[摘要]對需求描述工具――概念模型在信息系統(tǒng)開發(fā)中與用戶的溝通效果問題進行研究�；�于認知理論分析，得出概念模型的信息組織結(jié)構(gòu)特征會影響用戶理解模型的認知過程，同時根據(jù)語義網(wǎng)絡(luò)理論將用戶理解劃分為簡單理解和復(fù)雜理解兩個層次。實驗室研究結(jié)果表明，與面向過程的概念模型相比，面向?qū)ο蟮母拍钅Ｐ驮谡�體上更利于用戶理解需求，主要體現(xiàn)在復(fù)雜層次的理解上。
　　[關(guān)鍵詞]概念模型　信息系統(tǒng)　用戶　理解　溝通　實驗室研究
　　[分類號]N945.12
　　
　　概念模型通過一套正規(guī)化的符號語言描述現(xiàn)實世界，是信息系統(tǒng)開發(fā)中記錄系統(tǒng)需求的重要工具，如E-R圖、數(shù)據(jù)流程圖、UML等。記錄的系統(tǒng)需求成為項目中各方溝通的媒介：系統(tǒng)分析員與用戶溝通以確認系統(tǒng)需求；系統(tǒng)開發(fā)人員間溝通開發(fā)細節(jié)。顯然，兩方面溝通均有效才能保證開發(fā)出符合用戶需求的應(yīng)用系統(tǒng)。而以往研究多關(guān)注系統(tǒng)開發(fā)人員間的溝通，忽視了與用戶的溝通。
　　當(dāng)前，用戶參與需求分析愈加被重視，有效的用戶參與被認為是系統(tǒng)成功和用戶滿意的有力保障。Davies等人的調(diào)查表明，與用戶的溝通有效性超出其他技術(shù)和管理因素，成為概念模型使用中最重要的問題。然而還缺乏直接的研究和證據(jù)解釋概念模型在與用戶溝通中的作用機理。
　　鑒于此，本文將以概念模型與用戶溝通過程中的認知特點為基礎(chǔ)，分析和解釋概念模型影響溝通效果的作用機理，并通過實驗室研究方法獲得數(shù)據(jù)支持。
　　
　　1　文獻回顧
　　
　　1.1　概念模型的溝通有效性
　　基于概念模型的溝通效果本質(zhì)是閱讀者正確理解模型中信息的程度，可以定義為閱讀者正確掌握的信息量與模型全部信息量的比率。但信息本身具有不同的類別，近年來研究中多依信息類別將理解效果劃分為不同的維度，以深入分析模型對溝通有效性的影響。如Agarwal等根據(jù)信息組成分為簡單信息(僅包含基于結(jié)構(gòu)的或基于過程的信息)與復(fù)雜信息(包含兩類型信息)，研究發(fā)現(xiàn)開發(fā)人員使用面向過程的概念模型理解復(fù)雜信息顯著優(yōu)于面向?qū)ο蟮母拍钅Ｐ�。而在簡單信息理解方面無顯著差異。
　　理解效果的維度，即信息類別的劃分不存在統(tǒng)一的標準，主要依研究目的而定，如上述研究中的信息分類是為了尋求信息結(jié)構(gòu)與模型結(jié)構(gòu)的匹配。
　　
　　1.2　概念模型理解效果研究
　　閱讀者理解模型中信息的過程是概念模型與閱讀者個人交互的過程，因此分別受到模型特點及個人特點兩方面因素的影響，如圖1所示：
　　
　　對于模型因素，以往研究發(fā)現(xiàn)了一些好的品質(zhì)，如信息完整性、清晰性等。滿足好品質(zhì)的模型能夠提升理解效果，如Gemino等通過實證研究驗證了本體論語義更清晰的模型更利于理解。
