Design Optimierung der Benutzeroberfläche einer zentral eingesetzten Moodle Instanz ( User) anhand von Eye Tracking

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1 Design Optimierung der Benutzeroberfläche einer zentral eingesetzten Moodle Instanz ( User) anhand von Eye Tracking Dipl.-Ing. Mag. Gergely Rakoczi Teaching Support Center, Technische Universität Wien Zusammenfassung Im Rahmen einer Eye Tracking Studie mit Studierenden der Technischen Universität Wien wurde die Benutzeroberfläche der zentral eingesetzten Moodle Lernplattform (TUWEL) untersucht. Ziel der User-Tests war es Verbesserungsmaßnahmen sowohl zur Usability als auch zum grafischen Design des Lernsystems abzuleiten. Keywords: Eye Tracking, Moodle, Usability Test, e-learning, User Interface Design. 1 Einleitung Eye Tracking ist eine wissenschaftliche Methode um Augenbewegungen, die mehrheitlich aus Fixationen (Verweilen der Augen) sowie Sakkaden (Sprünge zwischen Fixationen) bestehen, zu registrieren. Aus den ermittelten Blickbewegungen lassen sich Muster, Reihenfolgen, Vorlieben, Auffälligkeiten der visuellen Wahrnehmung ableiten, die wesentliche Einsichten in kognitive Verarbeitungsweisen, Navigationsverhalten sowie Problemlösungsstrategien, ermöglichen. Die häufigste Verwendungsform von Eye Tracking sind Usability Studien von Anwendungssoftware, mit deren Hilfe das User-Verhalten im Bereich der Mensch-Maschine Interaktion (HCI) untersucht werden kann. Aktuelle Eye Tracking Geräte registrieren die Augenbewegungen in Echtzeit, nicht-invasiv, wodurch verhältnismäßig störungsarme Untersuchungssituationen ermöglicht werden. Im HCI Bereich erfolgt die Auswertung bzw. Visualisierung der Eye Tracking Ergebnisse gewöhnlich mittels Heatmaps (siehe Abb.1a), Gazeplots (Abb.1b), Clusteranalyse (Abb.1c), der BeeSwarm Methode (Abb.1d) sowie mittels zahlreicher Parameter, wie etwa Regression oder Fixationszeiten für die jeweiligen Interessensregionen (AOI) etc. (Duchowski, 2003) (Just & Carpenter, 1976) (Nielsen & Pernice, 2009) (Rakoczi, 2010) (Tobii, 2008) Dieses Paper beschreibt die Eye Tracking Studie des Lernsystems TUWEL, welches auf dem objektorientierten Kursmanagementsystem MOODLE basiert. Im Rahmen einer qualitativen Usability Untersuchung mit 10 Studierenden der Technischen Universität Wien wurde TUWEL auf Designschwächen sowie Problembereiche der Bedienung der BenutzerInnenoberfläche getestet. Ziel der Studie war es, gesamtheitlich alle Aufgabenbereiche des Lerntools, mit denen Studierende im Verlaufe eines Semesters konfrontiert sind, abzudecken, wie etwa Anmeldung, Gruppenverwaltung, Dokumentenmanagement, online Prüfungen sowie Kommunikation mit StudienkollegInnen. Während diesen Aufgaben werden die Augenbewegungen registriert, um Einsichten in Seite 1

