触摸屏书写汉字之工整性与纸张书写相关性实验*——以南京市某小学三年级学生为例

黄 峰，高楠楠，仇宏斌，李 艺

(南京师范大学 教育科学学院，江苏 南京 210097)

触摸屏书写汉字之工整性与纸张书写相关性实验*
——以南京市某小学三年级学生为例

黄 峰，高楠楠，仇宏斌，李 艺

(南京师范大学 教育科学学院，江苏 南京 210097)

基于触摸屏的汉字书写越来越多见，而关于触摸屏的汉字书写，有许多问题需要回答。该文通过让被试分别在触摸屏和纸张上(即传统纸笔书写)进行书写，比较两种书写在工整性方面的相关性。考虑到对新事物的接受度和汉字书写学习意识两个方面的代表性和可能影响，以某小学三年级一个班的学生为被试；考虑到被试的识字水平及汉字笔画及结构等意义上的特征，以杜牧的七绝《山行》中的28个字为样本字。采用基于触摸屏的汉字书写软件来获取并初步处理基于触摸屏的书写和基于纸张的书写的两种书写数据，得到关于每个被试、每个字在笔画、部件、整字层面的得分，而后使用SPSS软件进行数据统计分析。该研究所得结果表明：被试在触摸屏、纸张两种书写介质上所写汉字之工整性存在正相关。这个结论对于基于触摸屏的汉字书写的合理性及存在意义，是个正向的支持。

汉字书写；书写介质；纸张书写；触摸屏

一、引言

从经验上看，人的汉字书写质量和风格是相对稳定的，即无论在何种介质上书写，其字的工整性、笔画细节风格等都有一定的稳定性。这种稳定性的存在，是人们可以在不同介质上进行写字练习，笔迹专家可对写在不同书写介质上的字进行笔迹鉴定等行为的依据。当前又出现新的书写介质——触摸屏，我们也看到有机构或企业，开始采用基于触摸屏的签字。由于触摸屏是一种非常特殊的书写介质，其触感和笔迹显现方式与传统纸张有很大不同，书写者既有的书写风格是否会在触摸屏上较好地继承下来？本文将目光只盯在书写“工整性”问题上，使用自行开发的汉字书写工整性自动评价系统，以小学三年级学生为对象，针对在纸张和触摸屏两种介质上书写汉字之“工整性”的相关性进行研究，希望给出可信的结论，以期为基于触摸屏的书写问题的相关研究和应用提供参照。

二、文献回顾

回顾历史，基于典型的书写工具与介质搭配变迁，可以将汉字书写进化阶段大致分割为：金石时期(如：树枝画于石壁)；毛笔竹帛时期；毛笔纸张时期；硬笔纸张时期。简单称为金石、竹帛、毛笔、硬笔等四个时期。从当前看，我们又正在步入一个新时期，即以触摸屏书写为具体形式的书写时期，或可称为“数字时期”[1]。触摸屏书写这一新鲜事物，在让我们感到突兀和不适的同时，实际上是延伸了汉字书写文化的传承空间，与触摸屏书写有关的《中国汉字听写大会》等电视节目都有极高的人气，是其社会认可的典型例证。一些科技公司对于如何发挥触摸屏书写介质的作用做出了努力。比如，市场上能见到产品化的签名屏，无纸化商务签批系统、手写输入、动态签批，速写商务书函、电子亲笔信，电子化合同等，可以替代传统的纸张文件书写签批，低碳、环保而且节能。

由于触摸屏的质感不同于纸张，以手指或配套感应笔书写，过程中会产生滑动或抖动，导致书写产生笔画变形、位移、大小不均一系列问题。在这种条件下的书写质量是否能保持稳定是必需通过定量研究来回答。针对规定格式手写英文字母，通过建立标准模板，利用距离比较法，检测二者之间的相似度，而提出了一种普适质量评价方法，取得了一定的实验效果[2]。但此种评价方法并没有转移到汉字书写测试上来。王求真提出汉字书写质量的模糊分析方法，评价意见表达实时，能够在一定程度上指导习字者进行正确的汉字书写，但也未对不同介质的书写问题进行比较[3]。总体上说，针对触摸书写介质的研究重点大多都集中于如何用技术的手段实现在触摸屏上书写汉字的评价，而对于纸张书写介质过渡到触摸屏书写介质的过程中有无联系，尚未有研究。本文以此为切入点，借鉴前人对触摸屏书写介质的相关研究结果，来探究基于两种书写介质进行汉字书写工整性意义上的相关性。

