查询式搜索与探索式搜索行为比较研究

袁红 黄燕

摘 要：[目的/意义]查询式搜索适用于目标明确的提问应答式信息问题，探索式搜索更注重搜索过程的人机交互性、动态性与多面性，两者表现出不同的行为特征。作为搜索行为研究的基本问题之一，相关研究还比较缺乏。论文旨在探究查询式搜索与探索式搜索行为特征的差异，这对于信息搜索系统的功能优化以及指导用户高效获取信息都具有重要的实践意义。[方法/过程]论文以健康信息搜索为例，采用搜索行为实验的方法，通过对录屏数据的分析，从检索策略、学习行为、深度搜索和搜索绩效4个维度对两种搜索行为进行比较。[结果/结论]查询式搜索与探索式搜索在关键词变换数、访问网页数目等6个指标上存在显著性差异，在检索工具选择、查询串长度、搜索结果集的翻页和相关链接搜索4个指标上不存在显著性差异。

关键词：查询式搜索;探索式搜索;搜索行为;搜索过程

DOI：10.3969/j.issn.1008-0821.2019.05.007

〔中图分类号〕G254.9 〔文献标识码〕A 〔文章编号〕1008-0821（2019）05-0048-09

Abstract：[Purpose/Significance]Lookup is suitable for Q&A search queries，and exploratory search pays more attention to human-computer interaction，dynamics and versatility in the search process.They have different behavioral characteristics.As one of the basic issues in search behavior research，there is still a lack of relevant research.The purpose of this paper was to explore the difference between lookup and exploratory search，which is of great practical significance to the function optimization of information search system and guide users to search efficiently.[Method/Process]Taking health information search as the research object，by using the method of search behavior experiment and video data analyzing，this paper compared the two search behaviors from four dimensions：search strategy，learning behavior，depth search and search performance.[Result/Conclusion]It showed that there were significant differences between lookup and exploratory search in numbers of keyword transformation，numbers of visited webpages，etc.There was no significant difference in the search tool selection，length of query strings，jump options and related link search.

Key words：lookup;exploratory search;search behavior;search process

第41次《中國互联网络发展状况统计报告》[1]显示，截至2017年12月，我国网民规模达7.72亿，普及率达到55.8%。随着互联网的发展，人们越来越多地利用搜索引擎获取信息。快速发展的搜索引擎技术能越来越有效地识别用户需求，但当搜索者对搜索的领域不熟悉，不能确定搜索目标的实现路径，甚至不能确定搜索目标时，搜索如何进行成为搜索引擎亟待解决的问题。

搜索行为被划分为“提问—应答”式搜索，又称查询式搜索（Lookup）和探索式搜索（Exploratory Search）。探索式搜索作为一个独立的研究领域开始于2005年在美国马里兰大学召开的“探索式搜索界面”专题研讨会[2-3]，2006年Marchionini G[2]提出探索式搜索的定义，探索式搜索用来描述一种开放的、持续的、多方面的信息搜寻的问题情境和具有机会性、反复性、多策略的信息搜寻过程。这一新概念的提出使得学术界将焦点转向网络环境下的复杂搜索。尽管国内外学者在探索式搜索的影响因素、行为特征等方面已经取得大量的研究成果，但查询式搜索与探索式搜索的比较研究作为探索式搜索研究的基本问题，探索得还不够充分。

美国医学图书馆网络（NNLM）将健康信息定义为与大众、患者及其家属有一定关系的健康和医学方面的资讯[3]。最新的《中国网民科普需求搜索行为报告》[4]显示，8个科普主题增长排名中“健康与医疗”位居第二。同时，国内外研究发现，使用互联网和移动电话搜索健康信息的行为日益普及，成为人们寻求健康信息、进行健康管理的主要途径之一[5-8]。毋庸置疑，健康信息已经成为现代人们信息搜索的焦点。

