余沁，劉龍繁，熊艷△，劉可心，陳宇

(1.四川大學(xué)商學(xué)院，成都 610065；2.四川大學(xué)制造科學(xué)與工程學(xué)院，成都 610065；3.四川大學(xué)水利水電學(xué)院，成都 610065；4. 四川大學(xué)建筑與環(huán)境學(xué)院，成都 610065)

1 引 言

人保持注意力集中狀態(tài)的時(shí)間是有限的，教育心理學(xué)有個(gè)重要觀點(diǎn)是：“一般青少年的注意力持續(xù)集中有10～30 min左右,成人注意力持續(xù)集中有30～50 min”[1]。而學(xué)生在課堂上始終保持注意力集中的狀態(tài)是不可能實(shí)現(xiàn)的，因此,學(xué)生就會(huì)在注意力低下時(shí)很容易遺失重要的教學(xué)信息。假設(shè)學(xué)生能夠在高警惕性下，最短的時(shí)間內(nèi)獲得重要的課堂教學(xué)信息，就可以有效的彌補(bǔ)注意力低下時(shí)遺失的教學(xué)信息。為了提高多媒體課件的可理解性，加強(qiáng)教學(xué)信息傳遞方式的設(shè)計(jì)，目前很多研究者從不同媒體材料、動(dòng)畫、媒體組合、色彩(如背景顏色)、提示信息、先前經(jīng)驗(yàn)和情緒等多方面進(jìn)行研究[2]，也有研究者針對(duì)字體呈現(xiàn)方式對(duì)多媒體閱讀效果的影響做了一些相關(guān)的研究，水仁德和王立丹[3]研究了字體的大小和位置對(duì)多媒體理解的影響；杜夢(mèng)源[4]還研究了文字的顏色和時(shí)間壓力對(duì)閱讀效果的影響?？梢钥闯?，多媒體學(xué)習(xí)研究中非常缺乏對(duì)多媒體最基本的組成元素-字體文本的研究。但其實(shí)在學(xué)習(xí)中，最重要的是掌握關(guān)鍵的信息，比如文本中的關(guān)鍵詞或標(biāo)題等。所以,以合適形式對(duì)多媒體課件的關(guān)鍵字加以強(qiáng)調(diào)對(duì)高效學(xué)習(xí)有著很重要的作用，而本研究針對(duì)字體強(qiáng)調(diào)方式對(duì)閱讀效率影響的研究彌補(bǔ)了這樣一個(gè)研究漏洞。該項(xiàng)研究還有助于提高教師授課“可理解性”和讓學(xué)生快速捕捉多媒體課件中的重點(diǎn)信息，并藉此提高學(xué)生課堂學(xué)習(xí)效率。

2 眼動(dòng)追蹤技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

眼動(dòng)追蹤技術(shù)是一種重要的心理學(xué)研究方法，即通過(guò)記錄人眼球的運(yùn)動(dòng)過(guò)程來(lái)分析人體生理和心理變化的一種研究方式。

研究者們基于美國(guó)學(xué)者理查德梅耶的認(rèn)知理論[5],探討多媒體設(shè)計(jì)與學(xué)習(xí)成效的關(guān)系問(wèn)題，認(rèn)為認(rèn)知理論是相關(guān)多媒體工作設(shè)計(jì)符合學(xué)習(xí)者認(rèn)知架構(gòu)的多媒體課件的重要理論。關(guān)于眼動(dòng)的本質(zhì)，Just和Carpenter[6]提出了“眼-心理”(Eye-Mind)假說(shuō)，該假說(shuō)認(rèn)為眼球運(yùn)動(dòng)為“注意力分配到了哪兒”提供了動(dòng)態(tài)追蹤。在一個(gè)復(fù)雜的信息加工過(guò)程中，閱讀、眼動(dòng)和注意力之間是密不可分的。眼動(dòng)的測(cè)量揭示了基本的認(rèn)知過(guò)程、閱讀理解機(jī)制和視覺(jué)加工過(guò)程[7-8]。鄭玉瑋[2]認(rèn)為，眼動(dòng)閱讀研究中常用的眼動(dòng)指標(biāo)主要從三個(gè)維度進(jìn)行分類：時(shí)間、空間和數(shù)。常見(jiàn)的時(shí)間眼動(dòng)指標(biāo)有總注視時(shí)間和第一次注視時(shí)間；空間指標(biāo)是在空間維度內(nèi)測(cè)量眼球運(yùn)動(dòng)，如注視位置、注視順序等；數(shù)的指標(biāo)對(duì)眼動(dòng)的測(cè)量建立在一個(gè)數(shù)或頻率的基礎(chǔ)上，比如總注視次數(shù)、眼跳次數(shù)等。本研究的創(chuàng)新點(diǎn)就在于合理的運(yùn)用眼動(dòng)指標(biāo)去解釋學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)多媒體課件時(shí)文字強(qiáng)調(diào)方式的重要作用。

