袁紅 張以哲

摘?要：[目的/意義]探索式搜索系統中引入游戲化機制，可以激發用戶興趣，激勵用戶持續使用和支持搜索交互，提高探索性搜索系統的利用率。[方法/過程]基于游戲化框架及探索式搜索系統的運行機制，組合相關游戲元素，設計具有特定功能的游戲模塊，并將其引入到系統界面中以實現游戲元素在探索式搜索這一非游戲場景中的應用。[結果/結論]構建了由游戲層、用戶層、系統層組成的游戲化探索式搜索系統概念模型，將20種游戲元素組合成11個游戲模塊，包括5個獨立模塊和6個合成模塊;將游戲模塊嵌入到Axure RP設計的13個頁面中，包括游戲化探索式搜索界面以及游戲化交互界面。論文提出的概念模型及原型設計可以為游戲化探索式搜索系統的開發提供理論支持。

關鍵詞：探索式搜索;探索式搜索系統;游戲化機制;游戲元素;游戲化交互界面

DOI：10.3969/j.issn.1008-0821.2020.04.004

〔中圖分類號〕G254.9?〔文獻標識碼〕A?〔文章編號〕1008-0821（2020）04-0031-11

Gamification Design in Exploratory Search System

Yuan Hong1?Zhang Yizhe2

（1.School of Economics and Management，Nantong University，NanTong 226019，China;

2.College of Engineering，Northeastern University，Boston 02115，USA）

Abstract：[Purpose/Significance]Introducing gamification into exploratory search system can stimulate users interests，encourage continual using，support interaction，and improve users utilization of exploratory search systems.[Method/Process]Based on the gamification framework and the operation mechanism of exploratory search system，game elements were combined，game modules with specific functions were designed and introduced into the system interface to realize the application of game elements in the non-game scenery exploratory search.[Result/Conclusion]A conceptual model of gamification exploratory search system composed of game layer，user layer and system layer was constructed.Twenty game elements were composed into 11 game modules，including 5 independent modules and 6 composite modules.These game modules were embedded in 13 pages designed by Axure RP，including gamification exploratory search interfaces and gamification Interactive interfaces.The conceptual model and prototype design proposed in this paper can provide theoretical support for the development of gamification exploratory search system.

Key words：exploratory search;exploratory search system;gamification;game elements;gamification inter active interfaces

信息搜索屬于計算機科學、信息系統科學、認知科學、心理學等學科的交叉研究領域。近年來，搜索引擎已成為用戶信息獲取的主要工具。第43次CNNIC統計報告[1]顯示，搜索引擎的普及率高達82.2%，相較去年增長6.5%。搜索引擎運行機制的核心在于用戶檢索式與檢索內容索引之間的匹配[2]，它忽略了搜索過程中用戶信息需求的動態性，盡管這種基于關鍵詞的搜索技術已被用戶普遍接受，但實際上并不能有效滿足用戶的信息需求。此外，當搜索者不清楚檢索式、不確定目標、不明確搜索方法，信息需求難以一次性生成準確的檢索式時，搜索該如何進行？

基于此，一種新的搜索模式——探索式搜索進入了研究視野。提出者Marchionini G[3]用探索式搜索描述一種開放的、持續的、多方面的信息搜索的問題情境和具有機會性、反復性、多策略的信息搜索過程。探索式搜索包括問題情境和信息搜索兩個要素。問題情境指當用戶缺乏某方面知識時產生的信息需求，信息搜索指用戶在搜索過程中嘗試各種搜索策略，選擇最優途徑進行搜索。探索式搜索的概念問世后，產生了大量的探索式搜索系統。這類搜索系統通常被認為是一種通過搜索來發現、學習知識的非娛樂性工具，與游戲娛樂毫無交集。通常情況下，人們只在工作或生活任務驅動下才使用這類系統。

游戲化的概念由英國咨詢師Nick Pelling在2002年提出，之后被更廣義的在理解層面上定義為“將游戲元素運用到非游戲的內容中”[4]。Gartner Group對游戲化的定義強調了游戲機制和游戲化體驗設計的運用，目的是數字化地鼓舞和激勵人們實現目標，包括提高用戶績效、工作效率和用戶參與等[5]。游戲化元素在不同情境中的使用已成為當前游戲化運用的主要方式。

