Parallellisme in interfaces

Een speurtocht naar een zo laag mogelijke cognitieve belasting

Door Rik Min, wetenschappelijk medewerker / universitair docent,

Universiteit Twente, P.O.Box 217, 7500 AE Enschede; min@edte.utwente.nl.

Bepaalde software tools gebruikt men soms wel 4 tot 8 jaar achter elkaar. Maar er bestaat ook software die iemand soms maar een keer in zijn leven gebruikt. Educatieve software bijvoorbeeld. Sommige educatieve software wordt veelal maar een middag gebruikt om iets uit te zoeken of iets te leren. Dergelijke software moet daarom een extreem goede interface hebben. Dat geldt voor digitale leermiddelen in het algemeen. Dit artikel gaat over het vormgeven en ontwerpen van educatieve software en digitale leermiddelen zoals leer-omgevingen voor simulaties, maar is ook van belang voor software in het algemeen.

Informatie-onderdelen moeten voor zichzelf spreken

In dit artikel willen we een pleidooi houden voor parallellisme en parallelle informatie bij beeldschermgebruik. Informatie-onderdelen op een beeldscherm moeten - vooral bij het kunnen oplossen van problemen - logisch zijn; voor zichzelf spreken en op een of andere manier bij elkaar staan. Ons parallellisme concept heeft theoretische achtergronden. De inzichten daarachter komen uit de cognitieve psychologie. De 'Split Attention' theorie, de 'Cognitive Load' theorie en in het bijzonder de 'Parallel Instruction' theorie geven een verklaring voor de behoefte van users aan dit concept en deze ideeën [1] [2].

Voorbeeld

Als je - bijvoorbeeld - op de ene site gelezen hebt hoe duur een paar schoenen bij de ene aanbieder is, ben je direct na het klikken naar de volgende web-page al weer vergeten hoe duur die schoenen bij het voorgaande web-winkeltje waren. Bij het vergelijken van prijzen van reizen in reisgidsen op het web is het net zo. Bij leren in leer-omgevingen moet je dingen allemaal en helemaal goed - en blijvend - op je scherm hebben staan. Je kunt anders twee verschillende informatiebronnen niet vergelijken; dat is meestal een te grote aanslag op iemands korte termijn geheugen. De 'Split Attention' theorie en de 'Cognitive Load' theorie van Sweller is hier duidelijk over [1]; ook de 'Parallelle Instructie' theorie van Min [2] kan dit verklaren. Als vergelijken van twee dingen technisch en ergonomisch al niet goed gaat, faalt het software product wat betreft het er goed mee kunnen leren, al bijvoorbaat.

Bij dit soort voorbeelden is het steeds maar (willen) vergelijken - bij wat men wil doen, bij het werken aan of bij het uitvoeren van een taak - heel essentieel. Er zijn in de educatieve software wereld vele van dit soort 'split attention' situaties, waarbij de toeschouwer of user zijn probleem moet kunnen oplossen (hier: een juiste keuze willen maken of een betoog willen begrijpen); en waarbij dus een, twee of meerdere informatie-bronnen, parallel aan elkaar, nogal essentieel zijn. Bijvoorbeeld bij e-learning omgevingen voor simulaties met parallelle instructie.

Split attention, dual code en cognitive load

Er is wetenschappelijk gezien wel degelijk een optimum in de informatie-stromen en de positie die ze ruimtelijk innemen, te bepalen. Bijvoorbeeld de afstand tussen twee onderdelen op een beeldscherm van een PC of de opstelling van de spreker ten opzichte van een overhead-projector en de beamer in een lecture-room. Duidelijk is dat er aan de ene kant, bij te veel parallelle informatie, bij de user, informatie overload kan optreden; en aan de andere kant, bij verkeerde informatie-stromen, wordt er door de user helemaal niets geleerd of begrepen. De 'Split Attention' theorie, de 'Cognitive Load' theorie en de 'Dual Code' theorie, evenals de 'Parallelle Instructie' theorie kunnen hier uitkomst bieden [1] [2].