　　個人特點中的因素關(guān)注較多的如個人經(jīng)驗、知識。經(jīng)驗越豐富，知識儲備越充足，個人理解效果必然越好。如Khatri等的實驗室研究驗證了開發(fā)人員所具有的模型技術(shù)知識以及應(yīng)用領(lǐng)域知識對閱讀效果的影響作用。
　　然而，這些研究能夠回答的現(xiàn)實問題很有限。首先，用戶具有高的應(yīng)用領(lǐng)域知識水平及低專業(yè)技術(shù)知識和實踐經(jīng)驗，現(xiàn)有研究對這樣的復(fù)合因素組合的情況難以解釋。此外，除了模型特點中的“好品質(zhì)”，不同的模型仍然存在其他差異影響閱讀者理解過程，但作用效果可能因人而異。如有研究發(fā)現(xiàn)相對于面向?qū)ο蟮慕�模方法，面向過程的模型更利于開發(fā)專家全面識別信息，而對開發(fā)新手不存在這樣的差異。因此，本文將根據(jù)用戶整體的認知特點分析其與概念模型特征的交互關(guān)系。
　　
　　2　理論與假設(shè)
　　
　　2.1　用戶閱讀的認知過程
　　概念模型主要的呈現(xiàn)形式是圖形，為了更深入認識用戶閱讀概念模型時的認知特點，可以借鑒圖形理解的相關(guān)理論：感知理論與認知理論。
　　感知理論解釋了閱讀者將所看到的圖形信息放入短期記憶的感知過程，包括三步：辨識圖形中各符號對象；根據(jù)模型中符號的空間布局對符號進行分組及確定層次關(guān)系；對符號初步組織并放入短期記憶。專業(yè)的訓(xùn)練和實踐能夠使開發(fā)人員具備組織圖形信息的技巧；而用戶未接受過培訓(xùn)，只是按照閱讀文本時的習(xí)慣策略從左向右、自上而下地組織模型信息，因此放入短期記憶中的信息基本是按照模型的信息組織方式。
　　認知理論解釋了信息放入短期記憶后的認知過程，包括兩個活動：搜索長期記憶中的相關(guān)知識；對圖形信息進行解釋并與長期記憶整合。影響認知效果的根本因素是認知計算量。對用戶來說，主要依靠搜索長期記憶中關(guān)于業(yè)務(wù)環(huán)境等的知識來解釋圖形所傳達的含義。根據(jù)認知匹配理論，當(dāng)放人短期記憶的信息結(jié)構(gòu)與用戶長期記憶中的知識組織方式一致時。搜索相關(guān)知識的效率將提高，整合新知識時也減少了結(jié)構(gòu)關(guān)系的轉(zhuǎn)換計算，使得總的計算量降低，因此認知正確性將提高。
　　綜上所述，概念模型的信息組織方式與用戶長期記憶中知識結(jié)構(gòu)的匹配程度是影響認知過程正確性的重要因素。
　　本文將以面向?qū)ο笈c面向過程的概念模型為例，驗證上述分析。兩類模型對信息的組織方式顯著不同：面向?qū)ο蟮哪Ｐ蛯⑿畔⒎诸�、抽象為對象，以對象為中心組織與對象相關(guān)的屬性、行為、通訊等信息，如用例圖中圍繞各角色的行為活動(即用例)；而面向過程的模型將信息抽象為信息流，通過信息處理流程中的前后銜接組織信息，如數(shù)據(jù)流程圖中“處理模塊”的輸入和輸出“信息流”。
　　認知心理學(xué)中眾多研究結(jié)論顯示出人們的自然思考方式首先是分類，這正是面向?qū)ο笏枷氲幕�礎(chǔ)。因此可以說，面向?qū)ο竽Ｐ偷男畔⒔M織方式與未接受過專業(yè)學(xué)習(xí)的用戶腦中的知識組織更加匹配。由此判斷，與面向過程的概念模型相比，采用面向?qū)ο蟮母拍钅Ｐ透�利于用戶理解�?