1 相关研究

近年来，越来越多来自信息检索、人机交互、信息组织、信息行为等领域的研究人员进入了探索式搜索的领域，并产生了大量研究成果。该领域的研究大多是在实验环境下展开的，研究内容主要有两个方面：一是从用户角度出发，研究用户探索式搜索过程中体现出的行为特征。Kang R等[9]通过分析领域专家和新手的探索式搜索行为，证明了领域专业知识对于查找和评估信息的重要作用;张云秋等[10]以在校的医学专业高年级大学生为实验对象，采用概念图分析、日志分析以及调查问卷相结合的方法，发现在探索式信息搜索过程中，搜索者的认知和搜索行为都呈现出阶段性改变的特点，即搜索者表现出从快速浏览到细致浏览再到集中搜索的行为变化过程;二是探索式搜索行为的影响因素研究。王宇等[11]运用眼动记录、问卷调查与访谈的方法，探讨了搜索能力和任务特征对探索式搜索行为的影响;李月琳等[12]采用视频录制和问卷调查相结合的方法，从检索词、全文下载等7项行为指标出发，研究分析了高任务复杂度和高任务困难度与探索式搜索行为之间的关系;Chu P等[13]通过研究使用不同语言的网络搜索行为，发现第一语言与第二语言在任务完成时间、提问重构次数和网站浏览个数上的差异。

对于查询式搜索与探索式搜索的比较，现有研究多从理论探讨的角度开展。首先是两种搜索类型在实际上的搜索行为中密不可分，Pang C I等[14]指出两种类型的搜索会在一段时间并存和交替。White R等[15]认为查询式搜索与探索式搜索存在连续性。同时，也有研究指出了两种搜索类型之间的区别。Marchionini G[2]界定了查询式搜索与探索式搜索的本质特征，他认为查询式搜索只需最少的结果集检查和项目比较就能得到精确的结果，而探索式搜索与学习和调查活动特别相关。随着研究的深入，出现了一些实证研究成果。魏丽等[16]通过设计查询式搜索与探索式搜索任务，利用屏幕录像和浏览器日志，从搜索动作、网页浏览、检索式等角度，分析任务复杂度对受试者搜索行为的影响;Athukorala K等[17]利用眼球追踪器来记录注视数据，从查询串长度、第一次迭代持续的时间等指标对比查询式搜索与探索式搜索任务，以确定能够区分两种搜索的指标。

综观现有研究可知，探索式搜索行为的研究主题和研究视角逐渐丰富，相当多的研究都基于实验环境，主要采用问卷分析、日志分析、眼动分析等方法开展。但随着搜索引擎性能优化需求日益迫切，查询式与探索式搜索的比较研究也逐渐发展起来。但目前仍缺少从系统角度出发，通过构建完善的比较体系开展的细粒度研究。

2 理论框架

信息搜索始于信息需求，搜索者根据自己的需求并结合自身所具备的知识开始搜索，首先要确定的就是搜索策略，包括使用何种搜索平台、如何构建检索式等等。在第一次搜索结束后得到的一系列内容中选择浏览，或是得到自己需要的结果，结束本次搜索，或是受到相应的启发进行进一步搜索，这就表现為用户的学习行为。经过一定的深度搜索后，搜索者会结束此次搜索并产生对此次搜索效果的评估。本文将上述搜索过程的提炼出搜索策略、学习行为、深度搜索和搜索绩效4个要素，基于此，构建研究的理论框架如图1所示。在相关研究的基础上，从理论框架的4个模块出发，选取搜索行为的具体指标比较两类搜索行为的差异。

选取检索工具选择、查询串长度和关键词变换数3个指标刻画搜索策略。检索工具选择揭示用户对于信息检索平台的使用情况，查询串长度记录每次查询发生时的具体情况，而关键词变换数则是从整个检索过程来看的全局变量。

信息需求来源于未知，任何搜索的过程都是学习的过程。选取访问网页数目、精读次数和浏览有效结果时间3个指标表示搜索中的学习行为。访问网页数目反映了搜索者广泛阅读的数量，精读次数则反映了搜索者详细阅读的数量，而浏览有效结果时间具体地显示了实验者在其认为能获得满意回答的网页的学习时间。

深度搜索表示获得一定的搜索结果后的进一步搜索，本文将深度搜索划分为相关链接搜索和搜索结果集的翻页这2个指标。搜索结果集的翻页是在同一搜索结果下的后续阅读，相关链接搜索是与该搜索结果相关的内容的阅读。

