【透视纸笔与文化基因】之八：为何数字阅读仍不能替代纸质阅读？敬请继续关注实验数据揭示的真相！

Original 王涛室联网 MOOC 2022-08-02

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作者：Hirohito Shibata
Kengo Omura

为何数字阅读仍不能替代纸质阅读？敬请继续关注实验数据揭示的真相！

第5章 可操作性对阅读的影响

5.4.3分析窗口操作成本（实验3）

通常认为，更大的显示环境更有利于提高工作效率（Czerwinski等人，2003年；Ni等人，2006年）和提供沉浸感（Tan等人，2006年）。但是，使用一个大屏幕和两个小屏幕，哪个更好？为了回答这个问题，我们在PC上收集了操作日志数据，并测量了执行窗口操作所需的时间（Shibata，2009，2011）。虽然这个实验没有比较纸质和数字媒体的性能，但我们还是想在这里介绍它的结果，因为它凸显了在PC上执行窗口操作的问题。之前有一些研究分析了不同的显示环境如何影响用户的行为。Hutchings等人（2004年）分析了操作日志，发现用户倾向于单击窗口，而不是单击任务栏来更改活动窗口。通过对双屏用户进行采访，Grudin（2001）发现，他们倾向于使用一个屏幕作为主要工作区，另一个屏幕作为子工作区来显示电子邮件或日历等附加信息。在本研究中，我们的目的是使用窗口操作日志来分析窗口操作的效率。 5.4.3.1方法实验的参与者是在一家公司从事知识产权管理的8个人。我们指示他们安装我们自己开发的日志采集工具，并获取他们日常工作的窗口操作日志。研究了显示环境如何影响PC上窗口操作的效率。
在前两周，所有参与者都在一个由一个17英寸显示屏（图5.11a）组成的小屏幕环境中工作，同时我们获取了他们的窗口操作日志。之后，5名参与者将他们的环境更改为大屏幕环境，包括一个24英寸显示屏（图5.11b），以及其他3名参与者改为双屏环境，由两个17英寸显示屏组成（图5.11c）。在等待两周后，为了让参与者习惯在新的显示环境中执行窗口操作，我们再次获取了参与者为期两周的窗口操作日志。每个显示环境中的操作系统都是Windows XP。

（A）小屏幕（B）大屏幕（C）双屏

图5.11每种工作环境的显示配置

5.4.3.2结果和讨论

在我们的分析中，测量了三种类型的窗口操作：切换活动窗口、移动窗口和调整窗口大小。我们分析了每项操作所需的时间（称为窗口操作成本）。实验结果如图5.12所示。

图5.12 每种显示环境下窗口操作的成本对比

在第一种情况，即小屏幕环境中，参与者将8.5%的PC工作时间用于这些窗口操作。说实话，我们对这个结果有点惊讶。从根本上说，用户使用PC的目的通常是做一些必要的工作，比如读或写文件。然而，参与者在这些与其使用电脑的主要目的完全无关的窗口操作上，竟然花费了高达8.5%的时间！这说明，视窗环境的可操作性仍有改进的空间。 一般来说，我们直觉认为，如果计算机显示器更宽，用户可以同时查看多个窗口，就会降低窗口操作的成本。然而，图5.12所示的实验结果却是相反的：在大屏幕环境中，参与者9.1%的时间花在窗口操作上，窗口操作的成本反而增加了。与之形成对比的是，在双屏幕环境中，窗口操作所花费的时间百分比为7.4%，这表明窗口操作的成本降低了。在大屏幕环境中，参与者倾向于同时启动多个窗口。事实上，平均打开的窗口数量从小屏幕环境下的6.5个增加到了大屏幕环境下的9.6个。然后，为了消除窗口重叠，同时并排查看多个窗口，参与者花费大量时间调整窗口的大小和调整。实验结果如图5.13所示，表明在大屏幕环境中，窗口移动的频率增加。