三、实验设计

(一)实验假设与模型

一般意义上，汉字工整性评价从笔画书写规范、倾斜度适当以及各部件对齐关系合理等角度诠释“端正”；从各笔画长短关系合理，交界位置适当，各部件的位置、大小比例适当等角度诠释“匀称”；从整字的大小、宽高比适当等角度诠释“饱满”[4]。本研究首先让被试分别在纸张与触摸屏(配手写笔)上书写相同的汉字，然后对书写所得汉字在汉字工整性层面上进行评价，分析其相关性，提出以下研究假设：

1.被试在纸张、触摸屏两种不同书写介质书写所得汉字工整性存在正相关。

2.被试在纸张上所写汉字的工整性，优于在触摸屏上所写汉字。

在实验假设的基础上，构建如图1所示的实验模型。

图1 实验模型

(二)汉字书写工整性自动评价系统及使用方法

本研究采用笔者所在团队开发的基于触摸屏设备(PAD，智能手机等)的汉字书写工整性自动评价系统[5]。

一般来说，正确、工整、熟练是汉字书写的基本要求[6]。对工整性而言，从“可测量”的意义上，所采用的评价系统中的评价指标体系，是由笔画特征、部件特征以及整字特征三个层次构成的[7]。

在触摸屏上的书写径迹，是以数字化的方式记录的。系统对笔触坐标定时采样，得到笔触运动的记录点集，显示为书写“笔迹”，形成“笔画”“部件”“整字”，系统可以直接以上述评价指标体系进行评价。对于在纸张上书写的汉字，需要将字的书写墨迹转化为数字笔迹记录，才能利用评价系统进行评价。经调研，有两种方法可供选择：一种方法是汉字骨架拆分法[8]，逐步细化渲染汉字笔画，得到汉字每一笔画的骨架线，将骨架线转换为与在触摸屏上直接书写所得的相同笔画笔迹径迹记录格式再进行评价；另一种是将纸张覆盖在PAD上，对其用感应笔进行临摹，得到该汉字的笔迹径迹记录。经尝试并分析，第一种方法得到的汉字笔画不太完整，得到的汉字笔画不能表现出书写者的客观感受，所以舍弃。实验中采用第二种“临摹”的法，为求尽量准确，采用多次临摹并求平均数的方法缩减临摹造成的可能误差。

四、实验过程与数据收集

(一)实验过程

本文主要采用实验法并辅以访谈，研究对象为南京市某小学27名非书法特色班的三年级学生，男生15名、女生12名，男女比例基本一致。他们中的任何人均未参加过类似的实验。

考虑到被试的汉字熟悉情况及所写汉字的代表性，选择诗人杜牧七绝《山行》中28个汉字作为测试字集。实验中，为保证研究结论的可信性、可靠性，力求汉字书写质量比较稳定，要求所有学生采用对临的方式来写字。发给被试每人一张字帖供临写，字帖规格是一张A4纸，其上有4×7 格米字格，其中是书法家所写《山行》全诗28个汉字。

根据前述实验变量设计实验，进行两次实验数据的搜集，一次基于纸张的书写，一次基于触摸屏的书写。第一次实验数据搜集，要求被试以对临的方式，参照所给字帖，在与字帖之格式完全相同的纸张上完成书写。第二次实验数据搜集，要求以对临的方式，参照所给字帖，在触摸屏上完成汉字书写，触摸屏上数据收集软件的书写界面样式与大小与字帖格式完全相同。为使学生能比较熟悉基于触摸屏的书写，在正式触摸屏采样前，让所有学生都先进行一次基于触摸屏的书写练习。每次实验都是所有被试在同一时间、同一地点接受实验并且书写相同的汉字。

(二)数据收集

1.触摸屏上所写汉字数据处理

被试人手一台装有数据收集软件的PAD，打开该软件，在其书写数据收集软件的书写界面上书写《山行》这首诗。数据收集完成后，再使用工整性自动评价系统对这些汉字进行评价，得到工整性评分。如图2所示为工整性自动评价系统的工作界面，中间“家”为被试书写的字；右边“家”为对临字帖字的显示效果。