2 Navigations- sowie Problemlösungsstrategien zu gewinnen und daraus Verbesserungsmaßnahmen ableiten zu können, die schlussendlich einen erleichterten Umgang mit dem Lernsystem bewirken sollen. Heatmap Gazeplot Clusteranalyse BeeSwarm (a) (b) (c) (d) Abb. 1 Unterschiedliche Visualisierungsformen von Eye Tracking Ergebnissen. 2 Studienbeschreibung 2.1 Moodle Setup und Studienprozedur Als Stimulus der Eye Tracking Untersuchung wurde die seit dem Sommersemester 2006 zentral eingesetzte Moodle Instanz der Technischen Universität Wien (TUWEL) verwendet. TUWEL lag zum Zeitpunkt der Studie in der Version (Build: ) vor. Die grafische Oberfläche, die der Design Optimierung unterworfen wurde, basierte auf einem eigens entwickelten TUWEL Theme. Für die Testprozedur der Eye Tracking Untersuchung wurde weiters ein eigenständiger Kurs aufgesetzt, und um eine leere bzw. künstlich wirkende Erscheinung zu verhindern mit häufig benutzten Moodle Aktivitäten (Foren, Aufgaben etc.) sowie Arbeitsmaterialien (Word-, Powerpoint Dokumenten) befüllt. Da die visuelle Wahrnehmung der Kursinhalte einen entscheidenden Einfluss auf die Blickpfade hat, wurde die Struktur dieser Elemente aus einer seit Jahren optimal funktionierenden Lehrveranstaltung abgeleitet. Mit Hilfe dieser Strategie wurde versucht die visuelle und somit kognitive Hürde zum Erfassen des Stimulus zu mindern. Die Usability Untersuchung wurde mittels qualitativen Einzeltests durchgeführt, wobei der Testablauf für alle StudienteilnehmerInnen gleichermaßen eingehalten wurde. Der Zeitraum, in welcher die individuellen Tests abgehalten wurden, betrug zwei Wochen (Ende Oktober 2010), die Einzeltests dauerten (einschließlich der qualitativen Befragungen vor und nach den Eye Tracking Sessions) in der Regel eineinhalb Stunden. StudienteilnehmerInnen wurden im Rahmen der Tests mit unterschiedlichen Testfällen konfrontiert. Die Zusammenstellung der Testfälle deckt grundlegende Aspekte des online Lernmanagements ab, bestehend aus den Kategorien An- bzw. Abmeldung vom Kurs, Kommunikation, Verwaltung von Kursmaterialien, Prüfung, Feedback, Gruppenmanagement als auch Bedienung sowie Personalisierung des Moodle Systems. 2.2 StudienteilnehmerInnen und Technologie Für die Eye Tracking Studie wurden insgesamt 10 Testpersonen mit einem Altersdurchschnitt von 25,4 Jahren akquiriert. Um eine weitgehend homogene Studiengruppe für die Seite 2

3 Untersuchung garantieren zu können, wurden folgende Kriterien des Akquirierens definiert. StudienteilnehmerInnen mussten ordentliche Vollzeit-Studierende an der TU Wien sein, sowie über TUWEL Grundkenntnisse mit regelmäßigem Nutzungsverhalten verfügen. Die Nutzungsintensität betrug gemäß den Aussagen der Testpersonen im Durchschnitt zumindest einmal pro Woche für eine halbe Stunde. Des Weiteren wurde darauf geachtet, dass Studierenden aus nahezu allen Fakultäten sowie unterschiedlichen Studienrichtungen vertreten sind. StudienanfängerInnen wurde ausgeschlossen, da die fehlende TUWEL Erfahrung und somit das differenzierte Nutzungsverhalten, stark abweichende Eye Tracking Muster implizieren. Die Semesteranzahl der TeilnehmerInnen betrug im Durchschnitt 14,4 Semester. Als Erhebungsinstrument der Studie kam der Tobii X50 Eye Tracker (siehe Abb.2) zum Einsatz, der dankenswerter Weise vom IMS Institut der TU Wien (Interactive Media Systems) zur Verfügung gestellt wurde. Der Tobii Eye Tracker ist ein stand-alone Gerät, welches die Augenmessung mittels zweier Infrarotkameras binokular bei einer Sample-Rate von 50 Hz, aufzeichnet. Die Genauigkeit hinsichtlich Erfassung der Augenbewegungen liegt zwischen 0,5 sowie 0,7 Sehgrad. Die Bewegungsfreiheit des Kopfes wird vom Hersteller mit einem Bereich von 30 x 15 x 20 Zentimeter bei einer Distanz von 60 Zentimeter vom Eye Tracker angegeben. Abb. 2 Eye Tracking Labor mit dem Tobii X50 Eye Tracker. 3 Eye Tracking Resultate und Design Optimierung Die aus der Eye Tracking Studie ermittelten Fixationsmuster aller StudienteilnehmerInnen wurden einer retroperspektivischen Analyse unterzogen und die Ergebnisse zu einem Katalog von Usability Schwachstellen zusammengefasst. Hierbei konnten 87 problematische Usability Aspekte identifiziert werden, die nach einer weiteren Analyse auf sechs umfangreiche Implementierungen zusammengefasst werden konnten. Ausgehend aus diesen Verbesserungsmaßnahmen wurde ein Optimierungsprozess für die TUWEL BenutzerInnenoberfläche abgeleitet. Nachfolgend wird eine Auswahl der wesentlichen Verbesserungsmaßnahmen für das neue User Interface Design angeführt. Seite 3

