李娜，韩海燕

基于ARCS的蒙古族学龄前儿童教育APP界面视觉设计

李娜1,2，韩海燕1,2

（1.内蒙古师范大学，呼和浩特 010020；2.设计与社会创新内蒙古高校人文社科重点研究基地，呼和浩特 010020）

通过ARCS动机模型的4个要素，构建出蒙古族学龄前儿童汉语学习APP的界面视觉设计模式，并使用此模式进行设计实践。首先，运用文献研究法提取出ARCS动机模型的4个要素，确定基于ARCS动机模型下蒙古族学龄前儿童对学习动机各指标的需求权重；其次，通过正交表确定APP界面视觉设计的组合模式，建立界面设计视觉稿样本，收集受试者的相关实验数据；再次，基于联合分析法构建学习动机与界面视觉设计模式之间的关系模型；最后，根据此结果确定最佳设计方案，使用Likert5点量表对此设计方案进行结果验证。基于ARCS动机模型下的界面视觉设计模式组合可构建为视觉形式的生态化、图标样式的拟物化、字体样式的娃娃体、字体大小的50 px、色彩识别的#ffffff / #ffe6a2 / #b7eb6d / #00bae5。基于ARCS动机模型下蒙古族学龄前儿童汉语学习界面的视觉设计模式，可以有效获取蒙古族学龄前儿童汉语学习各指标的动机偏好，证明了该模式可以有效维持和激发蒙古族学龄前儿童汉语教育的学习动机，成为了一种可行性的设计方案。

ARCS动机模型；蒙古族学龄前儿童；用户研究；用户界面；视觉设计

2022年1月1日起内蒙古自治区正式实施《中华人民共和国国家通用语言文字法》，实施国家通用语言文字教育是提高内蒙古自治区民族教育水平的关键，也是必要措施[1]。张绍波等[2]以102名达斡尔族教师为对象，通过ARCS模型的动机角度得出影响达斡尔族教师双语教学工作主要因素有3个，即自信心因素、相关性因素、成本因素。陈俊翰等[3]在ARCS模型视角下分析小学英语单词教学游戏的设计需求，从情境化角度激发学习者的探究欲望，维持学习者的学习动机。郝晶等[4]通过分析学龄前儿童的认知特征和生理特征，进而提取出面向学龄前儿童的界面设计目标，并以此评估学龄前儿童的APP界面设计的标准。目前研究主要围绕蒙古族学龄前儿童教育的认知方式、语言习惯等方面，很少有研究从定量的角度对蒙古族学龄前儿童教育APP界面视觉设计模式中的学习动机进行优化设计。约翰·M·凯勒教授于20世纪80年代提出的一个教学设计模型——ARCS动机模型，是由注意（Attention）、关联（Relevance）、信心（Confidence）和满足（Satisfaction）4个英文单词的首字母的缩写所构成[5]。本研究基于ARCS动机模型的4个要素，运用联合分析法构建出一种以激发与维持用户学习动机路径为导向的新的设计模式，并将其应用于蒙古族学龄前儿童汉语学习APP设计方案中，证明其设计模式的可行性。

1 研究理论

1.1 ARCS模型

ARCS动机模型是基于实践层面分析动机生成机制的教学策略，认为学习动机的生成依赖于注意、相关性、自信心、满足度4个既具有逐层推进且关系密切的动机过程，见图1。其中，注意维度是激发和维持学习动机的第1个要素，此维度侧重唤起学习者的好奇心，为了激发学习动机，使学习者可以对学习内容进行有意识的选择性注意，通过不同形式下的活动整合，满足学习者对学习内容探究的兴趣与学习目标积极的期望[6]；相关性维度是指当学习者认为学习内容与学习目标两者的关系紧密时，通常学习者的学习动机会正向发展，是学习动机的第2个要素[7]；激发与维持学习动机的第3个要素为建立自信心，Keller[8]认为，学习者对学习内容唤起好奇心并产生相关性后，需要学习者自身建立具备达成预期学习目标的信念，使学习结果达到自我积极预期；当学习者的积极期望与学习结果相一致时，学习者的心理上会产生高度满足感，该维度是ARCS动机模型中的第4个要素，是维持学习动机的重要因素。

