张 莉, 傅小兰
(fuxl@psych.ac.cn)
摘 要：就网页设计与制作来说，使处理的数据易于操作并直观显示是十分重要的问题。不同类型数据以最佳方式呈现会帮助用户高效率的获取有价值信息。本研究采用问卷调查法，对图形和表格这两种数据呈现方式进行了较为全面细致的比较研究，说明了二者各自具有的特点及对不同类型数据的适用情况，为网页制作中数据可视化的发展提供了一定的心理学依据。 关键词：数据呈现方式 图形 表格 比较
Data presentation in web pages design : a comparison of graph and
table
ZHANG Li, FU Xiao-lan
(Institute of Psychology, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100101, China)
Abstract: In present, making data processing easier and straighter turns out to be very important in web pages design. It will be effectively helpful to extract useful information from web pages if the different kinds of data are presented in different proper forms. This study examines characteristics of graph and table by the method of survey, makes elementary research on data types suitable to them. Once we can define features and suitable data kinds of graph and table respectively, the data visualization will be theoretically supported to some extent.
Keywords: form of data presentation; graph; table; compare
引言
随着计算机与Internet的迅速发展，用户界面设计与制作日益受到人们的关注。并且用户界面设计已经从过去的人去适应计算机，发展到今天的计算机不断地适应人的需求。新一代界面的主要特征就是以用户为中心的设计思想，即以用户对界面的需求变化为出发点，使 用户界面的外在形式和内部机制能符合不同用户的需要。同时尽可能采用图示化的开发工具，将大量信息直观地表示出来，使枯燥的、复杂的数据可视化，从而极大地方便数据分析和辅助决策。
网页设计作为用户界面制作的重要内容，其关注焦点已从硬件的选择和技术的实现逐渐转向网页内容的组织。呈现数据或信息是网页设计中一个很重要的方面。作为网页的设计者，应该采用最合适的方式将数据或信息传达给最终的用户。而要做到这一点，很重要的一条就是从认知心理的角度来认识用户的信息处理过程，了解不同类型数据的最佳呈现方式，以利
于人们对信息的提取，从而建立更为友好的人机界面（van-Ginneken, et al., 1997; Volot, et al., 1998）。
1 文字、图形与表格
1.1 信息表示方式
我们首先对数据、信息和知识这三个概念加以区分。数据是符号的集合。信息是有用的数据。知识是丰富的信息，反映事物间的内在联系。知识可分成两类，一类是无法用语言和文字来描述的，称之谓隐知识(Tacit Knowledge)；另一类是可以用语言和文字来描述的，称之谓显知识(Explicit Knowledge)。
最常见的信息表示方式是文字。但是很显然，信息的表述方式并不只限于文字一种形式。在日常学习和工作中，为解决所面临的问题，人们经常借助图形来理清问题中各种成分之间的关系。在物理学、工程学等研究领域，如何用图形来表示问题以及如何从这类表示中提取信息一直受到重视。De-Amici等人（1997）专门探讨了图形数据的表达问题，对图的各种成分（刻度, 题目，轴，图例和缩写）的正确性和清晰性予以评估。人们发现，不同的信息的表示方式具有不同的特点和效果，直接影响人的认知操作过程。下面我们简要地介绍心理学家关于文字和图形这两种信息表示形式的一些研究发现。 1.2 文字和图形
