夏立新 周 鼎 秦曉琪 孫哲林

(華中師范大學(xué)信息管理學(xué)院 武漢 430079)

0 引 言

網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，用戶(hù)通過(guò)學(xué)術(shù)搜索引擎、學(xué)術(shù)博客論壇、數(shù)據(jù)庫(kù)、在線社交網(wǎng)站等渠道獲取學(xué)術(shù)信息資源的行為尤為普遍。學(xué)術(shù)信息搜索過(guò)程是用戶(hù)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題，主動(dòng)獲取學(xué)術(shù)信息的過(guò)程。在搜索過(guò)程中，由于學(xué)術(shù)用戶(hù)缺乏對(duì)目標(biāo)領(lǐng)域知識(shí)的了解，信息需求具有不確定性，往往需要多次制定查詢(xún)表達(dá)式與檢索系統(tǒng)進(jìn)行交互，明確自身需求，并且進(jìn)行擇、閱讀、研究等一系列活動(dòng)[1]，因此，學(xué)術(shù)信息搜索行為具有典型的探索式搜索特征。

目前，關(guān)于學(xué)術(shù)信息搜索行為的研究主要集中在學(xué)術(shù)信息搜索行為影響因素和行為特征兩方面。大量實(shí)證研究從人、信息與檢索系統(tǒng)三個(gè)角度揭示具體影響因素[2-3]，例如用戶(hù)特征、認(rèn)知水平、信息選擇、任務(wù)類(lèi)型、搜索系統(tǒng)等對(duì)學(xué)術(shù)信息搜索的影響，并且通過(guò)用戶(hù)搜索日志，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)并結(jié)合調(diào)查問(wèn)卷、訪談等手段深入了解用戶(hù)的搜索行為特征。然而，目前關(guān)于學(xué)術(shù)信息搜索行為的探索式搜索特征研究較少。探索式搜索的特征主要體現(xiàn)在搜索過(guò)程的迭代性、多戰(zhàn)術(shù)性、動(dòng)態(tài)性，在搜索過(guò)程中主要有探索式瀏覽與集中搜索兩項(xiàng)重要活動(dòng)始終貫穿其中[4]。針對(duì)探索式搜索過(guò)程的行為特點(diǎn)研究，在影響因素方面，主要集中在認(rèn)知、情感、任務(wù)、搜索能力四個(gè)方面[5]，其中情感研究較少，學(xué)術(shù)信息搜索的過(guò)程也是情感變化的過(guò)程，大多數(shù)均是通過(guò)問(wèn)卷與量表在搜索前后對(duì)用戶(hù)情感進(jìn)行前測(cè)與后測(cè)[6]，無(wú)法具體測(cè)量情感的變化過(guò)程，而面部表情識(shí)別則為把握整體情感變化提供了新的思路。在研究方法上，大多采用實(shí)驗(yàn)觀察、搜索日志分析、點(diǎn)擊流數(shù)據(jù)分析等方法分析整個(gè)搜索過(guò)程，而眼動(dòng)追蹤技術(shù)可以了解信息瀏覽規(guī)律，反映用戶(hù)生理與心理特征，彌補(bǔ)傳統(tǒng)方法無(wú)法分析用戶(hù)認(rèn)知的不足，被廣泛運(yùn)用于信息搜索過(guò)程的研究。

基于此，通過(guò)設(shè)計(jì)用戶(hù)實(shí)驗(yàn)，借助表情識(shí)別與眼動(dòng)追蹤技術(shù)錄制與跟蹤用戶(hù)學(xué)術(shù)信息探索式搜索的整個(gè)過(guò)程，探究搜索過(guò)程中用戶(hù)的情感變化規(guī)律，分析不同搜索活動(dòng)的眼動(dòng)特征。并提出的研究問(wèn)題如下：a.在學(xué)術(shù)信息探索式搜索的不同階段，用戶(hù)的情感狀態(tài)具有什么特點(diǎn)？b.在學(xué)術(shù)信息探索式搜索的過(guò)程中，探索式瀏覽與集中搜索的眼動(dòng)特征是否存在差異？c.在學(xué)術(shù)信息搜索過(guò)程中，用戶(hù)情感特征和眼動(dòng)特征有何關(guān)系？本研究從情感視角出發(fā)，并結(jié)合眼動(dòng)追蹤技術(shù)分析學(xué)術(shù)信息探索式搜索過(guò)程的行為規(guī)律，為研究探索式搜索特征提供新的視角與方法，并且有助于優(yōu)化用戶(hù)搜索體驗(yàn)，為用戶(hù)提出個(gè)性化服務(wù)。

1 相關(guān)研究與理論基礎(chǔ)

1.1眼動(dòng)追蹤方法及應(yīng)用研究眼動(dòng)追蹤技術(shù)是利用特定的眼動(dòng)設(shè)備或眼動(dòng)系統(tǒng)來(lái)記錄并分析用戶(hù)在注視過(guò)程中的各項(xiàng)眼動(dòng)指標(biāo)，用來(lái)揭示用戶(hù)心理加工過(guò)程和規(guī)律的研究方法[7]，已經(jīng)被廣泛運(yùn)用于心理學(xué)、教育學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、用戶(hù)體驗(yàn)等眾多學(xué)科領(lǐng)域[8]。通過(guò)梳理已有研究發(fā)現(xiàn)，在用戶(hù)信息行為領(lǐng)域，眼動(dòng)追蹤方法廣泛運(yùn)用于信息搜索過(guò)程中的影響因素研究、個(gè)體認(rèn)知研究、搜索策略研究、搜索瀏覽行為研究、搜索引擎頁(yè)面研究等方面[9]。本研究將重點(diǎn)圍繞基于眼動(dòng)追蹤的信息搜索行為影響因素研究、搜索瀏覽行為研究展開(kāi)闡述。

