• Interface- und Interaktionskonzept: Bereich “Versuche”

    Visualisierung der Versuche

    Der Bereich “Versuche” bietet alle Funktionen, die für das Planen, Vorbereiten, Durchführen, Dokumentieren und Analysieren von Versuchen nötig sind. Die Visualisierung aller Experimente eines Wissenschaftlers spielt dabei eine zentrale Rolle. Ordnung und Archivierung von Versuchen stellt Labormitarbeiter immer wieder vor Herausforderungen. Das handschriftliche Laborbuch ist aufgrund seiner linearen Abfolge chronologisch geordnet. Auf dem Computer dagegen archivieren viele Wissenschaftler ihre Versuche nach inhaltlichen Kriterien in Ordnern. Dabei wird z.B. die Versuchsreihe, das Ziel des Versuchs oder die verwendete Methode als Ordnungskriterium genutzt. Beide Ordnungsmethoden sind wichtig, bergen aber auch Probleme in sich. Wenn sich beispielsweise ein Versuch über eine längere Zeit erstreckt, müsste man bei der Dokumentation im Laborbuch gegebenenfalls Seiten freilassen oder Seiten nachträglich einkleben, was beides nicht zulässig ist. Bei der Organisation von Dokumenten auf dem PC geht der chronologische Ordnungsfaktor verloren und es kann es vorkommen, dass ein Dokument in mehrere Ordner gleichzeitig passen würde. Für das MLJ wurde deshalb eine neue Organisationsform für Versuchsdokumente entwickelt, welche die Vorteile digitaler und analoger Dokumentation vereint.

    Ordnung durch eine Baumstruktur

    Visualisierung der Versuche in einer Baumstruktur

    Visualisierung der Versuche in einer Baumstruktur

    Angelehnt an das mentale Modell von Forschungsarbeit, stellt im MLJ eine baumähnliche Struktur alle Versuche dar. Diese Art der Visualisierung soll dem Nutzer bei der Strukturierung seiner Arbeit helfen, den Überblick zu bewahren. Die Visualisierung beginnt mit einer Art Urknoten, der  eine Forschungsfrage oder eine Zieldefinition sein kann. Dort entspringen verschiedene Ansätze um sich der Forschungsfrage zu nähern. Jeder Ansatz wird als eigener Ast dargestellt. Dieser kann sich wiederum weiter aufteilen. Auf den einzelnen Ästen liegen eine Vielzahl von Versuchen in Form von kreisrunden Knoten.

    Versuchsknoten

    Jeder geplante oder durchgeführte Versuch wird durch einen Versuchsknoten repräsentiert. Knoten, die auf einem Ast liegen, bilden eine Versuchsreihe. Da Versuche oft auf den Ergebnissen des Vorgängerversuchs aufbauen, erlaubt das System sowohl neue Versuche anzulugen als auch bestehende, samt ihren Parametern, zu kopieren und wiederzuverwenden.

    Neuer Versuch durch "Zellteilung"

    Neuer Versuch durch "Zellteilung"

    Zum Anlegen eines neuen Versuchs ist ein langer Tip (ca. 2 Sekunden) auf die Stelle nötig, wo der Versuch eingeordnet werden soll. Ein bestehender Versuch kann dadurch kopiert werden, dass der Nutzer mit einem Finger den Vorlage-Versuch festhält und mit einem zweiten Finger eine ziehende Geste aus dem Versuchsknoten heraus ausführt (linkes Bild). Der Vorgang entspricht einer Art „Zellteilung“, d.h. der neue Versuch enthält alle Inhalte des Vorlage-Versuchs. Jeder Versuch enthält eine Identifikationsnummer (ID) und ist dadurch eindeutig identifizierbar. Zusätzlich kann jeder Versuch vom Nutzer selbst betitelt werden. Außerdem besitzt jeder Versuchsknoten eine Fortschrittsanzeige, die darstellt, wie weit der Versuch  fortgeschritten ist, oder ob er bereits abgeschlossen wurde. Die Berechnung des Fortschritts beruht dabei auf der Versuchsplanung, die über die Bereichsebene Planung durchgeführt werden kann. Aktuell laufende Versuche oder solche, bei denen eine Veränderung eintritt, werden besonders hervorgehoben. Sie sind größer als die anderen Versuchsknoten und werden von einem pulsierenden Licht umgeben (siehe unteres Bild).

    Verbindungen zwischen Versuchen

    Aktiver Versuchsknoten mit Verbindungen

    Aktiver Versuchsknoten mit Verbindungen

    Zwischen den Versuchsknoten bestehen Vererbungsbeziehungen und semantische Verbindungen. Erstere entstehen durch die zuvor beschriebene “Zellteilung” eines Versuchs. Sie zeigen, welche Versuche auf einem Ast liegen, d.h. der gleichen Versuchsreihe angehören und werden durch eine gerade breite Linie visualisiert. Der Nutzer kann die Knoten frei positionieren und die Visualisierung so nach Belieben beeinflussen. Auf der x-Achse ist es allerdings nicht möglich, einen Versuch vor dem Vorgängerversuch zu platzieren, da die Entwicklung der Baumstruktur von links nach rechts die Abfolge der Versuche kodiert. Semantische Verbindungen entstehen zwischen Versuchen, die eine Ähnlichkeit miteinander haben. Jeder Versuch enthält Schlagwörter, die zum einen vom Nutzer und zum anderen vom System festgelegt werden. Zwischen Versuchen mit ähnlichen Schlagwörtern zeichnt das System eine gepunktete,  geschwungene Linie, die umso deutlicher wird, je mehr Schlagwörter übereinstimmen. Über einen Schalter können die Verbindungslinien aus- oder einblendet werden.
    Die Darstellung der beschriebenen Verbindungen soll dem Nutzer helfen, Zusammenhänge und Strukturen zu erkennen. Außerdem unterstützt sie den  Wissenschaftler dabei, einen Überblick über die eigene Arbeit zu bewahren.

