Двухэтапный поиск на веб-страницах: Эффекты организации информации и сложности задачи

Введение

Интернет как источник информации превращается в важную часть человеческой жизни, а поиск в Сети оказывается повседневной активностью многочисленных пользователей и привлекает внимание исследователей из разных научных дисциплин [1; 12]. Цель данной работы заключается в выявлении влияния факторов сложности задачи и пространственной организации информации на эффективность и стратегии поиска на веб-страницах.

Для экспериментального моделирования интернет-поиска мы выбрали распространенную задачу — поиск билетов на авиа-агрегаторах[1]. Возможность покупать авиабилеты на сайтах впервые появилась в 1995 г.; сейчас такие услуги предлагают авиакомпании, туристические фирмы и специализированные ресурсы [17]. Типичный алгоритм действий по выбору авиарейсов включает 5 шагов: 1) заполнение формы для введения пункта назначения, даты вылета; 2) поиск наиболее приемлемого рейса «туда» и/или «обратно» в списке предложений; 3) выбор рейсов; 4) создание формы с деталями перелета; 5) оплата с помощью специальных веб-ресурсов [28]. В нашем исследовании эта активность анализировалась лишь частично: испытуемые искали рейсы «туда» и «обратно» и делали свой выбор из нескольких альтернатив.

Поисковое поведение человека в интернет-среде зависит от характера представления и организации информации. В литературе можно найти данные о влиянии разных параметров дизайна на успешность обнаружения значимой информации [7; 15], таких как эффекты использования различных шрифтов [36]; контрастности изображения [27], его цветового решения [37]; симметрии и числа композиционных элементов веб-страниц [3; 25]. В ряде работ [8; 14; 22] установлена связь между особенностями дизайна сайтов авиабилетов и частотой посещения этих веб-ресурсов. В гораздо меньшем числе работ рассматриваются факторы пространственной организации и компоновки сайта [9; 13]. Однако для изучения работы пользователей с агрегаторами пространственное расположение информации имеет существенное значение [2].

В нашем исследовании мы сосредоточимся на сравнении одно- и двухстраничного дизайна сайтов. Именно этот параметр дифференцирует сегодня ресурсы, предлагающие бронирование и покупку авиабилетов. Существует две модели организации информации о рейсах: сайты, в которых перелеты «туда» и «обратно» представлены на одной странице (используется, в частности, компаниями Alitalia, Aeroflot), и сайты, где списки рейсов в одну и другую сторону представлены на разных страницах (используют такие авиакомпании, как Air France, KLM, Delta). На первый взгляд кажется, что одностраничный дизайн является более «дружелюбным» для пользователей, однако то, что многие компании придерживаются другой модели, свидетельствует о неоднозначных оценках специалистов.

Сложность задачи, наряду с веб-дизайном, определяет характер поисковой активности в интернет-среде. В когнитивных исследованиях было показано, что сложность поисковой задачи зависит от числа параметров, задающих цель поиска, их связанности друг с другом, а также количества дистракторов и их сходства с целевым стимулом [32]. Сложность также определяется необходимостью выполнять ментальные операции [29] и уровнем когнитивной нагрузки[2] [16], связанными с обращением к ресурсам рабочей памяти[3]. При этом, чем выше сложность, тем менее быстрым и точным становится поиск [33]. Эти закономерности подтверждены в исследованиях поиска на веб-страницах [11; 12].

При изучении поискового поведения в интернет-среде используется несколько блоков показателей. Прежде всего это показатели результативности — время и точность выполнения задачи. Но в последние десятилетия исследователи все чаще обращаются к характеристикам окуломоторной активности [6; 15; 18]. Выделен ряд параметров движений взора, которые являются важными для оценки веб-дизайна [13; 15; 31]. В частности, было показано, что при усложнении задачи и возрастании когнитивной нагрузки растет количество фиксаций и их длительность [10], снижаются скорость, длительность и амплитуда саккад [20; 23], изменяются частота морганий и диаметр зрачка [30].

Гораздо реже анализируются характеристики движений курсора компьютерной мыши[4], хотя уже можно найти данные, позволившие их классифицировать [19] и выделить базовые показатели (такие как количество и амплитуда движений курсора). Отдельным параметром является соотношение между направлением взора и курсора [24]. Установлено, что в заданиях с предсказуемым положением цели движения курсора начинались до непосредственного зрительного контроля, а в задачах на нахождение и перемещение объектов на веб-страницах расстояние между взглядом и курсором сокращалось [4].

Проведенный анализ позволил сформулировать несколько гипотез нашего эксперимента. Мы предполагали, что возрастание сложности задачи приведет к замедлению поиска и характерным изменениям в движениях глаз и руки испытуемого.

