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  • Diplomarbeit

    Qualitative und quantitative Analyse von Interaktionsaufzeichnungen

    vorgelegt von

    Christian Spannagel [email protected]

    21. Januar 2003

    Technische Universität Darmstadt Fachbereich Informatik

    Fachgebiet Praktische Informatik

    Betreuer: Prof. Dr. Ulrik Schroeder Prüfer: Prof. Dr. Wolfgang Henhapl

  • Eidesstattliche Erklärung

    Ich versichere an Eides statt, dass ich die vorliegende Diplomarbeit selbstständig verfasst, keine anderen als die angegebenen Quellen und Hilfsmittel benutzt sowie alle wörtlich oder sinngemäß übernommenen Stellen in der Arbeit gekennzeichnet habe. Diese Arbeit hat in gleicher oder ähnlicher Form noch keiner Prüfungsbehörde vorgelegen.

    Darmstadt, den 21. Januar 2003

    Christian Spannagel

  • Vorbemerkungen

    Ich möchte darauf hinweisen, dass der Einfachheit halber im Text der männlichen Form bestimmter Begriffe (Benutzer) der Vorzug gegenüber der Schrägstrich-Schreibweise (Be- nutzer/Benutzerinnen) oder Groß-I-Schreibweise (BenutzerInnen) gegeben wurde. Der weibliche Part ist aber immer implizit enthalten.

    Zum anderen habe ich der besseren Lesbarkeit wegen darauf verzichtet, bei Klassenna- men (JEditorPane) konsequent die Package-Einordnung (javax.swing.JEditorPane) mit anzugeben, sofern dies aus dem Kontext ersichtlich oder nicht von Belang ist.

    In UML-Klassendiagrammen sind außerdem immer nur die im jeweiligen Kontext rele- vanten Attribute und Methoden eingetragen und nicht alle zur Klasse gehörigen.

  • Inhaltsverzeichnis

    1. Einleitung 1 1.1. Motivation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1

    1.1.1. Beispiel 1: Analyse von Videoaufzeichnungen . . . . . . . . . . . . 2 1.1.2. Beispiel 2: Untersuchung der Benutzung von Lernsoftware . . . . 3

    1.2. Überblick . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 1.3. Begriffsbestimmungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

    1.3.1. Benutzer-Programm-Interaktion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 1.3.2. Interaktionsaufzeichnung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 1.3.3. Graphische Benutzungsschnittstelle . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 1.3.4. Capture&Replay-Programm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 1.3.5. Qualitative Analyse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 1.3.6. Quantitative Analyse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

    2. Anwendungsfelder 12 2.1. Fokus Benutzer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 2.2. Fokus Programm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 2.3. Beispiele . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

    2.3.1. Beispiel 1: Nachvollziehen von Lernwegen in Hypertext-Systemen 14 2.3.2. Beispiel 2: Ermitteln von Suchstrategien . . . . . . . . . . . . . . 16 2.3.3. Beispiel 3: Ergonomische Evaluation eines Editors . . . . . . . . . 18

    2.4. Folgerungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 2.4.1. Automatische Erkennung von Verhalten . . . . . . . . . . . . . . 19 2.4.2. Unterschiedliche Granularität . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 2.4.3. Erweiterbarkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

    3. Die Basissysteme 21 3.1. Jacareto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

    3.1.1. Ereignisse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 3.1.2. Die Aufzeichnung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 3.1.3. Die Wiedergabe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 3.1.4. Starten der Zielanwendung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 3.1.5. Komponentenverwaltung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 3.1.6. Weitere Merkmale von Jacareto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28

    3.2. CleverPHL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 3.3. Systeme zur quantitativen Analyse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

    3.3.1. SPSS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 3.3.2. Fathom . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 3.3.3. Excel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

    3.4. Folgerungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34

    4. Formale Beschreibung 38 4.1. Qualitative Analyse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38

    i

  • 4.1.1. Aufzeichnung und Aufzeichnungselemente . . . . . . . . . . . . . 38 4.1.2. Aufzeichnungssprache und Aufzeichnungsgrammatik . . . . . . . . 39 4.1.3. Strukturanalyse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42