　　假設(shè)1：描述同一系統(tǒng)信息時，用戶使用面向?qū)ο竽Ｐ偷睦斫庑Ч�顯著高于面向過程模型。
　　
　　2.2　基于語義網(wǎng)絡(luò)理論的理解效果
　　語義網(wǎng)絡(luò)理論對人腦中的知識組織方式作了很好的解釋：人的長期記憶中，知識是通過節(jié)點互聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)來組織的。節(jié)點代表任何實體、抽象類、屬性等概念；節(jié)點間的連接表示概念間的某種關(guān)系。一條信息可能包含一個、兩個或多個節(jié)點，而多個節(jié)點之間的關(guān)系可能是直接關(guān)聯(lián)，或是通過某些節(jié)點間接關(guān)聯(lián)。
　　顯然，當(dāng)信息包含的節(jié)點數(shù)較少、節(jié)點間的連接較少時，認知過程的搜索和整合計算量都更小。因此，為了進一步分析用戶認知特點與概念模型的交互作用，本文根據(jù)信息中所包含的節(jié)點數(shù)及連接關(guān)系的復(fù)雜程度，將理解效果分為簡單理解與復(fù)雜理解。
　　有研究曾發(fā)現(xiàn)，不熟悉概念模型的閱讀者在使用用例圖和使用數(shù)據(jù)流程圖識別單個信息點的完整性上沒有差別。這是因為，理解簡單信息時的認知計算量很少，面向?qū)ο竽Ｐ托畔⒔M織的優(yōu)勢不顯著；但隨著信息復(fù)雜度增加，兩類模型認知計算量的差異將顯現(xiàn)出來。
　　假設(shè)2：描述同一系統(tǒng)的簡單信息時，面向?qū)ο笈c面向過程概念模型的用戶溝通效果無顯著差異； 　　假設(shè)3：描述同一系統(tǒng)的復(fù)雜信息時，面向?qū)ο蟾拍钅Ｐ偷挠脩魷贤ㄐЧ�顯著高于面向過程模型。
　　
　　3　研究方法
　　
　　3.1　實驗對象及實驗過程
　　本文采用實驗室研究方法收取數(shù)據(jù)。實驗在大學(xué)課堂道行，選修同一課程的管理學(xué)院各專業(yè)學(xué)生自愿參加，最終參加學(xué)生41人。實驗中學(xué)生被隨機分為兩組，依次完成三項任務(wù)：閱讀描述同一系統(tǒng)的系統(tǒng)需求說明，兩組的閱讀材料不同；回答關(guān)于系統(tǒng)理解效果的測試問題，包括簡單信息及復(fù)雜信息；填寫個人經(jīng)歷以及實驗感受的問卷。
　　
　　3.2　實驗設(shè)計
　　3.2.1　實驗情境　待開發(fā)的系統(tǒng)是一個校友錄系統(tǒng)。大學(xué)生對這樣的系統(tǒng)較為熟悉，符合學(xué)生作為系統(tǒng)用戶的角色。實驗人員在實驗開始時將以系統(tǒng)開發(fā)者的角色進入，并說明實驗參與者將作為該系統(tǒng)的用戶，實驗?zāi)康氖鞘褂脩衾斫庀到y(tǒng)的構(gòu)建內(nèi)容。
　　3.2.2　需求說明　兩組閱讀的需求說明分另0由用例圖(Use Case Diagram)與數(shù)據(jù)流程圖(Data Flow Dia-gram)來描述，兩者是當(dāng)前使用最廣泛的概念模型，分別代表面向?qū)ο笈c面向過程的概念模型。兩組模型描述了相同的系統(tǒng)內(nèi)容，所傳達的信息量一致，只是表達形式不同。由于實驗時間的限制，所描述的系統(tǒng)只具備簡單的功能。
　　
　　
　　
　　3.2.3　理解效果　用戶的理解效果通過回答問題的正確率來反映。所有問題均為判斷題，共14題：關(guān)于簡單理解的問題共7題，只涉及需求中兩個概念及直接連接關(guān)系；關(guān)于復(fù)雜理解的問題共7題，涉及三個以上概念及其關(guān)系。所有14道問題的正確率反映用戶的整體理解。
　　3.2.4　實驗后調(diào)查問卷　問卷主要通過五點量表測量實驗中的假定條件以及控制變量。包括三個問題：閱讀者對概念模型的學(xué)習(xí)程度、閱讀者對校友錄系統(tǒng)背景的熟悉程度(這兩者用來保證學(xué)生作為用戶角色的有效性)以及閱讀者感知的模型閱讀難度。感知的閱讀難度也是影響模型使用的重要因素，因此在本研究中作為控制變量。
　　
　　4　實驗結(jié)果與討論
　　
　　4.1　實驗數(shù)據(jù)剔除