Характер организации информации на сайте предположительно будет определять эффективность поиска и отражаться в особых паттернах движения глаз и мыши, однако заранее определить, какой из видов дизайна — одно- или двухстраничный — приведет к более эффективному решению задачи, было достаточно трудно. Одностраничный дизайн обеспечивает более высокую доступность информации, но создает так называемую «зрительную перегруженность» («display clutter») [25]. Двухстраничный дизайн, напротив, более жестко разделяет информационные блоки, но в то же время ограничивает доступ ко всему объему информации, что способствует снижению перцептивной нагрузки, но увеличению когнитивной.

Также мы ожидали обнаружить эффекты взаимодействия данных факторов: предполагалось, что в решении простых задач не будет обнаружено существенных различий при разных типах организации информации, но в решении сложных задач одностраничный дизайн будет облегчать, а двухстраничный — затруднять поисковую активность.

Методика

Выборка. 23 испытуемых (студенты московских вузов): 12 женщин и 11 мужчин в возрасте от 19 до 34 лет (среднее — 22,6 лет).

Стимульный материал. Для эксперимента были специально разработаны слайды, представляющие собой модели веб-страниц сайтов-агрегаторов авиабилетов. Они были сгене­рированы псевдослучайно (случайные с исключением повторений) и содержали: 1) инструкцию; 2) названия авиакомпаний и цены билетов; 3) время вылета/прилета каждого рейса в списке; 4) элементы управления: «кнопки» выбора рейса и подтверждения ответа (рис. 1). Юсжыы-й список рейсов задавал новый маршрут и включал 9 вариантов перелетов; положение правильного ответа в списке (в верхней/центральной/нижней части) распределялось между слайдами равномерно псевдослучайно. Это снижало эффекты потери интереса, научения и привыкания.

Дизайн эксперимента. Экспериментальный план включал повторные измерения с варьированием двух факторов.

1.   Тип организации информации на веб-страницах, который «задавал» определенный режим осуществления поиска, 2 уровня (рис. 1):

a)     совмещенное предъявление двух частей задания на одной странице;

b)     последовательное предъявление двух частей задания на разных страницах.

Рис. 1. Примеры заданий, выполняемых в условиях разных типов организации информации на веб-страницах

2.      Сложность поискового задания, 2 уровня (рис. 2):

a)       простое задание — две части задания не связаны между собой и выполняются независимо друг от друга;

b)       сложное задание — две части задания взаимосвязаны, необходимо удерживать в памяти результаты поиска в 1-й части, чтобы правильно выполнить 2-ю часть.

Эксперимент состоял из двух серий: 1) с «совмещенным» типом предъявления информации; 2) с «последовательным». Порядок их выполнения был сбалансирован по выборке испытуемых.

Рис. 2. Примеры заданий разного уровня сложности

Процедура. Испытуемый располагался на расстоянии приблизительно 60 см от монитора, на котором предъявлялся стимульный матриал. Лобно-подбородная опора не использовалась, испытуемый чуствовал себя свободно. Каждый участник выполнял 32 задания, по 16 в каждой серии (8 простых и 8 сложных). В начале каждой серии испытуемые выполняли два тренировочных задания (которые не учитывались в обработке). Перед каждой серией проводилась калибровка аппаратуры для регистрации движений глаз.

Регистрируемые показатели. Регистрировались время выполнения каждого задания, а также параметры движений глаз и курсора мыши относительно слайда в целом и отдельно относительно ключевой зоны интереса (области, где была размещена информация о времени вылета/прилета рейсов). Анализ осуществлялся как для каждого этапа выполнения задачи, так и для задачи в целом.

Оборудование. Движения глаз регистрировались бесконтактной видеосистемой EyeLink 1000, SR Research, Канада без лобно-подбородной опоры. Запись движений глаз и мыши, а также видеозахват экрана производились программой SR Screen Recorder 1.0. Координаты траектории перемещения взгляда записывались с временным разрешением 500 Гц; траектория курсора мыши и клики — 60 Гц. Задания предъявлялись на компьютере с операционной системой Microsoft Windows 7 Professional (дисплей с диагональю 17 дюймов, разрешение 1280x1024, частота обновления экрана 60 Гц).

Обработка данных. Всего в ходе эксперимента было записано 736 проб. Шесть записей были исключены из-за сбоя в калибровке ай-трекера. Также в процессе обработки записей движений глаз были предприняты усилия для элиминации артефактов. Из набора данных каждого испытуемого в каждом задании устранялись фиксации за пределами экрана, фиксации и саккады непосредственно до и после моргания, а также проводилось усечение фиксаций с максимальной и минимальной длительностью (симметрично по 1,5%)[5].

Анализ записанных показателей проводился с помощью двухфакторного дисперсионного анализа с повторными измерениями с использованием пакета SPSS’21. Предварительно для всех зависимых переменных проводилась проверка на нормальность распределения (критерий Колмогорова—Смирнова) и предположение о сферичности данных (тест Моучли). Обе проверки позволили использовать дисперсионный анализ без дополнительных поправок.