陸柳杏等[10]從用戶(hù)、計(jì)算機(jī)、系統(tǒng)開(kāi)發(fā)三個(gè)方面，總結(jié)了眼動(dòng)追蹤技術(shù)在人機(jī)交互研究中的作用。季璐等[11]通過(guò)眼動(dòng)追蹤技術(shù)分析了在線健康社區(qū)用戶(hù)在瀏覽和查詢(xún)兩種不同情境下的行為特征，同時(shí)探究了網(wǎng)頁(yè)中部的元素對(duì)瀏覽行為的影響。柯青等[12]通過(guò)眼動(dòng)實(shí)驗(yàn)分析了在線健康信息的可讀性對(duì)用戶(hù)認(rèn)知負(fù)荷和信息加工績(jī)效的影響。方浩等[13]通過(guò)眼動(dòng)實(shí)驗(yàn)考察了移動(dòng)端新聞平臺(tái)不同界面要素對(duì)用戶(hù)信息視覺(jué)搜索效率的影響結(jié)果，針對(duì)其影響機(jī)制提出優(yōu)化策略。王宇等[14]通過(guò)眼動(dòng)實(shí)驗(yàn)對(duì)被試的注視點(diǎn)頻率以及平均時(shí)長(zhǎng)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，探討不同搜索任務(wù)和不同搜索能力下的用戶(hù)探索式搜索眼動(dòng)特征是否具有不同差異。陸泉等[15]通過(guò)注視點(diǎn)持續(xù)時(shí)長(zhǎng)、眼跳距離、眼跳幅度、眼跳方向、相鄰注視點(diǎn)中心縱坐標(biāo)距離五個(gè)眼動(dòng)指標(biāo)構(gòu)建信息搜索用戶(hù)深、淺閱讀的自動(dòng)識(shí)別模型。王琳等[16]通過(guò)設(shè)計(jì)眼動(dòng)實(shí)驗(yàn)，選取注視次數(shù)、注視時(shí)長(zhǎng)、眼跳次數(shù)與平均眼跳幅度四個(gè)指標(biāo)比較兩組被試在瀏覽不同類(lèi)型網(wǎng)頁(yè)時(shí)是否存顯著差異，以此來(lái)驗(yàn)證信息瀏覽行為是理論導(dǎo)向還是生物驅(qū)動(dòng)。姜婷婷[17]等通過(guò)眼動(dòng)實(shí)驗(yàn)探究不同標(biāo)題類(lèi)型如何影響用戶(hù)對(duì)在線健康信息的選擇，選取注視時(shí)長(zhǎng)和注視次數(shù)，以及點(diǎn)擊行為來(lái)反映用戶(hù)對(duì)健康信息標(biāo)題的選擇。

眼動(dòng)主要分為注視、掃視、瞳孔擴(kuò)張和掃視路徑四種類(lèi)型。注視是評(píng)估信息搜索過(guò)程中最相關(guān)的眼動(dòng)指標(biāo)[18]，最能反映出信息搜索與瀏覽過(guò)程的特征，具體包括注視次數(shù)與注視時(shí)長(zhǎng)。與此同時(shí)，注視時(shí)長(zhǎng)、注視次數(shù)和掃視路徑被使用的最多[19]。可以看出，當(dāng)前結(jié)合各類(lèi)眼動(dòng)指標(biāo)進(jìn)行搜索行為與瀏覽行為的研究已經(jīng)愈發(fā)普遍，為順應(yīng)了信息行為研究的“數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)”與定量化趨勢(shì)提供了可選擇的研究路徑[20]。

1.2表情識(shí)別人的面部肌肉和皮膚富于活動(dòng)性，當(dāng)情緒和情感發(fā)生時(shí)，總要伴隨一定的表情動(dòng)作，例如眼睛可以傳神，眉毛可以表現(xiàn)情緒，悲哀時(shí)口角下垂，歡笑時(shí)嘴角上揚(yáng)等[21]。完整的情緒體驗(yàn)是由認(rèn)知上的主觀體驗(yàn)、生理上的生理喚醒、表達(dá)層面的外顯行為這三種活動(dòng)構(gòu)成[22]，這三種活動(dòng)對(duì)應(yīng)的情緒測(cè)量方法分別為三種[23]：a.標(biāo)準(zhǔn)化量表測(cè)量情緒體驗(yàn);b.借助心電儀和腦電儀等專(zhuān)用設(shè)備測(cè)量生理信號(hào);c.識(shí)別語(yǔ)音表情、姿勢(shì)表情和面部表情。借助于標(biāo)準(zhǔn)化量表測(cè)量情緒存在一定主觀性，并且無(wú)法實(shí)現(xiàn)情緒的實(shí)時(shí)測(cè)量，而借助專(zhuān)用設(shè)備測(cè)量情緒體驗(yàn)對(duì)實(shí)驗(yàn)環(huán)境要求較高，不易操作，會(huì)影響被試者的信息行為，對(duì)實(shí)驗(yàn)容易造成干擾。在外顯行為層面上，相關(guān)研究表明部分情緒的語(yǔ)音聲學(xué)特征不存在顯著差異[24]，而身體姿態(tài)表情可以表征情緒強(qiáng)度，但其與具體情緒之間不存在一一對(duì)應(yīng)關(guān)系[25]。面部表情是一種可以用來(lái)識(shí)別情緒的數(shù)據(jù)類(lèi)型，是表達(dá)情緒最自然、最直接的方式。孟昭蘭[26]認(rèn)為面部表情在理論上具有客觀反應(yīng)人情感的能力。綜上所述，可以認(rèn)為在信息搜索行為的情感研究上，基于面部表情數(shù)據(jù)識(shí)別用戶(hù)情緒具有理論可行性。

