信息载体影响初中生文本阅读的眼动研究

王 娟，赵 雪，张雨晨，李永锋

（1.江苏师范大学教育科学学院心理学系，江苏徐州 221116；2.江苏师范大学机电工程学院，江苏徐州 221116）

信息载体影响初中生文本阅读的眼动研究

王 娟1，赵 雪1，张雨晨1，李永锋2

（1.江苏师范大学教育科学学院心理学系，江苏徐州 221116；2.江苏师范大学机电工程学院，江苏徐州 221116）

采用行为实验和眼动追踪记录的方法，探讨数字阅读和纸质阅读两种信息载体对初中生文本阅读的影响。研究发现：数字阅读和纸质阅读在初中生阅读理解的效果上不存在显著差异；与纸质阅读相比，数字阅读注视次数显著多，未出现明显的注视热点区域。数字阅读并未造成初中生阅读理解的浅显化，但推广数字阅读应关注阅读设备对青少年的适宜性。

信息载体；文本阅读；眼动追踪；初中生

一、研究背景

阅读是人类通过一定的载体，接受其所提供的文字、图像等信息的过程〔1〕。信息载体指承载着阅读内容的媒介，分为纸质阅读和数字阅读两种。纸质阅读又称传统阅读，指的是以纸张为载体的阅读方式，目前仍占阅读的主流地位〔2〕。数字阅读指的是以计算机、手机及电子阅读器等媒介为载体，对数字化知识和信息进行阅读的方式。随着信息技术的发展，数字阅读逐渐成为主要的阅读方式〔3〕。第十二次全国国民阅读调查结果显示，2014年我国国民人均纸质图书阅读量为4.56本，电子书阅读量为3.22本。同2013年的调查结果相比，2014年纸质图书的阅读量出现下滑趋势，而电子书的阅读量则呈现上升趋势〔4〕。与传统阅读相比，数字阅读具有便利性、共享性和开放性等特点。数字阅读较之传统阅读有独特优势，如数据更新及时，检索方便快捷且有良好的互动性，能实现文字、声音和图片信息的融合，减少纸张损耗，减轻学生背负书本的重量等〔5-7〕。基于这些优势，数字阅读受到越来越多读者的欢迎。

在基础教育领域，数字阅读已成为潜在的主要阅读方式〔8〕。电子课本、电子书包已经开始应用于基础教育。韩国、美国、法国等50多个国家计划推广“电子课本”。美国教育部及联邦通信委员会宣布争取在2017年前后，让全美K-12公立学校都用上电子课本〔9〕。我国也开展了大量工作促进数字阅读的推广。目前国内高校英语四六级考试开始出现网考模式；人民教育出版社正在研发第二代数字材料，这预示着国内中小学将大规模使用电子教材。学生学习已经不再局限于书本，电脑、平板电脑等将成为学生获取知识和信息的主要途径。

数字阅读和纸质阅读的阅读效果有无差异？阅读者在两种阅读方式下的认知加工有无差异？这些问题已经获得大量研究者的关注。前人研究提出，数字阅读易造成浅阅读，而浅阅读可能摧毁人类建立在纸质文化上的怀疑精神、思考能力和理性思维〔10〕。近年来的研究则发现，数字阅读和纸质阅读并未对阅读内容的理解造成差异〔11〕，但纸质阅读和数字阅读在阅读的认知加工过程中确实存在一定差异。与纸质阅读相比，读者在进行数字阅读时更易出现跳读和略读；两种阅读方式对简单信息的处理加工不存在显著差异，但数字阅读对复杂信息的认知加工效果略差〔12〕。对大学生的考察发现，纸质阅读和数字阅读在阅读效果上不存在显著差异，但认知加工过程有所不同：在平板电脑上阅读说明文的速度显著慢，在电子阅读器上阅读小说的注视时长和注视次数明显多于纸质文本和笔记本电脑〔13〕。也有研究显示，数字阅读让读者更难领会文章大意〔14〕。对大班幼儿的考察发现，在电脑屏幕和纸质界面两种媒介条件下，幼儿的阅读总体效果没有显著差异，但在结构性记忆方面，纸质界面的记忆效果优于电脑屏幕〔15〕。综上，多数研究发现，两种阅读方式在阅读效果上不存在显著差异，但其认知加工过程有所不同。纵观前人研究还发现，以往关于数字阅读的研究大都集中在成人、大学生或幼儿群体，对处于基础教育阶段的中学生群体尚未涉及。中学阶段是人类认知发展的黄金时期，同时也是知识与信息获取的关键阶段，数字阅读方式是否会影响中学生阅读理解的效果，对不同难度问题的认知加工是否会受到阅读载体的影响，这些问题并不清晰。随着数字阅读在基础教育领域的推广，这一问题也显得愈为重要。本研究将着重考察中学生在纸质阅读和数字阅读条件下的阅读理解的差异，拟探讨以下几个问题：①初中生在采用不同的信息载体条件下，阅读理解的效果及认知加工的过程是否存在差异；②在不同难度的阅读理解任务上，两种信息载体是否有不同的表现；③不同信息载体条件下的阅读理解是否存在年级差异。本研究将采用行为实验和眼动追踪技术对中学生数字阅读和纸质阅读的效果及阅读过程进行比较分析，为教育领域的阅读数字化推广提供实证依据。

