卡片式記憶學(xué)習(xí)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

盧培教，洪曉鑫，方彥娃，鐘潔偉，李穎欣，林炫圳，鮮征征

廣東金融學(xué)院 互聯(lián)網(wǎng)金融與信息工程學(xué)院，廣東廣州，510521

0 引言

信息量龐大且精力有限，人們?cè)讷@取和理解信息時(shí)往往難以高效地處理和應(yīng)用這些知識(shí)，過(guò)多的負(fù)擔(dān)也容易帶來(lái)壓力和焦慮[1]。對(duì)于記憶學(xué)習(xí)而言，由于上述客觀原因，人類的記憶習(xí)慣越來(lái)越傾向用更短的時(shí)間、更便捷的操作獲取更好的記憶效果[2]。2019年，王曉歡[3]通過(guò)對(duì)在線教育產(chǎn)品的特征分析、用戶體驗(yàn)相關(guān)模型案例對(duì)比以及對(duì)目標(biāo)用戶的觀察訪談，提煉出學(xué)習(xí)體驗(yàn)影響因素并構(gòu)建在線學(xué)習(xí)體驗(yàn)要素的MEI模型。在線教育如今引流高潮，而記憶學(xué)習(xí)是其中的“優(yōu)質(zhì)賽道”。

將需要記憶學(xué)習(xí)的材料分門(mén)別類、按需選擇、自由導(dǎo)入，會(huì)給用戶帶來(lái)更好的體驗(yàn)并提高效率[4]。目前，已有一批幫助學(xué)習(xí)人群記憶知識(shí)、提升記憶效率的輔助軟件，如“百詞斬”“墨墨背單詞”“Anki”等。它們可以在一定程度上滿足人們的生活和學(xué)習(xí)需求[5]。

近年，還有一些有針對(duì)性記憶需求的研究成果。例如，2020年，費(fèi)德蓮[6]基于自建彝語(yǔ)語(yǔ)料庫(kù)，通過(guò)微信web開(kāi)發(fā)者工具，設(shè)計(jì)并完成了彝語(yǔ)記憶學(xué)習(xí)平臺(tái)的開(kāi)發(fā)。2021年，王延桃[7]以相關(guān)學(xué)習(xí)理論與設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)原則為依據(jù)，結(jié)合大學(xué)生英語(yǔ)詞匯學(xué)習(xí)特點(diǎn)、實(shí)際需求以及學(xué)習(xí)中存在的問(wèn)題，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了基于微信小程序的詞匯學(xué)習(xí)平臺(tái)。2021年，趙志斌等人[8]基于Anki軟件的卡片式記憶法在中醫(yī)專業(yè)教學(xué)中的應(yīng)用研究，表明卡片式記憶學(xué)習(xí)系統(tǒng)不僅可以提升學(xué)生的學(xué)習(xí)成績(jī)，還能激發(fā)學(xué)習(xí)熱情，提高感知力和滿意度。但上述記憶類軟件或平臺(tái)存在記憶內(nèi)容局限、無(wú)用戶記憶學(xué)習(xí)統(tǒng)計(jì)分析、不便于重復(fù)記憶、用戶體驗(yàn)枯燥、使用門(mén)檻高、記憶效率不高等現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。

因此，本文提出設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)一款名為“記憶星”的卡片式記憶學(xué)習(xí)系統(tǒng)，更利于用戶持久化完成記憶任務(wù)和滿足多類學(xué)習(xí)需求。該系統(tǒng)會(huì)把記憶材料制作成記憶卡片或卡組后利用間隔重復(fù)等記憶方式高效規(guī)劃學(xué)習(xí)、記憶及復(fù)習(xí)，對(duì)抗遺忘，旨在盡量讓用戶達(dá)成“用最少量的時(shí)間做最便捷的操作”，最終更快地實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)的復(fù)習(xí)效果。

1 系統(tǒng)主要?jiǎng)?chuàng)新

1.1 記憶學(xué)習(xí)范疇寬廣

與市面上常規(guī)的記憶輔助軟件相比，本系統(tǒng)可以導(dǎo)入的記憶材料不再局限于簡(jiǎn)單的英語(yǔ)單詞等單一材料，用戶可以根據(jù)自己的需求，導(dǎo)入各種各樣的記憶材料進(jìn)行記憶學(xué)習(xí)。