搜索绩效揭示的是搜索者对于整个搜索过程的评估，本文将搜索绩效分为任务完成时间和被采用的网页数2个指标。任务完成时间是检索到满意结果所花费的时间，被采用的网页数目则表示搜素结果的采纳情况，这2个指标分别从时间和数量上揭示了搜索绩效。

综上，指标及其释义见表1。

3 研究设计

3.1 研究方法

随着探索式搜索研究的不断深入，越来越多的研究采用了搜索实验的方法。实验法的优点在于可以根据研究需求控制研究对象、研究环境、研究条件等，模拟真实情境，发现隐藏规律。本研究以健康信息为主题，通过设定不同类型的任务情境，从搜索策略、学习行为、深度搜索、搜索绩效4个模块对2种搜索行为进行比较研究。使用录屏软件WebEx Recorder客观全面地记录实验者具体的搜索行为。

3.2 实验对象

探索式搜索属于较高层次的搜索行为，具备一定学历背景的人群能够更好地完成实验。由于搜索实验的开展具有较大难度，后期实验数据的处理也需要大量的时间和人力，因此实验者数量很难达到大样本的要求。如张云秋等[19]在研究探索式医学搜索行为时选取了20位高年级本科生和10位硕士研究生;Pang C I等[14]在研究健康信息搜索行为中的探索式搜索时选取了20名实验参与者。由此可见，国内外在以搜索实验为主要研究方法的现有成果中，实验人数多为二三十人。同时由于探索式搜索的特征，需要实验者对于健康领域不熟悉。综上，本研究计划招募在校非医学专业的大二及以上的本科生25名左右。

3.3 搜索任务

根据Marchionini G[2]的框架，查询式搜索分为导航型搜索（Navigational）、事实型搜索（Fact-finding/Information）和问题回答型搜索（Question Answering），且前两者为核心查询式搜索（Core Lookup Tasks）;探索式搜索分为知识获取型搜索（Knowledge Acquisition）、计划型搜索（Planning）和比较型搜索（Comparison），且前两者为核心探索式搜索（Core Exploratory Tasks）。考虑到实验者任务量的承受程度和实验数据收集的工作量，本研究选用核心查询式搜索和核心探索式搜索，并设定相应的搜索任务。各类型任务的含义见表2。

我国网络用户健康信息检索关注的热点领域为疾病、保健、母婴、医疗机构与美容整形[26]。本研究围绕上述热点设定如下实验任务：

事实型：定义“吸脂手术”。

导航型：找到介绍母婴产品最多的网站。

知识获取型：攻克癌症是医学界的终极目标，假设你是一位学者，将撰写一篇关于癌症疫苗的文章，您需要尽可能多地了解有关此主题的信息，包括研究情况、具体应用、需要攻克的难题、已有成果以及最新的研究成果等。

计划型：韩梅梅今年24岁，身高160cm，体重60kg，身体健康，她希望减掉腰间、腿部的赘肉，目标体重50kg，为了能够健康减肥，请你为她设计一套健康的减肥计划，包括运动计划和饮食计划（健康减肥的公式是：营养均衡+低热量+不降低人体的新陈代谢+1周体重下降不超过4斤）。

3.4 指标评判标准

为了保证从视频数据编码的一致性与可靠性，制定了如表3所示的指标数据评判标准：

3.5 实验流程

实验准备阶段，在实验计算机上安装WebEX Recorder，发放实验手册，实验手册包括实验者流程、注意事项以及实验任务介绍。实验者坐到标有编号的机位，阅读实验手册并熟悉实验工具。实验实施阶段，实验者开启WebEx Recorder，开始搜索任务，4个搜索任务估计用时半个小时。搜索完成后，实验者暂停视频录制，等待工作人员确认验收视频数据后实验结束。

搜索实验于2018年3月16日进行，实际招募30位实验者。由于操作不当等因素，5位实验者的数据不完整或者丢失，因此有效数据样本为25份。为了减少主观误差，视频数据由1位工作人员识别整理，2位工作人员复查。