二、研究方法

（一）实验目的

考察初中生在平板电脑（iPad）与纸质阅读条件下阅读理解及认知加工过程的差异。

（二）实验被试

普通全日制初中学生60名，初中一、二、三年级各20名，每个年级的20名被试中，男女各占半数，视力或矫正视力均正常，成绩均处于中等水平。

（三）实验材料

实验材料共包括6篇文章，每个年级2篇文章，每篇文章后附有10道判断题，其中有5道低水平阅读理解题（细节回忆题型）、5道高水平阅读理解题（文章主旨、人物感情、段落大意等）。文章均为记叙文，6篇文章字数差异不显著，M字数=（973.33± 24.69）。阅读理解题目字数差异不显著，M字数=（424.66±39.02）。文章来源于相应年级的课本或者习题册，被试之前没有阅读过该文章。从每个年级选取30名成绩中等的学生，对文章和题目的难度进行5级评定。90名评定者不参与正式实验。对每个年级的2篇文章及题目难度进行评定的结果显示，文章难度和题目难度差异均不显著，M文章难度=（3.48±0.43），M题目难度=（3.52±0.48），Ps＞0.05。

（四）实验仪器

数字阅读的阅读设备为一台平板电脑（iPad mini），阅读材料使用TXT阅读软件呈现。纸质阅读的载体为A4白纸。两种阅读材料的字体（宋体）、字号（小四）、行间距（1.5倍行距）和版面大小（A4纸的1∕2大小）完全相同。

实验仪器使用SMI iView X HED型眼动追踪仪记录被试阅读时的眼动情况，采样率为200 Hz，精度为0.5-1°，追踪分辨率（瞳孔∕CR）为0.1°。被试使用双眼进行阅读，记录左眼的眼动状况。

（五）实验设计

本实验采用3（年级：初一、初二、初三）×2（载体类型：纸质、平板电脑）混合实验设计，载体类型为组内变量，因变量指标为正确率、注视时长、注视次数及总阅读时长。

（六）实验程序

实验在一间安静的教室进行，首先被试佩戴眼动仪，头部支撑于托架上，进行校准。被试视线与校准点距离60 cm。正式实验前，被试阅读指导语，在平板电脑和纸质页面分别阅读2篇练习短文，熟悉实验程序后，进入正式实验。平衡两种阅读载体的使用顺序及2篇文章呈现的先后顺序，排除顺序效应。正式实验开始时，眼动仪自动记录被试阅读文章的眼动状况。文章阅读完毕，要求被试完成10道判断题并口述答案，主试记录被试完成题目的时间。然后进入纸质阅读及测试环节。更换阅读载体后需重新校准。每名被试完成实验约需30分钟。

三、研究结果

（一）判断正确率的结果分析

分别对低、高水平题目上中学生在不同信息载体上的判断正确率进行方差分析，低水平和高水平题目的判断正确率分别见图1和图2。

图1 初中生在不同信息载体上对低水平题目判断的正确率

图2 初中生在不同信息载体上对高水平题目判断的正确率

对低水平题目上中学生在数字阅读和纸质阅读条件下的判断正确率的方差分析显示，载体类型的主效应不显著，F（1，16）=0.99，P＞0.05，η2=0.22，中学生在两种信息载体上对低水平题目的答题正确率没有显著差异；年级的主效应显著，F（2，32）= 5.43，P＜0.05，η2=0.19，多重比较表明，初一年级阅读理解的正确率显著高于初二和初三（MD初一-初二=0.14，P＜0.05；MD初一-初三=0.13，P＜0.05），其余年级被试的题目正确率差异均不显著。载体类型与年级的交互作用不显著，F（2，32）=0.75，P＞0.05，η2=0.32。