　　實驗收集到數(shù)據(jù)41份，首先剔除回答不完整的數(shù)據(jù)1份，然后對實驗的前提假定進行檢驗。統(tǒng)計閱讀者的模型知識表明所有參與者都沒有學(xué)習(xí)過概念模型知識，同時95％的參與者較熟悉或非常熟悉校友錄系統(tǒng)。為進一步保證實驗的有效性，根據(jù)參與者對系統(tǒng)背景的熟悉情況剔除了解很少或完全不了解的參與者數(shù)據(jù)3份。最終獲得有效數(shù)據(jù)37份，其中用例圖組19份，數(shù)據(jù)流程圖組18份。接下來將使用SPSS統(tǒng)計軟件對數(shù)據(jù)進行分析、驗證假設(shè)。
　　
　　4.2　模型對用戶理解的影響
　　采用多元方差分析方法驗證兩概念模型組閱讀效果的差異，并將用戶感知的模型閱讀難度作為協(xié)變量以控制其對因變量的影響。兩組用戶的簡單理解效果沒有顯著影響(顯著性=0.617)，支持了似設(shè)2；復(fù)雜理解效果方面，用例組(均值=0.722)顯著高于數(shù)據(jù)流程圖組(均值=0.579)，顯著性=0.007，支持了假設(shè)3；總體理解效果方面，用例圖組(均值=0.726)也顯著(顯著性=0.043)高于數(shù)據(jù)流程圖組(均值=0.643)，支持了假設(shè)1。如表1所示：
　　
　　4.3　用戶不同層次的理解效果
　　通過對同一用戶簡單理解效果與復(fù)雜理解效果的配對均值檢驗來反映前文中關(guān)于理解劃分的認知基礎(chǔ)。用戶對簡單問題的理解效果顯著高于對復(fù)雜問題的理解(顯著性=0.045)，如表2所示：
　　
　　4.4　討論
　　4.4.1　用例圖組用戶的總體理解效果顯著高于數(shù)據(jù)流程圖組(假設(shè)1)　基于前面的分析，該結(jié)論在理論上驗證了影響用戶理解效果的一個重要的概念模型因素――模型信息組織結(jié)構(gòu)特征，該因素與用戶知識組織結(jié)構(gòu)交互影響用戶理解效果，即使用與用戶知識組織結(jié)構(gòu)更相近的概念模型得到的用戶理解效果更好。這為概念棋型的選擇和評價提供了一個較可靠的一般性的依據(jù)。該結(jié)論為實踐中而向?qū)ο蟮母拍钅Ｐ驮谟脩魷贤ǚ矫娴囊饬x提供了證據(jù)支持，為開發(fā)項目選擇概念模型提供了直接的參考。
　　本文基于認知特點的分析認為用戶與開發(fā)人員在理解概念模型時(無論是感知過程還是認知過程)具有顯著差異，對比以往研究中面向過程的慨念模型更有利于開發(fā)人員理解的結(jié)論，本實驗室研究的結(jié)論間接證明了用戶與開發(fā)人員認知特點上的差異。
　　
　　4.4.2　用戶對不同復(fù)雜度信息的理解效果差異顯著
　　用戶對簡單問題的理解效果顯著高于復(fù)雜問題；且用例圖／數(shù)據(jù)流程圖在簡單和復(fù)雜信息理解效果方面的表現(xiàn)顯著不同(假設(shè)2，假設(shè)3)。這些結(jié)論驗證了認知復(fù)雜度是用戶理解效果的本質(zhì)影響因素，進一步解釋了具有不同信息組織特征的概念模型是通過影響用戶認知計算量影響用戶理解效果的。
　　同時，該結(jié)論具有更高的可靠性�？梢詫σ酝�一些研究結(jié)論進行解釋：即由于所設(shè)置的信息過于簡單或沒有選擇對用戶認知計算量有影響差別的概念模型，以往研究可能獲得概念模型對用戶溝通效果無影響作用的結(jié)論。這再次肯定了該領(lǐng)域研究中以用戶認知特點為基礎(chǔ)的重要意義。
　　
　　5　結(jié)語
　　
　　在信息系統(tǒng)開發(fā)的需求分析階段，概念模型是與用戶溝通的重要工具。本文對概念模型影響用戶溝通效果的作用規(guī)律進行了探索。基于對用戶閱讀概念模型的認知過程的深入分析，本文提出了概念模型的信息組織結(jié)構(gòu)與用戶知識組織方式的匹配程度是影響用戶理解效果的關(guān)鍵因素，并通過實驗室研究驗證了面向?qū)ο蟮母拍钅Ｐ驮谥С钟脩魷贤ǚ矫骘@著優(yōu)于面向過程模型，尤其體現(xiàn)在對復(fù)雜信息的理解方面。本文對該領(lǐng)域的研究及實踐都具有重要意義。
　　本文是對用戶理解概念模型領(lǐng)域初步的探索，在很多方面還有待今后的研究進行補充和完善。如關(guān)于開發(fā)人員與用戶認知特點不同的分析，還需要進一步的實證研究的支持；基于認知復(fù)雜性進行的理解效果維度劃分方式在操作上還不夠成熟，不易區(qū)分更多層次；研究方法的一般性問題還需要進一步探討，包括實驗中采用的信息系統(tǒng)開發(fā)背景及學(xué)生作為實驗參與者的局限性。

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