目标位置和目标类型对VDT持续搜索作业绩效的影响研究

王泰鑫,刘影,陈赟,罗倩,赖冬梅,廖斌

(四川师范大学 商学院，成都 610101)

1 引言

二十一世纪以来，随着计算机的普及与互联网的兴起，电子信息技术逐渐成为工作中必不可少的成分。而视觉显示终端(Visual Display Terminal,VDT)则是在其中起着重要的作用。视觉显示终端是信息显示界面的一种，作业者可通过视觉获取外界刺激，做出反应，例如医学影像分析、地图阅读查询、航空仪表监控等。而这些工作中，工作绩效起着决定性的作用。好的工作绩效能够保证作业的完成度，提高工作效率。因此视觉显示终端的搜索作业工作绩效在当下的发展趋势中极为重要。

视觉搜索是使用眼睛来完成一系列短暂的定位并在此期间收集信息，通过眼睛的快速移动，定位点散布到目标体各处[10]。在已有的研究中，对于视觉搜索的作业绩效及其影响因素的研究较多。总体来看，大部分都是以搜索时间作为主要绩效指标进行研究。如徐兆方等在对多目标搜索过程的研究中发现使用平行-系列搜索模式被试者用时最短[2]；汤洪涛等人也发现目标距离和搜索时间存在一定的相关关系[3]。但他们并未综合权衡正确率与反应时。由于随着VDT搜索作业的作业范围和作业环境不断改变，以及许多高危行业的工作要求日益严格，视觉搜索的作业界面已从单一的Web界面向多种类的显示器界面转变[5]，单从研究“搜索时间”的搜索作业效率来进行探讨提高绩效的改善方法已经不足以满足生产作业中的“快”与“准”的要求。因此需要综合考虑“搜索时间”和“搜索准确性”与搜索界面等的设计等指标[9]，进行更为全面而透析的分析，才能满足现代社会改善搜索任务和提高作业绩效与安全性需求。

另外，对于视觉搜索作业的研究多主要集中在具体的情形下，很少有学者对其进行广泛的研究，其结论具有局限性。如张恒在研究机场X光机操作员搜索作业时发现，物品摆放角度等是影响操作员作业绩效的主要因素[1]；刘杰在研究网页设计与语言对搜索能力的影响时发现，密度大且视觉冲击强的网页被试仅在搜索时间上有显著增加，语言的影响不显著[5]；刘畅在研究语音噪声对视觉搜索绩效时采用了安检图像作为实验素材，发现搜索时间与语言可懂度呈现倒U型等[4]。但他们并未对这些视觉搜索作业的主要媒介VDT的信息呈现方式进行研究。需要注意的是，目前从事视觉搜索作业工作人员大多数采用VDT作为信息媒介与载体，越来越多的人员主要运用VDT从事比较复杂的脑力工作[8]。所以以VDT作为出发点，探究持续搜索作业绩效的影响因素将具有更加广泛的研究价值。而对于影响搜索作业绩效的因素，杨林栋等将其分为了三大类：作业环境、个体因素和任务特征[7]。已有学者指出任务特征是影响VDT作业最显著的一类因素[6]，但不少结论还存在一定的不足。对VDT持续搜索作业任务特征细化为目标类型以及目标位置(界面布置)，以进行更加细致的规律分析。

因此VDT搜索作业绩效的影响需要综合考虑“搜索时间”和“搜索准确性”双指标，并综合考虑目标位置和目标类型。另外由于持续搜索作业时间长，作业时间也应加入因子集，进行三因素的多元方差分析。研究目标位置与类型以及作业时间对VDT持续搜索作业绩效的影响方式方法与规律，并从作业者角度提出改善VDT持续作业的方法。

2 实验方法

2.1 任务设计

实验基于E-Prime 2.0 编写生成，采用单一的并联模式[11]，由一个存储实验材料及相关控制的List和一个核心实验过程CEP组成。每个Trial皆从屏幕中心出现的两行题干的注视点及刺激界面(1 500 ms，自动消失)开始，随后将出现一个刺激间隔(1 500 ms，自动消失)。下一界面为探测界面(infinite，反应消失)，该界面由分布于屏幕的正上、正下、正左、正右，左上、左下、右上、右下九个位置的九宫格组成，每一个九宫格包括四组图片及文字。反应通过单击数字键盘中的“1”、“2”、“3”、“4”、“5”、“6”、“7”、“8”、“9”、“0”完成(数字1—9分别对应搜索界面中九宫格的相应位置，比如：1对应左下位置；“0”表示搜索界面中无搜索目标)。