对高水平题目上中学生在数字阅读和纸质阅读条件下的判断正确率的方差分析显示，载体类型的主效应不显著，F（1，16）=1.11，P＞0.05，η2=0.24，中学生在两种信息载体上对高水平题目的答题正确率没有显著差异；年级的主效应不显著，F（2，32）=2.60，P＞0.05，η2=0.10，三个年级的高水平题目答题正确率没有显著差异；载体类型与年级的交互作用不显著，F（2，32）=0.29，P＞0.05，η2=0.13。

（二）眼动数据的结果分析

分别对数字阅读和纸质阅读的注视时长、注视次数及阅读理解的总判断时间进行方差分析。注视时长指阅读者在关注区域内形成的全部注视点的时间总和，注视次数指的是阅读者在关注区域内形成的注视点的总次数。这两种指标能有效反映阅读材料的认知加工负荷，注视时长越长，注视次数越多，就说明该材料的认知加工负荷越大〔16〕。

三个年级初中生在不同信息载体上的注视时长见图3。对注视时长的方差分析显示，载体类型的主效应不显著，F（1，16）=0.15，P＞0.05，η2=0.03，两种载体的注视时长没有显著差异；年级的主效应不显著，F（2，32）=2.33，P＞0.05，η2=0.09；载体类型和年级的交互作用不显著，F（2，32）=1.83，P＞0.05，η2=0.08。

图3 初中生在不同信息载体上的注视时长

三个年级初中生在不同信息载体上的注视次数见图4。对注视次数的方差分析显示，载体类型的主效应显著，F（1，16）=4.28，P＜0.05，η2=0.09，平板电脑的注视次数显著多于纸质版本的注视次数；年级的主效应不显著，F（2，32）=1.14，P＞0.05，η2=0.05；载体类型和年级的交互作用不显著，F（2，32）=0.98，P＞0.05，η2=0.04。

图4 初中生在不同信息载体上的注视次数

三个年级初中生在不同信息载体上的阅读理解总判断时间见图5。对阅读反应时的方差分析表明，载体类型的主效应不显著，F（1，16）=0.43，P＞0.05，η2=0.01，不同载体的反应时的差异不显著；年级的主效应不显著，F（2，32）=2.21，P＞0.05，η2=0.09；载体类型和年级的交互作用不显著，F（2，32）=0.26，P＞0.05，η2=0.01。

图5 初中生在不同信息载体上的阅读理解总判断时间

（三）热点图分析

对被试在平板电脑和纸质版本上的阅读状况进行热点分析，结果见图6。热点图是运用不同的标志将图或页面上的区域依照受到关注水平的差异加以标注并展现的一种分析方法，一般以色彩的深浅、点的疏密和呈现比重的方式来标注〔16〕。由图6a可以看出，在数字阅读过程中，读者关注的热点呈分散状态，热点区域较不明显，且后半部分的热点区域较之前半部分偏少。而从图6b可以看出，在纸质阅读过程中，注视点相对集中，形成了块状的注视热点区域。这可能说明数字阅读并不易形成阅读加工的关键区域，而对于纸质阅读，被试能够较为集中地把握关键语句及段落。

图6a 数字阅读的热点图 图6b 纸质阅读的热点图图6 阅读热点图

四、讨论

（一）中学生的数字阅读和纸质阅读在阅读效果上不存在显著差异

对阅读理解题目判断正确率的方差分析发现，无论低水平题目还是高水平题目，不同信息载体下题目的判断正确率差异并不显著，这表明中学生对文章内容的理解和记忆并未受到信息载体的影响。对反应时的分析同样发现，被试在数字阅读与纸质阅读后的题目判断时间不存在显著差异，即完成题目的速度相当。综合正确率和反应时的结果可知，数字阅读和纸质阅读的阅读效果并不存在显著差异。由此可知，数字阅读并未产生“浅阅读”。事实上，“浅阅读”界定的关键在于阅读的内容与深度，而不是阅读方式〔17〕。“浅阅读”是一种寻求短暂的视觉快感和心理愉悦的快餐式、跳跃性、碎片化的阅读方式〔18〕。读者的阅读态度是影响其阅读效果的主要因素。而本实验中排除的变量，譬如外界噪音、光线的影响、不固定的阅读时间、被试自身的阅读态度等等，可能也是平时导致人们“浅阅读”的原因。