3 研究實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

3.1 實(shí)驗(yàn)儀器與材料

本實(shí)驗(yàn)采用SMI RED 500HZ眼動(dòng)儀。試驗(yàn)原理：通過(guò)角膜反射，并采樣頻率。將眼動(dòng)儀連接到17寸顯示器，調(diào)整顯示器的亮度確保多媒體課件內(nèi)容清晰呈現(xiàn)。在顯示器前75～80 cm處放置較為舒服的高背座椅，使被試者可以獲得最佳閱讀姿勢(shì)。

實(shí)驗(yàn)的閱讀材料為四川大學(xué)精品課程的PPT課件(5組× 6頁(yè)=30頁(yè))，在每頁(yè)P(yáng)PT中加入實(shí)驗(yàn)研究的5種強(qiáng)調(diào)方式，實(shí)驗(yàn)被試按照實(shí)驗(yàn)任務(wù)要求在PPT中找出目標(biāo)詞語(yǔ)即結(jié)束閱讀。

為了排除其他因素對(duì)被試者的閱讀造成干擾，實(shí)驗(yàn)材料中PPT的背景為最適合閱讀的白色RGB(225, 225, 225)[9-10]，單頁(yè)字?jǐn)?shù)均為250字，字體采用最常用的宋體，字號(hào)為18。

3.2 實(shí)驗(yàn)者與實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn)被試為四川大學(xué)不同專業(yè)中隨機(jī)抽取15名本科生，年齡在20～22歲之間，所有被試者視力或矯正視力正常，無(wú)色盲，實(shí)驗(yàn)被試為首次學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)材料。

實(shí)驗(yàn)前期由500名普通大學(xué)生對(duì)最常見(jiàn)的字體強(qiáng)調(diào)顏色進(jìn)行問(wèn)卷調(diào)查，確定出常用的顏色為藍(lán)色RGB(0,0,255)、紅色RGB(255,0,0)和黑色RGB(0,0,0)，其中黑色為對(duì)照組。本實(shí)驗(yàn)研究的字體強(qiáng)調(diào)方式為3(字體顏色)×2(是否加粗)兩種形式兩兩組合而成的6種強(qiáng)調(diào)方式：

(1)黑色為強(qiáng)調(diào)(對(duì)照實(shí)驗(yàn));(2)黑色加粗為強(qiáng)調(diào)方式;(3)藍(lán)色為強(qiáng)調(diào)方式;(4)藍(lán)色加粗為強(qiáng)調(diào)方式;(5)紅色為強(qiáng)調(diào)方式;(6)紅色加粗為強(qiáng)調(diào)方式。

為了保證實(shí)驗(yàn)的可信度，我們將整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程分為練習(xí)階段和試驗(yàn)階段。

練習(xí)階段：練習(xí)開(kāi)始前先對(duì)被試者進(jìn)行眼動(dòng)校準(zhǔn)，校準(zhǔn)后告訴被試者身體要保持目前的姿勢(shì)(或保持頭部不動(dòng))。

實(shí)驗(yàn)階段：(1)呈現(xiàn)指導(dǎo)語(yǔ)。(2)被試者清楚要求后開(kāi)始測(cè)試。(3)閱讀完畢后按鍵結(jié)束，記錄被試者眼動(dòng)信息。

4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

通過(guò)對(duì)15名被試進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，總計(jì)獲得了330條有效樣本數(shù)據(jù)。本研究提取總注視次數(shù)、閱讀時(shí)間、目標(biāo)區(qū)停留時(shí)間數(shù)據(jù)，采用社會(huì)科學(xué)統(tǒng)計(jì)軟件 SPSS Statistics 17.0 結(jié)合因素分析法對(duì)眼動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行描述性統(tǒng)計(jì)、方差分析、兩兩t檢驗(yàn)，如果能判斷出哪些材料更具吸引力，哪些材料被學(xué)生優(yōu)先知覺(jué)，就可以判斷哪種強(qiáng)調(diào)方式更占優(yōu)勢(shì)，總結(jié)出大學(xué)生在多媒體學(xué)習(xí)過(guò)程中的認(rèn)知規(guī)律。

4.1 總注視次數(shù)

