目標位置和目標類型對VDT持續搜索作業績效的影響研究

王泰鑫,劉影,陳赟,羅倩,賴冬梅,廖斌

(四川師范大學 商學院，成都 610101)

1 引言

二十一世紀以來，隨著計算機的普及與互聯網的興起，電子信息技術逐漸成為工作中必不可少的成分。而視覺顯示終端(Visual Display Terminal,VDT)則是在其中起著重要的作用。視覺顯示終端是信息顯示界面的一種，作業者可通過視覺獲取外界刺激，做出反應，例如醫學影像分析、地圖閱讀查詢、航空儀表監控等。而這些工作中，工作績效起著決定性的作用。好的工作績效能夠保證作業的完成度，提高工作效率。因此視覺顯示終端的搜索作業工作績效在當下的發展趨勢中極為重要。

視覺搜索是使用眼睛來完成一系列短暫的定位并在此期間收集信息，通過眼睛的快速移動，定位點散布到目標體各處[10]。在已有的研究中，對于視覺搜索的作業績效及其影響因素的研究較多?？傮w來看，大部分都是以搜索時間作為主要績效指標進行研究。如徐兆方等在對多目標搜索過程的研究中發現使用平行-系列搜索模式被試者用時最短[2]；湯洪濤等人也發現目標距離和搜索時間存在一定的相關關系[3]。但他們并未綜合權衡正確率與反應時。由于隨著VDT搜索作業的作業范圍和作業環境不斷改變，以及許多高危行業的工作要求日益嚴格，視覺搜索的作業界面已從單一的Web界面向多種類的顯示器界面轉變[5]，單從研究“搜索時間”的搜索作業效率來進行探討提高績效的改善方法已經不足以滿足生產作業中的“快”與“準”的要求。因此需要綜合考慮“搜索時間”和“搜索準確性”與搜索界面等的設計等指標[9]，進行更為全面而透析的分析，才能滿足現代社會改善搜索任務和提高作業績效與安全性需求。

另外，對于視覺搜索作業的研究多主要集中在具體的情形下，很少有學者對其進行廣泛的研究，其結論具有局限性。如張恒在研究機場X光機操作員搜索作業時發現，物品擺放角度等是影響操作員作業績效的主要因素[1]；劉杰在研究網頁設計與語言對搜索能力的影響時發現，密度大且視覺沖擊強的網頁被試僅在搜索時間上有顯著增加，語言的影響不顯著[5]；劉暢在研究語音噪聲對視覺搜索績效時采用了安檢圖像作為實驗素材，發現搜索時間與語言可懂度呈現倒U型等[4]。但他們并未對這些視覺搜索作業的主要媒介VDT的信息呈現方式進行研究。需要注意的是，目前從事視覺搜索作業工作人員大多數采用VDT作為信息媒介與載體，越來越多的人員主要運用VDT從事比較復雜的腦力工作[8]。所以以VDT作為出發點，探究持續搜索作業績效的影響因素將具有更加廣泛的研究價值。而對于影響搜索作業績效的因素，楊林棟等將其分為了三大類：作業環境、個體因素和任務特征[7]。已有學者指出任務特征是影響VDT作業最顯著的一類因素[6]，但不少結論還存在一定的不足。對VDT持續搜索作業任務特征細化為目標類型以及目標位置(界面布置)，以進行更加細致的規律分析。

因此VDT搜索作業績效的影響需要綜合考慮“搜索時間”和“搜索準確性”雙指標，并綜合考慮目標位置和目標類型。另外由于持續搜索作業時間長，作業時間也應加入因子集，進行三因素的多元方差分析。研究目標位置與類型以及作業時間對VDT持續搜索作業績效的影響方式方法與規律，并從作業者角度提出改善VDT持續作業的方法。

2 實驗方法

2.1 任務設計

實驗基于E-Prime 2.0 編寫生成，采用單一的并聯模式[11]，由一個存儲實驗材料及相關控制的List和一個核心實驗過程CEP組成。每個Trial皆從屏幕中心出現的兩行題干的注視點及刺激界面(1 500 ms，自動消失)開始，隨后將出現一個刺激間隔(1 500 ms，自動消失)。下一界面為探測界面(infinite，反應消失)，該界面由分布于屏幕的正上、正下、正左、正右，左上、左下、右上、右下九個位置的九宮格組成，每一個九宮格包括四組圖片及文字。反應通過單擊數字鍵盤中的“1”、“2”、“3”、“4”、“5”、“6”、“7”、“8”、“9”、“0”完成(數字1—9分別對應搜索界面中九宮格的相應位置，比如：1對應左下位置；“0”表示搜索界面中無搜索目標)。

