數字閱讀中界面布局對閱讀效果的影響研究

段莉莉，施笑畏，萇道方（上海海事大學．物流工程學院，．物流科學與工程研究院）

1 文獻回顧

隨著數字信息時代的到來，國內外學者紛紛投入到電子閱讀的研究中。馬捷等提出，數字閱讀的使用意愿受信源特征、動機和信息內容特征等因素的影響，且使用意愿在年齡上存在差異。［1］趙小燕發現，娛樂消遣和瀏覽網頁是白領青年選擇數字閱讀的首要動機。［2］徐孝娟等從 “用戶價值導向” 探索用戶從傳統紙質媒體到數字閱讀媒體轉移的動機，發現用戶更多的受功能性價值、機會性價值、社會性價值以及情感性價值的影響。［3］崔文浩指出，信息獲取速度與成本是大學生選擇數字閱讀的因素，而視覺感受差異等是放棄數字閱讀的因素。［4］閆秋玉發現，數字閱讀受外界因素、閱讀器因素、自身因素和數字閱讀內容因素等影響。［5］

閱讀深度是閱讀效果的一種表現形式，通過閱讀理解呈現關鍵結果。陳志慧提出，相關部門尤其是圖書館應該倡導深度閱讀、培養閱讀習慣和重建閱讀體驗，正確引導用戶合理安排閱讀時間、開展經典文獻的 “深閱讀” 。［6］Hsieh等發現，用戶紙質閱讀的理解水平高于數字閱讀，且屏幕尺寸對閱讀效果沒有影響，并認為移動閱讀速度偏快導致了較低的閱讀理解水平。［7］Ziming Liu認為，讀者在閱讀過程中的集中時間減少，且傾向于選擇快速閱讀、非線性閱讀，而沒有深閱讀的過程。［8］楊茂提出，數字閱讀自身特點、承載介質、讀者自身閱讀能力、社會大環境是影響大學生閱讀深度的主要因素。［9］馬捷等提出，閱讀中篇科普文章時紙質閱讀理解效果高于數字閱讀，但在沉浸體驗方面兩者無明顯差異。［10］

閱讀體驗是閱讀研究中的一個重要切入點，具有多種表現形式。袁曦臨等基于移動設備終端，以讀者耗時及中斷次數等為指標，進行閱讀體驗研究。［11］宮昌俊等以美觀性、舒適度等閱讀體驗為指標來感知不同的學習風格。［12］侯冠華等通過視覺舒適度、疲勞度分析不同年齡間的差異。［13］郭西雅指出，顯示亮度、色溫和閱讀時長均會對視覺疲勞產生影響。［14］Benedetto等分析了屏幕亮度和環境照度對長時間數字閱讀（1小時及以上）帶來的視覺疲勞影響。［15］陳雋等基于閱讀深度從產品外觀、交互方式操作界面以及基于知識分享的大數據社交閱讀服務平臺設計角度，提出面向消費類電紙書產品設計的思路。［16］

綜合來看，數字閱讀的研究已經相當豐富。國外研究主要以實證為主，實驗研究方法應用比較成熟；國內數字閱讀的研究以文字闡述類為主，僅有少數研究借鑒國外的研究方法如眼動追蹤、問卷調查等進行實證研究，［17］并且從數字閱讀界面布局視角出發的研究還比較匱乏。因此，本研究從數字閱讀的界面布局角度出發，運用眼動追蹤方法，將理論研究與實證研究相結合，探究影響讀者閱讀效果和體驗的因素。

