基于AHP層次分析法的兒童電子繪本角色面孔繪圖方式研究

顧芮冰，張丙辰，張仁杰，李尋，楊俞玲

基于AHP層次分析法的兒童電子繪本角色面孔繪圖方式研究

顧芮冰，張丙辰，張仁杰，李尋，楊俞玲

（江蘇師范大學(xué)，江蘇 徐州 221116）

通過(guò)解析學(xué)齡前兒童對(duì)不同繪圖方式的視覺(jué)認(rèn)知特點(diǎn)，總結(jié)主流繪圖方式的特征，為優(yōu)化繪本角色面孔設(shè)計(jì)提供參考。記錄被試對(duì)象加工不同繪圖方式角色面孔時(shí)的眼動(dòng)數(shù)據(jù)，分析數(shù)據(jù)并篩選眼動(dòng)指標(biāo)，結(jié)合層次分析法提煉繪本設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，構(gòu)建層次結(jié)構(gòu)模型。通過(guò)模糊矩陣進(jìn)行層次權(quán)重計(jì)算，計(jì)算各級(jí)層次準(zhǔn)則權(quán)重值。提煉電子繪本角色面孔的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，將9項(xiàng)眼動(dòng)指標(biāo)作為子準(zhǔn)則評(píng)定系數(shù)引入層次模型，進(jìn)行權(quán)重計(jì)算，獲知兒童對(duì)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則中繪圖方式的偏向次序，得到引導(dǎo)性與吸引性的排序結(jié)果一致，易記性排序截然相反，繼而總結(jié)出基于引導(dǎo)性、易記性、吸引性的繪本角色設(shè)計(jì)方法。基于層次分析法的學(xué)齡前兒童電子繪本角色面孔研究以客觀權(quán)重解析了兒童對(duì)不同繪圖方式的視覺(jué)加工特征，總結(jié)出3種設(shè)計(jì)準(zhǔn)則中繪圖方式與兒童的繪本閱讀效率、閱讀興趣間的相互影響，為后續(xù)設(shè)計(jì)主題性繪本提供了一定的參考，從而實(shí)現(xiàn)繪本對(duì)學(xué)齡前兒童的教育功能。

眼動(dòng)；學(xué)齡前兒童；電子繪本；繪本角色；繪圖方式；層次分析法

繪本作為兒童接觸到的第一本書，不僅可以增加幼兒的詞匯量，它還通過(guò)圖畫增強(qiáng)兒童手眼協(xié)調(diào)、解決問(wèn)題的能力，并開發(fā)其創(chuàng)造力和對(duì)拓展世界的理解，促進(jìn)兒童進(jìn)行更廣泛知識(shí)的學(xué)習(xí)[1]。十八大報(bào)告中強(qiáng)調(diào)“開展全民閱讀活動(dòng)”是豐富人民精神文化生活的重要途徑[2]，兒童繪本市場(chǎng)已逐漸向數(shù)字化方向發(fā)展，電子繪本因其時(shí)效性、便易性、趣味性等特點(diǎn)獲得了更多家長(zhǎng)、兒童的喜愛(ài)和選擇，且已在圖書市場(chǎng)中占據(jù)舉足輕重的地位。角色造型是繪本創(chuàng)作中至關(guān)重要的環(huán)節(jié)，它擔(dān)任著揭示人物性格、推進(jìn)情節(jié)發(fā)展、表達(dá)繪本含義的任務(wù)[3]，而繪本角色的面孔特征是吸引讀者的關(guān)鍵點(diǎn)，承載著兒童對(duì)繪本的認(rèn)同度和適應(yīng)度。學(xué)齡前兒童是電子繪本的最大受眾者，且該階段是嬰幼兒時(shí)期過(guò)渡到學(xué)齡階段的關(guān)鍵時(shí)期，對(duì)兒童的發(fā)展起到重要作用[4]，所以通過(guò)對(duì)學(xué)齡前兒童的實(shí)驗(yàn)分析可以更有效地促進(jìn)電子繪本角色面孔研究的發(fā)展。

1 學(xué)齡前兒童的視覺(jué)認(rèn)知特點(diǎn)

學(xué)齡前（3～6歲）兒童處于前運(yùn)算階段，他們認(rèn)為這個(gè)世界的所有事物都和人類一樣具有生命和感情，也能明白真實(shí)世界和虛幻世界的不同，因此朱吉虹等[5]建議在角色設(shè)計(jì)中可以通過(guò)擬人化的手法創(chuàng)建符合其主題氣質(zhì)的形象。在兒童的圖形認(rèn)知能力上，他們對(duì)輪廓分明、形象簡(jiǎn)單的圖形認(rèn)知度較高，周贊等[6]認(rèn)為適合兒童應(yīng)用的圖形應(yīng)是簡(jiǎn)潔、具象、可愛(ài)、活潑的。Vane等[7]針對(duì)兒童對(duì)顏色、形狀的二維認(rèn)知研究發(fā)現(xiàn)，3歲前的兒童以形狀抽象為優(yōu)勢(shì)，4～5歲的兒童轉(zhuǎn)為顏色抽象為優(yōu)勢(shì)，6歲后又回歸于形狀抽象優(yōu)勢(shì)。Jennifer等[8]通過(guò)實(shí)驗(yàn)表明，在視覺(jué)上學(xué)齡前兒童偏好對(duì)比度大、鮮明艷麗的顏色，比如相比黑白灰棕色而言，他們對(duì)紅黃綠等鮮艷顏色的感知能力更強(qiáng)，更喜歡色彩所帶來(lái)的刺激性。