图5.13窗口操作的频率

与之形成对比的是，当用户在双屏幕环境中最大化窗口时，它只在其中一个屏幕中最大化窗口。因此，通过最大化两个窗口，很容易将两个窗口并排排列。据推测，正是这一点导致了双屏环境下窗口操作成本的降低。图5.13所示的实验结果表明，在双屏环境中，窗口切换和窗口大小调整的频率降低了。当然，宽屏幕显示器是令人想望的，但这并不是选择显示环境的唯一标准，毕竟可以轻松摆布多个文档的显示环境对于高效的文档处理也很重要。文件可操作性会影响整体工作效率，因此提高文件可操作性将对所有使用PC的人员的工作产生重大影响。至此，我们已经从窗口操作成本的角度描述了双屏环境相对于大型单屏环境的优势，但双屏环境还有其他优势。这点也许并不是本书的重点，但我们想回顾一下大型单显示器环境和多个小显示器环境的相对优势和劣势。我们比较了大屏幕环境和双屏幕环境的功耗和价格，假设它们都是使用当前商用液晶显示器。我们发现，如果使用同一制造商生产的同一显示器的不同尺寸，由两个小显示器组成的双屏幕环境的功耗和价格都不到由单个大显示器组成的大屏幕环境的一半。但大屏幕环境也有一个最大优点，就是它可以显示一个连续的图像，而不会被显示屏的挡板打断。在几个单独的屏幕上显示一个大文档可能会很尴尬。例如，当一个由许多列组成的宽电子表格在多个屏幕上显示时，可能很难分辨哪些行彼此对应，这意味着工作效率下降。总而言之，选择使用大屏幕环境和双屏幕环境的大致原则是：如果您经常在文档之间切换或同时查看多个文档，那么使用双屏幕环境可能会更好；如果您经常查看数量相对较少的大型文档，那么也使用大屏幕环境会更好。特别是在前一种情况下，双屏幕环境的使用有很大的优势，不仅使窗户操作更高效，而且节能、环保、低成本。

5.5页面操作

5.5.1实验四：阅读时在页面之间来回移动

很多书籍或文章的参考文献和尾注通常列在书籍或文章的末尾。如果要在阅读过程中参考这些信息，就不得不跳转到位于末尾的这些页面，然后再次返回到前面正在阅读的地方。此外，对于包含数字或表格的文章或报告来说，很多时候所要参考的数字或表格在不同的页面上。对于专利而言，数字和表格通常都在文档最后，因此经常需要在开头的文本和结尾的数字或表格之间来回跳转。在商务阅读中，读者通常会浏览不同的页面。本节重点讨论阅读带注释的文档这一典型情况。

5.5.1.1方法实验中使用的文档是根据报纸上的文章制作的，如图5.14所示，每份文档由两页组成。第一页是正文，描述了文章的内容；为正文中的8个单词上添加注释标记，并在文档的第二页列出注释。

图5.14注释文件的示例及阅读方法

实验的任务是大声朗读文本文件。当参与者阅读到文本中带有注释符号的单词时，我们要求他们立即移动到另一页查看相应的注释，在阅读完注释文本后，立即返回到他们之前阅读的位置，如图5.14所示。我们让参与者大声朗读这些文件，这样就可以知道他们在读什么，也可以通过分析他们发言的中断来了解他们在转向和返回上花费了多少时间。实验设置了三种任务条件：纸张、台式电脑和笔记本电脑。在纸质条件下，每份文档都用黑白单面打印在两张B5大小的办公纸上，两张纸在左上角装订在一起，形成一份文件。在台式机和笔记本电脑条件下，使用的操作系统都是Windows XP，文档使用AdobeReader 9显示。在台式电脑条件下，文档显示在20.1英寸的显示屏上，在这种环境下，文档的整个页面都可以显示在显示屏上。在笔记本电脑条件下，文档显示在一台10.4英寸显示屏的笔记本电脑上，在这种环境下，大约一半的页面可以显示在屏幕上。实验参与者为18人（9男9女），年龄分别为20多岁和30多岁。他们都有3年或以上使用电脑的经验。他们的矫正视力为平均（即14/20视力）或更好。每个参与者都在这三种情况下完成了任务，并针对每种情况进行了两次试验。在阅读文本文件的任务中，我们要求参与者在阅读的同时理解内容。在一名参与者阅读了所有文档后，我们对其进行一项关键字识别测试，作为衡量参与者记住了多少文档内容的可替代方法。 5.5.1.2结果和讨论我们分析了参与者朗读的语音数据，并通过从阅读整个文本（包括注释注释）的时间中提取只阅读主要文本的时间，比较了三种情况下的相对阅读速度。结果如图5.15所示。

图5.15阅读速度：只阅读正文 vs. 阅读全文(包括正文和注释参考)

