觸摸屏書寫漢字之工整性與紙張書寫相關性實驗*
——以南京市某小學三年級學生為例

黃 峰，高楠楠，仇宏斌，李 藝

(南京師范大學 教育科學學院，江蘇 南京 210097)

觸摸屏書寫漢字之工整性與紙張書寫相關性實驗*
——以南京市某小學三年級學生為例

黃 峰，高楠楠，仇宏斌，李 藝

(南京師范大學 教育科學學院，江蘇 南京 210097)

基于觸摸屏的漢字書寫越來越多見，而關于觸摸屏的漢字書寫，有許多問題需要回答。該文通過讓被試分別在觸摸屏和紙張上(即傳統紙筆書寫)進行書寫，比較兩種書寫在工整性方面的相關性。考慮到對新事物的接受度和漢字書寫學習意識兩個方面的代表性和可能影響，以某小學三年級一個班的學生為被試；考慮到被試的識字水平及漢字筆畫及結構等意義上的特征，以杜牧的七絕《山行》中的28個字為樣本字。采用基于觸摸屏的漢字書寫軟件來獲取并初步處理基于觸摸屏的書寫和基于紙張的書寫的兩種書寫數據，得到關于每個被試、每個字在筆畫、部件、整字層面的得分，而后使用SPSS軟件進行數據統計分析。該研究所得結果表明：被試在觸摸屏、紙張兩種書寫介質上所寫漢字之工整性存在正相關。這個結論對于基于觸摸屏的漢字書寫的合理性及存在意義，是個正向的支持。

漢字書寫；書寫介質；紙張書寫；觸摸屏

一、引言

從經驗上看，人的漢字書寫質量和風格是相對穩定的，即無論在何種介質上書寫，其字的工整性、筆畫細節風格等都有一定的穩定性。這種穩定性的存在，是人們可以在不同介質上進行寫字練習，筆跡專家可對寫在不同書寫介質上的字進行筆跡鑒定等行為的依據。當前又出現新的書寫介質——觸摸屏，我們也看到有機構或企業，開始采用基于觸摸屏的簽字。由于觸摸屏是一種非常特殊的書寫介質，其觸感和筆跡顯現方式與傳統紙張有很大不同，書寫者既有的書寫風格是否會在觸摸屏上較好地繼承下來？本文將目光只盯在書寫“工整性”問題上，使用自行開發的漢字書寫工整性自動評價系統，以小學三年級學生為對象，針對在紙張和觸摸屏兩種介質上書寫漢字之“工整性”的相關性進行研究，希望給出可信的結論，以期為基于觸摸屏的書寫問題的相關研究和應用提供參照。

二、文獻回顧

回顧歷史，基于典型的書寫工具與介質搭配變遷，可以將漢字書寫進化階段大致分割為：金石時期(如：樹枝畫于石壁)；毛筆竹帛時期；毛筆紙張時期；硬筆紙張時期。簡單稱為金石、竹帛、毛筆、硬筆等四個時期。從當前看，我們又正在步入一個新時期，即以觸摸屏書寫為具體形式的書寫時期，或可稱為“數字時期”[1]。觸摸屏書寫這一新鮮事物，在讓我們感到突兀和不適的同時，實際上是延伸了漢字書寫文化的傳承空間，與觸摸屏書寫有關的《中國漢字聽寫大會》等電視節目都有極高的人氣，是其社會認可的典型例證。一些科技公司對于如何發揮觸摸屏書寫介質的作用做出了努力。比如，市場上能見到產品化的簽名屏，無紙化商務簽批系統、手寫輸入、動態簽批，速寫商務書函、電子親筆信，電子化合同等，可以替代傳統的紙張文件書寫簽批，低碳、環保而且節能。

由于觸摸屏的質感不同于紙張，以手指或配套感應筆書寫，過程中會產生滑動或抖動，導致書寫產生筆畫變形、位移、大小不均一系列問題。在這種條件下的書寫質量是否能保持穩定是必需通過定量研究來回答。針對規定格式手寫英文字母，通過建立標準模板，利用距離比較法，檢測二者之間的相似度，而提出了一種普適質量評價方法，取得了一定的實驗效果[2]。但此種評價方法并沒有轉移到漢字書寫測試上來。王求真提出漢字書寫質量的模糊分析方法，評價意見表達實時，能夠在一定程度上指導習字者進行正確的漢字書寫，但也未對不同介質的書寫問題進行比較[3]。總體上說，針對觸摸書寫介質的研究重點大多都集中于如何用技術的手段實現在觸摸屏上書寫漢字的評價，而對于紙張書寫介質過渡到觸摸屏書寫介質的過程中有無聯系，尚未有研究。本文以此為切入點，借鑒前人對觸摸屏書寫介質的相關研究結果，來探究基于兩種書寫介質進行漢字書寫工整性意義上的相關性。