探索式搜索系統不同于一般搜索系統，探索式搜索過程中用戶會發生復雜的行為和認知變化，且在探索過程中用戶與系統之間有持續的交互，因此大多會通過關鍵詞以外的其他形式進行搜索。將游戲的元素嵌入到搜索系統中，可以促進人機交互、提升用戶體驗、增強心理情感，從而鼓勵、激發用戶的持續使用意愿，進而提高探索式搜索系統使用率。

本研究旨在將游戲化引入探索式搜索系統，利用游戲化框架及探索式搜索系統運行機制構建游戲化探索式搜索系統的概念模型，并對模型中的游戲模塊、游戲化界面進行原型設計。

1?相關研究

1.1?探索式搜索系統理論及應用研究

探索式搜索的思想來源于對搜索過程中探索行為的探討，作為與查詢式搜索（Look-up）相對的概念提出。迄今，探索式搜索的基礎理論、探索式搜索行為特征、探索式搜索中的認知與學習等領域已經產出了較多數量的研究成果，但探索式搜索系統領域的研究成果相對較少，現有成果主要圍繞探索式搜索系統的一般理論問題展開。姜婷婷等[6]從信息分類的角度對正在使用的探尋式搜索系統和一些原型系統展開了調查，發現目前探尋式搜索系統主要通過搜索結果的分類來支持用戶對大規模結果集合的瀏覽探索;張浩等[7]分析了探索式搜索系統的特點和功能，并應用系統流程圖說明探索式搜索系統結構。

在探索式搜索系統的實例研究的基礎上，國外學者橫向比較了不同類型的系統，同時對探索式搜索系統的要素進行了歸納。Jacksi K等[8]通過實證研究，概述了語義網絡技術、關聯數據和搜索策略，并對基于關聯開放數據（LOD）的最先進的探索式搜索系統進行調查，展示了不同類型的探索式搜索系統在算法、結果排序、解釋等方面的差異。White R等[9]歸納了探索式搜索系統的八大要素：查詢構建、分類詳情、搜索上下文、可視化支持、輔助學習、社交化操作、會話記錄、任務管理，指出了探索式搜索系統的主要結構、功能和技術。

除了理論分析和比較，探索式搜索系統的結果可視化、查詢推薦等技術實現問題也成為了關注點。Golovchinsky G等[10]將環境顯示和可信的元素引入交互式信息檢索，提出了一種新的檢索歷史信息的可視化顯示方式;文獻[11-12]對探索式搜索過程建模，針對探索式搜索需求及搜索影響因素，提出了多種查詢推薦算法。

1.2?游戲化機制理論基礎研究

游戲化并非單純開發設計游戲，而是游戲元素在相關領域的深化和拓展，同時游戲化是一整套系統，需要把多種機制有機結合，因此，游戲化的應用需要堅實的理論和方法支撐，相關研究處于理論不斷豐富、方法日益多元的蓬勃發展階段。

一方面，隨著游戲化理論研究的不斷推進，目前已經形成了基于不同理論視角的游戲化設計理論模型。首先，心理學理論依靠對人類心理的研究，幫助開發者更好地了解用戶以滿足用戶需求，從而達到用戶持續使用的目的。主流的游戲化心理學基礎理論包括：自我決定論[13]、心流理論[14]、成就目標理論[15]、動因勢能理論[16]、4種玩家類型理論[17]等。在游戲框架理論方面，應用最為廣泛的是Hunicke R等[18]提出的MDA游戲化設計框架，由元素/組件（M）、規則/機制（D）、體驗/情感（A）3個部分組成，通過游戲元素、機制、體驗來闡釋游戲過程，并用來指導游戲開發。對于現有游戲元素的總結，Badgeville游戲百科網站[19]將常用的游戲元素（積分、獎章、排行榜）、游戲機制、游戲情感體驗均列入游戲元素的范疇中，總結出24種游戲元素，是目前較為全面的歸納之一。