图2 某同学书写的“家”工整性评价得分

2.纸张上所写汉字字迹的数据化

将写有汉字的纸张覆盖在触摸屏上，使其上米字格与触摸屏上显示的数据收集软件书写界面之米字格严格对齐，实验者用手持感应笔描摹字迹，以使触摸屏采集到与该字迹“相近”的数字笔记记录数据，进而用系统对其进行评价得到书写汉字的工整性评价的量化分数。多次重复这样的汉字书写过程以求得每个汉字工整性评价量化分数。具体情况如表1所示。

表1 临摹“爱”字生成的数字笔记记录及工整性评价的量化分数

五、实验数据分析

对两种书写介质所得汉字书写数据进行效度分析是做信度分析的基础，本文中搜集被试纸张上的数据是通过三次临摹求平均数而得每个汉字的书写数据，经分析所有书写的756个数据都是有效的。同样，在触摸屏上书写汉字所得有效书写数据个数同样为756，即不存在无效数据。基于此，我们对实验数据进行信度分析，采用α信度系数的内部一致性信度分析结果显示，书写介质这一因子的信度系数为0.823，说明实验数据是可信的。随之，从“总体分析”“个别字分析”“个别人分析”三个维度对所得实验数据做基本描述性统计及均值方差t检验，以验证实验假设，得出研究结果。当然，对实验数据进行三个维度的分析之后，实验假设还不能完全得到验证，通过研究者的推断，则将被试的性别作为又一个分析维度进行数据分析。下面，首先呈现分析维度的实验分析结果，然后再分层次阐述每一个分析维度内容如表2所示。

表2 从不同角度分析在两种书写介质(纸张、触摸屏)书写所得汉字工整性量化分数基本描述性统计及均值方差t检验

(一)总体分析

如下页图3所示，显示了27位被试在两种书写介质上所写28个汉字的平均得分情况，较直观地显现了两种不同书写状态下书写工整性的情况。

图3 27位被试在两种书写介质上书写28个汉字得分情况分布

如表3中所示，通过皮尔逊相关分析，在纸张和触摸屏上进行汉字书写所得汉字的工整性之间有很强的相关性(r=0.573，p＜0.01(双尾检验))。从上文可知，所有被试在两种书写介质上所得汉字工整性量化分数的方差齐性检验较为显著(p＜0.05)。在纸张和触摸屏两种书写介质上书写的汉字工整性之间不存在显著差异(t=0.623，df=1473.634，p＞0.05)。数据分析结果表明：在纸张上和在触摸屏上进行汉字书写时，所得汉字工整性存在正相关，验证了第一个实验假设。同样，所有被试在纸张上书写的所有汉字的平均分(均值=77.69)略高于在触摸屏上书写的汉字的平均分(均值=77.30)，验证了第二个实验假设。

表3 27位被试在两种书写介质(纸张、触摸屏)书写的28个汉字的工整性相关分析

(二)个别字分析

下面分别就个别字和个别人的情况进行单独分析，以期求得更加准确的认识。

以“枫”和“人”两个字为例，就27位被试书写情况进行分析，结果呈现如图4和图5所示。图4、图5分别显示了27位被试在两种书写介质上所写的“枫”“人”的平均得分情况，从图中可以看出，不同的汉字在两种书写介质上的书写工整性的关联情况是不一样的。

所有的被试在纸张和触摸屏两种书写介质上书写的所有“枫”工整性量化分数描述性统计和均值方差t检验上文已提及。被试在两种书写介质上书写的“枫”工整性的量化分数的均值方差t检验结果显示，方差齐性检验不显著(p＞0.05)，即两种书写介质书写“枫”的方差齐。在纸上和触摸屏上书写单个汉字工整性之间不存在显著差异(t=1.731，df=52，p＞0.05)，说明在纸上书写好的被试在触摸屏上书写的汉字同样好，验证了第一个实验假设相符。对于被试在两种书写介质上整体的书写情况分析，在纸张上书写的汉字“枫”较好于在触摸屏上的书写，数据分析结果显示在纸张上书写的汉字的平均分(均值=80.07)略高于在触摸屏上书写的汉字的平均分(均值=76.22)，与实验假设二相符。