1.2 联合分析

联合分析法（Conjoint Analysis）由统计学家Tukey和心理学家Luce于1964年首次提出，1972年Green、Wind和Jain将此方法初步应用于社会经济学并取得良好效果[9]。该方法是对用户决策的一种现实模拟，用户在选择产品时的偏好体现了对该产品各个属性的重视程度，不仅可以从总体上研究这些因素的影响程度，而且可以具体到每一属性甚至每一水平的影响程度。联合分析法将产品描述为“轮廓”（Product Profiles），通过分解用户对产品的总体偏好来得到属性水平效用值。在量化中，因变量通常为受试者对产品轮廓的评估值，自变量通常表示为属性水平效用值，使用最小二乘回归分析，以建模因变量与自变量之间的关系[10]。

图1 ARCS动机模型

2 研究设计

本文首先运用文献研究法提取出ARCS动机模型的4个要素，根据该模型所提出的学习动机激发与维持策略，确定蒙古族学龄前儿童对学习动机各指标的需求权重；其次，以正交表确定界面视觉设计的组合模式，建立界面设计视觉稿样本，并邀请3～6岁蒙古族学龄前儿童为受试者参与实验任务，在收集相关数据后，采用联合分析法建立了学习动机与界面视觉设计模式之间的关系模型；最后，根据此结果确定最佳设计方案——“白音幼教”APP，结合Likert5点量表对此设计方案进行问卷评估，通过SPSS26.0统计软件进行问卷的信效度检验及描述性统计分析，证明其方案的可行性，见图2。

图2 研究设计框架

2.1 ARCS视角下的学习动机分析

2.1.1 选择学习动机的分析方法

分析蒙古族学龄前儿童的学习动机状况有助于明确动机激发的重点。科学学习动机问卷（Students' Motivation Towards Science Learning，SMTSL）是一个五点量表的liker型问卷，由自我效能（SE）[11]，科学学习价值（SLV）、积极学习策略（ALS）、成绩目标（PG）、成就目标（AG）和学习环境刺激（LES）量表组成[12]，主要验证学习者科学学习的重要动机量表，SMTSL广泛应用于学术界[13]。通过SMTSL可完整、有效地评估蒙古族学龄前儿童在不同领域的学习动机需求。

2.1.2 确立学习动机各指标的需求权重

不同学习者对外因性动机向内因性动机转化的平衡性各不相同。最初采用等权重法对属性进行权重调整，但并不代表用户动机的实际权重，每个属性的权重都按照ARCS分类重新调整[14]。在没有特定条件的假设下，权值分布的期望值为等重向量，见式（1）[15]。

本研究中，根据学习动机的路径体系制作了ARCS动机模型问卷，根据此模型将学习动机指标进行分类，然后基于量表的因子结构重新调整激发与维持权重，权重调整的过程包括为每个指标属性确定适当的ARCS类别。基于ARCS动机模型问卷，将调整系数0.8，0.6、0.4、0.3，0.2和0.1分别赋予自我效能（SE）、科学学习价值（SLV）、积极学习策略（ALS）、成绩目标（PG）、成就目标（AG）和学习环境刺激（LES）[16-17]。调整后的蒙古族学龄前儿童对学习动机各指标的激发与维持权重计算见式（2）。

其中：W为第个学习动机指标的最终权重；w为第指标的权重；k为调整系数。

2.2 设计模型构建

设计模型通过界面视觉设计模式确定—正交实验样本设计—联合构建界面视觉设计模式与学习动机模型展开研究。设计模式是经过分类、可反复使用的设计经验总结，具有可重用性，有利于设计师快速表达设计思路[18]。界面视觉设计是整个设计的形式层面，主要通过对APP界面的色彩元素、图标元素、字体元素来表现[19]。采用正交表确定实验样本的设计模式组合，有利于构建激发与维持蒙古族学龄前儿童学习动机的界面视觉设计模型。