4 3.1 Reduktion auf ein 2-Spaltenlayout Im Rahmen des Abschlussgespräches führten zahlreiche Testpersonen an, dass es für sie schwer gefallen ist die Übersicht auf den TUWEL Seiten, aufgrund der Fülle der sichtbaren Funktionen, zu behalten. In Folge dessen fokussierten sie sich auf jene Bereiche der Benutzeroberfläche, die für sie vielversprechend waren, um die Aufgabenstellungen zu erfüllen. Ausgehend aus diesen Äußerungen sind die Fixationsintensitäten der TUWEL Kursseiten so zu interpretieren, dass die TUWEL Elemente der rechten Spalte deutlich weniger Hilfe für die Erledigung der Aufgaben beigetragen. Wie man im Heatmap (siehe Abbildung 3) erkennen kann, sind sowohl die Fixationsintensitäten als auch die Mausklicks der rechten Spalte (gemittelt über alle Testfälle der gesamten Untersuchung) auffällig geringer. Die statistische Auswertung des Eye Tracking Parameters observation count (Def. kumulierte visuelle Wahrnehmungszeiten der definierten AOI in Sekunden) zeigt, dass die rechte Spalte lediglich von zwei Testpersonen (Bob, Emil) regelmäßiger verwendet wurde (siehe Abbildung 4). Im Gegensatz dazu steht der Studienteilnehmer Johannes, der die rechte Spalte über die gesamte Untersuchungsdauer ignoriert hatte. Abb. 3 Niedrige Fixationsintensitäten der rechten Spalte bewirken eine Reduktion auf ein 2-Spaltenlayout. Seite 4

5 Abb. 4 Die rechte TUWEL Spalte wurde deutlich weniger visuell wahrgenommen als die beiden anderen. 3.2 Implementierung einer TopBar Navigation Als E-Learning Anbieter möchte man den KursteilnehmerInnen zahlreiche den Lernprozess fördernde Funktionen zur Verfügung stellen, diese sollten jedoch optimal auf der (begrenzten) Benutzeroberfläche dargestellt werden. Einerseits zeigten die Eye Tracking Gazeplots auf, dass die Suchstrategien für neue Funktionen in den beiden oberen Quadranten (vermehrt links oben) ihren Anfang nehmen. Andererseits konnten redundante Verknüpfungen, beispielsweise für Profil bearbeiten sowie Neue Systemmeldungen identifiziert werden. Da weiters die rechte Spalte als Platzhalter entfernt wurde und die linken kursspezifischen Menüs bereits vollständig ausgefüllt sind, entschloss sich das EntwicklerInnenteam, TUWEL um eine obere horizontale Navigationsleiste (TopBar) zu erweitern, die folgende Aspekte zu erfüllen hat: Unterbringung jener TUWEL Blöcke, die aufgrund der Spaltenreduktion (siehe vorheriger Punkt) ihren Platz verloren haben Bündelung sowie Gruppierung von häufig genutzten Funktionen systemweite Verfügbarkeit an fixer Position Um die Menüelemente optimal gruppieren sowie anordnen zu können, wurde mit Hilfe der Eye Tracking Clusteranalyse die visuelle Signifikanz der TUWEL Blöcke bestimmt. Mittels dieser Methode lässt sich bestimmen, wie Personen bestimmten Bereiche der Blöcke nutzen. Die Fixationssignifikanzen lassen sich aus Abbildung 5 ablesen. Beispielsweise kann man erkennen, dass der Kalender Block (Abb.5a) durchschnittlich von 30-60% der Testpersonen fixiert wird, und besonders im Kontext von bevorstehenden Terminen genutzt wird. Dadurch erhält das Element eine Berechtigung als Hauptmenüpunkt in der TopBar Navigation untergebracht zu werden. Im Gegenteil wurde der Mitteilungsblock lediglich von 50% der Testpersonen fixiert und nur von 20% für die Überprüfung auf neue persönliche Nachrichten verwendet. Die Mehrheit der Personen (80%) fixierte hierfür den Link Mitteilungen im Kurs Menü. Die weiteren Clustering-Werte sind: Neue Nachrichten (50%), Neue Aktivitäten (10-30%), Bald aktuell Block (10-30%). Der Block Online Aktivitäten weist eine verhältnismäßig hohe Fixationsrate von 40 bis 90% auf. Da dieses Element jedoch von den BenutzerInnen aufgrund von Datenschutz-begründeten Überlegungen nicht erwünscht ist, wird es aus TUWEL entfernt. Die Blöcke Neue Nachrichten sowie Neue Aktivitäten wurden aufgrund von auffälligen Fixationspräferenzen als Redundanzen zu anderen TUWEL Bereichen detektiert und wurden daher in der TopBar Leiste nicht berücksichtigt. Seite 5