在阅读正文方面，三种情况下的阅读速度没有显著差异。这支持了我们在本章开头的说法，即无论人们是在纸上阅读还是在显示器上阅读，阅读表现没有明显的区别，除非它涉及翻页等操作。另一方面，参与者的总体阅读速度，即阅读正文和注释的总时间，是在纸质条件下最快，在台式电脑条件下次之，在笔记本电脑条件下最慢。三种条件下的阅读速度均存在显著差异，反而是关键词识别测试结果没有显著差异。结果表明，读者阅读纸张的速度比阅读数字媒体（台式电脑和笔记本电脑）的速度要快，而对内容的理解不会受到负面影响。那究竟是什么导致了这种差异？由于不翻页阅读文本的速度在不同条件下没有差异，我们重点研究了涉及翻页的查看注释和返回任务，并比较了在这些任务上花费的时间。查看注释所花费的时间，始于读者读完带注释符的单词所在位置的正文，并持续到读者找到注释并开始阅读。返回任务所花费的时间是从读者读完注释开始，持续到读者再次开始阅读正文。读取器开始或停止读取的时间是视觉上根据记录的语音数据波形确定的。查看注释和返回的时间如图5.16所示。

图5.16 查看注释和返回任务所花费的时间对比

统计分析表明，返回任务比找到注释查看所花费的时间更长。这是因为读者向后翻页找到注释并开始阅读，比查看注释后再返回找到刚才阅读的正文位置更容易。在包含注释列表的第二页上，注释符号和参考词始终位于页面的左侧，这样读者就很容易找到开始阅读的位置。另一方面，在包含正文的页面，注释符号由小一号的上标表示，而且它们并不总是位于页面的特定区域，因此读者查看完注释返回时，需要花时间找到继续开始阅读的位置。更重要的是，与台式电脑或笔记本电脑上的阅读相比，从纸上阅读时，查看注释和返回任务所花费的时间都更少。关于查看注释，从纸上阅读比从台式电脑阅读快32.7%，比从笔记本电脑阅读快43.0%。对于返回主文本的任务，纸上阅读比台式电脑快31.3%，比笔记本电脑快49.2%。在实验结束后进行的采访中，一些参与者表示，在两种PC环境（尤其是台式PC）下，只需单击一下就可以更轻松地翻页，让他们能够更快地查看注释和返回。然而，实验数据表明，所有参与者，包括那些在采访中回答说他们在使用电脑时可以更快地翻页和返回的人，在阅读纸质文档时，花在查看注释和返回任务上的时间都更少。为了验证原因，我们分析了实验视频，并观察到以下现象。

（A）纸上阅读的典型例子（B）在PC上阅读的典型示例

图5.17有翻页情况下的阅读时间图示

如图5.17a所示，当使用纸张时，参与者有时会在阅读结束前开始翻页。也就是说，阅读行为和翻页行为在时间上是重叠的。与之形成对比的是，参与者在PC环境（台式PC和笔记本电脑）下阅读时，如图5.17b所示，这两个动作在时间上没有重叠。翻页的任务是在阅读完正文后开始的。这似乎是读者在PC环境下查看注释和返回任务所需时间较长的原因。 我们分析了视频数据，以了解在翻页的同时进行阅读的情况。结果如图5.18所示，当参与者从纸上阅读时，同时在阅读的同时进行翻页的百分比非常高，显著高于从任何一台电脑上阅读。

图5.18 在阅读的同时进行翻页的百分比

为什么我们能够在纸质阅读时同时翻页，反之就是，为什么我们在电脑上不能在阅读的同时翻页？ 第一个原因是，纸质阅读中的翻页是我们日常生活中熟悉的一种技巧性行为，不需要我们注意自己的行为。此外，如本章开头介绍的研究（第5.2节）所示，用纸质阅读中翻页的认知负荷较低。与此形成对比的是，要在PC上翻页，读者必须首先抓住鼠标，将光标移动到滚动条或页面切换按钮上，拖动或单击该区域，然后目视确认页面已正确切换。在电脑上翻页是一个麻烦的过程，需要读者的注意力。由于这些原因，在电脑上阅读时翻页似乎很困难。翻开纸质文件的一页似乎是很乏味的事，因为我们需要用手指握住这一页并移动手来翻页。然而，如图5.19a的照片所示，在许多情况下，在阅读文本时，参与者提前在页面之间插入一根手指，假设接下来会翻页。然后，预估到下一步需要返回，他们在阅读注释时就会将页面保持在半翻转状态，以便可以立即返回到主文本，如图5.19b的照片所示。此外，根据采访，他们几乎不知道自己正在为下一步行动做准备。看起来，这种在纸上进行的熟练操作使读者能够在操作纸质文档页面的同时执行其他任务（在本例中为阅读）。
在Marshall和Bly对参与者日常生活中在私人房间阅读杂志的视频分析中，也观察到了类似的行为

