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信息检索系统用户界面设计评价
一项基于计算机的实验（节选）
摘要
在这项研究中，我们进行了一项以计算机为基础的实验以评估和比较六种以图形或列表为基础的用来支持从信息检索系统到它的用户的对象相关的通信的不同界面的效果。我们采用了模拟处理器从而提供了一个必要的框架，将相关的认知心理学理论和以用户为中心的设计原则纳入不同界面的开发中。本研究具有良好的理论基础，符合相关的设计原则，并且包括了大规模的以实验为依据的评价。我们的研究结果表明，无论用户是否熟悉搜索任务，界面设计对系统-用户概念通信都有显著的影响，同时图形用户界面比基于列表的设计更有效地支持这种通信。此外，我们还测试了每个被调查的界面设计产生的认知负荷和用户满意度。这项研究的结果对包括在线图书馆系统和基于因特网的搜索系统以及信息管理系统的信息表示和可视化具有重要意义，这些系统通常依赖于基于文本的显示方法来支持系统-用户概念通信。
关键词：用户界面设计与评价；人机交互；信息检索；系统-用户概念通信
1引文
当前信息时代的特征是信息的快速增长和扩展，这些特征产生于包括在线图书馆系统和基于因特网的搜索系统的信息检索系统的扩散，又反过来作用于它。现有海量信息的数字化日益加快，与此同时，新的信息也以接近指数增长的速度产生和集成。从海量信息库中检索和表示相关对象已成为组织和个人日益关注的问题。对跨组织或地理界限的有效信息访问和共享的渴望使得基于手册的检索越来越无效或过时，这种情况使信息技术支持的检索逐步成为一种规范而不是例外。因此，有效在线信息检索支持的需求是巨大的。
用户界面设计是IR系统、知识管理系统和其他新兴信息系统的重要组成部分，也是必不可少的组成部分。例如，用户界面对于知识管理系统和交互式多媒体信息系统中的知识/信息表示和可视化是必要的。以往大多数的IR研究主要集中在搜索算法、数据结构和索引技术的发展，并对用户界面设计进行了有限的讨论。与为给公众直接使用而发展起来的信息技术的出现相一致，为终端用户而不是有针对性的专业中介机构（例如，图书管理员和领域专家）设计IR的趋势已经变得越来越普遍。就此而论，一个IR系统应该包括一个有效的用户界面，通过它用户可以与系统交互成功地完成他们的搜索任务。
用户界面涉及系统和用户之间的交互，这种交互通常以概念（或报文）通信的形式进行。当使用IR系统检索已知或未知的相关信息时，用户向系统传达一个由指定搜索词（锚点）或搜索条件定义的概念。一个常见的例子是IR系统向用户传递关于当前搜索任务的系统建议项的重要性或相关性。在交互的一端发起的概念表示在系统-用户通信中非常重要，并且被认为是在线IR系统的一个挑战。许多IR系统已经使用文本作为主要概念表示方法。Lancaster和Warner认为，文本可能无法有效地支持系统-用户概念通信。许多商业联机检索系统未能有效地为用户提供服务，部分原因是它们包含了未被用户广泛接受的界面。总之，对替代概念表示方法的需要和对IR系统不合适的实际开发实践需要额外的调查努力来评估用户界面设计，最好涉及支持系统-用户通信的不同概念表示方法。总之，可供选择的概念表示方法的需求和不恰当的开发IR系统实践需要更多的调查工作来评估用户界面设计，最好涉及支持系统-用户通信的概念表示的不同方法。
本研究评估了六种不同的界面设计在支持系统-用户概念通信中的有效性。每个界面包含了一系列与指定的搜索词（锚点）相关的用图形或文本的方法表示的系统建议项。我们的研究方法遵循人类信息处理（HIP）范式。具体来说，我们采用了模拟处理器作为我们的研究框架，将相关的认知心理学理论和以用户为中心的设计原则应用于不同的图形化或文本化的界面设计。我们评估了每个设计在支持系统-用户概念通信中的有效性。具体来说，我们专注于IR系统向用户传达系统建议项目的相关性。系统-用户通信中的一种常见抽象，即关联的概念，是一个连续统一体，表示系统所建议的项目与用户提供的搜索词或规范相匹配的程度。一个大规模的基于计算机的实验对所研究的支持由IR系统的用户所产生的系统建议项目的关联度的通信的界面设计有效性进行了评估和比较。
本论文其余部分的组织如下。第2部分讨论了研究的意义，回顾了相关的代表性文献，强调了我们的研究动机。第3节描述了我们的研究问题，并详细介绍了我们的研究方法、设计和过程，然后在第4节中讨论了数据分析结果及其含义。本文在第5节中总结全文，讨论了它的贡献和局限性，并对今后的研究方向提出了建议。
4数据分析结果和含义
在715个受试者中，有601人参加了这项研究，参与率为84%。在参加者中，有29人表现出了有问题的反应，这些有问题的反应包括滑尺移动的连续或频繁的缺乏。所有有问题的答复都被排除在随后的数据分析之外，所以有效的参与者数量为572个。不包括介绍和演示的话，受试者平均花费15分钟12秒完成实验。
对于独立受试者对特定界面的评估，总体偏差指数由所有系统建议项的系统产生关联度与受试者感知关联度的差异的绝对值的平均计算得出。例如，平均来说，当受试者感知关联度偏离系统生成关联度的值时，总体偏离指数为0.3。利用总体偏差指标，我们分析了用户界面设计对系统-用户概念通信的主要影响，比较了各界面类别的有效性，检查了用户专业知识对界面设计评价的潜在影响。
4.1界面对系统用户概念通信的影响
为了研究用户界面对系统用户概念通信的主要影响，我们使用产生的偏差指标进行了方差分析（ANOVA）。为了研究前面讨论的潜在的尺寸影响，我们使用四种不同的系统建议项评估了不同界面设计的有效性；即所有（九项）系统建议项和最相关的三、五和七项。