三、實驗設計

(一)實驗假設與模型

一般意義上，漢字工整性評價從筆畫書寫規范、傾斜度適當以及各部件對齊關系合理等角度詮釋“端正”；從各筆畫長短關系合理，交界位置適當，各部件的位置、大小比例適當等角度詮釋“勻稱”；從整字的大小、寬高比適當等角度詮釋“飽滿”[4]。本研究首先讓被試分別在紙張與觸摸屏(配手寫筆)上書寫相同的漢字，然后對書寫所得漢字在漢字工整性層面上進行評價，分析其相關性，提出以下研究假設：

1.被試在紙張、觸摸屏兩種不同書寫介質書寫所得漢字工整性存在正相關。

2.被試在紙張上所寫漢字的工整性，優于在觸摸屏上所寫漢字。

在實驗假設的基礎上，構建如圖1所示的實驗模型。

圖1 實驗模型

(二)漢字書寫工整性自動評價系統及使用方法

本研究采用筆者所在團隊開發的基于觸摸屏設備(PAD，智能手機等)的漢字書寫工整性自動評價系統[5]。

一般來說，正確、工整、熟練是漢字書寫的基本要求[6]。對工整性而言，從“可測量”的意義上，所采用的評價系統中的評價指標體系，是由筆畫特征、部件特征以及整字特征三個層次構成的[7]。

在觸摸屏上的書寫徑跡，是以數字化的方式記錄的。系統對筆觸坐標定時采樣，得到筆觸運動的記錄點集，顯示為書寫“筆跡”，形成“筆畫”“部件”“整字”，系統可以直接以上述評價指標體系進行評價。對于在紙張上書寫的漢字，需要將字的書寫墨跡轉化為數字筆跡記錄，才能利用評價系統進行評價。經調研，有兩種方法可供選擇：一種方法是漢字骨架拆分法[8]，逐步細化渲染漢字筆畫，得到漢字每一筆畫的骨架線，將骨架線轉換為與在觸摸屏上直接書寫所得的相同筆畫筆跡徑跡記錄格式再進行評價；另一種是將紙張覆蓋在PAD上，對其用感應筆進行臨摹，得到該漢字的筆跡徑跡記錄。經嘗試并分析，第一種方法得到的漢字筆畫不太完整，得到的漢字筆畫不能表現出書寫者的客觀感受，所以舍棄。實驗中采用第二種“臨摹”的法，為求盡量準確，采用多次臨摹并求平均數的方法縮減臨摹造成的可能誤差。

四、實驗過程與數據收集

(一)實驗過程

本文主要采用實驗法并輔以訪談，研究對象為南京市某小學27名非書法特色班的三年級學生，男生15名、女生12名，男女比例基本一致。他們中的任何人均未參加過類似的實驗。

考慮到被試的漢字熟悉情況及所寫漢字的代表性，選擇詩人杜牧七絕《山行》中28個漢字作為測試字集。實驗中，為保證研究結論的可信性、可靠性，力求漢字書寫質量比較穩定，要求所有學生采用對臨的方式來寫字。發給被試每人一張字帖供臨寫，字帖規格是一張A4紙，其上有4×7 格米字格，其中是書法家所寫《山行》全詩28個漢字。

根據前述實驗變量設計實驗，進行兩次實驗數據的搜集，一次基于紙張的書寫，一次基于觸摸屏的書寫。第一次實驗數據搜集，要求被試以對臨的方式，參照所給字帖，在與字帖之格式完全相同的紙張上完成書寫。第二次實驗數據搜集，要求以對臨的方式，參照所給字帖，在觸摸屏上完成漢字書寫，觸摸屏上數據收集軟件的書寫界面樣式與大小與字帖格式完全相同。為使學生能比較熟悉基于觸摸屏的書寫，在正式觸摸屏采樣前，讓所有學生都先進行一次基于觸摸屏的書寫練習。每次實驗都是所有被試在同一時間、同一地點接受實驗并且書寫相同的漢字。

(二)數據收集

1.觸摸屏上所寫漢字數據處理

被試人手一臺裝有數據收集軟件的PAD，打開該軟件，在其書寫數據收集軟件的書寫界面上書寫《山行》這首詩。數據收集完成后，再使用工整性自動評價系統對這些漢字進行評價，得到工整性評分。如圖2所示為工整性自動評價系統的工作界面，中間“家”為被試書寫的字；右邊“家”為對臨字帖字的顯示效果。