通過(guò)以上學(xué)者研究可看出，學(xué)齡前兒童的視覺(jué)認(rèn)知偏向形色抽象模式，圖形加工方式為整體加工。在電子繪本設(shè)計(jì)中，通過(guò)探索學(xué)齡前兒童對(duì)形態(tài)、色彩等方面的偏好研究，創(chuàng)造出貼合兒童視覺(jué)認(rèn)知特點(diǎn)的電子繪本，會(huì)為其帶來(lái)更完美的閱讀體驗(yàn)。

2 電子繪本角色面孔設(shè)計(jì)

2.1 兒童電子繪本設(shè)計(jì)

電子繪本是具有互動(dòng)功能的電子書籍，它將圖像、聲音、動(dòng)畫和文本巧妙結(jié)合[9]。電子繪本的特殊性主要在于兒童可以自主閱讀且有效激發(fā)兒童的閱讀興趣[10]，幼兒在使用它的過(guò)程中或是使用之后對(duì)其產(chǎn)生一定的影響，這種影響更多地在于心理與精神上的疏導(dǎo)，以及對(duì)其情緒情感的培養(yǎng)。姜洪偉等[11]通過(guò)對(duì)比幼兒閱讀電子繪本與紙質(zhì)繪本的實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，電子繪本對(duì)兒童在閱讀過(guò)程中的閱讀興趣、注意力等方面具有直接影響，從而促進(jìn)兒童閱讀能力的發(fā)展。多位學(xué)者發(fā)現(xiàn)，電子繪本在特殊兒童教育中也起著重要作用。李亞婧[12]利用電子繪本對(duì)智力障礙兒童讀寫干預(yù)實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，電子繪本對(duì)智力障礙兒童的閱讀及讀寫方面都具有立即且持續(xù)的干預(yù)效果。

在電子繪本設(shè)計(jì)研究中，Sargeant[13]認(rèn)為電子繪本缺乏設(shè)計(jì)模型與設(shè)計(jì)法則，因此需要更全面的角度對(duì)電子繪本進(jìn)行進(jìn)一步研究。國(guó)內(nèi)學(xué)者中，如丁嘉陽(yáng)等[14]通過(guò)調(diào)查研究將國(guó)內(nèi)外兒童交互繪本的界面表現(xiàn)形式分為電子圖片集、視聽(tīng)動(dòng)畫集和體驗(yàn)反饋集。學(xué)者認(rèn)為在繪本角色設(shè)計(jì)上作者通過(guò)類比和聯(lián)想的隱喻設(shè)計(jì)使角色造型更加生動(dòng)有趣，內(nèi)涵層次更為豐富，增強(qiáng)讀者的代入感。

通過(guò)以上研究可以發(fā)現(xiàn)在電子繪本的引導(dǎo)下，兒童得以最直接地感受萬(wàn)物并逐漸豐富自身的想象力，提高語(yǔ)言及邏輯思維能力，培養(yǎng)探索精神，充實(shí)內(nèi)心情感。

2.2 兒童繪本角色面孔設(shè)計(jì)

以Justice[15]和Evans[16]為代表的美國(guó)學(xué)者使用眼動(dòng)實(shí)驗(yàn)對(duì)學(xué)齡前兒童閱讀繪本時(shí)的注視特征進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，兒童極少看文字，更多的注視點(diǎn)在圖畫。電子繪本以圖畫的形式作為主要內(nèi)容，切合主題的角色造型則是優(yōu)秀繪本的必要條件。

根據(jù)電子繪本角色造型分類，可分為動(dòng)物、人物、植物、器物4種造型。根據(jù)繪畫方式分類，又可將電子繪本分為水彩畫類、油畫類、簡(jiǎn)筆畫類、電腦制圖類。在面孔類型的實(shí)驗(yàn)中，Hoptman等[17]通過(guò)觀察被試對(duì)象對(duì)合成表情圖片的反應(yīng)，發(fā)現(xiàn)在真實(shí)面孔與卡通面孔間并不存在認(rèn)知差異。王軍利等[18]通過(guò)ERP技術(shù)探究?jī)和瘜?duì)卡通面孔認(rèn)知差異，得出兒童加工卡通人臉的速度快于卡通動(dòng)物。Kelly等[19]人指出，兒童對(duì)不同種族面孔的整體加工水平隨著年齡的增長(zhǎng)開始變化，對(duì)本種族面孔認(rèn)知發(fā)展逐漸趨向成熟的整體加工策略，對(duì)其他種族的面孔整體加工能力較弱。在角色繪圖方面，王靜梅等[20]通過(guò)對(duì)30名兒童進(jìn)行眼動(dòng)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，角色的繪圖方式在吸引力上存在顯著差異。

