卡片式記憶學習系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

盧培教，洪曉鑫，方彥娃，鐘潔偉，李穎欣，林炫圳，鮮征征

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

0 引言

信息量龐大且精力有限，人們在獲取和理解信息時往往難以高效地處理和應(yīng)用這些知識，過多的負擔也容易帶來壓力和焦慮[1]。對于記憶學習而言，由于上述客觀原因，人類的記憶習慣越來越傾向用更短的時間、更便捷的操作獲取更好的記憶效果[2]。2019年，王曉歡[3]通過對在線教育產(chǎn)品的特征分析、用戶體驗相關(guān)模型案例對比以及對目標用戶的觀察訪談，提煉出學習體驗影響因素并構(gòu)建在線學習體驗要素的MEI模型。在線教育如今引流高潮，而記憶學習是其中的“優(yōu)質(zhì)賽道”。

將需要記憶學習的材料分門別類、按需選擇、自由導入，會給用戶帶來更好的體驗并提高效率[4]。目前，已有一批幫助學習人群記憶知識、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習需求[5]。

近年，還有一些有針對性記憶需求的研究成果。例如，2020年，費德蓮[6]基于自建彝語語料庫，通過微信web開發(fā)者工具，設(shè)計并完成了彝語記憶學習平臺的開發(fā)。2021年，王延桃[7]以相關(guān)學習理論與設(shè)計開發(fā)原則為依據(jù)，結(jié)合大學生英語詞匯學習特點、實際需求以及學習中存在的問題，設(shè)計并實現(xiàn)了基于微信小程序的詞匯學習平臺。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)教學中的應(yīng)用研究，表明卡片式記憶學習系統(tǒng)不僅可以提升學生的學習成績，還能激發(fā)學習熱情，提高感知力和滿意度。但上述記憶類軟件或平臺存在記憶內(nèi)容局限、無用戶記憶學習統(tǒng)計分析、不便于重復記憶、用戶體驗枯燥、使用門檻高、記憶效率不高等現(xiàn)實問題。

因此，本文提出設(shè)計開發(fā)一款名為“記憶星”的卡片式記憶學習系統(tǒng)，更利于用戶持久化完成記憶任務(wù)和滿足多類學習需求。該系統(tǒng)會把記憶材料制作成記憶卡片或卡組后利用間隔重復等記憶方式高效規(guī)劃學習、記憶及復習，對抗遺忘，旨在盡量讓用戶達成“用最少量的時間做最便捷的操作”，最終更快地實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)的復習效果。

1 系統(tǒng)主要創(chuàng)新

1.1 記憶學習范疇寬廣

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

1.2 卡片特征記憶

本系統(tǒng)采用卡片記憶，學習卡的正面是問題，反面是答案，使用時可根據(jù)正面的問題來思考反面的答案，再將錯誤生疏和熟知的問題分開，便于學習者頻繁地學習回答錯誤、生疏的抽認卡，有針對性地學習和反復記憶最困難的問題，從而提高學習效率。

1.3 文化社區(qū)

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

2 系統(tǒng)分析與設(shè)計

2.1 系統(tǒng)功能需求分析

本系統(tǒng)主要包含登錄模塊、學習模塊、牌庫模塊、統(tǒng)計模塊、社區(qū)模塊和個人模塊，總體功能架構(gòu)如圖1所示。

圖1 卡片式記憶學習系統(tǒng)功能架構(gòu)圖

2.2 系統(tǒng)主要界面設(shè)計及相關(guān)功能介紹

本系統(tǒng)的核心功能界面是學習界面、統(tǒng)計界面和社區(qū)界面。篇幅有限，其他如登錄和個人信息等界面，本文不做詳細介紹。

（1）學習界面。該模塊是用戶個人學習的主陣地，又劃分為卡片識別、卡片記憶和卡片編輯三個子模塊。其中，卡片識別是識別已經(jīng)記憶過的卡組，反饋遺忘程度等數(shù)據(jù)。卡片記憶是記憶已編輯的卡組，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)計有關(guān)問題，如單選、多選和填空。子界面設(shè)計上，以圖2的卡片記憶界面設(shè)計為例，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)計界面。該模塊是個人學習的反饋中心，劃分為學習概況、記憶持久度兩個子模塊。學習概況用于查看過去記憶的學習次數(shù)、學習時長等數(shù)據(jù)。記憶持久度用于查看記憶過的內(nèi)容的印象，分為陌生、不熟悉、熟悉三種情況。學習概況界面如圖3所示，左欄選擇時間長度，右欄展示該時間段的學習情況。

圖3 學習概況界面

（3）社區(qū)界面。該模塊是用戶社區(qū)學習的主陣地，又劃分為社區(qū)文化、社區(qū)排名、助記分享三個子模塊，社區(qū)文化界面如圖4所示。其中，頂部為活動及文章的輪播圖；社區(qū)文化用于查看審核通過的文章及參與的活動；社區(qū)排名可以查看小組成員的學習排名，包括學習進度、學習時長等數(shù)據(jù)，界面設(shè)計如圖5所示。點擊文章后通過助記分享可以查看其他用戶對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)核心功能的具體實現(xiàn)