圖2 某同學書寫的“家”工整性評價得分

2.紙張上所寫漢字字跡的數據化

將寫有漢字的紙張覆蓋在觸摸屏上，使其上米字格與觸摸屏上顯示的數據收集軟件書寫界面之米字格嚴格對齊，實驗者用手持感應筆描摹字跡，以使觸摸屏采集到與該字跡“相近”的數字筆記記錄數據，進而用系統對其進行評價得到書寫漢字的工整性評價的量化分數。多次重復這樣的漢字書寫過程以求得每個漢字工整性評價量化分數。具體情況如表1所示。

表1 臨摹“愛”字生成的數字筆記記錄及工整性評價的量化分數

五、實驗數據分析

對兩種書寫介質所得漢字書寫數據進行效度分析是做信度分析的基礎，本文中搜集被試紙張上的數據是通過三次臨摹求平均數而得每個漢字的書寫數據，經分析所有書寫的756個數據都是有效的。同樣，在觸摸屏上書寫漢字所得有效書寫數據個數同樣為756，即不存在無效數據。基于此，我們對實驗數據進行信度分析，采用α信度系數的內部一致性信度分析結果顯示，書寫介質這一因子的信度系數為0.823，說明實驗數據是可信的。隨之，從“總體分析”“個別字分析”“個別人分析”三個維度對所得實驗數據做基本描述性統計及均值方差t檢驗，以驗證實驗假設，得出研究結果。當然，對實驗數據進行三個維度的分析之后，實驗假設還不能完全得到驗證，通過研究者的推斷，則將被試的性別作為又一個分析維度進行數據分析。下面，首先呈現分析維度的實驗分析結果，然后再分層次闡述每一個分析維度內容如表2所示。

表2 從不同角度分析在兩種書寫介質(紙張、觸摸屏)書寫所得漢字工整性量化分數基本描述性統計及均值方差t檢驗

(一)總體分析

如下頁圖3所示，顯示了27位被試在兩種書寫介質上所寫28個漢字的平均得分情況，較直觀地顯現了兩種不同書寫狀態下書寫工整性的情況。

圖3 27位被試在兩種書寫介質上書寫28個漢字得分情況分布

如表3中所示，通過皮爾遜相關分析，在紙張和觸摸屏上進行漢字書寫所得漢字的工整性之間有很強的相關性(r=0.573，p＜0.01(雙尾檢驗))。從上文可知，所有被試在兩種書寫介質上所得漢字工整性量化分數的方差齊性檢驗較為顯著(p＜0.05)。在紙張和觸摸屏兩種書寫介質上書寫的漢字工整性之間不存在顯著差異(t=0.623，df=1473.634，p＞0.05)。數據分析結果表明：在紙張上和在觸摸屏上進行漢字書寫時，所得漢字工整性存在正相關，驗證了第一個實驗假設。同樣，所有被試在紙張上書寫的所有漢字的平均分(均值=77.69)略高于在觸摸屏上書寫的漢字的平均分(均值=77.30)，驗證了第二個實驗假設。

表3 27位被試在兩種書寫介質(紙張、觸摸屏)書寫的28個漢字的工整性相關分析

(二)個別字分析

下面分別就個別字和個別人的情況進行單獨分析，以期求得更加準確的認識。

以“楓”和“人”兩個字為例，就27位被試書寫情況進行分析，結果呈現如圖4和圖5所示。圖4、圖5分別顯示了27位被試在兩種書寫介質上所寫的“楓”“人”的平均得分情況，從圖中可以看出，不同的漢字在兩種書寫介質上的書寫工整性的關聯情況是不一樣的。

所有的被試在紙張和觸摸屏兩種書寫介質上書寫的所有“楓”工整性量化分數描述性統計和均值方差t檢驗上文已提及。被試在兩種書寫介質上書寫的“楓”工整性的量化分數的均值方差t檢驗結果顯示，方差齊性檢驗不顯著(p＞0.05)，即兩種書寫介質書寫“楓”的方差齊。在紙上和觸摸屏上書寫單個漢字工整性之間不存在顯著差異(t=1.731，df=52，p＞0.05)，說明在紙上書寫好的被試在觸摸屏上書寫的漢字同樣好，驗證了第一個實驗假設相符。對于被試在兩種書寫介質上整體的書寫情況分析，在紙張上書寫的漢字“楓”較好于在觸摸屏上的書寫，數據分析結果顯示在紙張上書寫的漢字的平均分(均值=80.07)略高于在觸摸屏上書寫的漢字的平均分(均值=76.22)，與實驗假設二相符。