图5.19用手翻页示例

（马歇尔和布莱，2005年）。通过分析，他们发现读者经常进行轻量级导航，比如简单地向前看和向后看，以重新阅读文本。他们说，这种轻量级的导航是由读者无意识地执行的，并且得到了纸质杂志的良好支持。第二个原因是，为了操作PC的鼠标，我们需要查看鼠标光标；要翻页，就需要把目光从文本上移开，以确保鼠标光标位于滚动条或页面切换按钮上，并在那里拖动或单击鼠标。为了达到这个目的，我们需要把眼睛从我们阅读的位置移开。因此，很难同时完成阅读任务和翻页任务。但在纸质文件的情况下，我们可以只用手的触觉翻页，而不用视觉确认手在做什么。因此，我们可以在用手翻开书页的同时，眼睛不必离开当前的阅读位置。除了能够在翻页的同时阅读文本外，使用纸质文档翻页还有另一个很大的优势，那就是在阅读过程中，握持纸张的手的位置事实上也是是引导读者视线的地标。在实验中，如图5.19a所示，许多参与者用手握住纸质文件，其位置与他们当前阅读的文本行大致相同。这些参与者在阅读文本时，握着文件的左手也慢慢地在纸上移动。当我们在采访中就这一点询问参与者时，他们中的一些人报告说，这使他们更容易查看注释文本并返回到主文本。当读者读完一行文字并移动到下一行时，通过用手标记他们正在阅读的行的位置，读者可以顺利地改变他们的视线，将眼睛从纸张的右边缘移动到左边缘。此外，在阅读注释后返回到主文本时，他们能够很容易地在主文本中找到他们正在阅读的行，因为他们的左手仍然位于该行文本附近。此外，在阅读文本时，参与者似乎没有意识到改变手的位置以避免阅读错误的行，而在参考注释时，他们也没有意识到将左手放在之前阅读的位置，以便能够轻松回到正文。我们认为，他们在阅读时把文件放在那个位置是很自然的，因此它能防止他们读错行。在翻页阅读注释时，他们可能会觉得改变左手拿着纸的位置很不自然。因此，他们将手中的文件放在同一个位置，因此，当他们回到正文时，很容易找到自己的位置。读者左手手指的位置不仅是一个指针，指示他们正在读哪一行，而且是一个临时书签，当翻页时，可以很容易地回到正确的位置。这些事实使得在进行纸张阅读时，阅读和翻页这两种不同的动作得以整合。在执行翻动纸页的任务时，我们可以用双手处理纸张，而不受我们触摸文档位置的限制，也不需要视觉上的特别注意，就能够以多种不同的方式翻页。此外，我们不仅使用视觉，还使用触觉和听觉，接收翻页结果的反馈。我们可以说，纸张所允许的这种自由操作、各种形式的反馈、操作的便利，以及我们对处理纸张的熟悉程度，使我们能够根据情况最恰当地处理纸张，例如在阅读时同时翻页，并在翻页时将手保持在阅读位置，以便回到同一位置。计算机上有一些系统支持在页面之间来回移动。例如，Touch Bookmark（Yoonet al.2011）使用户可以通过触摸当前阅读的页面轻松添加临时书签。然而，在这种情况下，用户必须明确指定他们以后可能想要返回的位置，这对于用户来说通常很困难。其他系统提供颜色标识以支持重新访问页面（Cockburn等人，2006年；Alexander等人，2009年）。然而，在这些系统中，为了重温之前阅读的页面，用户必须查看颜色标识。尽管这些高级功能很有吸引力，但它们并没有达到与纸质文档相同的页面导航级别。