2 理論基礎與數據采集

（1）理論基礎。閱讀的過程是從淺到深的漸進過程，是人們在現代獲得知識的重要途徑之一。1994年，Birkerts在談及電子時代閱讀的命運時首創了深閱讀（Deep Reading）這一詞匯。［18］深閱讀是促進理解的一系列過程，包括推論、演繹推理、批判分析、反思和洞察等，同時也是從碎片式、經驗化的思維轉向整體性、理性化或者從表象的世界抽離,轉而凝視內在的一種閱讀形式。［19］周亞從閱讀效果角度對深閱讀和淺閱讀進行區分，發現讀者在進行淺閱讀時大腦的參與程度不高,一般停留在了解或知其大概的層面,而深閱讀是對于閱讀內容熟悉、理解與掌握達到較高程度的閱讀。［20］可見，從閱讀理解方面探討閱讀深度具有一定的價值。閱讀體驗是指讀者在閱讀主體的刺激下而產生的一種內在反應，閱讀主體界面布局的不合理會導致讀者視覺疲勞，有效緩解視覺疲勞、營造良好的閱讀體驗才能更好地推廣閱讀活動。

（2）數據采集。眼動指標通過眼動儀Smart Eye pro采集，本研究通過文獻調研對眼動指標進行初步篩選。汪宴賓通過2小時的模擬駕駛實驗，發現清醒和疲勞狀態下被試者的注視持續時間均值和標準差存在顯著差異。［21］Koo等通過研究觀看LED電視引起的視覺疲勞發現，視覺疲勞的主觀和客觀測量都依賴于顯示亮度、形式和年齡組，瞳孔直徑隨著顯示亮度、顯示形式和年齡組等觀察條件降低，驗證了瞳孔直徑與主觀疲勞的相關性。［22］Chi等用瞳孔直徑、眼跳幅度、人眼調節能力、主觀報告、任務成績等測試了視覺疲勞程度，發現瞳孔直徑、眼跳幅度和主觀報告對閱讀任務中的視覺疲勞敏感，［23］并且注視點持續時間、眼跳幅度、瞳孔直徑可以有效地反映閱讀效果。因此，本文將分別采集注視點持續時間、眼跳幅度以及瞳孔直徑進行實驗分析。

3 實驗方法

3.1 實驗設計

本實驗采用正交試驗設計方案，將字體分別設置為宋體、黑體、楷體，字號分別設置為10.5pt、12pt、14pt，背景顏色（RGB）分別設置為白色（255，255，255）、淡茶色（211，198，164）、淺綠色（203，231，206）。其中字體、字號、背景顏色為被試內變量，材料類型為被試間變量，被試者的后測成績以及主觀視覺疲勞度為自變量。通過閱讀后的后測問卷反映讀者的閱讀深度，讀者的主觀視覺疲勞度反映讀者閱讀體驗。

3.2 實驗被試對象與儀器

被試對象為32名本科生和碩士生，平均年齡20.16歲（SD=1.95），全部被試對象閱讀能力健全且裸眼視力或校正視力正常，無色盲、色弱情況，母語為漢語。被試者在實驗開始前均進行前測問卷測試，以保證所有有效被試者沒有或只擁有較低的與閱讀內容相關的知識經驗，防止先前知識經驗對被試閱讀效果產生影響。因2名被試者具有先前知識，故剔除2組無效數據，最終實際被試對象為30人，根據材料類型將實驗被試對象隨機分為兩組，每組15人。實驗平臺由一臺安裝了Smart-eye Pro5.9的眼動儀和Gaze-Tracker眼動分析軟件的華碩臺式眼動—行為系統工作站組成，眼動儀進行眼動追蹤，Gaze-Tracker獲取眼動數據并進行數據分析。

3.3 實驗材料

在選取實驗材料時，為了盡可能消除其他因素對實驗結果的影響，要嚴格控制實驗材料的內容、字數、間距、環境照度等外部因素，以保證實驗結果的變化均源于字體、字號以及背景顏色的變化。本研究實驗材料選用純文本內容，分為社科與文史兩類，每種材料均選自同一題材。根據正交試驗設計表L9（見表1），社科類以及文史類材料各9種，材料的格式設置為小四，行間距設置為單倍行距，首行縮進2個字符，無背景音樂，屏幕亮度為被試者選擇的舒適亮度。