1971年，Ekman[27]首次將人的表情劃分為憤怒(Angry)、厭惡(Disgust)、恐懼(Fear)、高興(Happy)、傷心(Sad)、吃驚(Surprise)六種基本類(lèi)型，并在此基礎(chǔ)上提出了基于運(yùn)動(dòng)單元(AU)的面部編碼系統(tǒng)(FACS)[28]，該方法已被廣泛接受并應(yīng)用于當(dāng)前絕大多數(shù)的面部表情識(shí)別研究中。深度學(xué)習(xí)在表情識(shí)別的應(yīng)用大多采用以卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(CNN)為核心方法，經(jīng)典模型有Lenet[29]、Alexnet[30]、Googlenet[31]等，在此基礎(chǔ)上，2016年Szegedy等提出了Xception架構(gòu)，目前，Xception已經(jīng)成為CNN的主流框架之一。在面部表情識(shí)別數(shù)據(jù)集中，F(xiàn)ER2013數(shù)據(jù)集數(shù)據(jù)更加齊全，同時(shí)更加符合實(shí)際生活的場(chǎng)景，因此本文選取FER2013進(jìn)行訓(xùn)練和測(cè)試模型。本文采用CNN的主流框架之mini_Xception搭建表情識(shí)別模型，Xception是Google繼Inception后提出的對(duì)Inception v3的另一種改進(jìn)，Xception的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)在ImageNet數(shù)據(jù)集上略?xún)?yōu)于Inception v3，并且在包含3.5億個(gè)圖像甚至更大的圖像分類(lèi)數(shù)據(jù)集上明顯優(yōu)于Inception v3。訓(xùn)練的模型綜合在FER2013數(shù)據(jù)集上的分類(lèi)準(zhǔn)確率達(dá)到了70%。

1.3學(xué)術(shù)信息搜索行為研究通過(guò)梳理文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)前相關(guān)研究主要集中在學(xué)術(shù)信息搜索行為的影響因素和行為特點(diǎn)兩方面。不少實(shí)證研究從搜索環(huán)境、用戶(hù)特征、信息客體等方面揭示其對(duì)學(xué)術(shù)信息搜索行為的影響。如查先進(jìn)等[32-33]從認(rèn)知轉(zhuǎn)變、情感依戀視角并結(jié)合學(xué)術(shù)自我效能視角構(gòu)建模型，探討學(xué)術(shù)搜索引擎環(huán)境下的適應(yīng)性學(xué)術(shù)信息搜索行為影響因素，與此同時(shí)探討了信息質(zhì)量與信息源的可信度對(duì)用戶(hù)的認(rèn)知反應(yīng)和情感反應(yīng)產(chǎn)生的影響[34]。黃傳慧等[35]結(jié)合移動(dòng)學(xué)習(xí)與信息查詢(xún)行為，分析高校學(xué)術(shù)用戶(hù)學(xué)科分布、年齡、職稱(chēng)對(duì)其移動(dòng)學(xué)習(xí)信息查詢(xún)行為的影響。劉冰等[36]研究了復(fù)雜任務(wù)情境下，科研用戶(hù)網(wǎng)絡(luò)信息搜索過(guò)程中學(xué)術(shù)信息的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)和影響因素。在學(xué)術(shù)信息搜索行為特征的研究上，袁紅等[37]從信息覓食視角出發(fā)，通過(guò)構(gòu)建學(xué)術(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)搜索行為模型并設(shè)計(jì)用戶(hù)實(shí)驗(yàn)，記錄菜單選擇、信息線索識(shí)別等數(shù)據(jù)揭示行為特征。李燕波[38]通過(guò)分析碩博士用戶(hù)搜索日志，并結(jié)合訪談分析，發(fā)現(xiàn)特定任務(wù)下的科研群體具有多系統(tǒng)、多策略的搜索特征。張?zhí)┤鸬萚39]結(jié)合有限理性理論，關(guān)注于學(xué)術(shù)用戶(hù)如何應(yīng)對(duì)信息復(fù)雜性刺激，通過(guò)SOR理論框架構(gòu)建學(xué)術(shù)搜索行為理論模型。