5.5.2实验五：阅读文本文件并从中找到答案

有时你想知道一些信息，并且知道它就写在你面前的这本书中的某处。你可能会对自己说，“这句话一定是写在这本书上的，我想查到它，确认一下准确的措辞。”或者“我记得我以前在这本参考书中看到过类似的问题。”这种情况似乎比预想的还要多。根据阿德勒等人（1998年）的观察研究，在工作环境中，大约24%的阅读是为了找到答案。在这种阅读中，信息是在翻页过程中获得的。由于其目的是搜索信息，因此是以类似于浏览的方式读取信息，并且读取位置以“之”字形模式变化。在本节中，我们将通过实验研究在文本手册中找到答案的典型阅读任务。 5.5.2.1方法 实验中使用的文档是一本日本商业礼仪指南，描述了如何接听电话、如何接待客户等内容。该文档共84页，包括封面、目录和索引。与许多这样的手册一样，每个章节的描述都很简短（只有一两页），并且有一个详细的目录（9章63节）。因此，必要的信息通常通过目录获取。实验任务是在本手册中搜索适合如下空白处的答案：“在卧铺列车中，（）被视为荣誉座位”和“在（）中禁止在驾驶时使用手机”。即使参与者能够在不查看手册的情况下回答这些问题，我们也要求他们确认手册中的内容，并要求他们在找到答案后立即说出答案所在的页码。我们设置了四个任务环境：纸质环境，使用纸质书；PC环境，在PC上使用不含链接的PDF文档；PC环境，PC上使用带有链接的PDF文档，有从目录到每个页面的链接；平板电脑环境，在平板电脑设备上使用一个没有链接的PDF文档。在文本手册中搜索答案的一种典型方法是先查看目录，找到可能包含答案的部分，然后访问该页面。在数字环境中，如果目录包含指向相应页面的链接，那么访问这些页面就变得很容易。因此，除了使用不包含链接的PDF文档（PC条件）外，我们还创建了一个条件，其中使用包含从目录到每个页面的链接的PDF文档作为比较目标。实验中使用的纸质文件是以电子方式创建的，并打印在B5大小的办公纸上，这几乎与平板电脑设备的屏幕大小相同。文件单面打印，以便其外观与文件在平板电脑设备上的显示方式相同，并在左侧边缘装订，形成一本书，如图5.20所示。

图5.20使用纸质书执行任务

我们使用iPad作为平板电脑设备。在两台电脑的情况下，一台笔记本电脑从外部连接到一个23英寸的LCD显示器。这台电脑的操作系统是WindowsXP。我们使用Adobe Reader 9呈现PDF文档。由于实验的目的不是分析文档的外观对阅读的影响，因此将文档在PC屏幕或平板电脑屏幕上的外观设置为与纸质文档的外观相同。在数字环境中，我们禁止用户在执行任务时更改字体大小。在Adobe Reader中，我们使用单页模式（一次显示一页）来呈现文档。实验的参与者是20人（10男10女），年龄在20多岁和30多岁之间，他们都有3年或以上使用电脑的经验。他们的矫正视力为一般或更好。所有参与者都在这四种条件下执行任务，在每种条件下进行四次试验。在实验之前，每个参与者都接受了10分钟的训练，以适应任务环境的操作。此外，他们还可以根据自己的喜好设置数字设备的亮度和位置。实验结束后，我们进行了一次采访，询问他们对每个任务环境的印象。 5.5.2.2结果和讨论图5.21比较了每种任务条件下的任务完成时间。纸张条件下和电脑上PDF包含有链接的条件下阅读表现之间没有显著差异。