表1 電子界面布局評估正交實驗表

3.4 實驗程序

實驗時間為8∶00—11∶00和14∶00—17∶00兩個時間段。整個實驗過程均采用隔光普通照明環境以降低外界光線對眼動實驗的影響。實驗程序分為7個步驟：①實驗儀器；②通過前測問卷篩選無效數據，將有效被試隨機分配到兩組中；③向被試講解實驗目的及注意事項，并確保被試在實驗開始之前眼睛處于非疲勞狀態，然后開始正式實驗；④一種材料閱讀結束后，完成主觀閱讀疲勞測驗；⑤完成后測問卷；⑥被試對象休息2分鐘，進行另一種材料的實驗，步驟同④—⑥；⑦直至30個被試閱讀完9種材料實驗結束。

3.5 問卷設計

主觀視覺疲勞度問卷采用Likert 7點制評分，1代表非常疲勞，7代表非常不疲勞。前測問卷采用Likert 5點制評分，1-5分別代表很少、較少、一般、較多、很多。后測問卷分為保持測驗和理解測驗，其編制則參考前人研究。［24］保持測驗是一種基于閱讀材料的問卷調查，其中記憶測試與閱讀內容直接相關。保持測試為選擇題和判斷題，共4道計8分。理解測驗主要根據閱讀內容來研究深層次的問題，由兩個簡答題組成，共計8分。測試后，問卷由兩名接受滿分答案培訓的記分員進行評估。當后測分數達到9分及以上時，讀者狀態由淺閱讀進入深閱度，分數越高表示閱讀深度越高。

4 實驗結果

實驗完成后，將所得的 “.txt” 文件導入EXCEL（見表2），并對導入的數據進行預處理，提取注視點持續時間、眼跳幅度、瞳孔直徑的表征參數，剔除異常數據，將預處理后的數據導入SPSS進行獨立樣本t檢驗，查看組間的差異，并對眼動數據與主觀疲勞進行相關性檢驗。

表2 實驗結果及問卷結果具體數據

4.1 眼動指標與閱讀深度的相關性

將眼跳幅度、注視點持續時間與后測成績進行擬合（見圖1）。注視點持續時間與后測成績有明顯的負相關關系，隨著注視點持續時間的減少，后測成績逐漸升高，閱讀深度升高；眼跳幅度與后測成績有明顯的正相關關系，隨著眼跳幅度的增加，后測成績逐步升高，閱讀深度升高（見圖2），瞳孔直徑與后測成績沒有明顯的相關關系。

通過眼動指標和后測成績進行相關性分析發現，注視點持續時間與閱讀深度成負相關，眼跳幅度與閱讀深度成正相關，瞳孔直徑閱讀深度沒有明顯的線性關系，因此通過注視點持續時間以及眼跳幅度對閱讀深度進行分析。

圖1 眼跳幅度、注視點持續時間與閱讀深度相關性

圖2 瞳孔直徑與閱讀深度相關性

4.2 眼動指標與視覺疲勞的相關性

將注視點持續時間、眼跳幅度、瞳孔直徑均值與主觀疲勞度均值導入SPSS進行相關性分析，發現眼跳幅度的Pearson相關系數為-0.475（p=0.196），說明主觀疲勞與眼跳幅度的相關性不顯著，因此眼跳幅度不能作為檢驗視覺疲勞的有效參數。注視點持續時間、瞳孔直徑的Pearson相關系數分別為0.683（p=0.043＜0.05）、-0.880（p=0.002＜0.01），說明主觀疲勞與注視點持續時間存在正相關關系，而與瞳孔直徑之間具有很強的負相關性，這與Wang Y等的研究結果［25］一致。隨著視覺疲勞的不斷加深，造成被試者無意識地對文章注視點持續時間變長，瞳孔直徑普遍減小，可見注視點持續時間以及瞳孔直徑可以有效地反映被試者的視覺疲勞程度。