心理学家对文字和图形两种信息表示方式已做了大量的比较，以揭示二者在数据结构、计算效率和表达效率等方面的本质差异，并说明这些差异对人的认知操作产生的不同影响。
Larkin 和Simon（1987）通过研究人们解决物理、几何学具体问题的过程，考察了文字表示（sentential representation）和图形表示(diagrammatic representation)在数据结构，计算效率等方面的差异。结果表明，文字表示和图形表示，两者都用各自的符号系统来表示问题。文字表示是用文字构成的语句来表达信息的方式，它将信息元素以单系列形式呈现，即数据结构中的所有元素的呈现都有确定的单一顺序。若要从文字表示的数据中找到所需要的信息，需要对全部数据进行从上到下的搜索。但是所需要的信息很可能分散在语句表示的项目系列中，有效元素不易被联系起来。
图形表示则是依靠构成图形的各个成分（如点，线，数值等）在图形中的特定位置来表达信息，它将信息单元按空间定位的方式编排，是二维的位置表达。采用这种数据结构，可以有选择地关注某一特定位置，并能利用所呈现的全部信息内容。图形表示的特殊数据结构，使得搜索所需信息时，只需在某一空间区域内进行搜索，而无需对整个空间都进行搜索。这种搜索方式在一定程度上提高了搜索的效率和准确性。可见，不同的数据呈现方式导致人搜索信息时使用不同的策略。
再者，人拾取信息的能力与信息的准确的（exact）表示方式直接相关，所谓的准确的表示方式，是指人较容易把握其中包含信息的表示方式（Larkin & Simon,1987）。信息识别的难易程度是由表示中明确表达的信息内容以及隐含的信息内容决定的。因此，不同类型的数据，应该有不同的准确的呈现方式。如果能找到某类数据最准确的呈现方式，那么人将更方便地从该数据中提取出最大量的有价值信息，获得已有的知识或生成新的知识。 1.3 图形和表格
以往对信息表示方式的研究存在一些问题。例如，以往研究将图形（graph）、表格（table）等表示方式都归为图形表示方式，没有做进一步的区分。而事实上，人们都能直接感受到图
形和表格之间存在的明显差异。Meyer（2000）研究了用表格、条形图和线图表示不同复杂程度的数据时人们的工作绩效，结果发现表的优越性非常明显，并且发现各种变量间存在着复杂的交互作用。
本研究进一步考察图形与表格的各自特点以及它们之间的差异，探讨图形与表格所适用的数据类型。首先，我们需要明确这里所说的图形和表格的概念。表格是数据的一种排列，其中每一项可由一个或多个自变量明确地标识。表格可视为数据的一种集合，其中每一项可唯一地被一个标号或相对于其它项的位置或某些其它方法所标识。在表格中，数据通常是被顺序地存储在连续的存储单元中，其结构可以是一维的也可以是二维的。图形则是数据的形象化展示，包括各种各样的柱形图、带状图、条形图、折线图、面积图、饼图、塔形图、曲线图、曲面图、进程图、股票图等。
2 图形与表格特点及适用数据类型的比较研究
我们采用问卷调查法，对图形和表格进行了较为全面细致的比较研究，试图清楚地说明二者各自的特点及对不同类型数据的适用情况。
研究分为两个阶段，分别采用开放式问卷和封闭式问卷进行调查。在第一阶段，我们采用开放式问卷，要求被调查者罗列图形与表格各自的特点和作用，并列举出二者所适用的数据类型。共发放问卷122份，回收有效问卷77份，回收率为63.11％。回收的有效问卷分别来自北京大学、清华大学和北京师范大学的师生。我们对收集到的数据进行分析处理。
在第二阶段，我们基于问卷一的结果，编制了封闭式问卷。该问卷由45项表述构成，其中28项考察人们对图形和表格所具有的特点的认识，另17项则考察图形和表格是否适用于表示各种不同类型的数据。我们要求接受调查者就这45项表述进行评级或选择。共发放问卷130份，回收有效问卷118份，回收率为90.77%。回收的有效问卷分别来自清华大学、北京师范大学和北京科技大学的师生。他们均没有回答过第一阶段的开放式问卷。下面简要介绍问卷二的结果。
2.1 图形与表格具有的特点
对获得的数据用SPSS10.0软件进行配对t检验的结果表明，图形和表格都具有以下显著特点：简洁，清晰，灵活，能反映细节，适用领域多，具有归纳性的特点，繁琐和抽象程度都较低。在这些特点上，二者之间没有显著差异。