2.2.1 界面视觉设计模式的确定

界面布局是多字符系统的交互式布局的组合，包括视觉风格和色彩的布局，文本和图标的布局[20]。在视觉上，学龄前儿童具有视觉外观性思维，能够借助视觉观察外在形体并形成自己的想象[21]。色彩在界面视觉设计中的重要作用主要体现在辅助学龄前儿童的认知，满足学龄前儿童的情感需求，增加界面的艺术性三个方面，是直接影响总体布局的合理性，定义信息分类的重要因素之一[22]。文本包含字体大小、字体样式和字体颜色的设计元素，学龄前儿童的认知发展循序渐进，文本的设计需要具有连续性和阶段性[23]。以图标为主的呈现方式比文字更易于识别[24]。在界面视觉设计中，突出图标形态要素，可以锻炼学龄前儿童的思维逻辑性和联想性，增强学龄前儿童的认知度[25]。将界面视觉设计模式进行系统化分析，探究并归纳出该模式对学习动机的影响，旨在获得界面视觉设计模式的最佳组合。

2.2.2 正交实验样本设计

根据APP界面视觉设计模式，以正交表作为界面视觉要素的实验样本。要求受试者使用手机上的界面视觉要素实验样本来完成实验任务，并通过对每个SMTSL量表的问卷来评估实验样本的学习动机。根据学习动机的路径体系对测验结果进行分析总结。

2.2.3 联合构建设计模型

通过联合分析法系统分析界面视觉设计模式对学习动机的影响，并建立其关系模型，见式（3）[26]。

其中：为学习动机属性的总体效用值；y等于第个界面视觉设计模式属性的第个水平的总体效用值；如果存在个界面视觉设计模式属性的级别时，x=1，否则，x=0。

界面视觉设计模式的相对重要度可用式（4）[27]进行计算。

其中：C为第个界面视觉设计模式相对重要度；max（y）为第个界面视觉设计模式属性水平效用最大值；min（y）为第个界面视觉设计模式属性水平效用最小值。

2.3 设计方案优化设计

经过联合分析，明确各界面视觉设计模式的属性水平效用值，根据效用值，可清晰了解学习者对学习动机各指标的偏好水平，该效用值越大，代表学习者对该水平的偏好程度越大，则可以得出最佳的界面视觉设计模式组合。为了确保所得到最佳设计方案的可行性，采用Likert5点量表对设计方案进行验证。

3 ARCS下教育APP的界面视觉设计

本研究首先基于SMTSL构建了10个一级指标和27个二级指标的蒙古族学龄前儿童教育APP学习动机的路径体系，通过滚雪球抽样的方法，得到各一级指标的学习动机权重；其次，根据访谈结果确定蒙古族学龄前儿童教育APP的界面视觉设计模式，然后采用正交实验设计法，分别绘制5款APP界面设计视觉稿，并基于SMTSL设计蒙古族学龄前儿童学习动机路径问卷，以此得到最终权重值；最后，使用联合分析建立界面视觉设计模式与学习动机之间的关系模型，确定最佳设计方案，并通过问卷的描述性统计分析，证明设计方案可有效地提升蒙古族学龄前儿童的学习动机。

3.1 ARCS下的学习动机分析

3.1.1 创建学习动机路径体系

通过SMTSL构建蒙古族学龄前儿童教育APP学习动机的路径体系，以变化力（Variability）、唤起探究（Inquiry Arousal）、唤起感知（Perceptual Arousal）、有熟悉感（Familiarity）、目标定向（Goal Orientation）、动机匹配（Motive Matching）、挑战性情境（Challenge Setting）、归因引导（Attributing Molding）、自然后果（Natural Consequences）和积极后果（Positive Consequences），[28]共同构成10个一级指标，二级共有27个指标，分别采用7阶语义差异量表进行度量（分值为1-7），见图3。