學(xué)術(shù)信息搜索具有典型的探索式搜索特征。在探索式搜索過(guò)程中有兩項(xiàng)主要活動(dòng)：探索式瀏覽和集中搜索[4]。探索式瀏覽主要包括選擇、閱讀、研究等行為，主要表現(xiàn)為在搜索過(guò)程中瀏覽與搜索問(wèn)題相關(guān)的文檔，并對(duì)所查看的文檔進(jìn)行更進(jìn)一步的探索。集中搜索主要包括制定查詢(xún)表達(dá)式、檢查結(jié)果、篩選抽取等行為，通常表現(xiàn)為用戶(hù)通過(guò)一系列的導(dǎo)航遵循已知或預(yù)期路徑進(jìn)行搜索，同時(shí)查詢(xún)相關(guān)文檔集，瀏覽搜索結(jié)果附近的結(jié)果和文檔，提取相關(guān)信息來(lái)實(shí)現(xiàn)搜索目標(biāo)[40-41]。當(dāng)前探索式搜索的研究?jī)?nèi)容主要集中在搜索結(jié)果影響因素、搜索結(jié)果優(yōu)化和系統(tǒng)構(gòu)建三個(gè)方面[5]，對(duì)探索式搜索行為過(guò)程的研究主要圍繞認(rèn)知過(guò)程和學(xué)習(xí)過(guò)程展開(kāi)，如楊倩[42]整合知識(shí)構(gòu)建、問(wèn)題情境和認(rèn)知階段，提出探索式搜索過(guò)程的認(rèn)知過(guò)程框架。袁紅等[43]構(gòu)建探索式搜索的三階段模型，包括了基礎(chǔ)內(nèi)容學(xué)習(xí)、主題學(xué)習(xí)和興趣專(zhuān)項(xiàng)學(xué)習(xí)。張?jiān)魄锏萚44]探討了探索式搜索的知識(shí)構(gòu)建過(guò)程，并總結(jié)出用戶(hù)快速瀏覽、細(xì)致瀏覽到集中搜索的行為特點(diǎn)。

綜上，結(jié)合不同的研究視角和研究方法，探索式搜索行為研究已經(jīng)產(chǎn)生了大量研究成果，在搜索行為研究日益細(xì)化、研究情境與研究視角不斷多元化的背景下，較多的研究從影響因素和行為特點(diǎn)揭示了學(xué)術(shù)信息搜索的規(guī)律，但是研究學(xué)術(shù)信息搜索行為的探索式特征，并結(jié)合情感變化與眼動(dòng)追蹤分析其行為過(guò)程還較為缺乏。

2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)處理

學(xué)術(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)是重要的學(xué)術(shù)信息獲取源，提供了高速檢索、數(shù)據(jù)獲取和知識(shí)發(fā)現(xiàn)等服務(wù)。中國(guó)知網(wǎng)(CNKI)是我國(guó)三大學(xué)術(shù)期刊數(shù)據(jù)庫(kù)之一，其學(xué)術(shù)資源豐富、檢索頁(yè)面簡(jiǎn)潔高效，是中文學(xué)術(shù)信息資源的重要獲取平臺(tái)，因此本研究使用中國(guó)知網(wǎng)(CNKI)作為實(shí)驗(yàn)搜索數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)。

2.1實(shí)驗(yàn)對(duì)象實(shí)驗(yàn)法是信息行為研究領(lǐng)域的重要研究方法，由于探索式搜索實(shí)驗(yàn)較為復(fù)雜，進(jìn)行大樣本的研究較為困難，國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究一般將實(shí)驗(yàn)人數(shù)平均控制在35人左右[5]，且學(xué)術(shù)信息搜索實(shí)驗(yàn)任務(wù)對(duì)被試者的檢索能力以及知識(shí)水平均具有一定要求，需要被試者均能熟練使用知網(wǎng)、萬(wàn)方等學(xué)術(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)，具有優(yōu)秀科研信息搜索能力或有相關(guān)課程學(xué)習(xí)經(jīng)歷，考慮到課程設(shè)置，本研究的被試者以華中師范大學(xué)信息管理學(xué)院研究生為主，不考慮性別、年齡，對(duì)實(shí)驗(yàn)者的視力有一定要求，經(jīng)過(guò)篩選最終招募29名實(shí)驗(yàn)被試，其中男性9名，女性20名，平均年齡23歲。

2.2實(shí)驗(yàn)任務(wù)設(shè)計(jì)搜索實(shí)驗(yàn)任務(wù)需要有效控制條件變量，由于實(shí)驗(yàn)被試者均具有相同的專(zhuān)業(yè)背景，在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)任務(wù)時(shí)要排除實(shí)驗(yàn)者從事的研究主題，同時(shí)需要體現(xiàn)出搜索過(guò)程的迭代性與多策略性，同時(shí)由于數(shù)據(jù)庫(kù)的限制，可以通過(guò)搜索得到的學(xué)術(shù)信息均為中文文獻(xiàn)。因此，本研究的實(shí)驗(yàn)任務(wù)為探索式單主題搜索，經(jīng)過(guò)調(diào)查與篩選，設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)任務(wù)具體內(nèi)容如下所示：假定你將以“文獻(xiàn)信息資源保障體系”為主題完成一篇研究綜述(包括且不限于組成要素、結(jié)構(gòu)模式、功能與服務(wù)等方面，盡可能全面)，請(qǐng)?jiān)谥W(wǎng)中盡可能多的搜索并了解相關(guān)論文(僅限于CSSCI來(lái)源、CSSCI擴(kuò)展版)并查看摘要或全文，將你認(rèn)為最相關(guān)的論文進(jìn)行篩選并下載，并在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后完成一篇研究綜述。