為了看清某一物體，兩只眼睛必須保持一定的方位，才能使物體成像在視網(wǎng)膜上，這種眼睛對(duì)準(zhǔn)對(duì)象的活動(dòng)就叫注視。實(shí)驗(yàn)被試在閱讀實(shí)驗(yàn)材料反復(fù)的搜索目標(biāo)詞匯時(shí)，會(huì)根據(jù)不同的醒目程度注意到詞匯。因此，如果目標(biāo)詞匯不醒目(如對(duì)照組)，那么實(shí)驗(yàn)者就會(huì)有大量的視覺(jué)搜索，在閱讀材料上總的注視次數(shù)就會(huì)很高[11]。故總注視次數(shù)反映的就是學(xué)習(xí)材料的醒目程度以及學(xué)習(xí)的難易程度。

4.1.1實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組的雙樣本T檢驗(yàn) 首先針對(duì)對(duì)照組數(shù)據(jù)和其余5組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行“雙樣本T檢驗(yàn)”分析。結(jié)果見(jiàn)表1，發(fā)現(xiàn)無(wú)字體強(qiáng)調(diào)的注視次數(shù)與有字體強(qiáng)調(diào)的注視次數(shù)的均值均有顯著性差異，說(shuō)明有字體強(qiáng)調(diào)對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果有明顯的影響。

表1總注視次數(shù)成對(duì)樣本檢驗(yàn)

Table 1 Paired sample test of total gaze time

4.1.2不同強(qiáng)調(diào)方式的方差分析及描述性統(tǒng)計(jì) 以總注視次數(shù)為因變量，5種不同的強(qiáng)調(diào)方式為因子進(jìn)行單因素方差分析，由表2可以看出， 5種強(qiáng)調(diào)方式下的總注視次數(shù)有顯著性差異，該指標(biāo)具有研究意義。進(jìn)行簡(jiǎn)單統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果見(jiàn)表3，我們可以得出以下結(jié)論：(1)藍(lán)色加粗和紅色加粗的字體強(qiáng)調(diào)方式的可理解性明顯優(yōu)于其他的強(qiáng)調(diào)方式；(2)在有字體強(qiáng)調(diào)的情況之下，學(xué)習(xí)的效果會(huì)明顯優(yōu)于沒(méi)有字體強(qiáng)調(diào)的情況。

表2總注視次數(shù)方差分析表(ANOVA)

Table 2 ANOVA of total gaze time

表3總注視次數(shù)描述統(tǒng)計(jì)量

Table 3 Descriptive statistics of total gaze time

4.1.3兩因素對(duì)總注視次數(shù)的影響程度 為了探究顏色和加粗兩種因素分別對(duì)閱讀總注視次數(shù)的影響，本研究采用了聚類分析，首先固定加粗方式不變，結(jié)果見(jiàn)表4，說(shuō)明字體顏色不管是在加粗還是不加粗的情況之下，均會(huì)影響學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)效果。

其次，固定顏色因素不變，結(jié)果顯示當(dāng)字體顏色為黑色時(shí)，是否加粗對(duì)學(xué)習(xí)效果影響顯著；當(dāng)字體顏色為藍(lán)色和紅色時(shí)，是否加粗對(duì)學(xué)習(xí)效果的影響不顯著。

表4兩因素的方差分析表(ANOVA)

Table 4 ANOVA with two factors of total gaze time

4.2 閱讀時(shí)間的方差分析及描述性統(tǒng)計(jì)

本次試驗(yàn)中的閱讀時(shí)間為實(shí)驗(yàn)被試完成單次實(shí)驗(yàn)任務(wù)，也就是閱讀者的眼動(dòng)軌跡從第一次注視實(shí)驗(yàn)材料到找出目標(biāo)詞匯后結(jié)束閱讀的總時(shí)間。上一節(jié)的總注視次數(shù)是從數(shù)的維度對(duì)閱讀效率進(jìn)行評(píng)價(jià)，而閱讀時(shí)間則是通過(guò)時(shí)間的維度對(duì)學(xué)習(xí)者閱讀的效率進(jìn)行分析。閱讀時(shí)間的長(zhǎng)短表明了學(xué)生閱讀效率高低的程度。

以閱讀時(shí)間為因變量，5種不同的強(qiáng)調(diào)方式為因子進(jìn)行單因素方差分析，結(jié)果見(jiàn)表5，結(jié)果顯示閱讀時(shí)間具有研究意義。

表5閱讀時(shí)間方差分析表(ANOVA)