圖1 反應鍵盤和搜索界面對應圖

注視點與刺激界面、刺激間隔、探測界面循環反復呈現，直至CEP運行結束。最終呈現結語界面，以表對被試此次搜索作業的感謝。圖2為單試驗的流程示意圖。

圖2 單試驗流程示意圖

2.2 變量設計

本實驗共涉及三個實驗變量，分別為目標位置、目標類型、作業時間。他們的具體定義如下：

目標位置：被試被要求所尋找信息的位置。在實驗中受隨機數控制而隨機出現在屏幕上劃分好的3×3方形區域內，x1∈{1，2，3，4，5，6，7，8，9}，其中1～9分別代表屏幕的左下，正下，右下，正左，正中，正右，左上，正上和右上這九個位置 。

目標類型：被試被要求所尋找信息的類型。在實驗中共出現了圖片和文字兩種目標類型，要求被試隨機尋找不同類型的目標，x2∈{P，T} ，P為圖片形，T為文字形。

作業時間：被試持續作業時長。本實驗中將被試作業時間劃分為三個階段，每個階段任務量固定，作業方式與類型相同，軟件自動記錄作業時間時長x3∈{1，2，3} ，1～3分別指實驗的三個階段。

每名被試均需要完成在不同目標位置下搜索不同目標類型的任務，且均持續作業三個階段(3階段×80個單任務)，均為被試內變量。

2.3 被試

共甄選80名大學生參加實驗。40名男生，40名女生，年齡19～22歲，所有的被試均健康且裸眼/矯正視力正常，優勢手均為右手。

2.4 實驗設備及場地場景

實驗采用搭載15.6英寸液晶顯示器(分辨率：1 920×1 080)的戴爾筆記本電腦，預裝64位windows10系統，屏幕清晰，運行流暢，亮度適中，且根據被試的自身情況調節亮度。實驗地點為噪聲及溫度可控的高校實驗室內，噪音<50 dB(A)，溫濕19℃～23℃。

2.5 實驗程序

被試在充分休息后，以良好狀態參加試驗。正式開始前先對被試進行演示說明，并讓被試仔細閱讀計算機上呈現的指導語，熟悉搜索目標特征，練習5 min。被試充分了解實驗步驟和操作程序之后開始進行正式實驗，正式試驗時，每名被試需連續完成三個階段的任務復雜程度相同的實驗，每階段10 min，共30 min，中間不休息。

2.6 數據采集與整理

采集搜索的正確率與反應時作為搜索作業工作的績效數據。E-prime軟件自動記錄整個試驗過程中每個trial的績效數據，利用SPSS 20.0剔除異常數據后分類匯總。

3 結果

3.1 初步分析

實驗共采集80名被試數據，剔除異常值后，有58名被試數據可用。

對收集的實驗數據進行整理，以刺激位置、刺激類型、作業持續時長為自變量，任務正確率和反應時為因變量，進行多元方差分析。結果如表1所示。

表1 協方差矩陣的齊性檢驗結果

由表1輸出結果可知，齊性檢驗結果為P=0.000，因此拒絕零假設(P<0.05)，因變量的協方差矩陣在各個組中不相等，各組均值不完全相等，不可斷定所有自變量對模型有影響。為了尋找對因變量有明顯影響的變量，對多變量檢驗結果進行分析。分析檢驗結果如表2所示。

表2 多變量檢驗結果

續表2

指標FSig.刺激類型Hotelling's Trace4.4040Roy's Largest Root6.3120刺激位置?Pillai's Trace1.1730.231作業時長Hotelling's Trace1.1730.232Roy's Largest Root1.5230.083刺激類型?Pillai's Trace2.4550.044作業時長Hotelling's Trace2.4550.044Roy's Largest Root4.2220.015刺激位置?Pillai's Trace1.8830.002刺激類型?Hotelling's Trace1.8850.002作業時長Roy's Largest Root2.7710

由于協方差矩陣齊性檢驗表示因變量的協方差矩陣在各個組中不相等，因此以“Pillai's Trace”“Hotelling's Trace”“Roy's Largest Root”三指標作為變量檢驗判斷依據。分析表2可知：作業時長、刺激位置、刺激類型、刺激位置*刺激類型、刺激類型*作業時長、刺激位置*刺激類型*作業時長的三種指標的P值均表明該變量對模型有顯著影響(P<0.05)。為了獲得影響方式與程度，對主體間效應檢驗結果進行分析。分析結果如表3所示。