2.3實(shí)驗(yàn)流程由于設(shè)備限制，本實(shí)驗(yàn)選擇在專(zhuān)門(mén)的眼動(dòng)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。在實(shí)驗(yàn)開(kāi)始之前，由實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)人員在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行測(cè)試，確保眼動(dòng)設(shè)備與錄像設(shè)備的正常運(yùn)行和網(wǎng)絡(luò)通暢。在被試者準(zhǔn)備就緒后告知其任務(wù)內(nèi)容，并由被試者完成基本信息調(diào)查表。在實(shí)驗(yàn)正式開(kāi)始前對(duì)被試進(jìn)行眼動(dòng)設(shè)備使用的培訓(xùn)，消除實(shí)驗(yàn)過(guò)程中由于視力問(wèn)題和對(duì)設(shè)備的不適應(yīng)而產(chǎn)生的誤差，之后由被試者完成搜索任務(wù)實(shí)驗(yàn)，研究人員通過(guò)外置攝像頭與EV錄屏軟件同步記錄實(shí)驗(yàn)者的面部表情，并結(jié)合tobbi pro lab記錄實(shí)驗(yàn)搜索全過(guò)程，實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)間由實(shí)驗(yàn)者對(duì)任務(wù)完成度的主觀感知決定。任務(wù)結(jié)束后，實(shí)驗(yàn)者對(duì)自己的搜索結(jié)果文件(包括論文文件、關(guān)鍵概念的記錄文檔、綜述草稿等)進(jìn)行整理。

2.4數(shù)據(jù)處理過(guò)程在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中因網(wǎng)絡(luò)問(wèn)題、數(shù)據(jù)缺失等問(wèn)題共剔除10份數(shù)據(jù)，最終得到有效數(shù)據(jù)29份。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中使用Tobii眼動(dòng)儀采集被試的眼動(dòng)數(shù)據(jù)，使用攝像頭拍攝記錄被試實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的面部表情。以一秒一幀為單位將記錄面部表情視頻截取為圖片并依次批量進(jìn)行表情識(shí)別。最終選取的29個(gè)被試的平均實(shí)驗(yàn)時(shí)長(zhǎng)約為34分鐘，總共識(shí)別約59 160張表情圖片，部分結(jié)果如表1所示。由于生氣、厭惡、恐懼、悲傷這幾種表情識(shí)別難度大，同時(shí)表情也是復(fù)雜的，會(huì)有多重混合表情的出現(xiàn)，如悲傷和憤怒般的厭惡[45]，本研究將表情反應(yīng)的情緒主要分為正面情緒、中性情緒和負(fù)面情緒三類(lèi)，其中正面情緒包括happy(高興)、surprise(吃驚)，中性情緒是neutral(中性)，負(fù)面情緒則包括了angry(憤怒)、disgust(厭惡)、scared(恐懼)、sad(傷心)。

由于本研究關(guān)注搜索過(guò)程中的探索式瀏覽與集中搜索兩項(xiàng)主要活動(dòng)，在劃分階段的過(guò)程中，探索式瀏覽階段的劃分依據(jù)主要包括閱讀文獻(xiàn)外部特征信息與文本內(nèi)容，集中搜索階段的劃分依據(jù)主要包括輸入檢索詞、列表篩選、引文網(wǎng)絡(luò)篩選、范圍選取等，并邀請(qǐng)三名情報(bào)學(xué)博士研究生通過(guò)tobbi pro lab回放每一位被試的錄屏視頻，結(jié)合屏幕和注視點(diǎn)，人工標(biāo)注探索式瀏覽和集中搜索階段。然后導(dǎo)出每個(gè)被試的眼動(dòng)數(shù)據(jù)，人工記錄搜索過(guò)程中的具體搜索行為，最后使用python對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選和計(jì)算等處理，并結(jié)合Excel和SPSS進(jìn)行統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)與聚類(lèi)等數(shù)據(jù)分析。

表1 表情識(shí)別部分結(jié)果

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

3.1學(xué)術(shù)信息搜索過(guò)程中用戶(hù)的情感變化分析將所有被試者在“探索式瀏覽”階段與“集中搜索”階段的正面情緒、負(fù)面情緒、中性情緒占比繪制成柱狀-折線組合圖，并對(duì)其進(jìn)行平滑處理，由于大部分被試的表情里中性表情為主要部分，而正面表情極少，因此主要以負(fù)面表情占比的變化趨勢(shì)為觀察指標(biāo)將29個(gè)被試的表情變化趨勢(shì)總結(jié)為如表2所示。在學(xué)術(shù)信息探索式搜索的不同階段，用戶(hù)的情感狀態(tài)變化過(guò)程可以分為四類(lèi)：負(fù)面表情穩(wěn)定型、先增后減型、遞增型、遞減型。

表2 表情變化趨勢(shì)類(lèi)型

可以發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)被試在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中沒(méi)有或極少表現(xiàn)出正面表情，而中性表情是主要表情?？赡苁怯捎谠谝粋€(gè)相對(duì)穩(wěn)定、安靜的實(shí)驗(yàn)環(huán)境中，影響被試情緒的主要原因是實(shí)驗(yàn)中的檢索任務(wù)以及實(shí)驗(yàn)過(guò)程，而搜索過(guò)程也是相對(duì)穩(wěn)定的過(guò)程。負(fù)面表情的占比相對(duì)適中，且大多存在明顯變化，因此“負(fù)面表情占比”的變化趨勢(shì)最能體現(xiàn)被試的情感變化。

