数字阅读中界面布局对阅读效果的影响研究

2021-01-05段莉莉施笑畏苌道方上海海事大学物流工程学院物流科学与工程研究院

图书馆理论与实践 2020年5期

段莉莉，施笑畏，苌道方（上海海事大学．物流工程学院，．物流科学与工程研究院）

1 文献回顾

随着数字信息时代的到来，国内外学者纷纷投入到电子阅读的研究中。马捷等提出，数字阅读的使用意愿受信源特征、动机和信息内容特征等因素的影响，且使用意愿在年龄上存在差异。［1］赵小燕发现，娱乐消遣和浏览网页是白领青年选择数字阅读的首要动机。［2］徐孝娟等从 “用户价值导向” 探索用户从传统纸质媒体到数字阅读媒体转移的动机，发现用户更多的受功能性价值、机会性价值、社会性价值以及情感性价值的影响。［3］崔文浩指出，信息获取速度与成本是大学生选择数字阅读的因素，而视觉感受差异等是放弃数字阅读的因素。［4］闫秋玉发现，数字阅读受外界因素、阅读器因素、自身因素和数字阅读内容因素等影响。［5］

阅读深度是阅读效果的一种表现形式，通过阅读理解呈现关键结果。陈志慧提出，相关部门尤其是图书馆应该倡导深度阅读、培养阅读习惯和重建阅读体验，正确引导用户合理安排阅读时间、开展经典文献的 “深阅读” 。［6］Hsieh等发现，用户纸质阅读的理解水平高于数字阅读，且屏幕尺寸对阅读效果没有影响，并认为移动阅读速度偏快导致了较低的阅读理解水平。［7］Ziming Liu认为，读者在阅读过程中的集中时间减少，且倾向于选择快速阅读、非线性阅读，而没有深阅读的过程。［8］杨茂提出，数字阅读自身特点、承载介质、读者自身阅读能力、社会大环境是影响大学生阅读深度的主要因素。［9］马捷等提出，阅读中篇科普文章时纸质阅读理解效果高于数字阅读，但在沉浸体验方面两者无明显差异。［10］

阅读体验是阅读研究中的一个重要切入点，具有多种表现形式。袁曦临等基于移动设备终端，以读者耗时及中断次数等为指标，进行阅读体验研究。［11］宫昌俊等以美观性、舒适度等阅读体验为指标来感知不同的学习风格。［12］侯冠华等通过视觉舒适度、疲劳度分析不同年龄间的差异。［13］郭西雅指出，显示亮度、色温和阅读时长均会对视觉疲劳产生影响。［14］Benedetto等分析了屏幕亮度和环境照度对长时间数字阅读（1小时及以上）带来的视觉疲劳影响。［15］陈隽等基于阅读深度从产品外观、交互方式操作界面以及基于知识分享的大数据社交阅读服务平台设计角度，提出面向消费类电纸书产品设计的思路。［16］

综合来看，数字阅读的研究已经相当丰富。国外研究主要以实证为主，实验研究方法应用比较成熟；国内数字阅读的研究以文字阐述类为主，仅有少数研究借鉴国外的研究方法如眼动追踪、问卷调查等进行实证研究，［17］并且从数字阅读界面布局视角出发的研究还比较匮乏。因此，本研究从数字阅读的界面布局角度出发，运用眼动追踪方法，将理论研究与实证研究相结合，探究影响读者阅读效果和体验的因素。

2 理论基础与数据采集

（1）理论基础。阅读的过程是从浅到深的渐进过程，是人们在现代获得知识的重要途径之一。1994年，Birkerts在谈及电子时代阅读的命运时首创了深阅读（Deep Reading）这一词汇。［18］深阅读是促进理解的一系列过程，包括推论、演绎推理、批判分析、反思和洞察等，同时也是从碎片式、经验化的思维转向整体性、理性化或者从表象的世界抽离,转而凝视内在的一种阅读形式。［19］周亚从阅读效果角度对深阅读和浅阅读进行区分，发现读者在进行浅阅读时大脑的参与程度不高,一般停留在了解或知其大概的层面,而深阅读是对于阅读内容熟悉、理解与掌握达到较高程度的阅读。［20］可见，从阅读理解方面探讨阅读深度具有一定的价值。阅读体验是指读者在阅读主体的刺激下而产生的一种内在反应，阅读主体界面布局的不合理会导致读者视觉疲劳，有效缓解视觉疲劳、营造良好的阅读体验才能更好地推广阅读活动。

（2）数据采集。眼动指标通过眼动仪Smart Eye pro采集，本研究通过文献调研对眼动指标进行初步筛选。汪宴宾通过2小时的模拟驾驶实验，发现清醒和疲劳状态下被试者的注视持续时间均值和标准差存在显著差异。［21］Koo等通过研究观看LED电视引起的视觉疲劳发现，视觉疲劳的主观和客观测量都依赖于显示亮度、形式和年龄组，瞳孔直径随着显示亮度、显示形式和年龄组等观察条件降低，验证了瞳孔直径与主观疲劳的相关性。［22］Chi等用瞳孔直径、眼跳幅度、人眼调节能力、主观报告、任务成绩等测试了视觉疲劳程度，发现瞳孔直径、眼跳幅度和主观报告对阅读任务中的视觉疲劳敏感，［23］并且注视点持续时间、眼跳幅度、瞳孔直径可以有效地反映阅读效果。因此，本文将分别采集注视点持续时间、眼跳幅度以及瞳孔直径进行实验分析。