綜上所述，面孔是電子繪本設(shè)計(jì)中表達(dá)情感、推進(jìn)情節(jié)的重要依托，兒童通過(guò)對(duì)角色面孔的知覺(jué)可以獲得大量的繪本信息。電子繪本角色面孔研究對(duì)兒童認(rèn)知繪本、優(yōu)化面孔視覺(jué)認(rèn)知有著重要影響。盡管人們利用不同實(shí)驗(yàn)方式對(duì)電子繪本角色設(shè)計(jì)研究越來(lái)越多，但是在角色面孔的繪圖方式對(duì)兒童面孔加工影響方面的研究較少。因此，將繪本角色面孔設(shè)計(jì)引入兒童認(rèn)知研究中便成為非常重要的一項(xiàng)課題。

3 層次分析法

層次分析法（The Analytic Hierarchy Process）是美國(guó)統(tǒng)籌學(xué)家Saaty提出的一種定性和定量相結(jié)合的層次化、系統(tǒng)化的分析方法，其過(guò)程是將影響目標(biāo)層的因子列出，并根據(jù)因子之間的聯(lián)系建立層次結(jié)構(gòu)，再量化因子間的重要性，通過(guò)權(quán)重將重要性量化，通過(guò)層次分析得到最終目標(biāo)的權(quán)重[21]。吳振峰等[22]通過(guò)層次分析法將教師選擇英語(yǔ)線上繪本的各因素權(quán)重進(jìn)行歸納分析，為教師、教育機(jī)構(gòu)等提供了一套客觀且行之有效的線上繪本評(píng)選標(biāo)準(zhǔn)。趙艷曉等[23]為分析用戶對(duì)醫(yī)療輔導(dǎo)玩具的需求特征，運(yùn)用模糊層次分析法建立針對(duì)輔導(dǎo)玩具的各項(xiàng)設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)指標(biāo)，并進(jìn)行排序，為腫瘤兒童醫(yī)療輔導(dǎo)玩具總結(jié)出可信度較高的設(shè)計(jì)優(yōu)化策略。Wang等[24]在兒童智能水杯設(shè)計(jì)中引入層次分析法，有效減少了無(wú)用元素的干擾，從而提高了設(shè)計(jì)效率。

層次分析法作為解決具有層次結(jié)構(gòu)的復(fù)雜評(píng)價(jià)與決策問(wèn)題的方法，因其客觀性強(qiáng)、高效實(shí)用和相對(duì)簡(jiǎn)便的特點(diǎn)在國(guó)內(nèi)外已被廣泛使用，將眼動(dòng)實(shí)驗(yàn)與層次分析法相結(jié)合不僅可以有效避免單一實(shí)驗(yàn)方法中的主觀因素，而且通過(guò)權(quán)重值排列順序可以清晰地呈現(xiàn)分析結(jié)果，從而增強(qiáng)學(xué)齡前兒童對(duì)電子繪本角色面孔認(rèn)知特征實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性與可靠性。

4 面向?qū)W齡前兒童的電子繪本角色面孔偏好實(shí)驗(yàn)

此研究從兒童電子繪本中的人物角色面孔角度入手，研究繪圖方式對(duì)不同情緒的角色面孔與角色吸引力的影響。研究過(guò)程主要包括兒童繪本角色收集整理、實(shí)驗(yàn)樣本編制、眼動(dòng)實(shí)驗(yàn)和權(quán)重分析得出結(jié)論等4個(gè)階段。

4.1 研究目的

此次實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的目的主要是研究?jī)和曈X(jué)認(rèn)知特點(diǎn)與電子繪本角色繪圖方式之間的關(guān)系，分析討論兒童繪本角色設(shè)計(jì)的方法。

4.2 被試對(duì)象

隨機(jī)選取江蘇省徐州市某公立幼兒園大班、中班幼兒51人，完整完成實(shí)驗(yàn)者42人，其中男童22人，女童20人，平均年齡為5.56歲。所有被測(cè)試者均自愿參與，右利手、視力或矯正視力情況良好，無(wú)色盲、無(wú)精神病史和其他疾病。2組兒童性別和年齡的具體情況見(jiàn)表1。

表1 被試對(duì)象年齡分布

Tab.1 Age distribution table of subjects

4.3 繪本角色樣本收集與分析

經(jīng)調(diào)研并參考文獻(xiàn)資料，目前市場(chǎng)上70%的兒童讀物是繪本。2020年1～4月，少兒圖書市場(chǎng)占圖書零售整體市場(chǎng)的比例為30%，穩(wěn)居第一[25]。由于兒童電子繪本種類較多，通過(guò)到少兒活動(dòng)中心、幼兒園、輔導(dǎo)機(jī)構(gòu)等實(shí)地調(diào)研，并統(tǒng)計(jì)國(guó)內(nèi)外應(yīng)用商城統(tǒng)計(jì)銷量較高的兒童電子繪本，共收集150種較為典型的繪本角色面孔造型。在教輔人員及相關(guān)設(shè)計(jì)人員的篩選下，共選定代表性電子繪本27種，對(duì)其進(jìn)行分類，并結(jié)合相關(guān)文獻(xiàn)對(duì)其特征與風(fēng)格進(jìn)行分析，見(jiàn)表2。