“穩(wěn)定型”的被試在搜索過(guò)程中大多是“負(fù)面表情占比”震蕩維持在一定的范圍內(nèi)，個(gè)別被試在整個(gè)搜索過(guò)程中僅表現(xiàn)出極少的負(fù)面表情。這部分被試在搜索過(guò)程中對(duì)于搜索任務(wù)的認(rèn)知變化可能是呈階段性變化，此類(lèi)被試具有一定的搜索能力以及對(duì)搜索任務(wù)和搜索策較高的認(rèn)知水平，由此其負(fù)面表情的變化在也在一定的范圍內(nèi)波動(dòng)且保持相對(duì)穩(wěn)定。

“先增后減型”的被試整體負(fù)面表情變化趨勢(shì)會(huì)在震蕩中先增加后減少，可能是由于在搜索初期對(duì)搜索任務(wù)的了解較少，通過(guò)探索式瀏覽階段的學(xué)習(xí)逐步了解，并在搜索過(guò)程中遇到一定的問(wèn)題或困難，但是通過(guò)進(jìn)一步的搜索找到了較滿(mǎn)意的結(jié)果。此外該類(lèi)型中有極少被試負(fù)面表情占比先增加，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中有一定的減少后再增加直至搜索結(jié)束時(shí)負(fù)面表情占比再次減少，但整體趨勢(shì)仍為先增后減。在本次試驗(yàn)中，該類(lèi)被試最多，說(shuō)明大多數(shù)被試在探索式搜索實(shí)驗(yàn)過(guò)程中首先通過(guò)搜索和瀏覽加深了對(duì)任務(wù)的了解，在過(guò)程中遇到困難但逐步解決的過(guò)程，這與探索式搜索過(guò)程中搜索者學(xué)習(xí)過(guò)程與認(rèn)知變化特點(diǎn)是相吻合的。

“遞增型”的被試在搜索開(kāi)始階段與“先增后減型”類(lèi)似，被試對(duì)于搜索任務(wù)了解欠缺，在探索式瀏覽過(guò)程中逐步了解且遇到問(wèn)題或困難，但這些導(dǎo)致負(fù)面表情占比高的因素持續(xù)影響搜索過(guò)程直到搜索完成。導(dǎo)致這種情況的產(chǎn)生原因可能是被試情感負(fù)荷較高，不能有效處理自身負(fù)面情緒，并且被試的疲勞感在搜索過(guò)程中不斷增加，導(dǎo)致其最后放棄進(jìn)一步搜索而結(jié)束任務(wù)。

“遞減型”的被試在搜索開(kāi)始初期即表現(xiàn)出了一定的負(fù)面表情，但是隨著搜索的展開(kāi)逐步減少。此類(lèi)型被試的搜索過(guò)程相對(duì)順利，隨著搜索過(guò)程的不斷深入，用戶(hù)對(duì)搜索目標(biāo)逐漸清晰，不確定性不斷下降，并且具有較低的情感負(fù)荷，具有較高的搜索能力與多樣化的搜索策略，對(duì)自身的搜索行為和搜索結(jié)果相對(duì)滿(mǎn)意。

3.2探索式瀏覽與集中搜索階段的眼動(dòng)特征分析對(duì)被試的實(shí)驗(yàn)過(guò)程進(jìn)行人工標(biāo)注分段后，導(dǎo)出各階段的眼動(dòng)指標(biāo)。該部分的眼動(dòng)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)只包含有人工標(biāo)記的階段，去掉實(shí)驗(yàn)中不屬于集中搜索和快速瀏覽的部分。其中涉及的眼動(dòng)指標(biāo)如表3所示，探索式瀏覽與集中搜索階段的眼動(dòng)特征差異結(jié)果如表4所示。

通過(guò)均值的計(jì)算可以發(fā)現(xiàn)兩個(gè)階段的6個(gè)眼動(dòng)特征均值基本相同。進(jìn)一步對(duì)樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行非參數(shù)檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，探索式瀏覽與集中搜索階段的注視占比、眼跳占比、平均注視持續(xù)時(shí)長(zhǎng)、平均眼跳持續(xù)時(shí)長(zhǎng)、瞳孔大小均無(wú)顯著差異。這與猜想結(jié)果存在反差，本研究認(rèn)為探索式瀏覽階段與集中搜索階段在注視和眼跳行為上存在差異，這是由于探索式瀏覽與集中搜索階段存在不同的信息行為導(dǎo)致的。在集中搜索階段，篩選結(jié)果列表時(shí)應(yīng)該存在大量的眼跳行為，而在探索式瀏覽階段進(jìn)行閱讀和研究時(shí)，應(yīng)存在大量的注視行為，但結(jié)果表明均不存在顯著差異，說(shuō)明在探索式瀏覽階段也具有一定篩選行為，即用戶(hù)存在通過(guò)快速瀏覽關(guān)鍵詞、標(biāo)題、摘要、結(jié)論等關(guān)鍵信息尋找目標(biāo)內(nèi)容的行為。為了探究其原因，本研究猜測(cè)這種現(xiàn)象是由于限制實(shí)驗(yàn)時(shí)長(zhǎng)、設(shè)定了短期目標(biāo)而導(dǎo)致的，即在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，部分被在探索式瀏覽過(guò)程中并沒(méi)有細(xì)致閱讀文章內(nèi)容，而是通過(guò)尋找目標(biāo)關(guān)鍵詞，目的在于在短時(shí)間內(nèi)完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)，由此本研究認(rèn)為短期探索式搜索任務(wù)(實(shí)驗(yàn)搜索任務(wù))與長(zhǎng)期探索式搜索任務(wù)(日常搜索任務(wù))存在不同的眼動(dòng)行為模式。為了進(jìn)一步驗(yàn)證猜想，本研究選擇了三名志愿者對(duì)本實(shí)驗(yàn)任務(wù)進(jìn)行不限時(shí)搜索，即在非實(shí)驗(yàn)環(huán)境下完成搜索任務(wù)，并對(duì)其進(jìn)行訪談。訪談過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，在進(jìn)行長(zhǎng)期探索式搜索任務(wù)時(shí)，被試存在大量的研究與閱讀行為，對(duì)搜索主題的背景知識(shí)、理論研究等方面都具有所涉及，在探索式瀏覽階段更多是學(xué)習(xí)行為，而非篩選行為。