De meest voorkomende oplossing om een zware cognitive load bij de user te voorkomen, omdat hij zo veel tegelijk moet onthouden, is het gebruik van verschillende 'viewports' (in web-termen 'frames' genoemd). Maar een papieren instructie of informatie, parallel aan 'een probleem' op het scherm, werkt ook goed. Figuur 1 geeft dat schematisch weer.

Figuur 1. Een web-pagina verdeelt in twee of meer viewports (frames); hier gedefinieerd als 1e orde parallellisme. Links bijvoorbeeld een vast gedeelte met een doe- of experimenteer-omgeving; rechts een vast gedeelte met de instructies en eventueel scrollend.

De kwestie is wie heeft welke voorkeur voor wat en voor welke soort informatie; auditief gecodeerd; visueel gecodeerd; of allebei en parallel? Bijvoorbeeld: om de werking van iets te verklaren is animatie nuttig maar soms kan volstaan worden met auditieve of gewone geschreven tekstuele uitleg. De vraag is: onder welke voorwaarde kunnen we bepaalde users beter laten functioneren? Zijn er inderdaad verschillen tussen visueel ingestelde en auditief ingestelde mensen; tussen mensen die van typen houden en mensen die alleen maar drag- en drop handelingen willen plegen omdat ze geen commando's willen of kunnen onthouden of niet met spiekbriefjes willen werken?

De monitor als bottle neck voor informatie

Voor de komst van de computer werd de monitor al veel langer gebruikt om informatie over te dragen of om een kijker te instrueren. Door de komst van de personal computer kreeg de monitor er een hele andere rol bij; d.w.z. een hele andere functie. Het gaat tegenwoordig niet meer om passieve en niet te beïnvloeden informatie, maar om dingen te doen en er mee te werken. Hierdoor heeft de monitor er een functie bij gekregen die het als apparaat - naar mijn mening - niet optimaal aan kan. Het beeldscherm van een PC is de bottle-neck in vele doe-, werk- en leer-omgevingen, vooral als een user op het beeldscherm een taak moet oplossen en additionele informatie nodig heeft die er op dat moment nog niet is. Hij moet dan gaan zoeken en het probleem verdwijnt letterlijk uit het zicht.

Het zit hem - volgens mij - in het feit dat courseware-achtige software bij hypermedia te veel een 'screen-by-screen'-karakter hebben. Het ene beeldscherm - inclusief de inhoud - verdwijnt als het andere beeldscherm met zijn inhoud verschijnt. Dat vinden veel gebruikers - bewust of onbewust - niet plezierig. Ze kunnen het cognitief gesproken niet aan. Een tekst of een afbeelding is dan vaak niet snel of niet eenvoudig meer zomaar terug te vinden. Educatieve software met een 'screen-by-screen'-karakter is in het verleden veel te vaak verkeerd ontworpen. Met deze theoretische inzichten kunnen wij nu verklaringen geven voor het mislukken van bepaalde educatieve projecten in het recente verleden.

Hypermedia

Ook bij web-sites komt dit probleem, van de gewone hypermedia, natuurlijk voor. De manco's - zoals we die hier hebben beschreven - zijn jarenlang onderkend, domweg omdat de voordelen van dergelijke media zo enorm waren. De snelheid, de handigheid, de compleetheid, de compactheid, de actualiteit, dat alles digitaal is en dus ook makkelijk kopieerbaar is, etc. Al deze praktische voordelen overschaduwen en overschaduwden de theoretische nadelen. Web-media zijn daarom nog geen echte hypermedia. Er is namelijk een belangrijk verschil: web-media hebben een bepaalde vorm van parallellisme in zich: een web-pagina is namelijk groter dan het window van de browser. En dat is nu net, voor grote groepen users, een zeer belangrijk verschil.

Hypermedia hebben - volgens de inzichten uit de PI-theorie - dus een probleem. Maar paradoxaal geeft de PI-theorie ook een verklaring waarom dit manco zo lang onontdekt bleef. Juist het feit dat er bij web-media volledige pagina's tegelijkertijd worden overgeseind en in de browser worden geladen, met plaatjes en applets en al, zien we een grote

hoeveelheid nuttige informatie in één keer [2]. Weliswaar is een groot deel schijnbaar onzichtbaar, maar toch is het met een scrollbar relatief simpel en snel te bekijken en daardoor is de complete inhoud feitelijk wel direct en stevig met elkaar verbonden. Mensen met een slecht korte termijn geheugen blijken bij dit soort parallellisme veel baat te hebben.