根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)與表2中對(duì)代表性樣本的分類解析，可以提煉出3種使用較為廣泛的繪圖方式——簡(jiǎn)筆手繪、仿真手繪和卡通手繪[26]。通過(guò)表2可以看出，3種繪圖方式雖然在繪本中可能會(huì)呈現(xiàn)為多樣化的藝術(shù)風(fēng)格形式，但通過(guò)風(fēng)格解析可以發(fā)現(xiàn)，不同風(fēng)格間具有較為接近的特質(zhì)，而且這些特質(zhì)與繪圖方式的特征具有較高相似性，如以3種繪圖方式對(duì)多樣化的風(fēng)格進(jìn)行梳理概括，能夠更為高效、系統(tǒng)地對(duì)繪本角色面孔展開研究。

考慮到角色面孔的底色會(huì)對(duì)后續(xù)研究產(chǎn)生影響，對(duì)上述樣本的色值（、、）進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，并制作折線圖，可清晰地看出3種繪圖方式樣本色值的曲線變化。簡(jiǎn)筆手繪的色相基本為0，仿真手繪與卡通手繪的色相雖有差異，但從圖中可看出其波動(dòng)范圍主要集中在20°～40°。仿真手繪的飽和度變化顯著，其余2種繪圖方式的飽和度差異較小；3種繪圖方式的明度均處于較高范圍。

4.4 實(shí)驗(yàn)樣本

4.4.1 原始材料制作

1）通過(guò)網(wǎng)絡(luò)下載中國(guó)情緒圖庫(kù)，獲取清晰人物面孔圖片40張，去掉面孔的眼鏡、飾品和脖子等外部特征。為確保刺激材料的統(tǒng)一性，用Photoshop軟件處理圖片時(shí)，生成的圖片寬度為27.9 cm、高度20.32 cm、清晰度與亮度均保持一致。

2）情緒評(píng)定。通過(guò)將這40張不同情緒的人物面孔圖片與CMU Multi-PIE人臉數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行對(duì)比，CMU Multi-PIE人臉數(shù)據(jù)庫(kù)由卡耐基梅隆大學(xué)建立，如今已逐漸成為人臉識(shí)別研究中一個(gè)權(quán)威性的測(cè)試集合，安高云[27]、趙振華[28]、王智飛[29]等均在人臉識(shí)別的實(shí)驗(yàn)中采用了CMU數(shù)據(jù)庫(kù)。因兒童識(shí)別情緒能力有限，因此從庫(kù)中分別選定出平靜、愉快、不滿3種易于識(shí)別的情緒，并在中國(guó)情緒圖庫(kù)中選出3張符合與CMU Multi-PIE人臉數(shù)據(jù)庫(kù)中的3種情緒面孔進(jìn)行繪制。

表2 典型性電子繪本角色面孔樣本分析

Tab.2 Part of the electronic picture book character face samples

圖1 樣本圖片色值

4.4.2 實(shí)驗(yàn)樣本呈現(xiàn)

為了便于實(shí)驗(yàn)研究，對(duì)代表性樣本的繪圖方式進(jìn)行簡(jiǎn)化處理，均為正面面孔、男性角色、清晰的圖片。面孔主色設(shè)定參考圖1的HSB變化規(guī)律，增強(qiáng)面孔明度，因樣本均為亞洲面孔，所以繪制實(shí)驗(yàn)樣本時(shí)均降低其飽和度。為突出簡(jiǎn)筆手繪的特征，設(shè)定實(shí)驗(yàn)面孔為無(wú)底色，仿真手繪與卡通手繪的色相保持一致。通過(guò)CorelDRAWX7、Photoshop軟件對(duì)代表性樣本進(jìn)行3種繪圖方式的制作，最后生成3種情緒下的3種繪圖方式面孔樣本圖片9張，并根據(jù)繪圖方式與情緒類型進(jìn)行編碼，見(jiàn)表3。

實(shí)驗(yàn)角色分別按照同一情緒下的3種繪圖方式和同一繪圖方式下的3種情緒類型依次分布，共9張，分辨率為37.8 像素/cm，顏色模式（RGB）為8位，背景白色為RGB：255，255，255。實(shí)驗(yàn)樣本及呈現(xiàn)方式見(jiàn)圖2，按照試驗(yàn)程序設(shè)計(jì)依次自動(dòng)播放和切換刺激圖片。

表3 不同繪圖方式下的人物面孔樣本

Tab.3 Samples of human faces in different drawing methods

圖2 實(shí)驗(yàn)樣本呈現(xiàn)方式

4.5 實(shí)驗(yàn)因子

為考察反應(yīng)時(shí)等行為數(shù)據(jù)及眼動(dòng)數(shù)據(jù)，實(shí)驗(yàn)采用3（繪圖方式：簡(jiǎn)筆手繪、仿真手繪、卡通手繪）× 2（被試對(duì)象性別：男、女）雙因素混合實(shí)驗(yàn)。此次研究共進(jìn)行2輪實(shí)驗(yàn)，每輪實(shí)驗(yàn)所選實(shí)驗(yàn)材料均為單一變量，即同一繪圖方式的表現(xiàn)風(fēng)格與色值不變，同一情緒類型的面孔輪廓與五官特征不變。