Результаты

1.    Влияние факторов типа организации информации и сложности задачи на параметры времени поиска, движений глаз и курсора мыши.

Прежде всего были проанализированы влияния экспериментальных факторов на средние значения измеряемых параметров при выполнении поисковой задачи в целом. Результаты описательной статистики представлены в табл. 1, результаты дисперсионного анализа — в табл. 2.

Время поиска зависело в большей степени от уровня сложности задачи, чем от характеристик организации информации. Был обнаружен значимый эффект фактора сложности задачи на среднее время поиска (F(1,726)=30,436;p<0,001; ц2 =0,622) — оно было выше на 6,5 секунд в случае более сложных задач, которые предполагали более высокую нагрузку на рабочую память. Для фактора организации информации и взаимодействия двух факторов не было обнаружено статистически значимых эффектов.

Окуломоторные показатели. Были проанализированы показатели средней длительности фиксаций, амплитуды саккад и частоты морганий.

Для средней длительности фиксаций были продемонстрированы значимые эффекты как фактора организации информации на веб-странице (F(1,726)=51,566; p<0,001; ц2=0,382), так и фактора сложности задачи (F(1,726)=68,704;p<0,001;ц2=0,703). Значения показателя выше для последовательного типа организации информации, а также для сложных задач.

Что касается средней амплитуды саккад, то она зависела только от фактора организации информации (F(1,726) = 184,148;p<0,001; ц2=0,493). Более протяженные по амплитуде саккады регистрировались в случае совмещенного предъявления двух частей задачи, что ожидаемо и является следствием особенностей дизайна веб-страниц в нашем эксперименте.

Средняя частота морганий зависела только от фактора сложности задачи (F(1,726)=10,689; p<0,01; ц2=0,104) — она равномерно возрастала при выполнении более сложных поисковых задач.

Таблица 1

Описательные статистики* диагностических показателей при выполнении поисковых задач

Примечание: «*» — указаны величины средних значений и стандартных отклонений (в скобках).

Характеристики движений курсора мыши. Анализ использования мыши в ходе выполнения задания строился на основе двух ключевых показателей: числа движений (включая манипуляции, которые не завершаются нажатием) и их амплитуды.

Количество саккад курсора мыши значимо различалось в заданиях разной сложности (F(1,726)=9,949;p<0,01; ц2=0,274), являясь более высоким для более сложных задач. Значимые различия для фактора типа организации информации отсутствовали.

Амплитуда движений курсора мыши также зависела от фактора сложности (F(1,726)=6,127;p<0,05;п[6]=0,375) — значения выше для более сложных задач. Обнаружен и значимый эффект фактора типа организации информации на веб-странице — амплитуда саккад курсора обладает большей протяженностью при «совмещенном» предъявлении, что ожидаемо и может быть объяснено скользящими движениями курсора при переходе между двумя одновременно предъявленными списками в дополнение к остальным движениям.

Среднее расстояние между положением взора и курсора мыши на экране монитора зависело от фактора организации информации — оно было больше для условия совмещенного предъявления списков рейсов. Для фактора сложности задачи значимых эффектов получено не было, однако было обнаружено значимое взаимодействие двух экспериментальных условий (F(1,726)=5,078;p<0,05; п2=0,218). Среднее расстояние между взглядом и курсором было больше при «совмещенном» типе организации информации на веб-странице, при этом если для простых задач эти различия были умеренно выраженными, то для сложных они заметно возрастали — минимальное расхождение между координатами взгляда и курсора наблюдалось при выполнении сложных задач при последовательном предъявления их частей, а максимальное — при выполнении сложных задач в условиях совмещенного предъявления. Это говорит о возрастании роли курсора как вспомогательного средства при усложнении самих поисковых задач и условий их выполнения.

Таблица 2

Эффекты факторов типа организации информации и сложности задания
на диагностические показатели*

Примечание: «*» — использовался двухфакторный дисперсионный анализ с повторными измерениями. Значения F-критерия Фишера рассчитаны при степенях свободы dfbg= 1 (для обоих факторов и взаимодействия); dfwg= 726. Значимые эффекты выделены жирным шрифтом.

2. Влияние факторов типа организации информации и сложности задачи на временные и окуломоторные параметры на разных этапах выполнения двухшаговой поисковой задачи. Далее был проведен анализ показателей в ключевой зоне интереса (данных о времени вылета/прилета рейсов) на разных этапах выполнения поисковой задачи: первый этап — поиск рейса «туда» в первом списке, второй этап — поиск рейса «обратно» во втором списке. В анализ был включен дополнительный фактор этапа выполнения задачи. Величины средних значений и стандартных ошибок отражены на рис. 3—5; результаты дисперсионного анализа с повторными измерениями — в табл. 3.