方差分析结果表明，界面设计对系统-用户概念沟通的影响显著。在所有被调查的系统建议项中，图形界面显著优于基于列表的界面。如表2所示，图形设计的偏差指数远远且一直小于基于列表的界面。有趣的是，基于列表和图形界面的对比分析结果表明，图形设计的优越性似乎随着系统建议项数量的增加而增加。和Jarvenpaa与Dickson的理论一致，我们的发现表明在一个系统需要传递大量的信息给用户的情况下，图形界面会变得很有效。
表 2总偏差指数（百分比）-图形vs基于列表
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均值 |
标准差 |
差值 |
P值 |
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基于列表 |
图形 |
基于列表 |
图形 |
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全部9项 |
38.1 |
32.6 |
10.6 |
12.3 |
5.5 |
lt;0.01 |
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最相关的7项 |
28.9 |
24.9 |
10.6 |
11.7 |
4.0 |
lt;0.01 |
|
最相关的5项 |
20.7 |
18.2 |
9.8 |
10.5 |
2.5 |
lt;0.01 |
|
最相关的3项 |
13.3 |
12.0 |
8.5 |
8.9 |
1.3 |
lt;0.01 |
我们还评估了使用替代方法（即基于冒泡排序的方法）的不同的设计的有效性。这种评价方法侧重于位置的偏差而不是绝对值。使用这种方法，我们按系统规定的项的相对顺序分类，以便其与底层IR系统生成的项相匹配。当使用特定的界面时，每一次位置交换都会产生一个惩罚刻度，被所有系统建议项的受试者感知顺序需要的整个挑选过程的所有刻度被列成了表格。类似于来自绝对偏差分析的结果，对以冒泡排序为基础的结果的评价表明，图形界面明显优于基于列表的界面，而且同时使用尺寸、距离和颜色的界面比只使用其中一个视觉特性的系统在支持用户概念通信中更有效。
4.2独立界面设计的比较性分析
在每个接口的类具体设计的成对比较是用T统计法进行的。我们的比较性分析的结果可以揭示支持系统用户通信中的视觉特性的贡献和相对强度。
如表3所示，对于基于列表的接口，基于顺序的设计似乎比字母顺序排列更有效。受试者显示了一种在他们对包括一个列表的系统建议项的相对重要性的解释中使用前锚点法的倾向，正如所观察到的根据系统产生的关联度，以降序的方式将所有系统建议项分组的基于顺序的设计的优越性显示的那样。此外，所观察到的差异似乎随着系统建议项目的数量而增加，当系统建议项目的数量超过五时，观察到的差异在统计上十分明显。这可能部分地表明，相较于按字母顺序排列的列表，基于等级的列表的优越性可能与呈现给用户的信息量有关。
表 3总体偏差指数分析（百分比）-基于列表的界面
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均值 |
标准差 |
差值 |
P值 |
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基于列表 |
图形 |
基于列表 |
图形 |
|||
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全部9项 |
39.2 |
37 |
9.3 |
11.7 |
2.2 |
lt;0.01 |
|
最相关的7项 |
29.5 |
28.2 |
9.8 |
11.3 |
1.3 |
lt;0.01 |
|
最相关的5项 |
21 |
20.4 |
9.4 |
10.3 |
0.6 |
gt;0.05 |
|
最相关的3项 |
13.5 |
13 |
8.2 |
8.8 |
0.5 |
gt;0.05 |
至于图形界面，我们的结果表明，如表4所示，同时使用尺寸、距离和颜色的设计似乎比只依赖于其中某一个的设计更有效。当系统建议项的数量增加时，这种优势变得越来越，并且在统计上，显著。在调查的视觉特性中，尺寸似乎是支持系统-用户概念通信中最有效的，它的实用级别与大小、距离和颜色的总和实用级别相当，尤其是当系统建议的项数量不多（例如小于七）时。距离比颜色更有效，颜色在支持系统-用户通信中的效用并不显著。实际上，颜色是效果最差的，在被研究的所有系统建议项目中，它对系统-用户通信的贡献明显小于大小或距离。
表 4总偏差指数（百分比）-不同图形界面
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颜色gt;距离 |
距离gt;尺寸 |
尺寸gt;综合 |
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均值 |
P值 |
均值 |
P值 |
均值 |
P值 |
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全部9项 |
37.2,32.1 |
lt;0.01 |
32.1,31.3 |
gt;0.05 |
31.3,30.0 |
lt;0.05 |
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最相关的7项 |
28.8,24.5 |
lt;0.01 |
24.5,23.5 |
0.05-0.10 |
23.5,22.8 |
0.05-0.10 |
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最相关的5项 |
21.4,18.0 |
lt;0.01 |
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