另一方面，游戲化設計主要選擇了DSR（設計科學研究）方法并開始深入到操作層面。Werbach K等[20]提出了6D游戲化設計流程，包括定義目標、描述目標行為、用戶分析、設計活動閉環、保持樂趣和使用合適的工具。同時，游戲化對不同階段用戶與系統交互的行為和心理的關注給傳統開發方法帶來了挑戰。趙宇翔等[21]提出，游戲化框架設計需采用由內而外的模式，首先確定游戲化目標即任務、規則、場景等內核要素，其次明確游戲化的觸發機制即對象/過程，最后的落腳點是具體的游戲化要素。

1.3?游戲化在檢索系統中的應用研究

隨著信息技術的發展和游戲平臺的普及，游戲化成為信息系統設計中廣泛采用的方法與激勵機制。目前已經有大量研究證實了游戲化在教育、電商、健康、政府服務等領域[22-25]的積極作用，這使得學者們開始聚焦于游戲化在更多相關領域的跨領域融合發展。用戶導向的信息檢索研究的重心在于優化系統界面設計及人機交互功能，以更好地滿足用戶需求。應用于信息檢索不同階段的游戲元素是對傳統信息檢索系統的強化，可以鼓勵積極、有效的檢索行為[26]。因此，游戲化在檢索系統中的應用發展為一個新興的研究領域。

2014-2016年連續3年舉辦的GamifIR（信息檢索游戲化）國際研討會吸引了大量來自游戲設計、信息檢索、人機交互、計算機游戲和自然語言處理領域學者的參與，研究成果集中在游戲化應用的不同領域及方法的介紹。學者們闡述了游戲化設計的必要性和由此帶來的機遇。在信息搜索的情境下，游戲化為搜索數據集提供人工標注，通過游戲化的用戶參與所收集的反饋信息也將有利于搜索算法的生成[27]。可見，游戲化在搜索中的應用研究在國外尚處于起步階段。受這一研究趨勢的啟發和影響，國內學者隨之提出了游戲化應用于信息檢索、移動視覺搜索的設想。李月琳等[28]構建了游戲化信息檢索系統的理論模型，確定20種游戲元素，并按其功能進行組合，設計了12類游戲模塊，嵌入游戲化界面中，使信息檢索系統具備游戲功能，并通過游戲功能來增加用戶游戲體驗/參與度，為后續的相關研究奠定了理論框架。趙宇翔等[21]研究了移動視覺搜索中各個階段的游戲化元素及相應的動因示能，為內核各部分所對應的對象/過程設計了不同的游戲化元素。

由此可見，探索式搜索系統和游戲化的應用均為新興的研究領域，目前信息檢索系統的游戲化設計在國內外均處于起步階段，將游戲化設計應用于探索式搜索系統中的研究還極為少見。探索式搜索系統的發展和優化亟需恪守用戶中心，提升用戶體驗，將游戲化應用于探索式搜索系統即是順應這一發展方向的有益嘗試，既豐富了探索式搜索的研究內容，也拓展了游戲化應用領域，旨在促進探索式搜索系統功能優化和用戶體驗的提升，具有重要的理論和實踐價值。

2?探索式搜索系統游戲化應用現狀

2.1?改進的MDA框架

本文以Hunicke R的MDA框架為此基礎，根據Suh A等[29]的理論將組件（M）細分為5類，并從相關研究[19，30]編碼的40種游戲元素中篩選出符合搜索系統的元素，將功能相似的合并，形成改進的MDA框架（見表1）。

表1由元素組件（M）、規則/機制（D）、體驗/情感（A）三大縱列組成：元素組件類的5個子類及編號為獎品獎勵類（M1）、社交合作類（M2）、自我展示類（M3）、升級關卡類（M4）和其他（M5）。主體單元格表示對應類別的具體游戲元素及其編號。帶*的元素為嵌入元素，需嵌入到具體模塊中使用;其余為獨立元素，可自成模塊使用。