图5.21在文档手册中找到答案的任务完成时间

这两种情况都比PC和平板电脑上PDF文档无链接时阅读找到答案的速度快得多。后两种情况之间没有显著差异。也就是说，纸张条件和电脑上PDF文档包含链接条件下属于速度较快的组，大致处于同一水平，而电脑和平板电脑上PDF无链接条件西属于速度较慢的组，大致处于同一水平。关于参与者任务执行的准确性（即正确答案的比率），在任何条件下均未发现显著差异。在有链接的PDF文档中，只需单击一下，即可从目录中快速访问每个页面。因此，我们预计这将是四种情况中最快的。然而，结果与我们的预期不同，当使用有链接的PDF文档时，任务完成的速度居然与使用纸质书时相同。对于有链接的PDF文档，如果答案写在参与者第一次跳转时访问的页面上，参与者可以快速找到答案。然而，如果在第一个访问的页面上找不到答案，参与者必须再次返回目录，这个过程需要花费很多时间。当使用纸质书执行相同的任务时，大多数人将手指放在目录页上，同时从目录中访问书的各个部分，这样他们就可以轻松地返回目录。有了纸质书，即使第一次尝试失败，参与者也可以立即回到原来的位置，重新开始。纸质书的页面导航灵活且响应迅速。此外，在平板电脑上执行这些任务的速度明显慢于纸质书或有链接的PDF。虽然在平板设备上一次翻动一页是可能的，但一次翻动多页则很困难。事实上，许多参与者报告说，他们对反复敲击和翻屏的行为感到困扰。参与者可以使用滑块跳转到指定页面，但在翻转时无法获取任何信息。因此，他们看不到目标页面附近写了什么样的信息，当他们在第一个访问的页面上找不到答案时，他们很难移动到上一页或下一页并搜索答案。虽然我们没有禁止在数字环境中使用搜索功能，但在实验期间没有人使用该功能。一些参与者试图在培训期间使用搜索功能，但他们发现这个操作需要时间，最终放弃了在实验中使用它。要在数字环境中搜索文本，需要从菜单中选择一个对话框并输入关键字。此外，如果他们选择了错误的关键字，他们需要多次重新输入其他关键字。在平板电脑设备中，他们必须使用屏幕键盘，这意味着输入关键字需要时间，并且观察到许多输入错误。毫无疑问，搜索功能在其他情况下是有效的，但如果像本例一样，一个文档不长（84页），并且有一个详细的目录（9章65节），那么通过访问目录查找答案要比使用搜索功能更快。顺便说一句，如果你在纸上读这本书，我们想请你做一个简单的实验，可以在一分钟内完成。如果你有时间，现在就试试。首先，关闭这本书，打开目录，找到实验五的部分，然后打开这本书。然后，停止你正在做的事情，看看你的左手。也许左手的手指正好插在目录所在的页面。在我们的实验中，当从目录中访问纸质书的某部分时，大多数人将手指放在目录页上。然而，当我们在实验结束后的采访中询问他们时，许多参与者没有意识到他们始终把手指放在目录页上。这表明他们并没有有意识地把手指放在书中的目录上，以便可能稍后会回到目录中。我们将其解释为，当访问该书的不同部分时，他们会无意识地将手指放在目录页，因此它充当了书签，方便他们快速返回目录。也许我们可以推测，这些技能是从小就在反复翻阅纸质书籍的过程中产生的，并在不知不觉中得到了加强。一些参与者报告说，“数字环境更容易使用。”然而，我们在实验过程中多次观察到，几乎所有参与者，包括给出这样答案的参与者，在访问书的每一部分时，都会无意识地利用纸张的优势，将手指放在目录页之间。

5.5.3实验六：在照片簿中搜索照片

在上一节描述的实验中，我们开始在文本手册中寻找答案。在本节中，我们将介绍一个在相册中查找照片的实验。你可以根据一张照片的视觉特征立即判断它是否是目标照片，因此在一本相册中搜索照片可以通过系统地访问该书的页面来完成。因此，与阅读文本的情况相比，访问页面的容易程度似乎会对这项任务的效率产生更大的影响。此外，由于图片含有丰富的视觉信息，因此很容易形成位置记忆，即图片在书中的位置以及它们在书中的位置。一个人对文件内容的了解程度似乎会影响他寻找答案的能力。因此，有必要了解在参与者习惯于文档内容的情况下，不同类型的媒体如何带来不同风格的页面访问。 5.5.3.1方法
我们为实验制作了三本相册。每本相册包含48张风景照片（分辨率：640480像素），每页一张照片。使用的三种任务环境如下：纸质环境，使用纸质书籍；PC环境，使用台式PC；平板环境，使用平板电脑设备。图5.22显示了在纸质条件下使用的书籍示例。