4.6 實(shí)驗(yàn)程序

此實(shí)驗(yàn)通過(guò)七鑫易維公司生產(chǎn)的aSee Glasses眼鏡式眼動(dòng)儀記錄被試對(duì)象眼動(dòng)數(shù)據(jù)。該眼動(dòng)儀采樣率為120 Hz，呈現(xiàn)刺激圖片的顯示器分辨率為1 280× 800 dpi的微軟Surface Pro 7顯示器上。實(shí)驗(yàn)在一間獨(dú)立的房間內(nèi)進(jìn)行，光線自然，隔音效果較好，調(diào)整被測(cè)試者和顯示器之間的距離控制在50～70 cm。調(diào)整座椅高度，在實(shí)驗(yàn)開始之前使被試對(duì)象平視屏幕中央，先進(jìn)行三點(diǎn)校準(zhǔn)，使眼動(dòng)誤差控制在有效范圍內(nèi)，校準(zhǔn)后記錄眼動(dòng)數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)后通過(guò)aSee Glasses眼鏡式眼動(dòng)儀自帶的Studio1.1.17.8分析軟件將眼動(dòng)數(shù)據(jù)導(dǎo)出。

4.7 基于眼動(dòng)實(shí)驗(yàn)確定層次指標(biāo)

通過(guò)文獻(xiàn)梳理得知，國(guó)內(nèi)外眾多學(xué)者將眼動(dòng)指標(biāo)與設(shè)計(jì)評(píng)估方法相結(jié)合。Kuo等[30]將眼動(dòng)追蹤技術(shù)運(yùn)用到產(chǎn)品的設(shè)計(jì)評(píng)估中，并驗(yàn)證了被試對(duì)象的平均注視時(shí)長(zhǎng)、總注視時(shí)間、眼跳、瞳孔直徑等，可為研究產(chǎn)品的視覺(jué)吸引度及情感屬性提供可靠的評(píng)估指標(biāo)。黃晟等[31]利用眼動(dòng)技術(shù)提取連弧紋銘帶鏡的設(shè)計(jì)因子，通過(guò)眼動(dòng)熱圖劃分被試對(duì)象對(duì)連弧紋銘帶鏡興趣區(qū)域，即樣本的吸引性，從而提取并歸納其設(shè)計(jì)要素。邱相斌等[32]在研究中發(fā)現(xiàn)，注視點(diǎn)數(shù)量、注視時(shí)間、熱點(diǎn)分布圖等眼動(dòng)指標(biāo)可有效驗(yàn)證教學(xué)動(dòng)畫情緒對(duì)認(rèn)知加工和學(xué)習(xí)效果的引導(dǎo)性。

結(jié)合現(xiàn)有文獻(xiàn)，總結(jié)了眼動(dòng)指標(biāo)反映出被試對(duì)象在實(shí)驗(yàn)中的視覺(jué)認(rèn)知差異與注視特征，以下對(duì)9項(xiàng)眼動(dòng)指標(biāo)進(jìn)行解釋，見(jiàn)表4。

表4 眼動(dòng)指標(biāo)說(shuō)明

Tab.4 Eye movement description table

在此基礎(chǔ)上，根據(jù)珍妮弗等[33]和韓映紅等[34]學(xué)者提出的基于眼動(dòng)指標(biāo)的設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)模型，并結(jié)合兒童視覺(jué)認(rèn)知特征及電子繪本設(shè)計(jì)要素，通過(guò)訪問(wèn)設(shè)計(jì)學(xué)相關(guān)背景的專家并參考相關(guān)學(xué)者[35-37]的研究后建立遞階層次結(jié)構(gòu)[38]，見(jiàn)圖3。以繪圖方式設(shè)計(jì)元素為目標(biāo)層A，引導(dǎo)性、易記性、吸引性為準(zhǔn)則層B，眼動(dòng)指標(biāo)為子準(zhǔn)則層C。瞳孔直徑、目標(biāo)集中率、首次注視前時(shí)間反映出對(duì)被試對(duì)象視覺(jué)的引導(dǎo)性，即電子繪本的特征是否易被察覺(jué)，對(duì)兒童繪本閱讀的關(guān)注度具有顯著意義；再注視比、回看次數(shù)、注視率反映出兒童在繪本的視覺(jué)落點(diǎn)是否頻繁，可反映電子繪本的易記性；累計(jì)注視次數(shù)、累計(jì)注視時(shí)間、首次注視時(shí)間反映了繪本被注視后的關(guān)注度和兒童的認(rèn)同感，從而有效測(cè)量其吸引性。

圖3 遞階層次結(jié)構(gòu)

4.8 使用層次分析法計(jì)算眼動(dòng)指標(biāo)權(quán)重

層次分析法依據(jù)1～9層標(biāo)度確認(rèn)重要等級(jí)，但主觀性較強(qiáng)且可用性欠佳，因此結(jié)合模糊互補(bǔ)矩陣進(jìn)行調(diào)整，改用0～1標(biāo)度構(gòu)造判斷矩陣計(jì)算各眼動(dòng)指標(biāo)權(quán)重[39]，算法如下。

4.8.1 構(gòu)造模糊互補(bǔ)矩陣

模糊判斷矩陣：

(1)

4.8.2 求和矩陣

將互補(bǔ)判斷矩陣進(jìn)行求和：

(2)

并轉(zhuǎn)換公式：

(3)

4.8.3 構(gòu)造指標(biāo)權(quán)重

(4)