3.1.2 确立学习动机各指标的需求权重

使用ARCS动机模型，按照每个学习动机指标对蒙古族学龄前儿童的需求进行权重分析，针对学习动机路径体系中的10个一级指标，受试者通过设置的正、反向两个方面问题进行选择，见表1，然后根据表2的ARCS分类表确定该指标的受试者分类。

由于用户群体的特殊性，本研究采用滚雪球抽样方法（Snowball Sampling Method），该方法通过受试人群的推荐和再推荐，可以帮助作者来逐次抽取并组织得到合适的受试者样本[29]。本次受试者为60名蒙古族学龄前儿童（男30名、女30名），平均年龄4岁，汉语学习时间均不少于一年。由于调查人群年龄段较小，该问卷由家长根据儿童的习惯完成。通过汇总受试者对一级指标的分类（见表3），以式（1）推算得到各一级指标的学习动机权重，见表4。

图3 学习动机的路径体系

Fig.3 Path system of learning motivation

表1 ARCS的学习动机指标分析

Tab.1 Analysis of learning motivation indicators in ARCS

表2 ARCS分类表

Tab.2 ARCS classification

3.2 联合分析下界面视觉设计模型构建

3.2.1 界面视觉设计模式确定

在ARCS动机模型中，最终目标是有效地维持学习者的学习动机，并非激发动机，通过维持学习动机，从而获得体验学习的满足感，最终达到推动学习迁移的目标。为了确定水平依据，作者先进行了一次预访谈，选取20位蒙古族3～6岁学龄前儿童作为预访谈对象，以明确需要纳入考量的界面视觉设计模式。然后，根据用户的年龄[30]、民族[31]、认知方式[32]等信息，结合预访谈的结果，通过深度访谈法确定了蒙古族学龄前儿童教育APP界面视觉设计模式（见表5），分别为视觉形式（a）的生态化（a1）与城市化（a2）[33]、图标样式（b）的扁平化（b1）与拟物化（b2）[34]、字体样式（c）的宋体（c1）与娃娃体（c2）、字体大小（d）的40 px（d1）与50 px（d2）[35]、色彩识别（e）的#ffffff / #ffe6a2 / #b7eb6d / #00bae5（e1）与#ffffff / #e8b959 / #89af58 / #aaa6d4（e2）[36-39]。

表3 学习动机指标的ARCS类别

Tab.3 Categories of ARCS learning motivation indicators

表4 ARCS指标的偏好权重

Tab.4 Preference weights of ARCS indicators

表5 蒙古族学龄前儿童教育APP界面视觉设计模式

Tab.5 Visual design pattern of Mongolian preschool children's education APP interface

3.2.2 实验样本设计

针对所确定的界面视觉设计模式，每种设计模式属性含有2个水平，由此产生32（2×2×2×2×2=32）种样本方案。通过5（21）正交实验设计法，根据不同水平结合，最终确定5种样本用于实验，分别为11111、12111、11211、12221、21211，见表6。以苹果IOS系统的界面视觉设计为导向，根据蒙古族学龄前儿童对汉语学习APP功能的需求，按照实验数据绘制5款APP界面设计视觉稿，并基于SMTSL设计蒙古族学龄前儿童学习动机路径问卷。