表3 主體間效應檢驗結果

由表3主體間效應檢驗結果分析可知，刺激位置對正確率與反應時的效應達到了極顯著的水平(P=0.000)，刺激類型對正確率的效應達到了極顯著的水平(P=0.000)，作業時長對反應時的效應達到了極顯著的水平(P=0.000)。而在自變量交互中，刺激位置*刺激類型對正確率與反應時均有極顯著影響，刺激類型*作業時長對反應時有極顯著影響，刺激位置*刺激類型*作業時長對反應時有極顯著的影響。

對有顯著影響的指標作進一步分析。即刺激位置-正確率&反應時、刺激類型-正確率、作業時長-反應時、刺激位置*刺激類型-正確率&反應時、刺激類型*作業時長-反應時、刺激位置*刺激類型*作業時長-反應時。

3.2 單因素分析

對于單因子分析，根據表3顯著性水平篩選進行對應統計分析。

圖3 刺激位置對績效的影響

對圖3進行分析可知：對于刺激位置來說，將信息置于左上角反應時最短；置于右下角則反應時最長。將信息置于左下角和左上角正確率最高，置于正中和右上角則正確率最低。

刺激類型對正確率，以及作業時長對反應時的影響情況分析方法與前文分析方法相同。由于篇幅圖線未在文中給出。分析發現：以文字為搜索目標進行作業正確率高約7%，而對反應時的影響不顯著；隨著時間的增長，作業者的反應時會逐步減少，而對正確率的影響不顯著。

3.3 多因素交互分析

對刺激位置和信息類型進行交互影響分析。圖4為刺激位置*刺激類型對反應時的影響。分析可知：不同的刺激類型在不同位置的反應時表現趨勢相同。但當刺激類型為文字時，反應時在不同位置的變化幅度更大，更離散，圖片相反。

圖4 刺激位置*信息類型對反應時的影響

刺激類型*作業時長對反應時的影響分析方法與前文相同，由于篇幅圖線未在文中給出。分析發現：隨著作業時間的增長，平均反應時均逐漸降低。不同的刺激類型趨勢均相同，但以圖片為目標的作業平均反應時降低幅度更大，更明顯。

對刺激位置*刺激類型*作業時長在平均正確率上的三個階段的表現進行分析，結果見圖5。分析可知：平均正確率在刺激類型上的差異明顯，趨勢趨同，且均為文字正確率高于圖片正確率(除第一階段右上角)。

刺激位置*刺激類型*作業時長對反應時的影響與前文分析方法相同，由于篇幅文中未給出線圖組。分析可知：總體上以圖片為搜索目標時平均反應時比以文字為搜索目標時平均反應時更加穩定。但不論那個階段或刺激類型，左上的平均反應時表現最短。隨著工作時間的增長，兩種刺激類型在不同位置上的平均反應時的表現趨向于一致。

圖5 刺激位置*刺激類型*作業時長對正確率的影響

4 討論

對前面結果進行分析可發現，對于反應時或是正確率，當目標信息位于左邊的時候作業者能夠更快更準確的定位目標。區別在于左上角反應時更短，左下角與左上角的正確率更高且差別不大，符合人的視覺習慣從左側開始的視覺運動特點[12]，符合當下界面設計中設計者們偏向于將信息置于左方的現狀。

而對于目標類型來說，分析可知不同的類型(圖片與文字)在作業初期時反應時上的差異并不大，但正確率上作業初期以文字為目標的正確率會更高。隨著作業時間的增長，以圖片為目標的作業反應時逐漸降低，而以文字為目標的反應時變動幅度不大，但兩種目標類型的正確率不會降低。而在不同位置上，以文字作為目標的任務反應時波動幅度比圖片更大，更離散；除右上角位置以外文字不管在那個位置的正確率均比圖片的高，見表4。

表4 分析結果

5 結論

(1)對于反應時而言：將信息置于左上角時反應時最短，右下角則最長；刺激類型對反應時的影響不顯著；隨著作業時長的增加，反應時會逐步降低；不同刺激類型隨著作業時間增加反應時均有所減少，以圖片為目標更顯著；不同刺激類型在不同位置的反應時表現趨勢相同，但以文字為刺激類型反應時在不同位置變化幅度更大，圖片相反。

(2)對于正確率而言：將信息置于左下角和左上角正確率高，正中和右上角則低；不同刺激類型對正確率的影響顯著，以文字為搜索目標進行作業正確率更高；作業時長對正確率的影響不顯著。

(3)實驗結論可為搜索作業界面設計提供參考。