    Zeitliche Darstellung

    Schieberegler zur Visualisierungssteuerung

    Schieberegler zur Visualisierungssteuerung

    Die bisher beschriebene Darstellung zeigt in erster Linie die Abfolge und Struktur von Versuchen. Zusätzlich bietet das MLJ eine chronologische Visualisierung an, die häufig ein wichtiges Ordnungskriterium ist. Der Nutzer kann mit einem Schalter (nebenstehendes Bild)  zwischen der zeitlichen und der strukturellen Darstellung wählen. Bei der zeitlichen Darstellung wird ein Raster mit Tagen, Wochen und Monaten eingeblendet, in dem alle Versuche eingeordnet werden.

    Interaktion mit der Visualisierung

    Vergrößerung der Visualisierung

    Vergrößerung der Visualisierung

    Die Visualisierung der Versuche stellt eine skalierbare Benutzeroberläche dar, ein sog. Zoomable User Interface. Alle Bedienelemente  liegen auf einer Arbeitsfläche und diese kann bewegt und skaliert werden. Der Nutzer betrachtet dabei einen Ausschnitt der Arbeitsfläche und navigiert, ähnlich wie bei einer digitalen Landkarte, indem er den Ausschnitt vergrößert, verkleinert und verschiebt. Bei der Interaktion mit der Visualisierung kommen die etablierten Gesten zum Verschieben und Skalieren zum Einsatz. Mit einem Finger können einzelne Versuchsknoten aktiviert und verschoben werden. Mit zweien lässt sich die gesamte Visualisierung verschieben. Werden zwei Finger in gegenläufiger Richtung bzw. zueinander bewegt, so vergrößert bzw. verkleinert sich die Ansicht (vgl. Bild oben) . Alternativ kann der Nutzer auch einen Schieberegler verwenden, der am unteren Rand des Bildschirms in der Visualisierungssteuerung angebracht ist (vgl. Bild “Schieberegler …”).

    Vergrößerungsstufen

    Die Niedrigeste Vergrößerungsstufe zeigt die Arbeit der Arbeitsgruppe

    Die Niedrigeste Vergrößerungsstufe zeigt die Arbeit der Arbeitsgruppe

    Obwohl das Skalieren der Visualisierung stufenlos funktioniert, gibt es drei semantische Vergrößerungsstufen. Sie unterscheiden sich im Detailgrad und den dargebotenen Informationen. Das obige Bild zeigt die niedrigste Vergrößerungsstufe. Hier ist die Arbeit aller Arbeitsgruppen-Mitglieder sichtbar. Es gibt „Galaxien“, welche die Arbeit einer Person darstellen. Zusammen bilden alle Galaxien eine Art „Universum“, was die gesamte Forschungstätigkeit der Arbeitsgruppe repräsentiert. Fokus dieser Vergrößerungsstufe liegt auf den semantischen Verbindungen, den Zusammenhängen zwischen den Versuchen verschiedener Personen. Das fördert die Zusammenarbeit, hilft, Strukturen aufzudecken und einen Gesamtüberblick zu bekommen. Dabei kann jeder Nutzer festlegen, welche Informationen anderen Gruppenmitgliedern zugänglich sind. Versuche können auch miteinander “geteilt” werden, sei es nur mit Lese- oder auch mit Schreibrechten. So können mehrere  Wissenschaftler an einem Versuch arbeiten.

    Die mittlere Vergrößerungsstufe zeigt die Arbeit einer Person

    Die mittlere Vergrößerungsstufe zeigt die Arbeit einer Person

    Die mittlere Abbildung zeigt die Visualisierung in der mittleren Vergrößerungsstufe. Hier werden nur die Versuche einer Person dargestellt. Wichtig sind dabei sowohl die Vererbungsbeziehungen als auch die semantischen Verbindungen und die Identifikationsnummern der Versuche.
    Diese Ansicht hilft dem Wissenschaftler, den Überblick über seine eigene Forschung zu wahren, seine Arbeit zu organisieren, zu planen und zu strukturieren.

    Die höchse Vergrößerungsstufe zeigt Details zu einem Versuch

    Die höchse Vergrößerungsstufe zeigt Details zu einem Versuch

    Ein Tip auf einen Versuchsknoten skaliert die Ansicht auf die höchste Vergrößerungsstufe (unterstes Bild). Der Knoten hat hier einen Durchmesser von 90 mm. Außerdem werden zusätzlich folgende Informationen und Interaktionselemente eingeblendet:

    • ID, Titel und Datum des Versuchs
    • Beteiligte Personen
    • Evtl. anstehende Aufgaben für den Versuch
    • Kalender mit der Versuchsplanung der laufenden Woche

    Ein doppelter Tip auf einen Versuchsknoten öffnet das Versuchsdokument. Diese Interaktion ist mit einem Doppelklick vergleichbar, der zum  Öffnen von Dateien und Programmen auf einem PC dient.

     

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