綜上所述，在學(xué)術(shù)信息探索式搜索的過(guò)程中，探索式瀏覽與集中搜索的眼動(dòng)特征不存在顯著差異。在探索式瀏覽階段存在快速瀏覽行為與細(xì)致瀏覽行為，快速瀏覽行為偏向于目標(biāo)篩選，而細(xì)致瀏覽偏向于閱讀與學(xué)習(xí)，且在不同場(chǎng)景下的探索式搜索行為，眼動(dòng)行為模式和搜索行為模式上存在差異。

表3 眼動(dòng)指標(biāo)

表4 探索式瀏覽與集中搜索階段的眼動(dòng)特征差異

3.3學(xué)術(shù)信息探索式搜索行為眼動(dòng)特征與情感特征分析為了進(jìn)一步分析學(xué)術(shù)信息搜索過(guò)程中用戶(hù)情感特征和眼動(dòng)特征的關(guān)系，首先根據(jù)用戶(hù)情感變化特征，并結(jié)合搜索特征指標(biāo)對(duì)被試進(jìn)行聚類(lèi)分析。具體選取正面表情占比、中性表情占比、負(fù)面表情占比、切換頻率、集中搜索階段平均時(shí)長(zhǎng)、探索式瀏覽階段平均時(shí)長(zhǎng)六個(gè)特征，各指標(biāo)釋義如表5所示。使用條形圖和散點(diǎn)圖大致查看各特征的分布情況即相關(guān)關(guān)系，如圖1所示?？梢源笾驴闯鲋行员砬榈恼急扰c負(fù)面表情的占比有很強(qiáng)的負(fù)相關(guān)性，且平均集中搜索階段和平均探索式瀏覽階段的時(shí)長(zhǎng)是相對(duì)集中的。根據(jù)相關(guān)系數(shù)和分布情況，最終選擇“正面表情占比”“負(fù)面表情占比”“切換頻率”進(jìn)行聚類(lèi)。為了避免特征自身的值的差異對(duì)聚類(lèi)模型的影響，需對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理。進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理后開(kāi)始進(jìn)行kmeans聚類(lèi)，使用SSE(簇內(nèi)誤方差)和輪廓系數(shù)選擇最優(yōu)的分類(lèi)數(shù)量，得到最優(yōu)的k為4，聚類(lèi)結(jié)果如表6所示。由于數(shù)據(jù)量較少，再使用層次聚類(lèi)法加以驗(yàn)證，同樣得到相同聚類(lèi)結(jié)果，如圖2所示。

表5 聚類(lèi)指標(biāo)

圖1 各特征分布情況

表6 特征聚類(lèi)結(jié)果

圖2 層次聚類(lèi)結(jié)果

得到聚類(lèi)結(jié)果后，比較各類(lèi)特征的均值，如表7所示?？梢园l(fā)現(xiàn)，“B”類(lèi)的正面表情占比明顯高于其他組別，“C”類(lèi)的負(fù)面表情占比明顯高于其他組別，“D”類(lèi)的切換頻率明顯高于其他組別。而“A”類(lèi)的正面表情占比和負(fù)面表情占比的均值相對(duì)較低、切換頻率的均值與全體被試在該指標(biāo)上的均值相差較小，并且屬于該類(lèi)的被試人數(shù)最多，達(dá)到半數(shù)以上，說(shuō)明大多數(shù)被試在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的表情和“集中搜索”“探索式瀏覽”的切換頻率是相對(duì)穩(wěn)定的。在學(xué)術(shù)信息搜索過(guò)程中，根據(jù)聚類(lèi)特征，將A、B、C、D四類(lèi)用戶(hù)分別命名為“普通型”“表情正面型”“表情負(fù)面型”“切換頻繁型”。

表7 聚類(lèi)特征均值

結(jié)合眼動(dòng)數(shù)據(jù)特征對(duì)四類(lèi)被試進(jìn)行深入分析，如表8所示。通過(guò)比較各個(gè)類(lèi)別的眼動(dòng)特征數(shù)據(jù)均值，可以發(fā)現(xiàn)“表情正面型”和“切換頻繁型”的被試在注視類(lèi)型占比和平均持續(xù)注視時(shí)長(zhǎng)上都明顯小于另外兩類(lèi)以及全體被試的均值。同時(shí)“表情正面型”被試的平均眼跳距離也大于其他類(lèi)別。根據(jù)眼動(dòng)行為，進(jìn)一步分析實(shí)驗(yàn)錄屏記錄可以得出結(jié)論：在探索式搜索過(guò)程中，正面情緒占比較多和在探索式瀏覽與集中搜索階段切換頻繁的實(shí)驗(yàn)者在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的具體眼動(dòng)行為更多近似于篩選行為，即快速掃視尋找關(guān)鍵目標(biāo)，在大多數(shù)時(shí)間里表現(xiàn)為淺閱讀行為。產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因可能為：頻繁的搜索-瀏覽切換和較高的正面情緒占比反映出兩種類(lèi)型的實(shí)驗(yàn)者探索式搜索的過(guò)程較為順利，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中較少出現(xiàn)因搜索不順利而對(duì)關(guān)鍵詞相關(guān)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行學(xué)習(xí)，僅通過(guò)淺閱讀快速找到關(guān)鍵詞鎖定目標(biāo)后快速完成任務(wù)。四種不同類(lèi)型的平均眼跳距離差異也佐證了這一觀點(diǎn)：表情正面型的平均眼跳距離顯著較高于普通型、表情負(fù)面型、切換頻繁型。因此我們認(rèn)為探索式搜索過(guò)程越順利，搜索過(guò)程中的淺閱讀行為占比會(huì)提升，深閱讀行為占比會(huì)下降。