    4.2. Quantitative Analyse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 4.2.1. Erstellung eines Datensatzes aus einer Aufzeichnung . . . . . . . . 45 4.2.2. Erstellung eines Datensatzes aus mehreren Aufzeichnungen . . . . 46

    5. Implementierung 47 5.1. Qualitative Analyse der Aufzeichnung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47

    5.1.1. Der Strukturbaum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47 5.1.2. Der Tokenizer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49 5.1.3. Erkennung und Bildung von Strukturelementen . . . . . . . . . . 51 5.1.4. Beispiele einiger Strukturelemente . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54 5.1.5. Festlegung der Prioritäten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56 5.1.6. Spezielle Wurzelelemente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56 5.1.7. Ergänzungen und Bemerkungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58

    5.2. Quantitative Analyse der Aufzeichnung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 5.2.1. Datensätze und Datenfälle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 5.2.2. Filterung von Strukturelementen . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 5.2.3. Konvertierung von Strukturelementen in Datenfälle . . . . . . . . 60 5.2.4. Integration in CleverPHL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61

    5.3. Weitere Ergänzungen des Frameworks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 5.3.1. Eine Queue für allgemeine Ereignisse . . . . . . . . . . . . . . . . 62 5.3.2. Wiedergabe von Strukturelementen . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 5.3.3. Selektive Wiedergabe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64 5.3.4. Editoren für Strukturelemente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64

    6. Analysebeispiele 66 6.1. Analyse von Klickverhalten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 6.2. Nachvollziehen von Lernwegen in Hypertext-Systemen . . . . . . . . . . . 67 6.3. Ermitteln von Suchstrategien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71 6.4. Ergonomische Evaluation eines Editors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74

    7. Ethische Aspekte 76

    8. Weiterführende Ideen 77 8.1. Einfaches Einbringen neuer Strukturelemente . . . . . . . . . . . . . . . . 77 8.2. Persistenz von Strukturen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77 8.3. Gruppierung von Elementen zu einem Strukturelement . . . . . . . . . . 78 8.4. Whitespace-Elemente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78 8.5. Einbringen prozeduraler Elemente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78 8.6. Überprüfung der Struktur bei Änderungen . . . . . . . . . . . . . . . . . 79 8.7. Laden anwendungsspezifischer Module . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79 8.8. Kombination mit Videoaufzeichnungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80

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  • 8.9. Videokonfrontation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81

    9. Fazit 82

    A. Packages im Jacareto-Framework 83

    B. Quelltexte 84 B.1. Quelltext der Klasse MouseClick . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84 B.2. Quelltext der parse-Methode der Klasse MultipleMouseClick . . . . . . 88 B.3. Quelltext der parse-Methode der Klasse FocusChange . . . . . . . . . . 91 B.4. Quelltext der Klasse DCMouseClickConverter . . . . . . . . . . . . . . . 94

    Literatur 95

    iii

  • Abbildungsverzeichnis

    1. Benutzeraktionen auf einem Druckdialog . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 2. Screenshot der Software des Projektes CEKA . . . . . . . . . . . . . . . 17 3. Screenshot des Editors von LUCS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 4. Klassen des Capture-Prozesses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 5. Der Gang eines Mausereignisses durch diverse Instanzen . . . . . . . . . 24 6. Die Klasse Record und assoziierte Klassen . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 7. Die Klassen Replay und Replayer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 8. Die Klasse Components und assoziierte Klassen . . . . . . . . . . . . . . 29 9. Das Hauptfenster von CleverPHL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 10. Die Anzeige des Komponentenbaums in CleverPHL . . . . . . . . . . . . 31 11. Screenshot von SPSS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 12. Screenshot von Fathom . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 13. Screenshot von Excel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 14. Die Struktur einer Mausbewegung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 15. Mehrdeutigkeit der Strukturierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 16. Angestrebte Darstellung der Aufzeichnungsstruktur . . . . . . . . . . . . 37 17. Syntaxbäume zu Beispiel 4.3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 18. Strukturbaum einer Aufzeichnung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 19. Die Klasse Structure und assoziierte