4 查询式搜索与探索式搜索行为的比较

4.1 搜索策略的比较

4.1.1 检索工具选择

统计显示，25名参与者共点击了447个页面，运用的搜索工具主要有百度类搜索工具、知网等学术数据库以及其他信息平台。百度类指百度百科、百度文库、百度学术等;知网等学术数据库包括知网、维普、万方等;其他信息平台包括搜狗、必应、谷歌等。4种搜索任务在不同搜索工具上选择上的对比见图2。

从搜索工具的种类来看，无论是哪一种任务类型，百度类搜索工具都是最多被使用的且在不同任务类型不存在显著性差异，这与百度强大的搜索性能及大众的搜索习惯密切相关;知识获取型任务较多使用知网等學术数据库，其余3类任务很少使用，笔者认为这与任务设定、信息素养有关;对于其他信息平台，导航型任务使用较多，其余任务类型相差不大。任务设定的背景和个人习惯是产生不同搜索任务检索工具选择差异性的原因。从搜索工具使用数量上看，事实型、导航型以及计划型任务平均使用一种搜索工具，知识获取型任务平均使用两种搜索工具，查询式搜索与探索式搜索在搜索工具使用数量上不存在显著差异。这与实验者的信息素养有很大的关系，信息素养较高的人不仅知道在哪里可能找到自己需要的信息，还善于利用各种信息搜索平台来多角度接近相关内容。

4.1.2 查询串长度

查询串反映用户的信息需求，分析查询串长度可以了解用户在检索过程中的思维过程和搜索意向。表4为4类搜索任务平均查询串长度的统计结果。可以看出，事实型任务平均输入查询串长度最短，为4个汉字，知识获取型任务平均输入查询串长度最长，为7.172个汉字;导航型与计划型任务均值相近。

4类搜索任务平均查询串长度单因素方差分析和多重比较分析结果（表略）显示，事实型任务与其他3类搜索任务之间存在显著性差异，但导航型任务与计划型任务之间差异不显著，因此查询式搜索与探索式搜索在查询串长度这一指标上不能进行严格区分。为了进一步理解这个结果产生的原因，笔者分析了实验者的第一个查询，发现不管对搜索主题是否清楚，实验者都会选择从任务中找到关键词作为第一次查询的查询串，如4类搜索任务中最常见的第一个查询分别是“吸脂手术”、“母婴产品的网站”、“癌症疫苗”和“减肥计划”。由此可知，查询串长度与特定的任务有一定的关联，无论是查询式搜索还是探索式搜索，当对不熟悉的领域进行检索时，第一次查询都表现为对该概念的探索过程。对实验者在后续搜索中使用的查询词进行同样的比较，发现上述规律依旧存在。

4.1.3 关键词变换数

关键词变换数是评价用户检索过程的代表性指标之一[23]。从平均值可以看出，知识获取型任务关键词变换数最多，约5次，计划型任务次之，约3次，而事实型和导航型任务基本不更换检索词。在查询式搜索中，实验者能很快鉴别整个任务的核心，并且在一次检索后就能找到自己满意的结果，几乎不进行关键词的更换。如事实型任务要求对“吸脂手术”这一医学概念进行定义，实验者几乎都选择“吸脂手术”作为首次检索词，并相对容易快速地找到了结果。而在探索式搜索任务中，由于结果集的开放性和宽泛性，实验者在一次搜索过后仅能找到一部分满意的结果，更多的信息需要更换搜索策略才能获得。由此可见，查询式搜索与探索式搜索在关键词变换数上存在显著差异。

4.2 学习行为的比较

4.2.1 访问网页数目

网页数是评价用户检索过程的又一代表性指标[23]。统计可知，4类搜索任务分别访问了36、69、220和122个网页。可见，访问网页数是一个区分查询式搜索与探索式搜索的有效指标。探索式搜索由于目标的不明确性以及对搜索对象的不熟悉，导致实验者在搜索过程中访问大量的网页去增强对目标的认识，以达到检索到自身满意结果的目的，这在知识获取型任务中表现得尤为明显。