表6 界面视觉设计模式的实验数据样本

Tab.6 Experimental data samples of interface visual design patterns

根据SMTIL所设计的问卷确定是否激发与维持蒙古族学龄前儿童的学习动机。本次调研对象为内蒙古自治区呼和浩特市民族实验小学学前年级的60名蒙古族3～6岁学龄前儿童，经由线下渠道一对一发放问卷，其中第2部分为蒙古族3～6岁学龄前儿童对“白音幼教”APP界面视觉设计部分的使用感受，该部分主要以ARCS学习动机指标中变化力、唤起探究、唤起感知、有熟悉感、目标定向、动机匹配、挑战性情境、归因引导、自然后果和积极后果10个指标来确定蒙古族学龄前儿童学习动机的激发与维持。通过对问卷进行信度检验，得到克隆巴赫系数为0.875，表明该问卷的可靠性较高。以iPhone 11作为实验样机，受试者依次对第二部分的界面视觉设计模式进行测试后评分，共10个题项，然后围绕“白音幼教”APP的学习动机设计与实验过程中相关问题与受试者进行交流，整个过程持续15～20 min。对第二部分核心题型的结果数据进行平均值计算，基于此确定学习动机的一级指标路径值，并通过ARCS动机模型获得的权重分析结果对学习动机的路径值进行整合，见表7。

表7 实验数据样本的学习动机路径值

Tab.7 Learning motivation path values for the experimental data samples

3.2.3 联合构建模型

见表7整合的学习动机路径值最后一列，通过联合分析建立界面视觉设计模式与学习动机之间的关系模型，分析结果如表8所示，可发现APP界面视觉设计模式效用值，见公式（5）。

根据式（4）计算界面视觉设计模式的相对重要性，在APP的5种界面视觉设计模式中，最重要的界面视觉设计模式是视觉形式，重要度为27.36%；其次是色彩识别、字体样式、图标样式、字体大小，其重要程度分别为25.63%，17.97%，17.67%，11.37%，结果见表8第2列。

3.3 优化设计方案

3.3.1 确定最佳设计方案

通过表8可知界面视觉设计模式组合a1、b2、c2、d2、e1为最佳设计方案，即视觉形式为“生态化（a1）”（见图4）、图标样式为“拟物化（b2）”（见图5）、字体样式为“娃娃体（c2）”（见图6）、字体大小为“50 px（d2）”（见图7）、色彩识别“#ffffff / #ffe6a2 / #b7eb6d / #00bae5（e1）”（见图8）。

表8 界面视觉设计模式的联合分析

Tab.8 Joint analysis of interface visual design patterns

图4 “白音幼教”汉语拼音声母界面视觉稿

图5 “白音幼教”象形文字学习界面视觉稿

图6 “白音幼教”课程板块视觉稿

图7 “白音幼教”注册登录界面视觉稿

图8 “白音幼教”汉语拼音复合韵母界面视觉稿

3.3.2 结果验证

用户需求是在“用户调查”发现问题的基础上剖析问题的实质原因[40]。为了更好地验证设计方案是否可以有效维持与激发蒙古族学龄前儿童汉语学习的动机，本研究采用问卷调查法对“白音幼教”APP界面视觉部分进行了可用性评估，实验使用问卷星软件制作并线下发放，以Likert5点量表对每一问题进行打分，家长需要根据儿童的使用情况进行回答，问题根据ARCS动机模型的4个要素，围绕儿童使用时注意力集中情况、儿童对汉语学习兴趣提升情况、儿童使用后，对汉语接受能力情况等三个方面展开了10个问题[41]。该问卷用以评估界面视觉设计模式对3～6岁蒙古族学龄前儿童汉语学习动机的影响，并使用SPSS 26.0统计软件对该问卷进行信息度检验和描述性统计分析，其中获得Cronbach's系数为0.934>0.8，说明问卷的信度较高，问卷量表题之间具有内在一致性，可靠性较高，见表9；在该维度Bartlett球形检验中，KMO值=0.902>0.9，=0.000<0.05，说明该问卷数据具有较好的结构效度[42]，见表10。描述性统计分析以Likert5点量表选项的1-5分进行取值，采用平均值作为分析结果，平均值越高，代表该APP的使用情况越好，平均值越低，则使用情况越差[43]。数据表明，以上三个方面的平均值均超过中值3分，以儿童使用时注意力集中情况这一方面为例，平均值为4.208>3，表明儿童在使用该APP时注意力的集中情况较为良好，见表11。通过描述性统计分析结果显示，本研究所提出的设计方案可有效地提升蒙古族学龄前儿童的学习动机。