Web-media

De vorm van parallisme bij web-sites en met name bij web-pages noem ik virtueel parallellisme [4]. Zie figuur 2.

Figuur 2. Het web is niet zomaar een hypermedia: het web kent verborgen parallellisme: hier gedefinieerd als 'virtual parallellism'; een bijzondere vorm van 2e orde parallellisme. Dit komt bij gewone hypermedia niet voor. De dikke lijn geeft het normale oppervlak van de monitor aan.

Virtueel parallellisme is dus één van de redenen dat web-sites - ondanks een groot aantal vreemde ergonomische zaken zoals vervelende respons-tijden en onhandige scrollbars - toch zo plezierig blijkt te functioneren. De acceptatiegraad van deze op zichzelf vreemd ontworpen browser, en browser-technologie, ligt in de praktijk heel erg hoog. Hiermee is feitelijk - maar wel indirect - een bewijs geleverd dat de behoefte van de user aan parallellisme zal leiden tot een succesvolle applicatie of web-site is.

Kortom een web-pagina is blijkbaar - zonder dat de ontwerpers dit goed beseffen - een bijzondere vorm van parallellisme. Een vorm van parallellisme die we bijna uit het oog zouden verliezen en die, hoe je het ook wendt of keert, een interessante verklaring, vanuit de PI-theorie van Min, geeft voor de snelle groei van web-based software, ondanks andere, door ons voorspelde manco's van hypermedia in het algemeen en cd-i of oude cd-roms in het bijzonder [2]. Met het verdwijnen van cd-i's, cd-rom's en ms.dos is feitelijk een bewijs geleverd dat users vaak graag alles parallel en in het zicht willen hebben, al hoewel sommige ontwerpers het omgekeerde beweren. Het succes van de inmiddels vertrouwde SUN-workstations, met grote beeldschermen en steeds veel openstaande windows, is er - naar mijn stellige overtuiging - grotendeels op gebaseerd. Figuur 3 geeft dit soort vormgeving van diverse bij elkaar horende informatie-elementen op een beeldscherm schematisch weer.

Figuur 3. Twee of drie aparte windows; hier gedefinieerd als 2e orde parallellisme. Linksonder bijvoorbeeld een window met een doe- of ontdek-omgeving; rechtsboven een gedeelte met de instructies; in het midden een web-pagina met algemene informatie. De truc hier is dat de leerling of de user zeer snel op en neer kan bewegen tussen 'het probleem' en de verdere 'instructie(s)' of andere informatie; of snel kan schuiven zodat bepaalde informatie, naast elkaar, zichtbaar blijf.

Oplossingen

De vraag is: Hoe los je de behoefte van de mens dat hij vaak alles tegelijkertijd wil kunnen zien of overzien dan op? Er is een makkelijk antwoord en een moeilijk antwoord. Om te beginnen moet je je als ontwerper bewust zijn van dit soort geheugen problemen bij gebruikers.

Een volgende stap kan zijn: neem eens wat vaker een grotere monitor of neem een beeldscherm met een grote beeldschermresolutie, dan kan er meer informatie op je scherm; of neem papieren instructie materialen, dan wordt het ruimte-probleem op je beeldscherm uberhaupt veel minder. Papier (of een gedownload printje) is vaak goedkoper en in heel veel gevallen ergonomisch veel handiger vanwege de PI theorie.

Waar het om gaat, is dat een gebruiker op zijn beeldscherm de ruimte heeft om zijn probleem op te kunnen lossen. Dat kan ruimte zijn in de algemene zin, maar ook ruimte op het beeldscherm om alle dingen die hij nodig heeft om te kunnen lezen of zien, of om iets te kunnen bouwen. Hij moet creatief kunnen zijn om informatie te (her)schikken en dus fysiek de ruimte hebben.