MDA框架中，游戲元素對應不同的游戲機制。表2列舉了常用游戲元素與游戲機制的對應關系。單一游戲元素會滿足1個或多個游戲機制[31]，用“”表示游戲元素的主效果，“E”表示元素對用戶產生的額外效果，即次效果。如積分的主效果對應于獎賞機制，同時積分的增長也能提升用戶地位，使用戶互相競爭，因此也同時對應著地位、競爭等次效果。

游戲元素與用戶體驗之間也存在關聯，用戶通過各種游戲機制獲得不同的游戲體驗。Suh A等[29]將MDA框架和心理學理論相結合，構建了游戲元素與用戶行為模型，即游戲元素通過激發用戶的內部動機，引發不同的游戲行為，促使用戶參與，滿足心理需求（自主、勝任、關系），獲得不同的游戲體驗，享受游戲的愉悅（心流），從而持續進行游戲。

2.2?探索式搜索系統類型

姜婷婷等[6]歸納了探索式搜索系統的4種類型：層級分類、多面分類、動態聚類、社會分類，在該分類的基礎上，本研究開展了現有國內外探索式搜索系統的調研，新增兩種類型——時間軸和地圖結果集。6類探索式搜索系統及用戶“探索”的基本流程如下：

1）基于層級分類的探索式搜索系統。用戶根據系統分類確定一級大類，然后依次向下確定N級子類到不能細分為止。

2）基于多面分類的探索式搜索系統。系統提供分面（例如顏色、大小、形狀），用戶確定各分面的具體屬性（例如藍、中號、圓）。

3）基于動態聚類的探索式搜索系統。用戶確定第一個關鍵詞，系統通過聚類算法生成并可視化顯示其他同類關鍵詞，用戶從中選擇，直到用戶選擇關鍵詞N，達成滿意為止。

4）基于社會分類的探索式搜索系統。系統提供標簽，用戶選擇標簽，一直到標簽N（可并列選擇）。

5）基于時間軸的探索式搜索系統。用戶輸入關鍵詞，系統顯示相關信息的時間軸，用戶通過時間選擇瀏覽所需信息。

6）基于地圖結果集的探索式搜索系統。用戶輸入關鍵詞，系統顯示地圖集，用戶通過選擇地點了解與關鍵詞相關的事件的分布情況，還可具體了解某個地點的事件。

2.3?探索式搜索系統中游戲化引入情況

調研國內外41篇相關文獻中所提及51個探索式搜索系統，剔除以下4類搜索平臺：已打不開或不可使用、可打開但需付費、難以確定其所屬類型、需使用VPN，最終篩選出19個探索式搜索系統，將它們歸入6類探索式搜索系統，結果見表3。

按照改進的MDA框架分析以上系統實例，以了解探索式搜索系統游戲化機制引入的現狀，包括是否已引入游戲化、游戲化的引入方式、引入的游戲元素類型，具體見表4。

由表4可知，基于時間軸、地圖結果集的探索式搜索系統未引入游戲化機制，這類系統的游戲化機制設計是在搜索過程或在非搜索過程中引入游戲化;進一步具體分析引入游戲化機制的探索式搜索系統時發現，層級分類、社會分類和動態聚類探索式搜索系統只是在非搜索過程引入游戲化，這類系統的游戲化機制設計是在搜索過程中引入游戲化;只有多面分類探索式搜索系統在搜索過程和非搜索過程均引入游戲化，這類系統的游戲化機制設計是繼續完善游戲化。

3?游戲化探索式搜索系統概念模型

游戲化探索式搜索系統的概念模型由游戲層、用戶層和系統層組成，見圖1。

1）游戲層。采用改進版MDA框架，以游戲元素為基礎，綜合考慮Bunchball白皮書[31]提出的游戲元素與機制的關系以及Suh A等[29]的游戲元素與用戶行為模型，利用單一或組合元素構建游戲模塊，各游戲模塊為用戶提供多樣的游戲功能，在提升用戶游戲體驗的同時增加了用戶參與度。