与表格相比，图形具有以下突出特点：比表格的表示方式多，更直观，也更美观，更容易引起人的阅读兴趣，更具有立体感和连续性，更有利于人们提取数据中蕴涵的信息。但是，图形也有一些弱点，例如，数据含量小，也不利于数据的计算和统计。
而与图相比，表格则具有以下突出特点：比图形反映信息更详细、精确，数据含量更大，更具有系统性，更便于对数据进行计算和统计。并且表格的制作相对于图形来讲，更加简便。但是，表格的表示形式单一，令人感觉阅读表格很枯燥；大量的数据同时呈现，也会带来阅读麻烦；缺乏立体直观的对比效果，不利于人提取数据中的有用信息。 2.2 图形和表格适用的数据类型
我们很关心的一个问题就是，面对一组原始数据，我们究竟该采用何种表示方式（即呈现方式）呢？问卷研究的结果表明，面对以下四类数据人们倾向于选择使用表格或图形来表示：
对事物特征进行比较的数据
多种事物的多项特征比较（即内容较繁杂的）数据 较抽象的数据
群体的抽样调查数据
虽然人们认为这四类数据用图形和表格两种表示形式都比较合适。但更细致的统计分析结果表明，多种事物的多项特征比较（即内容较繁杂的）数据可能更适合用表格表示，而另三类数据则似乎更适合用图形表示。
人们倾向于选择用图形来表示的六类数据依次为： 反映事物动态发展变化规律的数据 有规律的连续数据 函数关系简单的数据 二维对应数据 不太准确的数据
对事物特征做定性分析的数据
人们倾向于选择用表格来表示的七类数据依次为： 记录性数据
具体、确切的项目和数字 非连续性数据 需进行分类的数据 列举事物属性的数据 考察个体特征的数据
变化程度较小、关系不十分密切的数据 2.3 调查研究结论
通过以上分析，可以看出，图形和表格这两种数据呈现方式尽管具有一些共同的特点，（这可能是以往研究不对二者加以区分的主要原因之一），但很显然，二者之间的差异也是非常明显的，它们各自具有不同的特点。因此，我们有必要将二者区分开来研究，更深入地考察这两种不同的数据呈现方式在人的信息加工过程中的作用，以帮助人更有效地提取数据中所蕴涵的信息，发现新的知识。
本研究结果不仅说明了图形和表格的共性和各自特点，也说明了图形和表格分别适用的数据类型，这就为不同类型的数据选择最合适的呈现方式提供了重要的参考意见。下面，我们就新一代网页设计中如何有效地呈现数据进行讨论，并基于我们的调查研究成果提供一些建议。
3 以用户为中心的新一代网页设计
近年来，随着信息获取技术和互联网的飞速发展，使得海量多维数据的快速处理与挖掘分析、知识的探析获取与应用，变得日益重要。计算机网络的一个非常显著的功能就是实现信息共享和信息交流。对于日益涌现的大量、复杂和多维的数据，人们应该怎样处理才能从中获得有用的信息？鉴于传统方法局限于枯燥无味的数据处理和表现、直观性和决策可视化不足等缺陷，如何提供给用户易于识别和理解的信息，从而加快用户获得准确信息的速度，成为当前网页设计中最引人注目的问题。对网页中出现的不同类型的数据应以其最准确恰当的表示方式呈现，这是以用户为中心的网页设计的最基本要求。
3.1 数据可视化
当前，就网页设计与制作来说，使处理的数据易于操作并直观显示是十分重要的问题。人的创造性不仅取决于人的逻辑思维，而且取决于人的形象思维。各种数据以人们易于解读的直观形式呈现，人们就可以在表面上看来是杂乱无章的海量数据中，找出其中隐藏的规律，从而快速准确地做出科学发现、工程设计、医疗诊断和业务决策。数据可视化（Data Visualization）技术就是一种挖掘数据蕴涵信息的技术，即运用计算机图形学和图像处理技术，将数据转换为图形或图像在屏幕上显示出来，并进行交互处理的理论、方法和技术。
若将原始数据以图形与表格的方式同时呈现，往往可以达到一图解千文的效果，用户同时也能准确地掌握具体数据。如各种结构图表、趋势图表、差异图表等，令人在阅读时一目了然。利用表格、图形等动态方式展现各种数据，有助于人的动态思考，较容易把握数据中蕴含的事物规律性，基于数据对事物发展的长期趋势进行预测，或对业务量差异进行分析和比较。
在经济全球化的商业时代，85%以上的企业决策数据与空间位置相关，例如客户的分布、市场的地域分布、原料运输、跨国生产、跨国销售等。因此，将人们在电子表格和数据库中无法看到的数据之间的模式和发展趋势以图形的形式清晰直观地表现出来，实现数据可视化，是网页设计的一个重要发展方向。 3.2 人性化