6 (b) (d) (a) (c) Abb. 5 Die Clustering Werte zu den Blöcken der rechten Spalte. (e) In einem weiteren Designprozess wurden jene TUWEL Funktionen bestimmt, die Studienweit häufig für die Lösung der Aufgabenstellungen verwendet wurden. So wurde die Kursauswahl ( Meine Kurse ) in das Menü aufgenommen, die bisher (umständlich) über die Kursübersichtsseite erreichbar war. Weitere aufgenommene Funktionen, die von Studierenden oft fixiert wurden, sind als Menüpunkte Home, Profil sowie Hilfe (siehe Abschnitt 3.6) in die neu implementierte TopBar Navigation (siehe Abb.6) aufgenommen. Abb. 6 Neue Platz-sparende Navigation im visuell häufig benutzten Bereich der Benutzeroberfläche. 3.3 Optimierung des Kurs Menüs Das Kurs Menü enthält je nach Kursumfang unterschiedlich viele Elemente, die von BenutzerInnen aufgrund der engen und Text-lastigen Auflistung schwer gemerkt werden können. Besonders betroffen sind hierbei jene Studierende, die TUWEL in unregelmäßigen Abschnitten aufrufen, um lediglich Übungsabgaben hochzuladen bzw. Lehrmaterialien Seite 6

7 herunterzuladen. Die Eye Tracking Aufzeichnungen ergaben hierbei, dass im Falle der Suche nach der geeigneten Funktion ein zeilenweises, sequenzielles und vor allem Zeit-intensives Suchverhalten beobachtet werden kann (siehe Abb.7). Erschwerend wirkt dabei der Umstand, dass Elemente nicht gruppenspezifisch aus- bzw. zugeklappt werden können. Weiters wirkt dieser Block gestaucht und kann nicht nach individuellen Wünschen angepasst werden. Im Rahmen der Optimierung der BenutzerInnenoberfläche wurde wesentliches Augenmerk auf ein Platz-sparendes Design gelegt, indem sowohl die Themenabschnitte als auch die im Kurs verfügbaren gebündelten Aktivitäten (wie etwa Abgaben, Foren, Tests), um eine zuklappbare Gestaltung erweitert wurden. Somit konnte die Zeilenanzahl des in Abbildung 7 dargestellten Kurs Menüs von 15 auf vier (bei zusammengeklappten Zustand) reduziert werden. Dadurch rücken nicht nur die anderen Blöcke der linken Spalten weiter nach oben (in den visuell optimal sichtbaren Bereich), sondern es konnte auch die Zahl der miteinander (semantisch) konkurrierenden Funktionen reduziert werden. Abb. 7 Erschwerte sequenzielle Suche unter den Elementen des Kurs Menüs. 3.4 Verschmelzung der TUWEL Toolbox sowie des Administrationsblocks Im Rahmen der Eye Tracking Untersuchung konnten vermehrt große Sakkaden sowie zahlreiche kurze Fixationen zwischen sowie auf den beiden Blöcken verzeichnet werden. Diese Fixationsmuster weisen auf eine erschwerte Usability hin, die in der retroperspektivischen Analyse bestätigt werden konnten. Als eine Begründung kann eine inhaltliche Diskrepanz zwischen den Elementen der TUWEL Toolbox sowie des Administrationsblocks genannt werden, da die Elemente weder einer ersichtlichen semantischen noch funktionellen Logik aufgeteilt wurden. Des Weiteren wirken die Blöcke aufgrund der geringen Zeilenabstand sowie der Textblock -artigen Struktur stark visuell überladen. In Folge dieser Erkenntnisse der Eye Tracking Studie unterzog das TUWEL Team die beiden Blöcke einer Designoptimierung. Die Umstrukturierung ist besonders aus der Perspektive der Lehrenden von Bedeutung, da diese über eine Vielzahl an Elementen in diesen Blöcken verfügen. Im ersten Schritt wurde die TUWEL Toolbox gelöscht und ihre Elemente auf die TopBar Navigation (siehe Abschnitt 3.2) sowie auf den Administrationsblock aufgeteilt. Die Elemente des Administrationsblocks wurden in einem Designprozess kategorisiert sowie priorisiert. Der optimierte Block verfügte danach sechs durch neutrale Trennlinien separierten Kategorien, die jeweils mit zwei bis fünf Elementen befüllt wurden. Mit Hilfe dieser Bündelung sowie Trennung der Elemente lässt sich der Administrationsblock mit weniger Seite 7