De Parallelle Instructie theorie

De vraagstelling is, bij split attention situaties zoals hier beschreven: wat, welke en hoeveel instructie heb ik - qua oppervlak - minimaal nodig om - interactief - een probleem op te kunnen lossen? Zie figuur 4. Definieer het probleem als A en de instructie als B. De instructie staat dus in meer of mindere mate parallel aan het probleem [2] [3] [4].

Figuur 4. Het concept van parallellisme:

A: de probleem-ruimte: de ruimte waar binnen een ontwerper een probleem heeft gesitueerd, bijvoorbeeld een simulatie of een doe- of werk-taak;

B: de ruimte met de instructie of de informatie om 'het probleem' of 'de taak' op te kunnen lossen;

x: de fysieke afstand tussen A en B. Deze afstand speelt een belangrijke rol in de PI theorie.

De vraag wordt dan: Welke afstand x moet een ontwerper minimaal tussen die twee aspecten A en B betrachten?

De vraag hangt samen met de hoeveelheid informatie die er (in vierkante centimeters) minimaal op het beeldscherm naast elkaar moet staan (en naast elkaar moet kunnen blijven staan) als er andere informatie door de applicatie overheen wordt gezet? Het mag niet zo zijn dat het hele beeldscherm bomvol staat met allerlei 'nuttige' informatie, en dat een gebruiker door de bomen het bos niet meer ziet. Wat is het optimum? Kun je een optimum - in bijvoorbeeld informatiedichtheid of afstand tussen informatieonderdelen - bereiken? Is er een absoluut optimum in een werk- of leer-omgeving of zijn er (user-gerelateerde) condities? Welke zijn die condities? Enz.

De kwestie is: Wat en hoeveel heb ik - achter een computer - in het platte vlak - in het gezichtsveld - gelijktijdig met elkaar - nodig aan informatie of instructie om goed te kunnen werken; om een probleem goed op te kunnen lossen; om een taak goed te kunnen volbrengen; of om iets in een interactieve dynamische leeromgeving goed te kunnen leren?

Conclusies en advies

Elke ontwerper van software voelt instinctief aan hoe hij bovenstaande problematiek moet oplossen. Maar omdat er een instinctieve afkeer is om oplossingen in combinatie met papier of boeken parallel aan het beeldscherm, te zoeken, zondigen sommige ontwerpers nog wel eens door in een applicatie voor bredere publiek, te veel te willen en dus te veel op het geheugen van dat publiek te steunen. Informatie zit er dan wel in, maar komt er niet goed 'parallel' uit. Dat kan een vergissing zijn. De PI theorie geeft een verklaring vanuit de cognitieve psychologie, in die zin dat sommige gebruikers een erg slecht korte termijn geheugen blijken te hebben (of hun geheugen met dit soort informatie niet willen belasten) (of lui zijn). Ons advies is dan ook om de (natuurlijke) behoefte van een software gebruiker om allerlei informatie bij- en naast elkaar te willen hebben, te stimuleren en ons concept aangaande parallellisme beter in applicaties toe te passen.

Referenties

[1] Cognitive Load Theory; Split Attention theorie; Dual Code theory; e.d. [online] beschikbaar op: http://projects.edte.utwente.nl/pi/teksten/parallellismeRef.html

[2] Parallellisme; Parallelle instructie; Parallelle informatie; PI theorie; e.d. [online] beschikbaar op: http://projects.edte.utwente.nl/pi/Papers/Papers.html

[3] De Parallelle Instructie theorie moet je eigenlijk veel ruimer zien dan alleen iets voor instructie. De theorie komt dan ook nog beter tot zijn recht als de term 'instructie' wordt veralgemeniseerd en vervangen door de term: 'informatie'. In vervolg-studies zullen we dan ook spreken van de 'Parallelle Informatie' theorie, in plaats van de 'Parallelle Instructie' theorie; dat is algemener en minder context-gebonden.

[4] Virtueel, in de term virtueel parallellisme, betekent hier dus niet dat iets digitaal of een web-site is, maar dat informatie makkelijk te hanteren en oproepbaar is; en goed bij elkaar blijft staan.

Enschede, 2001-2002; updated: 6 juni 2002