圖4 27位被試在兩種書寫介質上書寫的“楓”得分情況分布

圖5 27位被試在兩種書寫介質上書寫的“人”得分情況分布

所有的被試在紙張和觸摸屏兩種書寫介質上書寫的所有“人”工整性量化分數描述性統計和均值方差t檢驗上文已提及。被試在兩種書寫介質上所寫“人”字工整性的量化分數的獨立樣本t檢驗結果顯示，方差齊性檢驗顯著(p＜0.05)，即兩種書寫介質的方差不齊。在紙上和觸摸屏上書寫的“人”工整性之間不存在顯著差異(t=-0.228，df=44.991，p＞0.05)，即說明在紙上書寫好的被試在觸摸屏上書寫得也好，與第一個實驗假設相符。但是對于分析被試在兩種書寫介質上漢字書寫的情況分析，在觸摸屏上寫的“人”平均分(均值=80.33)略高于在紙張上寫的“人”字的平均分(均值=79.52)，與實驗假設二相悖，具體的原因尚在探究中。

(三)個別人分析

單獨分析某位被試書寫的28個漢字的工整性情況，得到以下實驗結果，如圖6和圖7所示(列出的是部分與假設相應和相悖的實驗結果)。圖6、圖7展示了兩位被試在兩種書寫介質上書寫28個漢字的得分情況，從圖中比較分析可以看到，不同的被試在兩種書寫介質上書寫相同的漢字之書寫情況是不一樣的。

圖6 1號被試在兩種書寫介質上書寫的28個漢字的得分情況分布

圖7 14號被試在兩種書寫介質上書寫的28個漢字的得分情況分布

1號被試在兩種書寫介質上書寫的28個漢字工整性量化分數均值方差t檢驗結果顯示，方差齊性檢驗不顯著(p＞0.05)。1號被試在紙上和觸摸屏上書寫的所有漢字工整性之間不存在顯著差異(t=-0.839，df=54，p＞0.05)，數據分析結果表明：在紙張上和在觸摸屏上進行漢字書寫時，所得漢字工整性存在正相關，與第一個實驗假設相符。對于被試在兩種書寫介質上漢字書寫的情況分析，在觸摸屏上書寫的漢字較好于在紙上書寫的漢字，因為在觸摸屏上書寫的漢字的平均分(均值=79.61)高于在紙張上書寫的漢字的平均分(均值=76.50)，與實驗假設二相悖。

14號被試在兩種書寫介質上的所有漢字工整性分數的獨立樣本t檢驗結果顯示，方差齊性檢驗不顯著(p＞0.05)。被試在紙上和觸摸屏上書寫的所有漢字質量之間不存在顯著差異(t=1.940，df=54，p＞0.05)。數據分析結果表明：在紙張上和在觸摸屏上進行漢字書寫時，所得漢字工整性存在正相關，與第一個實驗假設相符。分析被試在兩種書寫介質上整體書寫情況，在紙張上書寫的漢字較好于在觸摸屏書寫的漢字，因為在紙張上書寫的漢字的平均分(均值=82.79)略高于在觸摸屏書寫的漢字的平均分(均值=77.39)，與第二個實驗假設相悖。

(四)性別分析

本文研究的焦點是基于兩種書寫介質之書寫工整性的相關性問題，這已經得到了正向確認。而文初伴隨預設的第二個實驗假設，則呈現出不夠穩定的狀態。或者可以斷言，假設二并不總是成立，但筆者仍不能完全放心。疑問為：是否個別學生因對觸摸板的新鮮感，也因新鮮感的驅動而書寫較認真，導致與假設相悖？實驗過程中，我們的確觀察到了幾乎全體學生對基于觸摸屏的書寫充滿興趣，對紙筆書寫反而不感興趣，這并不是個別現象而是普遍現象。考慮到每個被試在新鮮感驅動下的行為方式，也很難在實驗中觀察到，因此上述猜想無法得到直接印證。為了進一步分析假設二，當然也是為了再次詳細刻畫假設一，我們嘗試將男女生樣本分開分析，看看有何種結果。本次實驗共有15位男生，12位女生參與采樣，則在15位男生中隨機抽取12位男生與12位女生分別進行描述性統計(平均值、標準差)及獨立樣本t檢驗分析。

從前面的分析我們可以知道，在紙張上和觸摸屏上進行漢字書寫所得漢字的工整性之間存在相關性。而對于在紙張和觸摸屏兩種書寫介質上進行漢字書寫時到底孰好孰壞，我們從“性別”這一維度進行分析，得出以下分析實驗結果。