求新向量次方根：

(5)

得出所得向量歸一化后的權(quán)重向量：

(6)

眼動(dòng)指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)計(jì)算：

(7)

4.8.4 眼動(dòng)指標(biāo)權(quán)重計(jì)算

根據(jù)式（1），通過(guò)設(shè)計(jì)學(xué)方向?qū)I(yè)人員進(jìn)行子準(zhǔn)則層排序，則子準(zhǔn)則層模糊互補(bǔ)矩陣分：

由式（2）—（3）將互補(bǔ)矩陣進(jìn)行一致性轉(zhuǎn)換：

根據(jù)式（4）—（7）計(jì)算得出9項(xiàng)眼動(dòng)指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)：

4.9 眼動(dòng)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

通過(guò)對(duì)眼動(dòng)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析，得到男童和女童對(duì)實(shí)驗(yàn)樣本興趣區(qū)域的眼動(dòng)數(shù)據(jù)，詳見(jiàn)表5—6。

表5 男童兒童眼動(dòng)數(shù)據(jù)

Tab.5 Eye movement data of boys and children

表6 女童兒童眼動(dòng)數(shù)據(jù)

Tab.6 Eye movement data of girls and children

5 繪本角色面孔設(shè)計(jì)元素權(quán)重分析

5.1 引導(dǎo)性

引導(dǎo)性指實(shí)驗(yàn)中的樣本繪圖方式（Y）對(duì)被試對(duì)象的認(rèn)知加工影響。實(shí)驗(yàn)以簡(jiǎn)筆手繪（Y1）、仿真手繪（Y2）、卡通手繪（Y3）為變量因子，通過(guò)計(jì)算被試對(duì)象瞳孔直徑縮放比、目標(biāo)擊中率、首次注視前相對(duì)時(shí)間分析該繪圖方式的引導(dǎo)性，權(quán)值與引導(dǎo)性成反比。

1）被試對(duì)象的瞳孔直徑縮放比：

(8)

2）被試對(duì)象對(duì)繪圖方式的目標(biāo)擊中率：

(9)

3）被試對(duì)象對(duì)繪圖方式的相對(duì)首次注視前時(shí)間：

(10)

表7 繪圖方式的引導(dǎo)性指標(biāo)

Tab.7 Drawing way of leading indicators

表8 引導(dǎo)性權(quán)重

Tab.8 Guiding weight

因權(quán)值與引導(dǎo)性成反比，故該排序?yàn)閅3>Y2>Y1。卡通手繪因其可愛(ài)細(xì)膩的繪圖風(fēng)格對(duì)兒童的視覺(jué)引導(dǎo)性更強(qiáng)，在卡通手繪中強(qiáng)調(diào)眼部的描繪，細(xì)節(jié)感更強(qiáng)，這種大而圓的眼睛、平滑高挑的眉毛和寬闊飽滿的顴骨呈現(xiàn)的幼感給兒童以溫暖、親切的感覺(jué)，因此對(duì)兒童的視覺(jué)加工驅(qū)動(dòng)比簡(jiǎn)筆手繪和仿真手繪更強(qiáng)。簡(jiǎn)筆手繪和仿真手繪的引導(dǎo)性權(quán)值基本相同，男童對(duì)仿真手繪的加工能力略高于女童。

5.2 易記性

易記性指實(shí)驗(yàn)中繪圖方式（Y）對(duì)被試對(duì)象的記憶性影響權(quán)值，通過(guò)被試對(duì)象在觀看簡(jiǎn)筆手繪（Y1）、仿真手繪（Y2）、卡通手繪（Y3）時(shí)的相對(duì)再注視比、相對(duì)回看次數(shù)和注視率來(lái)計(jì)算繪圖方式的易記性，權(quán)值與易記性成反比。

1）被試對(duì)象對(duì)繪圖方式的相對(duì)再注視比：

(11)

2）被試對(duì)象對(duì)繪圖方式的相對(duì)回看次數(shù)：

(12)

3）被試對(duì)象對(duì)繪圖方式的相對(duì)注視率：

(13)

表9 繪圖方式的易記性指標(biāo)

Tab.9 Drawing way of memory

表10 易記性權(quán)重

Tab.10 Memory weight

易記性與權(quán)值大小為反比，因此排列順序?yàn)閅3> Y2>Y1。從易記性指標(biāo)中可發(fā)現(xiàn)兒童在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中對(duì)簡(jiǎn)筆手繪的回看比率較少，簡(jiǎn)筆手繪的線條簡(jiǎn)潔明確，既有高度的概括性又有可識(shí)性與示易性，這種概括性強(qiáng)且非機(jī)械化的平面繪圖方式可以幫助兒童快速提高對(duì)事物的認(rèn)知。仿真手繪與卡通手繪的細(xì)節(jié)比簡(jiǎn)筆手繪更多，因此學(xué)前兒童要耗費(fèi)更多的視覺(jué)加工時(shí)間，從而在易記性的維度上低于簡(jiǎn)筆手繪。