3 实验方法

3.1 实验设计

本实验采用正交试验设计方案，将字体分别设置为宋体、黑体、楷体，字号分别设置为10.5pt、12pt、14pt，背景颜色（RGB）分别设置为白色（255，255，255）、淡茶色（211，198，164）、浅绿色（203，231，206）。其中字体、字号、背景颜色为被试内变量，材料类型为被试间变量，被试者的后测成绩以及主观视觉疲劳度为自变量。通过阅读后的后测问卷反映读者的阅读深度，读者的主观视觉疲劳度反映读者阅读体验。

3.2 实验被试对象与仪器

被试对象为32名本科生和硕士生，平均年龄20.16岁（SD=1.95），全部被试对象阅读能力健全且裸眼视力或校正视力正常，无色盲、色弱情况，母语为汉语。被试者在实验开始前均进行前测问卷测试，以保证所有有效被试者没有或只拥有较低的与阅读内容相关的知识经验，防止先前知识经验对被试阅读效果产生影响。因2名被试者具有先前知识，故剔除2组无效数据，最终实际被试对象为30人，根据材料类型将实验被试对象随机分为两组，每组15人。实验平台由一台安装了Smart-eye Pro5.9的眼动仪和Gaze-Tracker眼动分析软件的华硕台式眼动—行为系统工作站组成，眼动仪进行眼动追踪，Gaze-Tracker获取眼动数据并进行数据分析。

3.3 实验材料

在选取实验材料时，为了尽可能消除其他因素对实验结果的影响，要严格控制实验材料的内容、字数、间距、环境照度等外部因素，以保证实验结果的变化均源于字体、字号以及背景颜色的变化。本研究实验材料选用纯文本内容，分为社科与文史两类，每种材料均选自同一题材。根据正交试验设计表L9（见表1），社科类以及文史类材料各9种，材料的格式设置为小四，行间距设置为单倍行距，首行缩进2个字符，无背景音乐，屏幕亮度为被试者选择的舒适亮度。

表1 电子界面布局评估正交实验表

3.4 实验程序

实验时间为8∶00—11∶00和14∶00—17∶00两个时间段。整个实验过程均采用隔光普通照明环境以降低外界光线对眼动实验的影响。实验程序分为7个步骤：①实验仪器；②通过前测问卷筛选无效数据，将有效被试随机分配到两组中；③向被试讲解实验目的及注意事项，并确保被试在实验开始之前眼睛处于非疲劳状态，然后开始正式实验；④一种材料阅读结束后，完成主观阅读疲劳测验；⑤完成后测问卷；⑥被试对象休息2分钟，进行另一种材料的实验，步骤同④—⑥；⑦直至30个被试阅读完9种材料实验结束。

3.5 问卷设计

主观视觉疲劳度问卷采用Likert 7点制评分，1代表非常疲劳，7代表非常不疲劳。前测问卷采用Likert 5点制评分，1-5分别代表很少、较少、一般、较多、很多。后测问卷分为保持测验和理解测验，其编制则参考前人研究。［24］保持测验是一种基于阅读材料的问卷调查，其中记忆测试与阅读内容直接相关。保持测试为选择题和判断题，共4道计8分。理解测验主要根据阅读内容来研究深层次的问题，由两个简答题组成，共计8分。测试后，问卷由两名接受满分答案培训的记分员进行评估。当后测分数达到9分及以上时，读者状态由浅阅读进入深阅度，分数越高表示阅读深度越高。

4 实验结果

实验完成后，将所得的 “.txt” 文件导入EXCEL（见表2），并对导入的数据进行预处理，提取注视点持续时间、眼跳幅度、瞳孔直径的表征参数，剔除异常数据，将预处理后的数据导入SPSS进行独立样本t检验，查看组间的差异，并对眼动数据与主观疲劳进行相关性检验。

表2 实验结果及问卷结果具体数据

4.1 眼动指标与阅读深度的相关性

将眼跳幅度、注视点持续时间与后测成绩进行拟合（见图1）。注视点持续时间与后测成绩有明显的负相关关系，随着注视点持续时间的减少，后测成绩逐渐升高，阅读深度升高；眼跳幅度与后测成绩有明显的正相关关系，随着眼跳幅度的增加，后测成绩逐步升高，阅读深度升高（见图2），瞳孔直径与后测成绩没有明显的相关关系。

通过眼动指标和后测成绩进行相关性分析发现，注视点持续时间与阅读深度成负相关，眼跳幅度与阅读深度成正相关，瞳孔直径阅读深度没有明显的线性关系，因此通过注视点持续时间以及眼跳幅度对阅读深度进行分析。