图5.22在照片簿中查找照片

在纸张条件下，数码照片以全彩色打印在B5大小的办公用纸的一侧，使其外观与平板电脑设备相似，并从纸张的左边缘装订。在两种数字条件下（即PC条件和平板电脑条件），所用硬件和软件的配置与上一节中描述的实验相同。此外，还调整了数字环境中照片的比例，使照片的物理大小在三种情况下保持一致。任务是找到给定的照片，并回答每张照片所在的页码。我们要求参与者尽可能快速准确地完成任务。参与者在每个照片簿中18次搜索照片。为了研究搜索次数的增加如何影响查找每张照片所花费的时间，我们首先要求参与者在两组六张照片中搜索12张不同的照片，然后要求他们重新搜索他们已经搜索过的六张照片。每个试验中选择的照片都是随机的，以确保照片的页面位置在每种情况下都不会出现偏差。实验参与者为24人（12男12女），年龄分别为20岁和30岁。他们都有3年或以上使用电脑的经验。他们的矫正视力为一般或更好。在每个参与者在所有条件下完成任务后，我们对实验中使用的照片进行了识别测试和访谈。照片识别测试包括75张照片。对于每一张照片，测试询问它是否被包括在其中一本相册中，如果被包括，它在三个选项中的位置是什么：开头（第1页到第16页）、中间（第17页到第32页）或结尾（第33页到第48页）。在识别测试的75张照片中，45张是从实验中使用的三本相册中挑选出来的（每本相册15张）。剩下的30张照片没有在实验中使用，而是作为干扰添加的。在采访中，我们询问了参与者在每种情况下是如何搜索照片的，以及他们对每种任务环境的印象。 5.5.3.2结果和讨论图5.23比较了每个任务环境和试验阶段的任务完成时间结果。从这些结果中，我们得到了以下四个发现。

图5.23照片搜索时间结果

首先，在每个任务环境中，参与者在第三阶段（重新搜索）完成任务试验的速度最快，其次是第二阶段，第一阶段按顺序完成。这表明，通过重复搜索照片的任务，参与者逐渐习惯了照片簿的内容，并逐渐形成了对照片的位置记忆。其次，在搜索的每个阶段，平板设备的使用都是最慢的。使用平板电脑设备，参与者可以通过轻触或滑动手势轻松地在照片之间逐个切换。然而，每次操作都需要时间翻页，而且很难快速翻阅多页。此外，当参与者使用平板电脑设备快速翻页时，有时翻页不正确。参与者似乎没有意识到要翻过这一页，他们的手需要滑动多少。第三，在前六次搜索中，PC条件比纸质条件快。当参与者使用纸质书翻页时，由于无法控制拇指压力，他们有时会无意中同时翻动多页。当这种情况发生时，他们不得不回到之前的一页，重新开始翻页。但在PC上，参与者可以通过连续单击滚动条的向上或向下按钮，在短时间内连续切换页面，而不会跳过页面。在这种情况下，翻页是快速、准确、系统地进行的，而且多页从未一起翻页。要在相册中搜索给定的照片，必须彻底检查相册中的每张照片。我们发现，PC上的PDF查看器提供的系统性和全面的翻页功能最适合此类任务。第四，在重新搜索阶段（即最后六次搜索），我们观察到一种趋势，即纸质条件比PC条件快。在前六次搜索中，使用纸质书明显低于使用PC。然而，在接下来的六次搜索中，纸质书和PC书之间没有显著差异，在重新搜索阶段，我们观察到一种趋势，即使用纸质书优于使用电脑。当参与者习惯了书的内容时，在纸质书中搜索往往比使用电脑搜索更快。为什么在重新搜索时使用纸质书优于使用PC？这种逆转是如何发生的？一个可能的假设是，参与者在使用纸质书时比在使用电脑时对书中的照片形成了更多的位置记忆。如果他们提前知道给定照片在照片册中的位置，他们可以快速跳转到目标照片附近的区域，这可以缩短搜索照片的时间。然而，询问照片是否位于书的正面、中间或背面的识别测试结果并不支持这一假设。在纸张条件下，识别测试的准确率为41.7%，在PC条件下为36.1%，在平板电脑条件下为40.0%。纸质书的准确率最高，但在任何条件下都没有发现显著差异，这表明参与者在任何特定介质中都没有形成更多的位置记忆。因此，有必要考虑纸质图书再搜索速度快的其他原因。根据我们对实验的观察，似乎在使用纸质书时，参与者通常从书的中间或后面开始搜索。当参与者从书的第一页以外的地方开始访问页面时，我们称之为随机访问，我们检查了不同条件下的随机访问率。图5.24比较了三种情况下重新搜索期间的随机访问率。研究显示，与使用PC或平板电脑设备相比，参与者使用纸质书进行随机访问的频率明显更高。