5.4 吸引性

吸引性指實(shí)驗(yàn)中繪圖方式（Y）對(duì)被試對(duì)象的吸引權(quán)值。通過(guò)被試對(duì)象在觀看3種簡(jiǎn)筆手繪（Y1）、仿真手繪（Y2）、卡通手繪（Y3）時(shí)的相對(duì)注視次數(shù)、相對(duì)累計(jì)注視時(shí)間和相對(duì)首次注視前時(shí)間來(lái)計(jì)算不同繪圖方式的吸引性，權(quán)值與吸引性成正比。

1）被試對(duì)象的相對(duì)注視次數(shù)：

(14)

2）被試對(duì)象的相對(duì)累計(jì)注視時(shí)間：

(15)

3）被試對(duì)象對(duì)繪圖方式的相對(duì)首次注視前時(shí)間：

(16)

表11 繪圖方式的吸引性指標(biāo)

Tab.11 Drawing way attract indicators

表12 吸引性權(quán)重

Tab.12 Attractiveness weight

從表12中可得到，3種繪圖方式的吸引性排序?yàn)閅3>Y2>Y1。在觀察眼動(dòng)實(shí)驗(yàn)過(guò)程與權(quán)重?cái)?shù)值反饋中都反映出卡通手繪的吸引性強(qiáng)于其他繪圖方式，且在整理眼動(dòng)數(shù)據(jù)時(shí)發(fā)現(xiàn)在同一種繪圖方式中兒童對(duì)樣本眼睛的注視時(shí)間較長(zhǎng)，鼻子次之。該結(jié)果雖然符合兒童對(duì)本族面孔的認(rèn)知，但是在簡(jiǎn)筆畫上表現(xiàn)得并不明顯，因此可以看出繪圖方式的復(fù)雜性將影響電子繪本角色對(duì)兒童的吸引程度。

5.5 實(shí)驗(yàn)分析與討論

結(jié)合上述權(quán)重結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，繪圖方式的不同特征與兒童的視覺(jué)體驗(yàn)具有特定的映射關(guān)系。總體看來(lái)，學(xué)齡前兒童對(duì)卡通手繪的角色面孔的引導(dǎo)性與興趣性反饋?zhàn)顝?qiáng)，其次是仿真手繪與簡(jiǎn)筆手繪方式，因此卡通手繪在兒童使用電子繪本時(shí)可增強(qiáng)兒童與角色的互動(dòng)性與學(xué)習(xí)的興趣性，從而鞏固兒童對(duì)繪本內(nèi)容的理解并構(gòu)成深刻印象。簡(jiǎn)筆手繪在角色的易記性上具有顯著優(yōu)勢(shì)，可以指導(dǎo)兒童的認(rèn)知加工過(guò)程，促進(jìn)理解能力和記憶能力的發(fā)展。仿真手繪在這3項(xiàng)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則中的反饋都較為一般，其獨(dú)特的三維立體感與真實(shí)感使兒童對(duì)該繪圖方式進(jìn)行間斷性的視覺(jué)加工，但并不持久。

根據(jù)教育部擬定的《3～6歲兒童學(xué)習(xí)與發(fā)展指南》，將學(xué)齡前兒童的學(xué)習(xí)和發(fā)展分為社會(huì)、科學(xué)、健康、語(yǔ)言、藝術(shù)五大領(lǐng)域。結(jié)合實(shí)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)與各維度特征，認(rèn)知學(xué)習(xí)類電子繪本旨在幫助兒童日常生活能力與早期的價(jià)值觀的形成，可以優(yōu)先考慮采用卡通手繪與簡(jiǎn)筆手繪的繪圖方式，這樣能夠更好地培養(yǎng)兒童興趣，繼而增強(qiáng)其教育效果，使兒童即使自主閱讀也能達(dá)到有效地積累社會(huì)化經(jīng)驗(yàn)規(guī)范日常行為。在科普百科類電子繪本中，建議以卡通手繪為主，科普類繪本的嚴(yán)謹(jǐn)性與欠缺的趣味性會(huì)減弱兒童的認(rèn)知加工能力，因此依靠電子繪本的交互特點(diǎn)，卡通手繪的吸引性將有效彌補(bǔ)科普性電子繪本的缺點(diǎn)，從而幫助兒童探索科學(xué)繪本的樂(lè)趣，啟發(fā)學(xué)齡兒童的科學(xué)思維。語(yǔ)言學(xué)習(xí)類電子繪本以培養(yǎng)學(xué)齡前兒童的閱讀理解能力、表達(dá)能力、思維判斷能力為教學(xué)目的，可以嘗試采用簡(jiǎn)筆手繪和仿真手繪的繪圖方式，簡(jiǎn)單明了且易記性較強(qiáng)的繪圖方式將有效強(qiáng)化學(xué)齡前兒童的記憶能力與理解能力，從而使其對(duì)繪本內(nèi)容的記憶性更高，繼而增強(qiáng)對(duì)繪本文字的閱讀理解，從而培養(yǎng)學(xué)齡前兒童的語(yǔ)言能力。根據(jù)觀察實(shí)驗(yàn)過(guò)程發(fā)現(xiàn)，同一種繪圖方式的角色面孔情緒變化對(duì)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則中的引導(dǎo)性影響較大，對(duì)易記性與吸引性的影響則并不明顯。這種情緒對(duì)引導(dǎo)性的影響表現(xiàn)在兒童對(duì)愉快情緒的視覺(jué)加工強(qiáng)于不滿和平靜，因此這種喚醒度高的情緒有助于兒童練習(xí)準(zhǔn)確識(shí)別他人情緒與人際關(guān)系管理的能力，在人際交往類繪本中可主要使用高喚醒度的情緒表達(dá)方式易于學(xué)齡前兒童接受。