图1 眼跳幅度、注视点持续时间与阅读深度相关性

图2 瞳孔直径与阅读深度相关性

4.2 眼动指标与视觉疲劳的相关性

将注视点持续时间、眼跳幅度、瞳孔直径均值与主观疲劳度均值导入SPSS进行相关性分析，发现眼跳幅度的Pearson相关系数为-0.475（p=0.196），说明主观疲劳与眼跳幅度的相关性不显著，因此眼跳幅度不能作为检验视觉疲劳的有效参数。注视点持续时间、瞳孔直径的Pearson相关系数分别为0.683（p=0.043＜0.05）、-0.880（p=0.002＜0.01），说明主观疲劳与注视点持续时间存在正相关关系，而与瞳孔直径之间具有很强的负相关性，这与Wang Y等的研究结果［25］一致。随着视觉疲劳的不断加深，造成被试者无意识地对文章注视点持续时间变长，瞳孔直径普遍减小，可见注视点持续时间以及瞳孔直径可以有效地反映被试者的视觉疲劳程度。

4.3 注视点持续时间、眼跳幅度以及瞳孔直径分析

（1）对注视点持续时间进行单因素分析发现，文史类材料和社科类材料在三个因素上的差异均不显著。从字体上看，黑体字形注视时间最长，注视时间的延长意味着加工难度的增大，且视觉负荷增大，视觉疲劳严重；从字号来看，12pt字号注视时间最短，产生的视觉疲劳最低；从背景颜色来看，淡茶色背景注视时间最短，能够有效缓解视觉疲劳。考虑三个因素的相互作用发现，两种材料均在 “A1B3C3” 和 “A3B1C2” 两种页面布局方式上注视时间最长，即 “仿宋体、14pt、浅绿色背景” 和 “黑体、10.5pt、淡茶色背景” 两种组合方式在阅读时信息加工难度较大，视觉疲劳较严重；两种材料均在 “A1B2C2（宋体、12pt、淡茶色背景）” 和 “A2B3C2（楷体、14pt、淡茶色背景）” 组合方式注视时间最短，视觉疲劳较轻。

（2）对眼跳幅度进行单因素分析发现，文史类材料和社科类材料在三个因素上差异显著。从字体上看，宋体眼跳幅度最长，说明方正书宋字体最易识别；从字号来看，12pt字号眼跳幅度最长；从背景色来看，淡茶色背景眼跳幅度最长。综上所述，宋体中号字体、在淡茶色背景下最容易被识别，信息加工难度最小。就相互作用的影响因素分析发现，两种材料均在 “A1B2C2” 和 “A2B3C2” 两种页面布局方式上眼跳幅度最长，即 “宋体、12pt、淡茶色背景” 和 “楷体、14pt、淡茶色背景” 两种组合方式在阅读时信息加工难度较其他组合方式最小；两种材料均在 “A1B3C3（宋体、14pt、浅绿色背景）” 和 “A3B1C2（黑体、10.5pt、淡茶色背景）” 组合方式眼跳幅度最短。

（3）对瞳孔直径进行单因素分析发现，从字体上看，宋体对眼睛造成的负荷最小，产生的视觉疲劳较低；从字号上来看，12pt对眼睛造成的负荷最低；从背景色角度看，淡茶色和浅绿色都能有效降低眼部负荷，白色背景造成的眼部负荷最大。因此，为了缓解视觉疲劳可选择 “宋体、12pt、淡茶色或浅绿色背景” 。组合因素对瞳孔直径的影响综合分析发现，两种材料均在 “A2B1C3” 或 “A3B1C2” 下瞳孔直径最小，即 “楷体、10.5pt、浅绿色背景” 或 “黑体、10.5pt、淡茶色背景” 下对眼部造成的心理负荷最大，视觉疲劳最严重。而在 “A2B2C2（宋体、12pt、淡茶色）” 材料下瞳孔直径最大，即心理负荷最小，视觉疲劳最低。

4.4 两种材料的对比分析

就阅读深度而言，后测成绩中文史类成绩显著高于社科类材料，表明文史类材料相较社科类材料更容易使读者深入阅读。注视点持续时间和眼跳幅度在两种材料之间也存在着差异，但相较于眼跳幅度，注视点持续时间的差异性更显著，表明眼动指标中注视点持续时间对于阅读深度的检测更加灵敏。就阅读体验而言，主观视觉疲劳评分结果显示，社科类材料相较于文史类材料造成的眼部负荷更高，视觉疲劳更严重。两种材料下注视点持续时间存在显著性差异（p=0.000＜0.001），而瞳孔直径无显著性差异（p=0.098），表明眼动指标中注视点持续时间对于视觉疲劳的检测灵敏度更高。因此，检测阅读深度以及视觉疲劳时，除了灵敏度高的主观评测方法，可以采用眼动指标中的注视点持续时间进行检测。