男女生在兩種書寫介質上的漢字書寫存在差異。從表格呈現的數據分析結果可以看到女生在紙張上的書寫好于在觸摸屏上的書寫，與實驗假設二相符，而男生在觸摸屏上的書寫好于在紙張上的書寫，與實驗假二設相悖。考慮到男生對新事物的敏感性可能會高于女生，或許這可以解釋我們的疑問。

六、討論

以觸摸屏書寫漢字之工整性與紙張書寫之間的相關性為研究目的，通過設計實驗，實施實驗、得出實驗結論等步驟初步證明了在紙張和觸摸屏兩種書寫介質上書寫漢字時存在正相關。換另外一種角度解釋，人們在紙上進行漢字書寫的能力能夠較好地遷移到在觸摸屏上進行漢字書寫。此實驗結果對“數字時期”基于觸摸屏輔助人們進行漢字書寫練習，提供了有利的支持。

(一)啟示

觸摸屏作為“數字時期”一種新的書寫介質，具有堅固耐用、節省空間、易于交流等許多優點，剛好彌補了紙張書寫介質的不足之處。由實驗結果可知，在紙張和觸摸屏兩種不同的書寫介質上書寫所得漢字質量存在正相關性。換一種角度來說，在觸摸屏上進行漢字書寫練習同樣可以提高人們在紙張書寫介質上漢字書寫的能力。所以，相關軟件開發公司可以在充分發揮觸摸屏優點的基礎上，開發基于觸摸屏手寫漢字練習軟件、漢字書寫游戲軟件等。值得一提的是，筆者所在項目組已開發了基于觸摸屏書寫的“愛大字”習字軟件。另外，通過實驗結果可以看到，不同性別的人們在觸摸屏上的漢字書寫表現是不一樣的，這也啟發我們，在開發基于觸摸屏的相關寫字軟件時應考慮使用人群性別的差異，使每個人都能夠適應所開發的軟件，有效地練習漢字書寫。

(二)局限與展望

本研究之實驗對象僅是南京市某小學三年級一個班級的學生，樣本較少，還很難說得到了一個絕對可信的實驗結果。雖然本論文存在以上的研究局限，但總體來說研究過程是可取的。隨著項目組研究的進行，我們會擴大研究范圍，在“大數據”思想下，以期得到更加全面的研究結果。

[1][4][5][7]李藝,姜杰,鄧紅靜.硬筆漢字書寫特征的理解、描述、計算實現和應用介紹[J].電化教育研究,2015,(4):62-69.

[2]王耀,戴永.規定格式文字書寫練習質量普適評價[J].計算機工程與應用,2010,(29):69-72.

[3]王求真,戴永等.漢字書寫質量的模糊分析方法[J].計算機工程與應用,2013,(21):180-185.

[6]李大遂.簡明實用漢字學[M].北京:北京大學出版社,2013.

[8]侯立斐,張靜,霍玲玲.一種改進的漢字骨架提取算法[J].微型機與應用,2011,(17):71-73.

黃峰：在讀博士，助理研究員，研究方向為教育信息化、數據挖掘研究(55277@njnu.edu.cn)。

2015年8月10日

責任編輯：李馨 趙云建

The Correlation Experiment Between Neatness of Touch Screen Writing and Paper Writing—A Case Study of Primary School Grade Three Students in Nanjing City

Huang Feng,Gao Nannan,Qiu Hongbin,Li Yi
(College of Science Education,Nanjing Normal University,Nanjing Jiangsu 210097)

Based on the fact that Chinese character writing on touch screen is increasingly common,consequently,there are plenty of questions on the issue needed to answer.The study demands the subjects to write on touch screen and paper (traditional penwriting,i.e.)respectively,then compares the correlations between the two writing ways on neatness and beauty.Considering the representativeness of and potential impacts on the acceptance to new objects and study consciousness of Chinese characters writing,pupils in grade three of one certain primary school is chosen as the subject in this study; and 28 characters in poem Trip on Mountain written by a well-known Tang Dynasty poetry Du Mu serve as samples given the literacy level of subjects and the features of stroke and structure of Chinese characters.The study utilizes software for Chinese character writing on touch screen to access and primarily process the data of writing on touch screen and on paper,then to get points of every subject and on every aspect:stroke,structure and the whole character,fi nally analyze the data by SPSS.The results show that positive correlation lies in the neatness and beauty of characters written by subjects on touch screen and on paper.This conclusion is a favor of that Chinese character writing on touch screen is reasonable and signi fi cant.

Chinese Character Writing; Paper Writing; Touch Screen

G434

A

1006—9860(2015)11—0121—06

* 本文得到江蘇省高校基礎教育人才培養模式協同創新中心支持。