綜上所述，根據(jù)眼動(dòng)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)3項(xiàng)設(shè)計(jì)因子進(jìn)行權(quán)重計(jì)算與討論，客觀地體現(xiàn)了學(xué)齡前兒童對(duì)電子繪本中不同繪圖方式的角色面孔的視覺(jué)認(rèn)知差異。引導(dǎo)性設(shè)計(jì)因子體現(xiàn)了學(xué)齡前兒童持久接收該角色面孔所表達(dá)的視覺(jué)信息的能力強(qiáng)弱，對(duì)輔助兒童長(zhǎng)時(shí)間記憶具有幫助；易記性設(shè)計(jì)因子體現(xiàn)了兒童對(duì)該角色面孔的初始印象是否深刻，對(duì)電子繪本內(nèi)容的包容度更強(qiáng)；吸引性體現(xiàn)了兒童對(duì)該角色面孔的偏好與傾向程度，對(duì)兒童快速認(rèn)同繪本、有效學(xué)習(xí)具有較大幫助。

6 結(jié)語(yǔ)

從繪本角色面孔的繪圖方式出發(fā)，提煉了3項(xiàng)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，并分析其對(duì)兒童的視覺(jué)認(rèn)知影響。結(jié)合眼動(dòng)數(shù)據(jù)，構(gòu)建影響學(xué)齡前兒童視覺(jué)加工的繪本角色面孔設(shè)計(jì)準(zhǔn)則層次，并以中國(guó)情緒圖庫(kù)圖片為原型制作樣本，運(yùn)用模糊層次法，計(jì)算出各準(zhǔn)則的權(quán)重值。從權(quán)重上分析兒童在不同繪圖方式下對(duì)角色面孔的認(rèn)知差異，并歸納出3項(xiàng)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則與繪本設(shè)計(jì)的映射關(guān)系。該層次將抽象的繪本角色面孔因子轉(zhuǎn)換為客觀的權(quán)重值，避免了設(shè)計(jì)時(shí)的主觀性，為繪本角色設(shè)計(jì)提供科學(xué)有效的理論依據(jù)。

此研究所提出的基于模糊層次分析法的學(xué)齡前兒童繪本角色面孔繪圖方式的權(quán)重分析方法，為不同主題繪本的繪圖方式設(shè)計(jì)提供了參考，為家長(zhǎng)及教輔人員的繪本選擇提供參照，促進(jìn)了學(xué)齡前兒童對(duì)繪本角色的認(rèn)知能力與繪本閱讀效率，從而減輕了家庭教育壓力和社會(huì)教育負(fù)擔(dān)，提高了繪本對(duì)學(xué)齡前兒童的教育價(jià)值。

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Role Face Drawing Methods of Children's Electronic Picture Books Based on AHP Nalytic Hierarchy Process

GU Rui-bing, ZHANG Bing-chen, ZHANG Ren-jie, LI Xun, YANG Yu-ling

(Jiangsu Normal University, Jiangsu Xuzhou 221116, China)

The paper aims to summarize the characteristics of mainstream drawing methods and provide references for optimizing the character face design of picture books by analyzing the visual cognitive characteristics of different drawing methods of preschool children. The eye movement data of the subjects when processing the character faces in different drawing methods is recorded and analyzed, the eye movement indicators are filtered, the fuzzy analytic hierarchy process is combined to refine the drawing book design guidelines, and a hierarchical structure model is built. The fuzzy matrix is used to calculate the level weight, and the weight value of each level criterion is obtained. The three design criteria for the character faces of the electronic picture book are refined, nine eye movement indicators are introduced as sub-criteria evaluation coefficients into the hierarchical model, and weight calculations are performed to learn the child's preference order for the drawing methods in the design criteria, and obtain guidance and attractiveness. The ranking results are the same, but the memorability ranking is completely opposite, and then a picture book character design method based on guidance, memorability, and attractiveness is summarized. Based on the analytic hierarchy process, the study on the role and face of the electronic picture book for preschool children analyzes the children's visual processing characteristics of different drawing methods with objective weights, and summarizes the interaction between the drawing method and the children's picture book reading efficiency and reading interest in the three design guidelines. The influence provides a certain reference value for the subsequent design of thematic picture books, so as to realize the educational function of picture books for preschool children.

eye movements; preschool children; electronic picture books; picture book roles; drawing methods; analytic hierarchy process

TB472

A

1001-3563(2022)10-0221-11

10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.10.027

2022-01-06

江蘇師范大學(xué)研究生科研與實(shí)踐創(chuàng)新計(jì)劃（2020XKT197）；教育部人文社會(huì)科學(xué)研究規(guī)劃基金（18YJAZH123）

顧芮冰（1996—），女，碩士生，主攻兒童產(chǎn)品設(shè)計(jì)。

張丙辰（1976—），男，博士，教授，主要研究方向?yàn)閮和a(chǎn)品設(shè)計(jì)。

責(zé)任編輯：陳作