翻页形式不同是数字阅读和纸质阅读的主要区别之一。纸质阅读通过翻页形式进行阅读，数字阅读则通过翻页、向下滚动等形式进行阅读。有研究表明，被试在电脑屏幕上进行阅读时，向下滚动的阅读形式会对阅读理解与记忆产生影响，从而使得阅读者难以把握文章内容〔19〕。本实验采用的平板电脑为iPad mini，屏幕大小为半张A4纸，阅读器设置为翻页阅读。相应地，在纸质阅读界面，同样将A4纸折叠，被试需要进行翻页阅读。二者的版面大小相同和翻页方法一致，可能也是导致两种阅读方式在阅读效果上较相似的原因之一。后续研究还可以继续关注信息载体在不同版面大小及翻页方式上对阅读理解的影响。

（二）数字阅读和纸质阅读在阅读的认知加工过程中存在差异

实验结果显示，数字阅读的平均注视次数显著多于纸质阅读，即在数字阅读过程中，被试的视线移动较频繁，注视点跳动较快，结合图6的分析可知，数字阅读的注视点较分散，而纸质阅读的注视点分布较集中，注视点集中在被试关注的区域活动。这表明与数字阅读相比，纸质阅读更易引导被试锁定文本的重点关注区域，使被试在阅读的过程中更加专注，形成深入的思考。调查发现，70%的屏幕（电脑、手机、电子阅读器等）使用者会出现“数字视疲劳”，主要症状有眼睛干涩、视力模糊等〔20〕。在本实验中所使用的平板电脑的亮度要比纸质材料高出很多，光线的波动和反射都要比纸质材料大，因此也较易造成被试的眼睛疲劳和视觉神经的反应变慢，有可能导致被试频繁的眨眼，使其注视点个数增多。对注视时长的方差分析表明，不同信息载体间的注视时长并没有显著差异，这说明被试的阅读并未随信息载体的改变而发生变化，数字阅读和纸质阅读并未影响其阅读的速度。

方差分析结果还显示，三个年级初中生在注视时长上不存在显著差异，但通过对数据的观察不难发现，不管是数字阅读还是纸质阅读，注视时长随着年级的增长而减短。具体来说，年级越高，所需的阅读时间越短。阅读时间越短则表明信息加工的速度越快，这说明随着年龄的增长，认知也在逐步发展，信息加工的速度会越来越快。

五、结论与不足

本研究通过实验考察发现，初中生的数字阅读与纸质阅读在阅读效果上不存在显著差异。虽然数字阅读与传统的阅读方式在认知加工上存在差异，但被试仍然可以在数字化设备上进行“深度阅读”，而且阅读效果和纸质阅读并没有差异。研究也发现，平板电脑的亮度导致长时间阅读会使读者感到疲劳，因此，开发设计人员需考虑未成年读者的视觉发展特征，设计开发出更舒适、版面大小更适合未成年人的数字化阅读设备。

本研究也存在不足之处。首先，本研究的实验材料是中等难度水平的短篇记叙文，并未考察被试对其他难度水平的阅读材料以及其他体裁的文章类型的阅读状况。其次，本研究仅匹配了初中生的学业成绩，而阅读成绩可能会更为直接地影响阅读效果，因而研究结论具有一定的局限性，还需要后续研究的验证。再次，研究的结果仅反映了学习成绩处于中等水平的初中生的阅读状况，并未对其他水平及其他年龄阶段的学生进行考察。在后续研究中，还应对这一问题进行深入探讨。

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An Eye-Movement Study on the Effects of Information Carriers on Text Reading Among Junior School Students

Wang Juan1,Zhao Xue1,Zhang Yuchen1,Li Yongfeng2

（1.School of Education Science,Jiangsu Normal University,Xuzhou,Jiangsu 221116,China;2.School of Mechatronic Engineering, Jiangsu Normal University,Xuzhou,Jiangsu 221116,China）

This study adopted the instruments of behavioral experiments and eye tracking to investigate the effects of digital reading and print-based reading information carriers on text reading among junior school students.The study showed that there were no significant differences between digital reading and print-based reading in relation to reading understanding of junior school students. Compared with the print-based reading,fixation counts were significantly more on digital reading,however,there was no obvious fixation hot spots.In a word,digital reading did not result in the shallowing of reading understanding in junior school students. However,the suitability of reading equipments for teenagers before promoting digital reading should be taken into account.

information carriers;text reading;eye tracking;junior school students

G252：B842

A

2096-2266（2017）09-0063-06

10.3969∕j.issn.2096-2266.2017.09.012

（责任编辑 杨朝霞）

教育部人文社会科学研究青年基金项目“老年人信息服务终端交互体验设计研究”（14YJCZH084）

2016-12-20

2017-01-01

王娟，副教授，博士，主要从事心理语言学、教育心理学研究.