基于虚拟学习环境的人机交互及用户体验探讨

摘 要：随着网络技术的发展以及计算机普及，使得网络宽带与计算机空间三维运算能力得到大幅度提升，并在一定程度上促进虚拟现实技术的进一步发展，这就为智能应用以及人机交互界面发展应用提供了条件，也为大规模工程数据可视化开创了新领域。计算机虚拟技术的运用以及虚拟学习环境的创建，全面推动了用户体验以及人机交互模式的发展。

关键词：人机交互；用户体验；虚拟学习环境

虚拟环境的产生依赖于计算机科学技术的发展，通过计算机强大功能实现环境编制或三度空间，进一步生成真实感强烈的虚拟环境，用户在进行人机交互以及用户体验时，会有一种身临其境的感觉，在视觉上沉浸到计算机构成的虚拟环境中去。虚拟环境技术的运用，彻底改变了人们数据综合处理的方式。通过学习理论与虚拟技术的结合，为人们创造出自我构建、自我学习的有效工具。

1 简要论述虚拟学习环境

虚拟学习环境的建立是基于一定的虚拟现实，虚拟现实则是一项集成性的、综合性技术，涉及到人工智能、传感技术、人机交互等多方面的内容，通过计算机进而生成惟妙惟肖的虚拟视觉系统、听觉系统与嗅觉系统，参与人员更能够有效融入虚拟世界中来，有效进行人机交互与用户体验，是一种计算机高技术辅助模拟系统。比如说，用户在移动位置时，计算机系统就会立即进行复杂、综合运算，把非常精准的三维影像显示出来。虚拟现实有三层含义：第一，这种虚拟环境的实现，必须借助与计算机系统，这种环境实体是一个相对概念，是相对于人们视觉、感觉、嗅觉等来说的。第二，用户可以凭借手势、眼部动作、头部转动等人体动作，与虚拟环境产生交互。第三，虚拟现实还需要一部分辅助工具，比如，传感设备、三维设备等进行交互。

虚拟学习环境是一种支持学习、教学管理、后勤等各方面的虚拟网络环境，是基于构建主义、认知理论、扩大理论等理论，通过计算机以及网络技术综合形成的一种学习方式。随着高等学校教育的发展以及科学技术的提高，虚拟学习环境这项技术逐渐在高校中广泛应用，并取得了良好的教学效果，给教师教学与学生学习带来了深刻变革，并已经成为高校教学中的重要组成部分。这种学习环境非常重视“人”的情感体验，强调为“人”提供符合其特点与需求的实时、互动课程，并重视学习效果以及学习建议的反馈。在虚拟学习环境这项技术应用中，用户体验是最为关键的重要组成部分，用户是否能获得良好的学习体验，是对虚拟学习环境评价的关键。

2 人机交互设计

相比于普通动画三维技术设计出来的三维环境，利用虚拟技术创造出来的虚拟学习环境，更加注重与人的交流、互动，学习者可以根据自己喜好自动控制观看的进展以及角度等，而前者是更加注重环境的观赏性。所以说，交互设计时虚拟学习环境设计的核心。部分计算机软件就可以实现简单的交互式操作，但是，较为复杂的交互则需要编程人员完成。简单交互：knot传感器节点，通过感知学习者的输入装置进而发生的反应，鼠标则是最为简单、常用的输入装置。学习者可以将实验对象通过传感器节点进行简单的交互，并通过路由与事件实现。当学习者鼠标移动到实验对象（装有传感器）时，传感器就能够感应输入指令、感应鼠标动作，同时，产生事件的输出。这些事件的输出能够被路由到任意一个节点，从而有效改变场景的实验对象，进而有效实现人机交互。复杂交互：在虚拟建模语言97标准中，就已经明确提出了script节点，以供外部程序员有效实现连接以及虚拟现实语言的扩展。script节点能够自由描述用户自定义的插补器与传感器，能够对场景中的对象进行定义并改变，从而实现人机交互。另外，script节点包括一个用java语言编写的程序脚本，在script节点被初始化时，这一脚本就自动调用。通过这样的设计，script节点可以将事件有效传递到程序中去，反过来，程序又能把程序命令传到虚拟建模语言中去。Java语言是非常普通的一种程序设计语言，能够循环、分支、转折，能够有效实现人机复杂交互。