2）用戶層。體現了用戶與游戲化探索式搜索系統的關系。可視化界面中的游戲模塊滿足了不同類型用戶的需求，同時激發了用戶興趣、促進用戶的持續使用。

3）系統層。由數據模塊、功能模塊、交互模塊構成。數據模塊負責控制探索式搜索系統中的分類體系，保存用戶搜索的歷史記錄;功能模塊負責信息可視化（以表格、文字等方式呈現用戶想要的信息）、語境識別（分析用戶潛在的興趣領域，分析用戶檢索式的真實含義）、任務管理（保證用戶能夠回到之前的問題并加以解決）;交互模塊包含界面可視化、用戶之間的協作功能、筆記（記錄用戶探索過程中發生的認知變化）、標簽（幫助用戶對數據進行加工、處理，幫助用戶異步交流）。以上3個系統模塊作為后臺模塊，支持整個系統的運行。

本研究將6類探索式搜索系統、游戲模塊、系統模塊組合，設計主界面及6類搜索系統界面以實現搜索過程中的游戲化;將游戲模塊和系統模塊組合，構建其他游戲化交互界面，以滿足非搜索過程的游戲化需求。

4?探索式搜索系統游戲化設計

4.1?探索式搜索系統游戲模塊設計

游戲模塊的設計對應于概念模型的游戲層和用戶層。改進版MDA框架將游戲元素分為獨立元素和嵌入元素。合成模塊需兩種及以上元素相互結合實現游戲功能。合成模塊的設計遵循元素功能互輔原則。例如交易模塊中的交易、贈送共同實現了合作機制;等級模塊中和經驗隨搜索時長增加而增加，累積一定經驗等級提升，經驗與用戶積分到達一定閥值，用戶頭銜提升。獨立模塊是能夠單獨實現特定的游戲功能的單一游戲元素模塊。例如，排行榜模塊只有排行榜元素，其功能是促使用戶競爭。

本研究共設計了11個游戲模塊，包括5個獨立模塊和6個合成模塊。表5展示了模塊、元素/組件、機制/規則、功能之間的對應關系。在游戲模塊列中，帶星號的是合成模塊，不帶星號的是獨立模塊;在元素/組件列中，帶下劃線的是嵌入元素，無下劃線的是獨立元素。

4.2?探索式搜索系統游戲化界面設計

本文利用Axure RP8設計了包含6類系統集成的游戲化探索式搜索系統界面模型GUESS（Gamification Used by Exploratory Search System）。GUESS由13個界面組成，包括1個主界面、6個探索式搜索系統界面和6個游戲化界面。每個游戲界面集成一個或多個游戲模塊，每個界面均包含后臺系統模塊，其中數據模塊在前文所述功能的基礎上，添加用戶游戲資料存儲功能，功能模塊、交互模塊的作用不做改動。GUESS系統構成見表6。

4.2.1?GUESS主界面和游戲化搜索界面

GUESS系統主界面（圖2）提供了6類探索式搜索系統界面和6類游戲化界面的入口，方便用戶快速邏輯跳轉。

6類探索式搜索系統的界面見圖3。

4.2.2?GUESS游戲化交互界面

游戲化不僅可以引入搜索過程中，也可引入非搜索過程。用戶可以在商店、排行榜、好友、用戶、幫助界面使用相應的游戲模塊。

以部分GUESS游戲化交互功能界面（見圖4）為例，解釋其游戲化流程。好友界面包含好友、交易、幫助模塊，可實現好友間實時交流、與好友分享搜索過程中的難題并提供幫助、給好友贈送虛擬物品的功能;用戶可以在用戶界面中修改個人信息，包括頭像、昵稱，這些內容將在與其他用戶交流、分享時顯示，用戶還可以在此界面看到自己的等級、頭銜、積分、獎章、成就等信息。限于篇幅，排行榜、商店等其它游戲化交互界面不再展示。

4.3?游戲化探索式搜索系統對用戶及其搜索的支持

游戲模塊的作用包括激發用戶的使用興趣、促使用戶持續使用以及支持用戶搜索與交互。為進一步展示游戲化對探索式搜索的具體幫助，將支持用戶搜索與交互細分為在問題情境中使用游戲化幫助用戶掌握搜索領域的知識，以及在信息搜索中幫助用戶采用高效的搜索策略。將用戶按照使用時長分為新手和精英。表7梳理了不同的游戲模塊對兩類用戶的作用。“”為發揮主作用，“E”為發揮次作用。