图5.24重新搜索阶段的随机访问速率

当参与者知道某张照片的大致位置时，他们在使用时通常会立即跳到该照片位置附近的某个点。另一方面，在使用数字环境时，即使他们知道照片的大致位置，他们也经常从书的开头开始一页一页地翻页。纸质书可以进行粗略和灵活的页面访问。我们认为这是纸质书能更快地重新搜索照片的第一个原因。此外，随机访问页面的方法也存在差异。

图5.25 随机访问页面的方法

在PC或平板电脑上随机访问的典型方法如图5.25a所示，参与者跳转到距离目标照片较远的位置，然后逐个翻页，直到到达目标照片，即使他们知道目标照片的大致位置。关于这种做法，一些参与者报告说，他们采取了谨慎的策略，避免跳过目标照片。他们故意跳到目标照片之前很远的一个点，因为他们害怕跳过目标照片，不得不再次返回。在数字环境中，采取了谨慎可靠的方法，以避免回溯页面。另一方面，当使用纸质书时，参与者通常从一开始就跳到目标照片或其附近，如图5.25b所示。此外，当参与者意识到他们跳过了目标时，他们能够立即返回到他们访问的第一个页面，因为他们在起始点将手指插入页面之间，起到了临时书签的作用，如图5.25c所示。因为插入的手指充当了一个临时书签，所以他们能够回到那个位置。通过这样做，他们能够避免重复检查同一页面。在纸质书的情况下，参与者采取了大胆的方法，立即跳到目标照片附近，即使不小心翻过了头，也能够灵活地执行导航，快速返回起始位置并向后翻页。为什么人们能做这样的事？这似乎是因为翻阅纸质书的认知负荷较低。这将使参与者能够在翻页的过程中思考目标照片在哪里，或者它是否已经被翻过。如果在这个过程中，他们判断自己已经翻过了目标照片，他们可以随时开始向相反方向翻页。然而，当在一个认知要求很高的数字环境中翻页时，翻页时可能很难同时进行思考或者快速将决定转化为行动。此外，在纸质书的页面导航过程中，人们会在页面之间插入手指，从而无意识地将手指用作临时书签。许多人从孩提时代起就通过多次翻阅纸质书中的页面，将这项技能灌输给了自己的身体。他们相信自己可以到达书中的任何一点，回到原来的位置，并自由地控制页面导航。因此，他们可以灵活、大胆地使用纸质书籍浏览页面。这种灵活而大胆的导航是由纸张和装订纸质书籍的物理特性支持的，也就是说，纸张的柔韧性和触摸时的轻微湿润感。当作者在讲课或演讲时谈论这些事情时，我们经常被问到，“对于从小就使用智能手机长大的人来说，智能手机比纸质书更容易操作吗？”我们预计许多读者可能也会有类似的问题，所以我们想在这里给出我们的观点：我们认为使用智能手机访问页面要达到使用纸质书时所具有的相同的灵活性是困难的。原因有以下两个： 首先，我们注意到纸质书翻页的低认知负荷是由纸张的物理特性支持的。你可以在不看纸的情况下，将纸作为一个实物进行触摸和操作，你还可以用手的触觉确认某个页面是否已经被翻过。我们认为，没有这些物质物理特性的支持，就很难获得纸质书籍的同等易操作性。 第二，不同数字设备的操作感觉略有不同，具体取决于单个设备和应用程序。例如，每个设备或应用程序在使用滑动手势翻页时需要滑动手指的程度是不同的。在某些情况下，即使在同一应用程序中，可操作性也可能因每次版本更改而不同。这种操作感受上的差异是人们娴熟操作的障碍。相比之下，只要物理定律不变，纸质书的操作方法将在我们的整个一生中保持不变。因此，通过使用纸质书籍获得的方法和技能将终身可用。当然，纸质书和智能手机的页面访问在认知负荷上的差异很小。如果你通过反复使用智能手机来熟悉它的操作，差异会越来越小，甚至小到几乎可以忽略。但在同时做其他事情（如思考、说话或听别人说话）时，即使认知负荷的微小差异也可能成为不可忽略的问题。

王涛（微信号：ioxroom）

【室联网】理论的提出、体系构建和实践者；新界教育创始人；北京大学教育学院教育经济博士；MOOC微信公众账号（微信号：openonline，公号名称：MOOC）的发起及运营者。推进的建设智慧学习空间已经覆盖智慧教育、智慧党建（红色历程云学习空间）、智慧思政、智慧培训、乡村振兴、家庭教育、智慧社区等领域。

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