4.3 注視點持續時間、眼跳幅度以及瞳孔直徑分析

（1）對注視點持續時間進行單因素分析發現，文史類材料和社科類材料在三個因素上的差異均不顯著。從字體上看，黑體字形注視時間最長，注視時間的延長意味著加工難度的增大，且視覺負荷增大，視覺疲勞嚴重；從字號來看，12pt字號注視時間最短，產生的視覺疲勞最低；從背景顏色來看，淡茶色背景注視時間最短，能夠有效緩解視覺疲勞?？紤]三個因素的相互作用發現，兩種材料均在 “A1B3C3” 和 “A3B1C2” 兩種頁面布局方式上注視時間最長，即 “仿宋體、14pt、淺綠色背景” 和 “黑體、10.5pt、淡茶色背景” 兩種組合方式在閱讀時信息加工難度較大，視覺疲勞較嚴重；兩種材料均在 “A1B2C2（宋體、12pt、淡茶色背景）” 和 “A2B3C2（楷體、14pt、淡茶色背景）” 組合方式注視時間最短，視覺疲勞較輕。

（2）對眼跳幅度進行單因素分析發現，文史類材料和社科類材料在三個因素上差異顯著。從字體上看，宋體眼跳幅度最長，說明方正書宋字體最易識別；從字號來看，12pt字號眼跳幅度最長；從背景色來看，淡茶色背景眼跳幅度最長。綜上所述，宋體中號字體、在淡茶色背景下最容易被識別，信息加工難度最小。就相互作用的影響因素分析發現，兩種材料均在 “A1B2C2” 和 “A2B3C2” 兩種頁面布局方式上眼跳幅度最長，即 “宋體、12pt、淡茶色背景” 和 “楷體、14pt、淡茶色背景” 兩種組合方式在閱讀時信息加工難度較其他組合方式最??；兩種材料均在 “A1B3C3（宋體、14pt、淺綠色背景）” 和 “A3B1C2（黑體、10.5pt、淡茶色背景）” 組合方式眼跳幅度最短。

（3）對瞳孔直徑進行單因素分析發現，從字體上看，宋體對眼睛造成的負荷最小，產生的視覺疲勞較低；從字號上來看，12pt對眼睛造成的負荷最低；從背景色角度看，淡茶色和淺綠色都能有效降低眼部負荷，白色背景造成的眼部負荷最大。因此，為了緩解視覺疲勞可選擇 “宋體、12pt、淡茶色或淺綠色背景” 。組合因素對瞳孔直徑的影響綜合分析發現，兩種材料均在 “A2B1C3” 或 “A3B1C2” 下瞳孔直徑最小，即 “楷體、10.5pt、淺綠色背景” 或 “黑體、10.5pt、淡茶色背景” 下對眼部造成的心理負荷最大，視覺疲勞最嚴重。而在 “A2B2C2（宋體、12pt、淡茶色）” 材料下瞳孔直徑最大，即心理負荷最小，視覺疲勞最低。

4.4 兩種材料的對比分析

就閱讀深度而言，后測成績中文史類成績顯著高于社科類材料，表明文史類材料相較社科類材料更容易使讀者深入閱讀。注視點持續時間和眼跳幅度在兩種材料之間也存在著差異，但相較于眼跳幅度，注視點持續時間的差異性更顯著，表明眼動指標中注視點持續時間對于閱讀深度的檢測更加靈敏。就閱讀體驗而言，主觀視覺疲勞評分結果顯示，社科類材料相較于文史類材料造成的眼部負荷更高，視覺疲勞更嚴重。兩種材料下注視點持續時間存在顯著性差異（p=0.000＜0.001），而瞳孔直徑無顯著性差異（p=0.098），表明眼動指標中注視點持續時間對于視覺疲勞的檢測靈敏度更高。因此，檢測閱讀深度以及視覺疲勞時，除了靈敏度高的主觀評測方法，可以采用眼動指標中的注視點持續時間進行檢測。

5 結語

本研究通過眼動追蹤實驗對數字閱讀中文史類和社科類兩種材料的界面布局進行了研究，探究了數字閱讀的界面布局對閱讀深度以及視覺疲勞的影響，提出了合理的界面布局方案以及眼動追蹤實驗研究中可采用的眼動指標，以期為數字閱讀的深入研究提供參考。