位置如何影响大学生自习行为的认知和评价——一项基于神经建筑学视角的自然实验

崔思瑶，张昕*

0 引言

研究表明，空间的文脉/分布/形状、高度/宽度/围度、界面色彩/肌理、声光热等物理要素[1]会对人类的记忆力和认知过程产生影响。由此可推断，空间中不同位置的个体因光线、视野、人际距离的不同，存在认知和评价差异。为厘清位置差异，本研究选取北向自习室为载体，以12 个位置的14 天自习行为为研究对象，开展自然实验。

位置选择的显性因素，即与窗、墙的关系，决定了视野内的室内外景观特征。与外界的视觉联系为室内人员提供有关时间、天气、环境变化的信息，有助于缓解疲劳，对于恢复注意力、减轻压力具有积极影响[2]，有助于提升人员整体的健康水平[3]。

位置对应的照明条件，如亮与暗、天然光占比，也是位置选择习惯的成因之一。除视觉影响外，眼部非视觉曝光与觉醒度关联性更强，可利用生理节律刺激（CS 值）等指标进行量化，反映褪黑素分泌的受抑制程度。

位置的隐性属性，即人际距离，影响个人空间的大小，进而人的心理感受。爱德华·霍尔（Edward Twitchell Hall Jr.）划分了日常交往中的4 种人际距离，即亲密距离、个人距离、社交距离和公共距离[4]。

1 实验场景

神经科学的最新研究解释了人类感知如何影响情绪、注意力、记忆等认知过程[5]。基于神经建筑学的视角，通过构建长时自习的自然实验，可以将评价、认知、生理表现与位置建立联系，为不同位置进行特征画像，结果可支持基于位置智能的微环境干预，也为自习者的选位提供了新的视角。

1 研究方法

自习行为的特点是历时长、动态天然光与静态人工光混合、多人共处同一空间。实验空间为位于三层的北向教室，采光相对稳定。每支灯具可独立调节强度和色温，实验期间各位置的人工光相同，累加天然光后照度均位于有效照度范围内。实验期间12 个实验位置坐满，还原多人自习场景。被试在同一位置进行上、下午各3.5 小时的自主学习，确保非视觉的时间累积效应充分发挥作用。不同实验日设定不同色温和照度的人工光以覆盖各强度范围内的位置差异。通过主观评价问卷、认知绩效测试、生理数据测量获取被试在不同时段的各项表现。

主观评价问卷包含觉醒度、情绪、环境评价，分别采用KSS 量表、PAD 情绪量表、视觉舒适度评价量表。通过因子分析进行降维，提取对原始数据方差变异具有较高解释力的3 个因子，定义为环境满意度、主观觉醒度、情景影响度。

认知绩效测试包括Stroop、Go-Nogo、等式计算、N-Back，反映感知、持续注意力、思维和记忆能力，正确率与反应时间用于计算单次任务绩效。

利用无线人因生理记录仪和智能可穿戴传感器采集心率数据，通过心率变异性的时域和频域分析，基于平均心跳间隔指标和功率谱密度中低/高频比，构建神经生理因子，反映交感神经活性，较高的交感神经活性对应较高的情绪唤起程度和认知负荷水平。

2 结果

基于不同位置的生理节律刺激值，主观觉醒度、环境满意度、认知表现和神经生理因子得分，得到各维度的位置性能排序（图 2）。

2 各维度因子下12个位置优劣情况

根据各位置的主观评价因子、认知表现因子和神经生理因子的三维排序图（图 3），位置11的综合评价较优，位置4 的综合评价较差。其他位置在各维度的表现差异较大，如位置10、12的主观评价和神经生理水平较优，但综合认知表现较差；位置2、6 的神经生理水平较差，但综合认知表现较优；位置8 的主观评价和综合认知表现较差，但神经生理水平较优。

3 12个位置的综合主观评价因子、综合认知表现因子和神经生理因子相对得分三维图

对各维度下的因子（图 4）进行相关性分析，认知表现维度的感知、持续注意力、思维和记忆4 个因子间存在较强相关性，根据认知心理学的观点，符合其在信息加工中相互联系的特点，但其与主观评价各因子和神经生理因子无相关性。

4 12个位置的各因子相对得分雷达图

神经生理因子、主观觉醒度和环境满意度间存在较强相关性。神经生理因子反映个体交感神经活性，表征个体情绪状态和认知负荷水平[6]，当处在较高认知负荷水平时，个体会有意识分配更多注意力资源，即对应较高主观觉醒度水平。

3 结论

本实验中的主观评价、认知表现、神经生理，受到两类空间特征的影响：（1）位置，其在视野、心理空间的特征，影响被试的心理感受与认知过程；（2）光，其非视觉特征，影响交感神经活性、主观觉醒度和环境满意度。据此，对位置的理解应包括显性的物理环境属性和隐性的心理认知属性，二者不应被割裂研究与设计。□ （致谢：感谢北京津发科技股份有限公司对本实验的支持。）