图1 反应键盘和搜索界面对应图

注视点与刺激界面、刺激间隔、探测界面循环反复呈现，直至CEP运行结束。最终呈现结语界面，以表对被试此次搜索作业的感谢。图2为单试验的流程示意图。

图2 单试验流程示意图

2.2 变量设计

本实验共涉及三个实验变量，分别为目标位置、目标类型、作业时间。他们的具体定义如下：

目标位置：被试被要求所寻找信息的位置。在实验中受随机数控制而随机出现在屏幕上划分好的3×3方形区域内，x1∈{1，2，3，4，5，6，7，8，9}，其中1～9分别代表屏幕的左下，正下，右下，正左，正中，正右，左上，正上和右上这九个位置 。

目标类型：被试被要求所寻找信息的类型。在实验中共出现了图片和文字两种目标类型，要求被试随机寻找不同类型的目标，x2∈{P，T} ，P为图片形，T为文字形。

作业时间：被试持续作业时长。本实验中将被试作业时间划分为三个阶段，每个阶段任务量固定，作业方式与类型相同，软件自动记录作业时间时长x3∈{1，2，3} ，1～3分别指实验的三个阶段。

每名被试均需要完成在不同目标位置下搜索不同目标类型的任务，且均持续作业三个阶段(3阶段×80个单任务)，均为被试内变量。

2.3 被试

共甄选80名大学生参加实验。40名男生，40名女生，年龄19～22岁，所有的被试均健康且裸眼/矫正视力正常，优势手均为右手。

2.4 实验设备及场地场景

实验采用搭载15.6英寸液晶显示器(分辨率：1 920×1 080)的戴尔笔记本电脑，预装64位windows10系统，屏幕清晰，运行流畅，亮度适中，且根据被试的自身情况调节亮度。实验地点为噪声及温度可控的高校实验室内，噪音<50 dB(A)，温湿19℃～23℃。

2.5 实验程序

被试在充分休息后，以良好状态参加试验。正式开始前先对被试进行演示说明，并让被试仔细阅读计算机上呈现的指导语，熟悉搜索目标特征，练习5 min。被试充分了解实验步骤和操作程序之后开始进行正式实验，正式试验时，每名被试需连续完成三个阶段的任务复杂程度相同的实验，每阶段10 min，共30 min，中间不休息。

2.6 数据采集与整理

采集搜索的正确率与反应时作为搜索作业工作的绩效数据。E-prime软件自动记录整个试验过程中每个trial的绩效数据，利用SPSS 20.0剔除异常数据后分类汇总。

3 结果

3.1 初步分析

实验共采集80名被试数据，剔除异常值后，有58名被试数据可用。

对收集的实验数据进行整理，以刺激位置、刺激类型、作业持续时长为自变量，任务正确率和反应时为因变量，进行多元方差分析。结果如表1所示。

表1 协方差矩阵的齐性检验结果

由表1输出结果可知，齐性检验结果为P=0.000，因此拒绝零假设(P<0.05)，因变量的协方差矩阵在各个组中不相等，各组均值不完全相等，不可断定所有自变量对模型有影响。为了寻找对因变量有明显影响的变量，对多变量检验结果进行分析。分析检验结果如表2所示。

表2 多变量检验结果

续表2

指标FSig.刺激类型Hotelling's Trace4.4040Roy's Largest Root6.3120刺激位置∗Pillai's Trace1.1730.231作业时长Hotelling's Trace1.1730.232Roy's Largest Root1.5230.083刺激类型∗Pillai's Trace2.4550.044作业时长Hotelling's Trace2.4550.044Roy's Largest Root4.2220.015刺激位置∗Pillai's Trace1.8830.002刺激类型∗Hotelling's Trace1.8850.002作业时长Roy's Largest Root2.7710

由于协方差矩阵齐性检验表示因变量的协方差矩阵在各个组中不相等，因此以“Pillai's Trace”“Hotelling's Trace”“Roy's Largest Root”三指标作为变量检验判断依据。分析表2可知：作业时长、刺激位置、刺激类型、刺激位置*刺激类型、刺激类型*作业时长、刺激位置*刺激类型*作业时长的三种指标的P值均表明该变量对模型有显著影响(P<0.05)。为了获得影响方式与程度，对主体间效应检验结果进行分析。分析结果如表3所示。