3 基于虚拟学习环境的用户体验

在设计交互问题研究中，设计交互不仅仅是为了提高生产力与工作效率，系统品质也是人们关注的重点之一。用户体验，指的是学习者在进行系统交互式会产生什么样的感觉、什么样的情感，既包括情感又包括可用性。在沉浸感与真实感的虚拟学习环境中，用户体验是进行虚拟交互的重要特征。

（1）基于虚拟学习环境的人机交互可用性研究。人机交互可用性包括几下几个方面的内容：易学性、满意度、出错率、记忆性以及学习效率。在虚拟学习环境中，过分依赖隐喻会带给学习者不同程度的视觉附加。比如说，部分设计师力求展现更强烈的视觉震撼，过分依赖隐喻功能，添加了多种附加任务。视觉隐喻的使用，会更容易让人们理解行为与程序元素之间的关系，可是，在掌握这些情况之后，产生了部分附加任务，即隐喻的管理。

（2）基于虚拟学习环境的用户情感体验研究。情感体验指的是人们在一定的环境、提点、时间中的情感或情绪感受。人机交互质量的评价并不能通过简单的可用性与易用性来衡量。在实际体验过程中会出现这样一种现象，这个系统容易学习且好用，但是，用户却不喜欢使用。之所以会出现这种情况，是因为该系统不能更好的满足用户需求。因此，系统设计师与可用性专家应该从系统的可用性关注，转向用户的愿意使用性关注。如何更好的让用户愿意、喜欢使用，成为了人机交互设计成功的关键。越来越多的人们认可情感因素在其中的作用，并且，已经将其作为评价系统有效性的标准之一。通过情感模型，真实反映人们对系统使用的情感状态与体验感受，并且相比于设计前的期望值，从而得出准确的满意度评价，进一步反映出用户对系统的使用意愿与好感度。计算机游戏可以说是最成功、最典型的应用领域，其以用户体验、用户情感作为首要目标，抓住用户心理，从如何满足用户心理开始出发，注重操作的直觉性。通过游戏界面的设计，让玩家能够全身心进入游戏中，身临其境，而不是简单的对界面进行操控。情感的形成，通过评估过程与应对过程形成。评估指的是评价个人与环境之间的状态以及关系，通过计划、感知、探索、语言等方式进行操作与认知。应对指的是人们的问题与情感聚焦，进而改变对环境与个人关系的解释，进而引发新评估。认知与评估两者是相互作用、紧密联系的，是一种评估——应对——再评估的循环往复。在进行计算机模型建设时，必须善于捕捉其中的动态过程。

4 结语

综上所述，随着虚拟学习技术的广泛应用，用户体验在计算机交互设计中非常重要，如何更好的理解、把握、满足用户的体验，更好的实现用户与环境的交互、用户与用户的交互，主动可用性因素与情感因素在用户体验中的作用，使得软件产品能够更好的满足人们的学习、生活需求，成为我们不断探究的方向。

参考文献：

[1] 陈丽.远程学习的教学交互模型和教学交互层次塔[J].中国远程教育，2011（05）.

[2] 纪连恩，张凤军，路游.场景语义约束的三维交互技术[J].计算机工程与应用，2012（10）.

[3] 罗虹，王士勇.基于Virtools技术的虚拟教学系统的设计与实现[J].现代教育技术，2013（01）.

[4] 李欣.虚拟学习空间的建构与交互设计[J].中国电化教育，2011（12）.

[5] 侯文君，吕菲，高歌，张凤军.三维虚拟环境中用户交互行为及用户体验研究[J].机电产品开发与创新，2010（11）.

[6] 李翠白.西方情境学习理论的发展与应用反思[J].电化教育研究，2012（04）.