8 Fixationen erfassen, wodurch sowohl die Abarbeitungseffizienz als auch die Merkfähigkeit gefördert werden. Die semantische Aufteilung der Elemente umfasst die folgenden Kategorien: Kurs- sowie Dateiverwaltung, Gruppenmanagement, Bewertungen, Archivierung sowie weitere persönliche Kursfunktionen. Abb. 8 Die Elemente der beiden linken Blöcke wurden zu einem Block mit funktionell-getrennten Gruppenelementen vereint. 3.5 Ausbau des persönlichen Bereichs Der Willkommen Block assoziiert bei NutzerInnen einen eigenen persönlichen Bereich in TUWEL. In der aktuellen Gestaltung verfügt dieser Bereich jedoch über keine für den Kurs relevanten Funktionen. Dennoch wurde dieser Block häufig fixiert. Diese erhöhten Fixationsintensitäten lassen sich einerseits aufgrund der auffälligen persönlichen Grafik andererseits durch die Nähe zum Login/Logout Bereich erklären (siehe Abbildung 9). Da TUWEL BenutzerInnen bei der Suche nach persönlichen Einstellungen stets im rechten Seite 8

9 oberen Quadranten beginnen, entschloss sich das TUWEL Team oberhalb der TopBar Navigation einen fixen persönlichen Bereich zu implementieren. Dieser sollte über jene Verknüpfungen verfügen, die systemweit persönliche Informationen beinhalten, wie etwa das Profilbild, der Link zur Profilbearbeitung, Persönliche Nachrichten, Anmeldestatus etc. Zukünftige Erweiterungen des persönlichen Bereichs können persönliche Bewertungen, Feedback sowie eine Sammlung von Favoritenlinks zu häufig genutzten Seiten umfassen. Abb. 9 Der Willkommen Block wird visuell frequent erfasst, beinhaltet aber nur wenig Funktionen. 3.6 Bündelung der Hilfefunktionen Zwei Rapid Fire Tasks zeigten deutlich auf, dass die Hilfe zu TUWEL für die Mehrheit der BenutzerInnen schwer zu erreichen ist. Die Eye Tracking Untersuchung ergab, dass nur die Hälfte der StudienteilnehmerInnen das entsprechende Hilfeelement TUWEL Tutorials finden konnte. Die nachfolgenden Eye Tracking Parameter schildern deutlich die Ineffizienz dieses Elements. Der time to first fixation beträgt einen Durchschnittswert von 4,2 Sekunden, wobei der time to first mouse click sogar 8,2 Sekunden beträgt. Lediglich Anna benötigte für die Lösung des Testfalls weniger als 5 Sekunden. Alle anderen benötigten über 9 (von 10 möglichen) Sekunden, um die TUWEL Hilfe zu finden. Der in Abbildung 10 dargestellter Parameter fixation count stellt die Gesamtfixationszahl des Testfalls den Fixationen des AOIs (in diesem Fall TUWEL Tutorials Link) gegenüber. Daraus lässt sich erkennen, wie eindeutig dieses Element beim Suchprozess als Lösung angesehen wurde. In Abbildung 10 ist erkennbar, dass wiederum nur Anna über eine effiziente Suche verfügte, da sie aus ihren insgesamt 11 Fixationen mit nur 2 Fixationen die Hilfe identifizieren konnte. Um die optimale Position der TUWEL Hilfe zu bestimmen, wurden die Blickpfade der Testpersonen nach rund einer Sekunde (entspricht einem Zeitabstand von 3 bis 5 Fixationen nach Start der Aufzeichnung) ausgewertet (siehe Abb.11a). Daraus lässt sich ableiten, dass 80% der Testpersonen dieses Element in der oberen Bildschirmhälfte vermuten, wobei genau die Hälfte der StudienteilnehmerInnen das Hilfe-Element rechts oben im persönlichen Bereich sucht. Die zirkuläre Suchstrategien mehrere NutzerInnen (Abbildungen 11b und 11c) deuten ebenfalls darauf hin, dass die StudienteilnehmerInnen überzeugt sind das Hilfe- Element in diesem Abschnitt zu finden. Sie verlassen zwar kurz diesen Bereich, um etwaig andere Optionen zu prüfen, kehren aber in einer gewissen Zeit zum ursprünglich intendierten zurück und untersuchen diesen Abschnitt mit intensiven Fixationen. Seite 9