表9 Cronbach信度分析

Tab.9 Cronbach's reliability analysis

表10 KMO检验和Bartlett球形检验分析

Tab.10 KMO test and Bartlett's spherical test analysis

表11 描述性统计分析

Tab.11 Descriptive statistical analysis

4 结语

蒙古族学龄前儿童汉语学习界面的视觉设计要素模型构建取决于蒙古族学龄前儿童认知发展规律和情感层次需求。在此维度下，提出基于ARCS动机模型与联合分析的界面视觉设计模式下学习动机优化设计方法，对蒙古族学龄前儿童汉语学习的界面视觉设计模式提供了设计指导。在个案实践中，按照此模式，设计了一款基于蒙古族学龄前儿童的认知发展与情感需求的APP——“白音幼教”，通过Likert5点量表证明该设计方案中，以生态化的蒙古族草原主题为场景画面的设计要素可以有效引发蒙古族学龄前儿童的情感共鸣；以50 px“娃娃体”的字体设计，可以有效增强蒙古族学龄前儿童的注意力；以白、黄、绿、蓝界面主基调的色彩方案，可以有效维持蒙古族学龄前儿童的记忆力；以拟物化的蒙古族特有图形文化元素进行的图标辅助设计，可以有效提升蒙古族学龄前儿童的联想性。在多种维度构建下，基于ARCS动机模型的蒙古族学龄前儿童教育APP界面视觉设计模式的研究成为了可行性的设计方案。

目前ARCS动机模型下的界面视觉设计模式尚处于初步实践阶段，此外，文中以受试者的主观报告评价较多，单一方法确定的最佳设计方案可能不够全面，后续将结合EEG、NIR等技术进行深入系统的研究。同时也为今后相关研究提供一定的理论基础，民族地区的学龄前儿童教育提供一定的参考依据。

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Visual Design of Mongolian Preschool Children Education APP Interface Based on ARCS

LI Na1,2, HAN Hai-yan1,2

(1.Inner Mongolia Normal University, Hohhot 010020, China; 2.Design and Social Innovation Key Research Base of Humanities and Social Sciences in Inner Mongolia Universities, Hohhot 010020, China)

The work aims to construct a visual design pattern of Chinese learning APP interface for Mongolian preschool children throughthe four elements of the ARCS motivation model and carry out the design practice with this pattern. Firstly, the four elements of ARCS motivation model were extracted by literature research method, and the preference weights of Mongolian preschool children for each indicator of learning motivation were determined based on ARCS motivation model. Secondly, the combination of the visual design patterns of the interface was determined by orthogonal table, the visual draft sample of the interface design was established and the relevant experimental data of subjects were collected. Next, a relationship model between the learning motivation and the visual design patterns of the interface was established based on joint analysis. Finally, the optimal design scheme was determined based on the results of the joint analysis, and the results of this design scheme were verified by a Likert 5-point scale. The combination of interface visual design patterns based on ARCS motivation model could be constructed as ecological style of visual form, anthropomorphic form of icon style, doll body of font style, 50px of font size and #ffffff/#ffe6a2/#b7eb6d/#00bae5 of color recognition. The visual design pattern of Chinese learning interface for Mongolian preschool children based on the ARCS motivation model can effectively obtain the motivation preferences of Mongolian preschool children's Chinese learning indicators, which proves that the pattern can effectively maintain and stimulate Mongolian preschool children's learning motivation for Chinese education, thus becoming a feasible design scheme.

ARCS motivation model; Mongolian preschool children; user research; user interface; visual design

TB472

A

1001-3563(2023)10-0202-11

10.19554/j.cnki.1001-3563.2023.10.020

2022–12–18

国家社科基金艺术学项目（22EG213）；内蒙古自然科学基金面上项目（2021MS03019）；内蒙古师范大学基本科研业务费项目（2022JBTD014）

李娜（1996—），女，硕士生，主攻认知科学与界面设计研究。

韩海燕（1981—），男，博士生，副教授，主要研究方向为认知科学与用户体验设计。

责任编辑：陈作