1.2 卡片特征記憶

本系統(tǒng)采用卡片記憶，學(xué)習(xí)卡的正面是問(wèn)題，反面是答案，使用時(shí)可根據(jù)正面的問(wèn)題來(lái)思考反面的答案，再將錯(cuò)誤生疏和熟知的問(wèn)題分開(kāi)，便于學(xué)習(xí)者頻繁地學(xué)習(xí)回答錯(cuò)誤、生疏的抽認(rèn)卡，有針對(duì)性地學(xué)習(xí)和反復(fù)記憶最困難的問(wèn)題，從而提高學(xué)習(xí)效率。

1.3 文化社區(qū)

本系統(tǒng)基于社區(qū)將設(shè)計(jì)闖關(guān)星級(jí)、完成率等一系列數(shù)據(jù)作為考核的依據(jù)。社群管理在維護(hù)的同時(shí)可不斷刺激相關(guān)組員持續(xù)學(xué)習(xí)使用，讓用戶自發(fā)地去進(jìn)行促活，同時(shí)又輔以任務(wù)、打卡等功能給予激勵(lì)，讓用戶持久化學(xué)習(xí)。

2 系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)功能需求分析

本系統(tǒng)主要包含登錄模塊、學(xué)習(xí)模塊、牌庫(kù)模塊、統(tǒng)計(jì)模塊、社區(qū)模塊和個(gè)人模塊，總體功能架構(gòu)如圖1所示。

圖1 卡片式記憶學(xué)習(xí)系統(tǒng)功能架構(gòu)圖

2.2 系統(tǒng)主要界面設(shè)計(jì)及相關(guān)功能介紹

本系統(tǒng)的核心功能界面是學(xué)習(xí)界面、統(tǒng)計(jì)界面和社區(qū)界面。篇幅有限，其他如登錄和個(gè)人信息等界面，本文不做詳細(xì)介紹。

（1）學(xué)習(xí)界面。該模塊是用戶個(gè)人學(xué)習(xí)的主陣地，又劃分為卡片識(shí)別、卡片記憶和卡片編輯三個(gè)子模塊。其中，卡片識(shí)別是識(shí)別已經(jīng)記憶過(guò)的卡組，反饋遺忘程度等數(shù)據(jù)?？ㄆ洃浭怯洃浺丫庉嫷目ńM，初始化卡組信息。卡片編輯是編輯卡組，能夠添加文字和圖片等，自主設(shè)計(jì)有關(guān)問(wèn)題，如單選、多選和填空。子界面設(shè)計(jì)上，以圖2的卡片記憶界面設(shè)計(jì)為例，左欄為待記憶卡組，右欄為卡片內(nèi)容，其他類似。

圖2 卡片記憶界面

（2）統(tǒng)計(jì)界面。該模塊是個(gè)人學(xué)習(xí)的反饋中心，劃分為學(xué)習(xí)概況、記憶持久度兩個(gè)子模塊。學(xué)習(xí)概況用于查看過(guò)去記憶的學(xué)習(xí)次數(shù)、學(xué)習(xí)時(shí)長(zhǎng)等數(shù)據(jù)。記憶持久度用于查看記憶過(guò)的內(nèi)容的印象，分為陌生、不熟悉、熟悉三種情況。學(xué)習(xí)概況界面如圖3所示，左欄選擇時(shí)間長(zhǎng)度，右欄展示該時(shí)間段的學(xué)習(xí)情況。

圖3 學(xué)習(xí)概況界面

（3）社區(qū)界面。該模塊是用戶社區(qū)學(xué)習(xí)的主陣地，又劃分為社區(qū)文化、社區(qū)排名、助記分享三個(gè)子模塊，社區(qū)文化界面如圖4所示。其中，頂部為活動(dòng)及文章的輪播圖；社區(qū)文化用于查看審核通過(guò)的文章及參與的活動(dòng)；社區(qū)排名可以查看小組成員的學(xué)習(xí)排名，包括學(xué)習(xí)進(jìn)度、學(xué)習(xí)時(shí)長(zhǎng)等數(shù)據(jù)，界面設(shè)計(jì)如圖5所示。點(diǎn)擊文章后通過(guò)助記分享可以查看其他用戶對(duì)某些材料的助記方式，以及分享自己的助記方式。

圖4 社區(qū)中心界面

圖5 社區(qū)排名界面

3 系統(tǒng)核心功能的具體實(shí)現(xiàn)