10 Abb. 10 Lediglich Anna konnte die Hilfe ( TUWEL Tutorials ) effizient finden. (a) (b) (c) Abb.11 Sowohl die BeeSwarm Analyse (11a) als auch das zirkuläre Suchverhalten mehrerer Testpersonen (11b und 11c) deuten darauf hin, dass die Hilfe zum Lernsystem TUWEL im rechten oberen Quadranten platziert werden sollte. Als Lösung dieser Usability Schwäche wurde der TUWEL Tutorials Link in Hilfe umbenannt sowie in die TopBar Navigation als rechtestes Element verschoben (siehe Abb.6). Diese Designstrategie ermöglichte zusätzlich einen Ausbau der Hilfeleistung, da nun konzentriert in einem fixen Bereich unterschiedliche Hilfeleistungen (z.b.: FAQ, Ticket Support, Tutorials, Allgemeine Informationen, BenutzerInnenordnung sowie der Link zur Webseite des Betreibers) angeboten werden können. 4 Conclusio Die Eye Tracking Evaluationsmethode ermöglichte es dem TUWEL EntwicklerInnenteam neue Einsichten in die visuelle Wahrnehmung der BenutzerInnen zu gewinnen. Ein wesentliches Augenmerk der Studie war es allgemein gültige visuelle Navigationsverhalten zu erkennen und um aus auffälligen Fixationsmustern Designschwächen zu identifizieren. Dabei war es wesentlich von individuellen Fixationsverhaltender Testpersonen auf generelle visuelle Tendenzen (der UserInnen) zu schließen. Im Rahmen der beschriebenen qualitativen Studie konnten 87 Usability Schwächen identifiziert werden, die nach einer Bündelung auf sechs große Designimplementierungen reduziert wurden. In Planung ist eine Follow-Up Untersuchung, die dazu beitragen soll, die Wirkung der neu durchgeführten Seite 10

11 Designänderungen an der neuen Benutzeroberfläche in der studentischen Praxis zu überprüfen. Literaturnachweis Duchowski, A.T., Eye Tracking Methodology: Theory and Practice. London: Springer- Verlag. Just, M.A. und P.A. Carpenter Eye Fixations and Cognitive Processes. In Journal of Cognitive Psychology, 8: Nielsen, J. und Pernice K Eye Tracking Web Usability. Amsterdam: Addison-Wesley Longman Verlag. Rakoczi, G User Verhalten beim E-Learning: Eine Eye Tracking Studie des Lernsystems Moodle. Saarbrücken: VDM Verlag Dr. Müller. ISBN: Tobii Studio 1.X User Manual, Danderyd: Tobii Technology AB. Kontakt Dipl.-Ing. Mag. Gergely Rakoczi Teaching Support Center, Technische Universität Wien, Gußhausstraße 28, A-1040 Vienna, Austria rakoczi@tuwien.ac.at Seite 11