表3 主体间效应检验结果

由表3主体间效应检验结果分析可知，刺激位置对正确率与反应时的效应达到了极显著的水平(P=0.000)，刺激类型对正确率的效应达到了极显著的水平(P=0.000)，作业时长对反应时的效应达到了极显著的水平(P=0.000)。而在自变量交互中，刺激位置*刺激类型对正确率与反应时均有极显著影响，刺激类型*作业时长对反应时有极显著影响，刺激位置*刺激类型*作业时长对反应时有极显著的影响。

对有显著影响的指标作进一步分析。即刺激位置-正确率&反应时、刺激类型-正确率、作业时长-反应时、刺激位置*刺激类型-正确率&反应时、刺激类型*作业时长-反应时、刺激位置*刺激类型*作业时长-反应时。

3.2 单因素分析

对于单因子分析，根据表3显著性水平筛选进行对应统计分析。

图3 刺激位置对绩效的影响

对图3进行分析可知：对于刺激位置来说，将信息置于左上角反应时最短；置于右下角则反应时最长。将信息置于左下角和左上角正确率最高，置于正中和右上角则正确率最低。

刺激类型对正确率，以及作业时长对反应时的影响情况分析方法与前文分析方法相同。由于篇幅图线未在文中给出。分析发现：以文字为搜索目标进行作业正确率高约7%，而对反应时的影响不显著；随着时间的增长，作业者的反应时会逐步减少，而对正确率的影响不显著。

3.3 多因素交互分析

对刺激位置和信息类型进行交互影响分析。图4为刺激位置*刺激类型对反应时的影响。分析可知：不同的刺激类型在不同位置的反应时表现趋势相同。但当刺激类型为文字时，反应时在不同位置的变化幅度更大，更离散，图片相反。

图4 刺激位置*信息类型对反应时的影响

刺激类型*作业时长对反应时的影响分析方法与前文相同，由于篇幅图线未在文中给出。分析发现：随着作业时间的增长，平均反应时均逐渐降低。不同的刺激类型趋势均相同，但以图片为目标的作业平均反应时降低幅度更大，更明显。

对刺激位置*刺激类型*作业时长在平均正确率上的三个阶段的表现进行分析，结果见图5。分析可知：平均正确率在刺激类型上的差异明显，趋势趋同，且均为文字正确率高于图片正确率(除第一阶段右上角)。

刺激位置*刺激类型*作业时长对反应时的影响与前文分析方法相同，由于篇幅文中未给出线图组。分析可知：总体上以图片为搜索目标时平均反应时比以文字为搜索目标时平均反应时更加稳定。但不论那个阶段或刺激类型，左上的平均反应时表现最短。随着工作时间的增长，两种刺激类型在不同位置上的平均反应时的表现趋向于一致。

图5 刺激位置*刺激类型*作业时长对正确率的影响

4 讨论

对前面结果进行分析可发现，对于反应时或是正确率，当目标信息位于左边的时候作业者能够更快更准确的定位目标。区别在于左上角反应时更短，左下角与左上角的正确率更高且差别不大，符合人的视觉习惯从左侧开始的视觉运动特点[12]，符合当下界面设计中设计者们偏向于将信息置于左方的现状。

而对于目标类型来说，分析可知不同的类型(图片与文字)在作业初期时反应时上的差异并不大，但正确率上作业初期以文字为目标的正确率会更高。随着作业时间的增长，以图片为目标的作业反应时逐渐降低，而以文字为目标的反应时变动幅度不大，但两种目标类型的正确率不会降低。而在不同位置上，以文字作为目标的任务反应时波动幅度比图片更大，更离散；除右上角位置以外文字不管在那个位置的正确率均比图片的高，见表4。

表4 分析结果

5 结论

(1)对于反应时而言：将信息置于左上角时反应时最短，右下角则最长；刺激类型对反应时的影响不显著；随着作业时长的增加，反应时会逐步降低；不同刺激类型随着作业时间增加反应时均有所减少，以图片为目标更显著；不同刺激类型在不同位置的反应时表现趋势相同，但以文字为刺激类型反应时在不同位置变化幅度更大，图片相反。

(2)对于正确率而言：将信息置于左下角和左上角正确率高，正中和右上角则低；不同刺激类型对正确率的影响显著，以文字为搜索目标进行作业正确率更高；作业时长对正确率的影响不显著。

(3)实验结论可为搜索作业界面设计提供参考。