本系統(tǒng)的核心功能是卡片編輯、卡組搜索和經(jīng)驗(yàn)分享。篇幅有限，其他如學(xué)習(xí)統(tǒng)計(jì)功能和消息中心等功能的具體實(shí)現(xiàn)，本文不做詳細(xì)介紹。

3.1 卡片編輯功能的實(shí)現(xiàn)

（1）卡片編輯功能的流程分析

卡片編輯功能的流程分析如圖6所示，用戶需要登錄后才能使用編輯功能。登錄后，用戶可以在“學(xué)習(xí)”或“牌庫(kù)”模塊編輯卡片，進(jìn)入編輯詳情頁(yè)，填寫(xiě)完整的學(xué)習(xí)內(nèi)容后確認(rèn)保存。若保存成功則提示編輯成功，若發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤信息，可在“牌庫(kù)”模塊進(jìn)行刪改。本功能支持實(shí)時(shí)預(yù)覽，導(dǎo)入文字和音視頻材料，自主設(shè)計(jì)單選、多選和填空等。

圖6 卡片編輯功能流程分析圖

（2）卡片編輯功能實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵函數(shù)

卡片編輯功能主要是實(shí)現(xiàn)記憶內(nèi)容的可序列化，其關(guān)鍵函數(shù)如下所述：JSONObject cardFeedback(int rememberQuality, int cardId, int cardGroupId, int userId)

功能：添加卡片記憶內(nèi)容等，保存卡片信息并返回下一張需要編輯的卡片。

參數(shù)：用戶ID、卡片ID、卡組ID。

實(shí)現(xiàn)分析：該方法首先創(chuàng)建ReviewRecord對(duì)象，同時(shí)設(shè)置卡牌遺忘程度rememberQuality等屬性，并將卡片ID和卡組ID等信息保存到數(shù)據(jù)庫(kù)；接著，根據(jù)nextCard屬性是否為null，判斷是否還有需要編輯的卡片，如果沒(méi)有則返回編輯完成并更新今日復(fù)習(xí)卡組的進(jìn)度。最后，返回編輯成功。

3.2 卡組搜索功能的實(shí)現(xiàn)

（1）卡組搜索功能流程分析

卡組搜索功能的流程分析如圖7所示。本系統(tǒng)的搜索功能是基于TF-IDF的文本相似度算法[9]實(shí)現(xiàn)的。通過(guò)計(jì)算卡組簡(jiǎn)介中詞語(yǔ)的權(quán)重，來(lái)衡量文本間的相似性，從而得到關(guān)鍵字與牌庫(kù)中每個(gè)卡組之間的相似度。用戶登錄后，點(diǎn)擊相關(guān)按鈕，在相應(yīng)頁(yè)面可查看“最熱”卡組和“最新”卡組。查看卡組詳情后選擇是否將其加入每天的學(xué)習(xí)計(jì)劃。

圖7 卡組搜索功能流程分析圖

（2）卡組搜索功能實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵函數(shù)

卡組搜索功能主要是實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵字的快速匹配，其關(guān)鍵函數(shù)如下所述。

①JSONObject queryGroup(int cardGroupId)

功能：查詢指定卡組。

參數(shù)：要查詢的卡組ID。

②float calculateSimilarity(systemText,userText)

功能：比較搜索內(nèi)容與關(guān)鍵字的相似度。

參數(shù)：系統(tǒng)卡組關(guān)鍵字、用戶搜索內(nèi)容。

實(shí)現(xiàn)分析：首先，通過(guò)比較文本之間的相似度獲取卡組ID；接著，根據(jù)卡組ID調(diào)用cardGroup Service服務(wù)從數(shù)據(jù)庫(kù)中獲取特定的卡組簡(jiǎn)介等信息；最后，將信息封裝成HashMap散列表，搜索成功并返回查詢到的卡組信息。

3.3 經(jīng)驗(yàn)分享功能的實(shí)現(xiàn)

（1）經(jīng)驗(yàn)分享功能流程分析

經(jīng)驗(yàn)分享功能的流程分析如圖8所示，用戶登錄系統(tǒng)后，在助記分享界面查看其他用戶對(duì)特定材料的助記方式，也可分享自己的助記方式和心得體會(huì)。其他用戶可以在下方評(píng)論帖子，與作者互動(dòng)。

圖8 經(jīng)驗(yàn)分享功能流程分析圖

（2）經(jīng)驗(yàn)分享功能實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵函數(shù)