表8 不同類(lèi)型被試眼動(dòng)特征均值

4 結(jié)論與未來(lái)研究工作展望

4.1結(jié)論與展望本研究對(duì)用戶(hù)的學(xué)術(shù)信息探索式搜索過(guò)程的情感變化規(guī)律進(jìn)行了一定的探究。在學(xué)術(shù)信息探索式搜索行為的情感變化過(guò)程中，中性表情是主要表情，負(fù)面表情的占比相對(duì)適中，且大多存在明顯變化。根據(jù)負(fù)面表情占比的變化趨勢(shì)可以將用戶(hù)的情感變化過(guò)程分為穩(wěn)定型、先增后減型、遞增型、遞減型。由此可以通過(guò)對(duì)負(fù)面情感變化的影響因素進(jìn)行探索，進(jìn)一步對(duì)搜索平臺(tái)展現(xiàn)的內(nèi)容、界面布局和檢索路徑進(jìn)行優(yōu)化，有利于輔助用戶(hù)的探索式搜索行為。因此用戶(hù)探索式搜索行為過(guò)程中負(fù)面表情的影響因素是下一步重點(diǎn)研究的內(nèi)容。

在學(xué)術(shù)信息探索式搜索的實(shí)驗(yàn)環(huán)境下，由于限定了實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)且限制了實(shí)驗(yàn)時(shí)長(zhǎng)，部分被試在探索式瀏覽過(guò)程中并沒(méi)有細(xì)致閱讀文章內(nèi)容，而是通過(guò)快速尋找目標(biāo)關(guān)鍵詞完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)，由此我們得出：在探索式瀏覽階段存在快速瀏覽行為與細(xì)致瀏覽行為，快速瀏覽行為偏向于目標(biāo)篩選，而細(xì)致瀏覽行為偏向于閱讀與學(xué)習(xí)，并且猜測(cè)在不同場(chǎng)景下的探索式搜索行為，眼動(dòng)行為模式和搜索行為模式上存在差異。如何通過(guò)用戶(hù)搜索過(guò)程中的搜索行為對(duì)其搜索目的或情景進(jìn)行預(yù)測(cè)判斷并優(yōu)化搜索結(jié)果，例如呈現(xiàn)方式或結(jié)果排序等，是值得進(jìn)一步嘗試的方向。探索式搜索過(guò)程順利程度會(huì)影響搜索過(guò)程中的深閱讀行為和淺閱讀行為。頻繁的搜索—瀏覽切換和較高的正面情緒占比反映出兩種類(lèi)型的實(shí)驗(yàn)者學(xué)術(shù)信息探索式搜索過(guò)程較為順利，通過(guò)四種不同類(lèi)型的平均眼跳距離差異也可以加以驗(yàn)證。我們認(rèn)為探索式搜索過(guò)程越順利，搜索過(guò)程中的淺閱讀行為占比會(huì)提升，深閱讀行為占比會(huì)下降。同時(shí)用戶(hù)對(duì)于檢索過(guò)程的評(píng)估一方面建立在其搜索結(jié)果滿(mǎn)意程度上，一方面建立在其主觀的認(rèn)知之上，通過(guò)結(jié)合這兩個(gè)維度的綜合評(píng)價(jià)，可以對(duì)檢索系統(tǒng)的使用體驗(yàn)進(jìn)行評(píng)估。

4.2研究局限本研究探討了學(xué)術(shù)信息探索式搜索行為的探索式特征，并結(jié)合表情識(shí)別分析用戶(hù)搜索過(guò)程的情感變化特征，研究視角較為新穎，但同時(shí)也存在以下不足：第一，由于實(shí)驗(yàn)樣本限制，在情感變化過(guò)程的分類(lèi)與用戶(hù)特征分類(lèi)上存在部分類(lèi)別樣本量偏小的問(wèn)題，在后續(xù)的研究中需要加大實(shí)驗(yàn)樣本量，進(jìn)一步證實(shí)分類(lèi)的有效性與科學(xué)性。第二，在實(shí)驗(yàn)環(huán)境下由于限定了瀏覽器與學(xué)術(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)，無(wú)法完全還原真實(shí)全面的學(xué)術(shù)信息搜索行為。與此同時(shí)，本研究主要研究學(xué)術(shù)信息探索式搜索行為中探索式瀏覽與集中搜索兩階段的眼動(dòng)與情感特點(diǎn)，并未考慮實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的用戶(hù)搜索策略、瀏覽路徑對(duì)搜索過(guò)程的具體影響，這也是下一步研究可以改進(jìn)的方向。