合理的用户界面体现了人机交互作用中人的特性与意图，越来越多的用户都希望通过具有吸引力而令人愉快的人机界面与计算机打交道。好的界面能提高用户的工作效率，从而为发挥用户技能和为用户完成任务做出贡献。
网页中的各类数据，以准确恰当的方式呈现，有利于人们从数据中提取出有价值的信息。例如，反映事物动态发展变化规律的数据类型，用线性图形来呈现，人们就很容易了解该事物发展变化的大致规律。而如果将该类型的数据用表格罗列的形式呈现，效果就比较差，不利于人们直接把握数据中蕴涵的信息模式。
常上网的人都遇到过在网上进行的一些调查活动，例如，某网站新近开辟了一个栏目，想了解人们对该栏目的喜欢程度。对于这类调查活动的结果，用直方图来呈现是非常简单明了的。也就是说，将大量抽象数据转换为人的视觉可以直接感受的图形或表格等形式，然后进行数据关系特征探索和分析，有利于获取新的知识和对知识的更进一步理解(McCormick et al., 1987；唐卫清等, 1995)。
4 小结
我们从认知心理学角度，采用问卷调查法对图形和表格两种数据呈现方式进行比较研究，为网页制作中数据可视化的发展提供了一定的心理学依据。一方面，图形和表格作为两种不同的数据呈现方式，对其具有的特点进行分析和比较，有助于我们合理地对它们加以运用。另一方面，我们对图形和表格各自适用的数据类型所做的初步研究，为实际运用提供了一定的参考，也为进一步探索不同类型数据恰当的呈现方式奠定了基础。
更重要的是，计算机可视化研究中包含交流与认知分析。认知涉及人的空间模式识别和图形形象思维的能力。有研究者认为，可视化中的认知分析是比交流更加具有意义的因素（Taylor, 1994）。对于人如何应用视觉感知和认知能力来识别物体和发现知识，由于其复杂性，目前在心理学、认知科学并没有形成统一和明确的模型。但是，对于视觉感知和认知信
息过程的研究和理解，有助于可视交互技术、知识表达技术及其图解虚拟系统的设计和发展。在实际应用中，我们必须把计算机的数理计算能力与人的逻辑和图形思维能力这两大方面充分地结合起来，才能有效地、便捷地从大量的复杂数据中发掘出新的知识。 参 考 文 献
[1]De-Amici, D., Klersy, C., Tinelli, C. Graphic data representation in anaesthesiological journals: a proposed methodology for assessment
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[4]Meyer, J. Performance with tables and graphs: Effects of training and a visual search model. Ergonomics, 2000, 43(11): 1840-1865. [5]Taylor, D. R. F. Perspectives on visualization and modern cartography. In: MacEachren A. M., Taylor, D. R. F. (Eds) Visualization in
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[6]van-Ginneken, A. M., de-Wilde, M., van-Mulligen, E. M., & Stam, H. Can data representation and interface demands be reconciled?
Approach in ORCA. Proc-AMIA-Annu-Fall-Symp, 1997, 779-783.
[7]Volot, F., Joubert, M., & Fieschi, M. Review of biomedical knowledge and data representation with conceptual graphs.
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[8]唐卫清，李慎权，余盛明等. (1995). 科学计算可视化. 软件世界, 5: 74～77
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