①JSONObject sharePost(int postId, int userId)

功能：分享帖子。

參數(shù)：要分享的帖子的ID、分享帖子的用戶ID。

實(shí)現(xiàn)分析：調(diào)用postService服務(wù)，根據(jù)帖子ID從數(shù)據(jù)庫(kù)中獲取帖子信息。如果獲取的帖子信息為null，返回帖子不存在。將分享的帖子信息封裝成HashMap散列表，上傳數(shù)據(jù)庫(kù)并提示分享成功。

4 系統(tǒng)測(cè)試

4.1 功能測(cè)試

本系統(tǒng)的功能測(cè)試主要在于測(cè)試系統(tǒng)的核心功能是否與需求一致。下面展示對(duì)系統(tǒng)上述主要功能的部分測(cè)試情況，如表1所示。

表1 部分功能測(cè)試

4.2 性能測(cè)試

學(xué)習(xí)界面作為用戶學(xué)習(xí)的主陣地，本文使用Chrome瀏覽器中的性能分析工具，來(lái)測(cè)試當(dāng)前頁(yè)的渲染性能。其他界面的性能測(cè)試類似，不再贅述。

當(dāng)前頁(yè)各個(gè)階段的執(zhí)行時(shí)間的測(cè)試結(jié)果如圖9（a）所示。頁(yè)面加載與交互響應(yīng)是影響用戶使用的關(guān)鍵因素，過(guò)長(zhǎng)的等待時(shí)間或響應(yīng)延遲都會(huì)影響用戶的使用體驗(yàn)。測(cè)試結(jié)果顯示，在原先13281毫秒的首屏加載時(shí)間中，用戶等待時(shí)間為5620毫秒，占比約三分之一。本來(lái)，對(duì)于一個(gè)包含圖片及音視頻的頁(yè)面來(lái)說(shuō)，這樣的加載速度已滿足原定需求。但是，出于用戶體驗(yàn)度考慮，本系統(tǒng)通過(guò)將少量的css樣式用于入場(chǎng)加載特效且隱藏頁(yè)面真實(shí)內(nèi)容，待其加載后再展示的方法，以便DOM盡快展現(xiàn)，盡可能縮短當(dāng)前頁(yè)白屏?xí)r間（即空閑時(shí)間），如圖9（b）所示，改進(jìn)后為2329毫秒，達(dá)到預(yù)期效果。

圖9 學(xué)習(xí)界面性能測(cè)試圖

5 結(jié)語(yǔ)

為了針對(duì)性地優(yōu)化功能和體驗(yàn)，了解用戶的需求和使用情況，本文收集了參與測(cè)試的用戶在使用過(guò)程中對(duì)產(chǎn)品功能、界面設(shè)計(jì)、易用性等方面遇到的問(wèn)題和意見(jiàn)。評(píng)價(jià)反饋信息如圖10和圖11所示。

圖10 核心功能評(píng)價(jià)反饋

圖11 搜索功能反饋

圖10核心功能評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)表明，用戶對(duì)系統(tǒng)各項(xiàng)核心功能如卡片學(xué)習(xí)、經(jīng)驗(yàn)分享等較滿意，用戶推薦意愿較強(qiáng)。圖11是用戶反饋次數(shù)最多的搜索功能，用戶滿意度相對(duì)較低，可作為重點(diǎn)改進(jìn)方向。

本文通過(guò)相關(guān)領(lǐng)域文獻(xiàn)的研究和對(duì)國(guó)內(nèi)外同類產(chǎn)品的差異化學(xué)習(xí)，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一個(gè)卡片式記憶學(xué)習(xí)系統(tǒng)，旨在保證在內(nèi)容質(zhì)量舒適的同時(shí)，拓寬記憶范疇的廣度、延伸互動(dòng)交流的深度，讓用戶更加方便優(yōu)質(zhì)地完成記憶學(xué)習(xí)任務(wù)。

針對(duì)反饋?zhàn)疃嗟乃阉鞴δ軆H支持關(guān)鍵字搜索的問(wèn)題，后續(xù)將增加更多的高級(jí)搜索選項(xiàng)，例如，按照標(biāo)簽、作者等過(guò)濾搜索結(jié)果，以便用戶更精確地找到需要的帖子。此外，還考慮添加對(duì)卡片內(nèi)容的搜索功能，便于用戶更直接地搜索到需要的卡組。