核心观点
本研报旨在为教育界提供大型科学数据库界面和可视化工具的设计指导，以帮助学生更好地理解和分析科学数据。研报指出，现有的科学数据库界面对于非专业人士来说过于复杂，难以使用，从而限制了学生参与科学探究的能力。
关键问题
研报主要关注科学数据库中地理参考数据的可视化，包括平面视图、截面视图和三维视图，以及图表和动画。研报认为，设计这些界面和工具时需要考虑以下关键问题：
- 认知负荷理论：人类的 working memory 具有有限的容量，因此界面设计应尽量减少无关信息的干扰，并最大化与学习目标相关的认知负荷。
- 视觉感知和加工：人类的视觉系统并非像相机一样，而是会根据先验知识和经验对信息进行筛选和解释。因此，界面设计应利用视觉系统的工作原理，引导学生关注重要信息，并构建有效的知识框架。
- 图式：图式是人们组织和应用知识的框架，对于理解复杂数据至关重要。界面设计应帮助学生激活和构建与数据相关的图式，并避免形成错误的理解。
指导原则
研报提出了三个跨领域的指导原则：
- 调整认知负荷：通过提供多种信息格式、整合信息、减少冗余、消除不必要的干扰、利用视觉处理机制等方式，降低学生的认知负荷。
- 突出重要特征和模式：利用颜色、位置、形状等视觉元素，以及补充线索等方式，引导学生关注重要信息和发展模式。
- 实现定制化：提供多种表示方式、支持不同的学习策略和参与方式，以满足不同学生的学习需求。
具体建议
研报针对不同类型的数据表示方式，提出了具体的建议：
- 访问数据：界面应简单易用，提供清晰的导航和搜索功能，并使用学生熟悉的术语和格式。
- 地理参考数据表示：界面应提供多种可视化方式，并帮助学生建立不同视图之间的关系，同时减少认知负荷。
- 图表：界面应提供多种图表类型，并帮助学生理解数据之间的关系和趋势。
- 动画：界面应使用动画来展示数据随时间的变化，但应避免过度使用，并确保动画内容与学习目标相关。
未来研究方向
研报指出，未来需要进行更多的研究，以探索以下问题：
- 使用真实数据集对学生学习的影响。
- 界面和可视化工具的设计模型。
- 课程和教师支持。
研究结论
研报认为，通过设计有效的界面和可视化工具，可以帮助学生更好地理解和分析科学数据，并培养他们的科学探究能力。这需要教育界、科学家和技术开发人员之间的合作，共同开发和改进这些工具。
