于构建的虚拟实验自然交互模型，遵循设计原则，针对选取的虚拟实验进行自然交互设计，其内容包括：基于学习者感官体验、学习者行为体验以及学习者情感体验三个方面的设计。 第五章总结了本研究的主要研究成果和不足，对本研究中出现的问题进行评价与反思，并明确了进一步的研究方向。