本系統(tǒng)的核心功能是卡片編輯、卡組搜索和經(jīng)驗分享。篇幅有限，其他如學習統(tǒng)計功能和消息中心等功能的具體實現(xiàn)，本文不做詳細介紹。

3.1 卡片編輯功能的實現(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“學習”或“牌庫”模塊編輯卡片，進入編輯詳情頁，填寫完整的學習內(nèi)容后確認保存。若保存成功則提示編輯成功，若發(fā)現(xiàn)錯誤信息，可在“牌庫”模塊進行刪改。本功能支持實時預覽，導入文字和音視頻材料，自主設(shè)計單選、多選和填空等。

圖6 卡片編輯功能流程分析圖

（2）卡片編輯功能實現(xiàn)的關(guān)鍵函數(shù)

卡片編輯功能主要是實現(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。

實現(xiàn)分析：該方法首先創(chuàng)建ReviewRecord對象，同時設(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；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，如果沒有則返回編輯完成并更新今日復習卡組的進度。最后，返回編輯成功。

3.2 卡組搜索功能的實現(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]實現(xiàn)的。通過計算卡組簡介中詞語的權(quán)重，來衡量文本間的相似性，從而得到關(guān)鍵字與牌庫中每個卡組之間的相似度。用戶登錄后，點擊相關(guān)按鈕，在相應(yīng)頁面可查看“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習計劃。

圖7 卡組搜索功能流程分析圖

（2）卡組搜索功能實現(xiàn)的關(guān)鍵函數(shù)

卡組搜索功能主要是實現(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。

實現(xiàn)分析：首先，通過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)庫中獲取特定的卡組簡介等信息；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)驗分享功能的實現(xiàn)

（1）經(jīng)驗分享功能流程分析

經(jīng)驗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。其他用戶可以在下方評論帖子，與作者互動。

圖8 經(jīng)驗分享功能流程分析圖

（2）經(jīng)驗分享功能實現(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。

實現(xiàn)分析：調(diào)用postService服務(wù)，根據(jù)帖子ID從數(shù)據(jù)庫中獲取帖子信息。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)庫并提示分享成功。

4 系統(tǒng)測試

4.1 功能測試

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

表1 部分功能測試

4.2 性能測試

學習界面作為用戶學習的主陣地，本文使用Chrome瀏覽器中的性能分析工具，來測試當前頁的渲染性能。其他界面的性能測試類似，不再贅述。

當前頁各個階段的執(zhí)行時間的測試結(jié)果如圖9（a）所示。頁面加載與交互響應(yīng)是影響用戶使用的關(guān)鍵因素，過長的等待時間或響應(yīng)延遲都會影響用戶的使用體驗。測試結(jié)果顯示，在原先13281毫秒的首屏加載時間中，用戶等待時間為5620毫秒，占比約三分之一。本來，對于一個包含圖片及音視頻的頁面來說，這樣的加載速度已滿足原定需求。但是，出于用戶體驗度考慮，本系統(tǒng)通過將少量的css樣式用于入場加載特效且隱藏頁面真實內(nèi)容，待其加載后再展示的方法，以便DOM盡快展現(xiàn)，盡可能縮短當前頁白屏時間（即空閑時間），如圖9（b）所示，改進后為2329毫秒，達到預期效果。

圖9 學習界面性能測試圖

5 結(jié)語

為了針對性地優(yōu)化功能和體驗，了解用戶的需求和使用情況，本文收集了參與測試的用戶在使用過程中對產(chǎn)品功能、界面設(shè)計、易用性等方面遇到的問題和意見。評價反饋信息如圖10和圖11所示。

圖10 核心功能評價反饋

圖11 搜索功能反饋

圖10核心功能評價數(shù)據(jù)表明，用戶對系統(tǒng)各項核心功能如卡片學習、經(jīng)驗分享等較滿意，用戶推薦意愿較強。圖11是用戶反饋次數(shù)最多的搜索功能，用戶滿意度相對較低，可作為重點改進方向。

本文通過相關(guān)領(lǐng)域文獻的研究和對國內(nèi)外同類產(chǎn)品的差異化學習，設(shè)計并實現(xiàn)了一個卡片式記憶學習系統(tǒng)，旨在保證在內(nèi)容質(zhì)量舒適的同時，拓寬記憶范疇的廣度、延伸互動交流的深度，讓用戶更加方便優(yōu)質(zhì)地完成記憶學習任務(wù)。

針對反饋最多的搜索功能僅支持關(guān)鍵字搜索的問題，后續(xù)將增加更多的高級搜索選項，例如，按照標簽、作者等過濾搜索結(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。