4.2.2 精读次数

精读时间的分割点为8秒，当网页阅读时间超过8秒就记1次精读，反映了实验者的学习次数。从图3可以看出，知识获取型任务有很高的精度次数，其次是计划型任务，而事实型任务和导航型任务的精度次数平均为1～2次，可见在查询式搜索中，由于有较为明确的目标，实验者在页面浏览时不会选择逐字逐句的阅读，而是紧盯关键词，快速查找关键词出现的位置，从而获取目标信息，这就导致了查询式搜索的精度次数较少。相反，探索式搜索更加注重实验者的阅读、理解、信息编码能力。因此，精读次数能够较好地区分查询式搜索与探索式搜索。

4.2.3 浏览有效结果页时间

从整体来看，整个搜索过程的总时长近乎可以被划分为输入查询串的时间和浏览网页内容的时间，而浏览有效结果页时间是总体浏览时间的一部分，表现的是用户在搜索过程中的学习过程。通过视频数据的分析量化，可以发现实验者在进行计划型任务时平均花费173.9s阅读有效结果页，平均用时最长，其次是知识获取型任务，平均61.8s，而事实型任务与导航型任务均值相近且较少，分别为26.2s和21.8s。可以认为，查询式搜索与探索式搜索在平均浏览有效结果页时间的指标上存在显著差异，查询式搜索时，由于目标的明确性和任务复杂度较低，虽然搜索的内容不熟悉的，也能在短时间内获取到有用的信息从而结束此次搜索;而在进行探索式搜索时，同样缺乏相关目标知识，但需求的宽泛性，需要不断探索、不断学习而逐渐落实到细节上以获取满意的信息，因此探索式搜索的学习行为表现更充分，浏览有效结果页时间即是个学习过程在时间上的反映。

4.3 深度搜索的比较

4.3.1 搜索结果集的翻页

统计4类搜索任务中搜索结果集的翻页次数，结果显示，所有搜索任务的翻页次数都很少，除知识获取型任务的翻页次数相对较多外，其余3个搜索任务的翻页次数差异不明显。笔者认为这是由于不管是何种搜索平台，一般都遵循一定的搜索结果排列算法，比如谷歌使用的算法——PageRank，在所有结果集中，相关性和重要性最高的结果会排在最上面。实验者根据自身经验一般只会阅读第一页的内容，偶尔会选择翻页。而对于搜索内容的翻页来说，实验者会选择有些阅读类似摘要的内容，当发现与自己的需求关联不大时就会放弃继续阅读。尤其像具体的癌症疫苗这类医学信息，实验者一旦发现内容似乎并不满意就会失去继续深入阅读的动力。因此導致了翻页次数较少这个情况。接着进行4类搜索任务在搜索结果集的翻页次数上的差异性分析和多重比较，结果显示搜索结果集的翻页可以将知识获取型任务从4个搜索任务中区别出来，它与事实型、导航型和计划型任务之间的显著性水平分别为0.000、0.000和0.001，但计划型任务与导航型任务之间差异不显著，为0.457。因此，从搜索结果集的翻页这个指标来看，查询式搜索与探索式搜索之间不存在显著性差异。

4.3.2 相关链接搜索

观察4类搜索任务的相关链接搜索次数的平均值，发现平均值皆在1～2次之间，差异不明显。笔者认为这种情况可能是两方面的原因综合导致的，一是实验任务的设定，查询式任务较为简单直接，基本一次检索就能获得需要的信息，因此不需要相关链接搜索，而探索式任务的设定，比如癌症疫苗，搜索结果中较多的相关搜索是关于具体某个疫苗的，在实验者对其了解很少的情况下，很少有人会选择深入了解。二是个人习惯所致，通过对视频的分析可以发现，有些实验者会忽视相关链接，主要关注搜索平台返回的搜索结果，有些实验者则是受到相关链接的启发，将相关链接的内容输入检索框进行再次检索，而非点击相关链接。进一步进行多重比较，可以发现事实型任务与导航型、知识获取型和计划型任务之间的显著性分别为0.007、0.000和0.000，都存在显著性差异，而导航型任务与计划型任务之间的显著性水平为0.056，大于0.05，两者差异不显著。因此，相关链接搜索不是区分查询式搜索与探索式搜索的良好指标。