通過以下常見情境分析游戲化探索式搜索系統運行的效果。

情境1：游戲化探索式搜索系統有效提升搜索用戶的粘性和體驗

當用戶嘗試使用探索式搜索系統對一個不確定的目標進行搜索時，搜索過程中會產生各種疑問，此時可向好友請求幫助（調用好友模塊）。當好友幫助用戶成功完成搜索后，雙方都可獲得一張可在商店使用的虛擬優惠券（調用商店模塊激發用戶興趣），并且好友可獲得積分獎勵（調用積分模塊

激發用戶興趣），當累計一定次數后可獲得獎章及成就（調用獎章模塊、成就模塊鼓勵用戶持續使用）。用戶累積使用搜索系統次數越多，經驗越多，等級、頭銜也就隨之提升（調用等級模塊維持用戶持續使用），在排行榜中將優先顯示等級高的用戶（調用排行榜模塊，運用競爭機制促使用戶通過大量使用提升排名）。此外，用戶可點擊幫助（Help）按鈕進入幫助界面，學習如何使用此系統（調用幫助模塊幫助解決問題），點擊左上角的喇叭按鈕開關背景音樂（調用音效模塊）來調整心情，保持良好的身心狀態，提升搜索體驗。

情境2：不同類型的游戲化探索式搜索系統提供充分交互實現對探索式搜索的支持

在整個探索式搜索過程中，游戲模塊的引入大大增強了用戶和系統之間的交互，形成有來有往的雙向交流，通過游戲模塊的行為反饋，幫助用戶掌握搜索領域知識、給用戶提供高效的搜索策略以及篩選出快捷搜索路徑，以實現游戲化對探索式搜索的支持。

當用戶遇到問題不知如何搜索時，可向系統請求幫助，通過系統的引導，學習搜索領域知識。例如，在基于層級探索式搜索系統的探索式搜索系統中，系統會提供層級分類的分類體系相關知識點，并為用戶提供相關參考意見，幫助用戶完成搜索。

當用戶對搜索領域知識有了一定了解后，系統將給出高效、便捷的搜索策略及路徑以供參考。例如，在基于社會分類的探索式搜索系統中，用戶按照自身需求選擇標簽，此時系統后臺會在數據庫中進行搜索，給用戶呈現出不同類型的結果，如圖片、詞條解釋、相關理論、超鏈接，用戶可選擇不同類型的結果進行高效快捷的搜索。不僅是基于社會分類的探索式搜索系統，6類系統中均設置了求助好友、系統幫助的功能。用戶可調用好友模塊，向搜索經驗豐富的好友求助，例如好友幫助更改、優化檢索詞，通過協助完成搜索，此外還可并通過好友間的互動學習搜索策略;其次，用戶可調用幫助模塊，求助系統以幫助文本的方式指引用戶學習高效的搜索策略、快捷搜索途徑以及搜索領域的知識，并且向用戶進行內容推薦，根據用戶搜索語境給出推薦檢索詞等。此外，積分、獎章、成就、等級模塊的引入不僅為了激發用戶興趣，還鼓勵用戶使用掌握高搜索技巧以及搜索方面的知識。

5?結?語

本文利用游戲化框架及探索式搜索系統機制構建了游戲化探索式搜索系統的概念模型，通過將游戲模塊嵌入到具體游戲化界面中實現探索式搜索系統的游戲化。然而，這一概念模型尚處于理論構建階段，仍需不斷調整以最終符合系統設計的目標。后續可利用原型法，評估該模型的可行性，驗證游戲模塊設計的合理性，并完成以上游戲化應用方案的系統實現，還將通過大量實驗研究探索用戶對游戲模塊的偏好、不同游戲元素對用戶參與的影響及其對探索式搜索效果的促進作用，以及探索式搜索系統的評估改進等問題。

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（責任編輯：孫國雷）