图4 27位被试在两种书写介质上书写的“枫”得分情况分布

图5 27位被试在两种书写介质上书写的“人”得分情况分布

所有的被试在纸张和触摸屏两种书写介质上书写的所有“人”工整性量化分数描述性统计和均值方差t检验上文已提及。被试在两种书写介质上所写“人”字工整性的量化分数的独立样本t检验结果显示，方差齐性检验显著(p＜0.05)，即两种书写介质的方差不齐。在纸上和触摸屏上书写的“人”工整性之间不存在显著差异(t=-0.228，df=44.991，p＞0.05)，即说明在纸上书写好的被试在触摸屏上书写得也好，与第一个实验假设相符。但是对于分析被试在两种书写介质上汉字书写的情况分析，在触摸屏上写的“人”平均分(均值=80.33)略高于在纸张上写的“人”字的平均分(均值=79.52)，与实验假设二相悖，具体的原因尚在探究中。

(三)个别人分析

单独分析某位被试书写的28个汉字的工整性情况，得到以下实验结果，如图6和图7所示(列出的是部分与假设相应和相悖的实验结果)。图6、图7展示了两位被试在两种书写介质上书写28个汉字的得分情况，从图中比较分析可以看到，不同的被试在两种书写介质上书写相同的汉字之书写情况是不一样的。

图6 1号被试在两种书写介质上书写的28个汉字的得分情况分布

图7 14号被试在两种书写介质上书写的28个汉字的得分情况分布

1号被试在两种书写介质上书写的28个汉字工整性量化分数均值方差t检验结果显示，方差齐性检验不显著(p＞0.05)。1号被试在纸上和触摸屏上书写的所有汉字工整性之间不存在显著差异(t=-0.839，df=54，p＞0.05)，数据分析结果表明：在纸张上和在触摸屏上进行汉字书写时，所得汉字工整性存在正相关，与第一个实验假设相符。对于被试在两种书写介质上汉字书写的情况分析，在触摸屏上书写的汉字较好于在纸上书写的汉字，因为在触摸屏上书写的汉字的平均分(均值=79.61)高于在纸张上书写的汉字的平均分(均值=76.50)，与实验假设二相悖。

14号被试在两种书写介质上的所有汉字工整性分数的独立样本t检验结果显示，方差齐性检验不显著(p＞0.05)。被试在纸上和触摸屏上书写的所有汉字质量之间不存在显著差异(t=1.940，df=54，p＞0.05)。数据分析结果表明：在纸张上和在触摸屏上进行汉字书写时，所得汉字工整性存在正相关，与第一个实验假设相符。分析被试在两种书写介质上整体书写情况，在纸张上书写的汉字较好于在触摸屏书写的汉字，因为在纸张上书写的汉字的平均分(均值=82.79)略高于在触摸屏书写的汉字的平均分(均值=77.39)，与第二个实验假设相悖。

(四)性别分析

本文研究的焦点是基于两种书写介质之书写工整性的相关性问题，这已经得到了正向确认。而文初伴随预设的第二个实验假设，则呈现出不够稳定的状态。或者可以断言，假设二并不总是成立，但笔者仍不能完全放心。疑问为：是否个别学生因对触摸板的新鲜感，也因新鲜感的驱动而书写较认真，导致与假设相悖？实验过程中，我们的确观察到了几乎全体学生对基于触摸屏的书写充满兴趣，对纸笔书写反而不感兴趣，这并不是个别现象而是普遍现象。考虑到每个被试在新鲜感驱动下的行为方式，也很难在实验中观察到，因此上述猜想无法得到直接印证。为了进一步分析假设二，当然也是为了再次详细刻画假设一，我们尝试将男女生样本分开分析，看看有何种结果。本次实验共有15位男生，12位女生参与采样，则在15位男生中随机抽取12位男生与12位女生分别进行描述性统计(平均值、标准差)及独立样本t检验分析。

从前面的分析我们可以知道，在纸张上和触摸屏上进行汉字书写所得汉字的工整性之间存在相关性。而对于在纸张和触摸屏两种书写介质上进行汉字书写时到底孰好孰坏，我们从“性别”这一维度进行分析，得出以下分析实验结果。

男女生在两种书写介质上的汉字书写存在差异。从表格呈现的数据分析结果可以看到女生在纸张上的书写好于在触摸屏上的书写，与实验假设二相符，而男生在触摸屏上的书写好于在纸张上的书写，与实验假二设相悖。考虑到男生对新事物的敏感性可能会高于女生，或许这可以解释我们的疑问。