4.4 搜索绩效的比较

4.4.1 任务完成时间

任务完成时间表征了搜索努力。从图4可以看出，完成探索式搜索所花的时间要远远高于完成查询式搜索所需的时间，因而，任务完成时间是一个很好可以明确区分查询式搜索与探索式搜索的指标。

4.4.2 被采用的网页数目

被采用的网页是实验者在浏览的所有网页中选择的满足其信息需求的页面。从图5可以看出知识获取型任务被采用的网页最多，其次是计划型任务，事实型与导航型任务数量相近且较少。这是由于探索式搜索目标的不明确性以及搜索完成的界限的不明确性，当需求等较为模糊时，用户会选择用较多的内容来表述其需求目标。因此，查询式搜索与探索式搜索在被采用的网页数目这一指标上存在显著性差异。

5 结论与分析

首先，查询式搜索与探索式搜索行为特征具有显著差异，具体表现为关键词变换数、访问网页数目、浏览有效结果时间、精读次数、任务完成时间和被采用的网页数目上的显著差异。

关键词变换数属于搜索策略维度，搜索策略是贯穿于整个搜索过程的部分，表现为用户自身的搜索习惯、搜索能力以及面对搜索目标时所表现出来的搜索逻辑。查询式搜索的典型特征是搜索目标明确、搜索路径清晰、任务复杂度低，这些特征使得用户在进行信息检索时几乎能在一次检索后就获得有用信息，而探索式搜索恰恰相反，需要经过不断地探索、学习，逐渐获得对目标的认识，才能最后获取满意的回答，检索词的多变性就是这个过程的具体表现。

访问网页数目、精读次数、浏览有效结果时间构成了学习行为维度。学习是区分查询式搜索与探索式搜索的一个很重要的因素。查询式搜索更接近于一问一答式，结果一般精确且唯一，用户在判断搜索到的内容就是正确结果后就会结束搜索，并不需要对该主题的相关内容进行更深地学习与研究，而探索式搜索具有更为显著的学习特征，学习使得用户对原本不熟悉的领域逐渐有了一定的认识，形成了自己的看法，用户逐渐理清自己的思路，越来越接近自己想要获取的信息。

任务完成时间和被采用的网页数目构成了本文中的搜索绩效维度。搜索绩效是基于整个搜索任务完成的情况下进行评价的，作为全局性的指标，搜索绩效可以从整体的角度区分两类搜索行为。

其次，查询式搜索和探索式搜索行为表现出相近的特征，两者在检索工具的选择、查询串长度、相关链接搜索和搜索结果集的翻页上不存在显著性差异。

检索工具选择和查询串长度比较容易受到主客观因素的影响。检索工具选择与个人的搜索习惯以及信息素养有很大关系，由于长期的搜索体验，用户已经形成信息搜索平台选择的偏好。检索工具选择反映出用户的信息素养，信息素养高的用户能够根据搜索需求来选择最有效的信息检索工具，并且在搜索过程中善于在信息平台间切换以获得更为丰富的结果。查询串长度与具体的搜索任务有很大的关联，不管是查询式搜索还是探索式搜索，当搜索任务不能明确地提取关键词或者提取的关键词较长时，就会导致查询串长度相应变长，这与搜索任务类型无关。

搜索结果集的翻页和相关链接搜索构成了深度搜索维度，这两个指标不存在显著性差异的原因在于实验者自身的搜索习惯。譬如相关链接搜索，相关链接搜索是浏览器基于用户提交的搜索内容所给出的相关链接，是否点击很大程度上取决于用户个人的习惯，虽然有时相关内容可以给用户很好的启发，但实验者会从相关内容中获得的启发变成新的检索词继续检索。

6 结 语

本研究揭示了查询式搜索与探索式搜索行为差异的具体体现，有助于进一步深入复杂信息搜索行为的研究。同时，对于信息检索系统针对查询式搜索与探索式搜索的不同需求加强功能建设提供一定的指导。由于本研究是在实验环境下进行的，这就难以避免搜索任务设定和实验样本的局限性。后续研究将真实情境与大数据分析方向发展，以挖掘更深入的规律。

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（责任编辑：孙国雷）