Table 5 ANOVA of total reading time

對(duì)閱讀時(shí)間進(jìn)行描述性統(tǒng)計(jì)分析，得到圖1的均值圖，結(jié)果發(fā)現(xiàn)五種強(qiáng)調(diào)方式中，藍(lán)色加粗(4)的平均閱讀時(shí)間最小，閱讀效率最高；黑色加粗(2)的平均閱讀時(shí)間最大，閱讀效率最低。

圖1 閱讀時(shí)間均值圖

4.3 目標(biāo)區(qū)停留時(shí)間的方差分析及描述性統(tǒng)計(jì)

目標(biāo)區(qū)停留時(shí)間是指眼睛在目標(biāo)區(qū)域的平均注視停留時(shí)間。對(duì)于本實(shí)驗(yàn)而言，目標(biāo)區(qū)域的停留時(shí)間即是實(shí)驗(yàn)被試的眼動(dòng)軌跡停留在實(shí)驗(yàn)前設(shè)定的目標(biāo)詞匯區(qū)域的總時(shí)間。在本實(shí)驗(yàn)中，目標(biāo)區(qū)停留時(shí)間主要分為兩個(gè)部分：一是閱讀者的眼球聚焦注視過(guò)程的時(shí)間；二是閱讀者大腦加工識(shí)別詞匯過(guò)程的時(shí)間，它可以反映出學(xué)習(xí)者對(duì)閱讀材料閱讀認(rèn)知的速度。在目標(biāo)區(qū)域停留的時(shí)間越短，那么學(xué)習(xí)者的認(rèn)知速度就越快。

以目標(biāo)區(qū)停留時(shí)間為因變量，5種不同的強(qiáng)調(diào)方式為因子進(jìn)行單因素方差分析，表6的結(jié)果說(shuō)明該眼動(dòng)指標(biāo)具有研究意義。

表6目標(biāo)區(qū)停留時(shí)間方差分析表(ANOVA)

Table 6 ANOVA of residence time in target area

然后對(duì)目標(biāo)區(qū)停留時(shí)間進(jìn)行描述性統(tǒng)計(jì)分析，得到圖2的均值圖，結(jié)果發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)被試識(shí)別藍(lán)色加粗(4)和黑色加粗(2)的字體強(qiáng)調(diào)的速度最快。

圖2 目標(biāo)區(qū)停留時(shí)間均值圖

5 總結(jié)及展望

通過(guò)實(shí)驗(yàn)并對(duì)總注視次數(shù)、閱讀時(shí)間、目標(biāo)區(qū)停留時(shí)間三類眼動(dòng)指標(biāo)的分析，得到了一致的結(jié)論，以此說(shuō)明了本次實(shí)驗(yàn)結(jié)論的可靠性，主要結(jié)論為：

(1)多媒體文本中有字體強(qiáng)調(diào)的情況下，學(xué)習(xí)的效果會(huì)明顯優(yōu)于沒(méi)有字體強(qiáng)調(diào)的情況；

(2)藍(lán)色加粗的字體強(qiáng)調(diào)方式是可理解性最強(qiáng)，識(shí)別藍(lán)色加粗字體時(shí)的速度要比其他類型的強(qiáng)調(diào)方式都要快；

(3)兩種因素中顏色因素對(duì)學(xué)生閱讀效率的影響程度大于加粗因素，而且加粗類型對(duì)總注視次數(shù)的影響程度也會(huì)受到字體顏色的干擾，在黑色時(shí)加粗方式對(duì)學(xué)習(xí)效果影響顯著，在藍(lán)色和紅色時(shí)，對(duì)學(xué)習(xí)效果影響不顯著。

實(shí)驗(yàn)被試是依據(jù)字體的醒目程度進(jìn)行選擇性注視，藍(lán)色加粗強(qiáng)調(diào)方式的注視次數(shù)、閱讀時(shí)間都會(huì)明顯的少于其他的強(qiáng)調(diào)方式的原因就在于這種強(qiáng)調(diào)方式更能夠吸引閱讀者的注意力，讓實(shí)驗(yàn)被試的眼球首先捕捉到藍(lán)色加粗的詞匯。而閱讀者在藍(lán)色加粗字體下的目標(biāo)區(qū)停留時(shí)間也明顯少于其他強(qiáng)調(diào)方式，原因就在于醒目的字體強(qiáng)調(diào)方式能夠起到降低其他字體對(duì)閱讀認(rèn)知的干擾作用，從而讓閱讀者將更多的注意力分配到關(guān)鍵字當(dāng)中，達(dá)到提高閱讀者理解能力的效果。