六、讨论

以触摸屏书写汉字之工整性与纸张书写之间的相关性为研究目的，通过设计实验，实施实验、得出实验结论等步骤初步证明了在纸张和触摸屏两种书写介质上书写汉字时存在正相关。换另外一种角度解释，人们在纸上进行汉字书写的能力能够较好地迁移到在触摸屏上进行汉字书写。此实验结果对“数字时期”基于触摸屏辅助人们进行汉字书写练习，提供了有利的支持。

(一)启示

触摸屏作为“数字时期”一种新的书写介质，具有坚固耐用、节省空间、易于交流等许多优点，刚好弥补了纸张书写介质的不足之处。由实验结果可知，在纸张和触摸屏两种不同的书写介质上书写所得汉字质量存在正相关性。换一种角度来说，在触摸屏上进行汉字书写练习同样可以提高人们在纸张书写介质上汉字书写的能力。所以，相关软件开发公司可以在充分发挥触摸屏优点的基础上，开发基于触摸屏手写汉字练习软件、汉字书写游戏软件等。值得一提的是，笔者所在项目组已开发了基于触摸屏书写的“爱大字”习字软件。另外，通过实验结果可以看到，不同性别的人们在触摸屏上的汉字书写表现是不一样的，这也启发我们，在开发基于触摸屏的相关写字软件时应考虑使用人群性别的差异，使每个人都能够适应所开发的软件，有效地练习汉字书写。

(二)局限与展望

本研究之实验对象仅是南京市某小学三年级一个班级的学生，样本较少，还很难说得到了一个绝对可信的实验结果。虽然本论文存在以上的研究局限，但总体来说研究过程是可取的。随着项目组研究的进行，我们会扩大研究范围，在“大数据”思想下，以期得到更加全面的研究结果。

[1][4][5][7]李艺,姜杰,邓红静.硬笔汉字书写特征的理解、描述、计算实现和应用介绍[J].电化教育研究,2015,(4):62-69.

[2]王耀,戴永.规定格式文字书写练习质量普适评价[J].计算机工程与应用,2010,(29):69-72.

[3]王求真,戴永等.汉字书写质量的模糊分析方法[J].计算机工程与应用,2013,(21):180-185.

[6]李大遂.简明实用汉字学[M].北京:北京大学出版社,2013.

[8]侯立斐,张静,霍玲玲.一种改进的汉字骨架提取算法[J].微型机与应用,2011,(17):71-73.

黄峰：在读博士，助理研究员，研究方向为教育信息化、数据挖掘研究(55277@njnu.edu.cn)。

2015年8月10日

责任编辑：李馨 赵云建

The Correlation Experiment Between Neatness of Touch Screen Writing and Paper Writing—A Case Study of Primary School Grade Three Students in Nanjing City

Huang Feng,Gao Nannan,Qiu Hongbin,Li Yi
(College of Science Education,Nanjing Normal University,Nanjing Jiangsu 210097)

Based on the fact that Chinese character writing on touch screen is increasingly common,consequently,there are plenty of questions on the issue needed to answer.The study demands the subjects to write on touch screen and paper (traditional penwriting,i.e.)respectively,then compares the correlations between the two writing ways on neatness and beauty.Considering the representativeness of and potential impacts on the acceptance to new objects and study consciousness of Chinese characters writing,pupils in grade three of one certain primary school is chosen as the subject in this study; and 28 characters in poem Trip on Mountain written by a well-known Tang Dynasty poetry Du Mu serve as samples given the literacy level of subjects and the features of stroke and structure of Chinese characters.The study utilizes software for Chinese character writing on touch screen to access and primarily process the data of writing on touch screen and on paper,then to get points of every subject and on every aspect:stroke,structure and the whole character,fi nally analyze the data by SPSS.The results show that positive correlation lies in the neatness and beauty of characters written by subjects on touch screen and on paper.This conclusion is a favor of that Chinese character writing on touch screen is reasonable and signi fi cant.

Chinese Character Writing; Paper Writing; Touch Screen

G434

A

1006—9860(2015)11—0121—06

* 本文得到江苏省高校基础教育人才培养模式协同创新中心支持。