Таблица 3

Эффекты факторов типа организации информации и сложности задания на диагностические показатели в зависимости от этапа выполнения поисковой задачи*

Примечание: «*» — значения F-критерия Фишера рассчитаны при степенях свободы dfbg= 1 (для обоих факторов и взаимодействия); dfwg= 726. Значимые эффекты выделены жирным шрифтом.

Среднее время в зоне интереса — данные описательной статистики представлены на рис. 3. Обнаружены значимые эффекты фактора «Этап выполнения поисковой задачи»: среднее время нахождения взгляда в ключевой зоне интереса (F(1,726)=22,996; p<0,001; ц2=0,486) больше на втором этапе.

Рис. 3. Среднее время, проведенное в зоне интереса, с
(планки погрешностей обозначают стандартные ошибки среднего)

Получены умеренно выраженные эффекты взаимодействия факторов этапа выполнения задачи и сложности задачи (F(1,726)=5,390; p<0,05; ^2=0,119): для простых задач время является наименьшим на первом этапе, но возрастает на втором, а для сложных является высоким, как на первом, так и на втором этапах. Также было обнаружено трех­факторное взаимодействие этапа выполнения задачи, сложности задачи и типа организации информации на веб-странице (F(1,726)=14,132; p<0,001; ц2=0,375): если при последовательном предъявлении время в ключевой зоне интереса постепенно возрастает при переходе от первого ко второму списку для простых и сложных задач, то при совмещенном оно более выраженно нарастает при переходе ко второму списку в случае простых задач, но остается высоким и имеет некоторую тенденцию к снижению в случае сложных.

Окуломоторные показатели.

Средняя длительность фиксаций в зоне интереса (рис. 4): не было обнаружено значимых влияний этапа выполнения задачи, но были получены значимые эффекты взаимодействия данного фактора с фактором типа организации информации (F(1,726) = 11,270; p=0,001; ц2=0,179): при совмещенном предъявлении длительность фиксаций является более высокой на первом этапе и существенно снижается при переходе ко второму этапу; при последовательном предъявлении наблюдается обратная закономерность. Взаимодействие фактора этапа выполнения задачи и фактора сложности задачи также было значимым (F(1,726)=9,656;p<0,01; ц2=0,168): для простых задач длительность фиксаций в ключевой зоне интереса была относительно низкой и имела тенденцию к повышению при переходе от первого ко второму списку; в случае сложных задач общая длительность фиксаций была более высокой и снижалась при переходе ко второму списку.

Рис. 4. Средняя длительность фиксаций в зоне интереса, мс (планки погрешностей обозначают стандартные ошибки среднего)

Обнаружено значимое взаимодействие трех факторов (F(1,726)=26,387; p<0,001; ц2=0,432). В условиях совмещенного предъявления различия в средней длительности фиксаций на ключевой зоне интереса между условиями простых и сложных задач являются максимальными на первом этапе, однако при переходе ко второму этапу происходит заметное «сближение» данных показателей. При последовательном предъявлении списков рейсов, напротив, наблюдается тенденция к их «расхождению».

Количество саккад, входящих в зону интереса (рис. 5). Обнаружен значимый эффект этапа выполнения поисковой задачи (F(1,726)=6,505; p=0,01; у2=0,146)-: на втором этапе (поиск обратного рейса) количество саккад уменьшается.

Рис. 5. Среднее количество саккад, входящих в зону интереса, ед (планки погрешностей обозначают стандартные ошибки среднего)

Также получен эффект взаимодействия данного фактора с фактором сложности задачи (F(1,726)=25,199;p<0,001; п2=0,421): для простых задач количество саккад на первом этапе является наименьшим и несколько возрастает при переходе ко второму этапу; для сложных задач количество саккад на первом этапе является более высоким и снижается на втором.

Обсуждение и выводы

Полученные данные продемонстрировали влияние на регистрируемые показатели (время поиска, параметры движения глаз и курсора мыши) как фактора сложности задачи, так и фактора организации информации на веб-странице. Также был обнаружен ряд значимых взаимодействий между факторами. Наибольшее число эффектов было связано с фактором сложности поисковой задачи. Показано, что увеличение нагрузки на рабочую память приводит к увеличению среднего времени интернет-поиска, а также характеризуется повышением длительности фиксаций и частоты морганий. Эти результаты хорошо согласуются с данными других работ [5; 10; 15; 34].

Что касается фактора пространственной организации информации на веб-странице, то здесь были получены менее однозначные результаты. Мы предполагали, что «совмещенный» тип предъявления двух частей задачи на одной странице позволит быстрее осуществлять выбор правильного ответа, однако значимых различий не было обнаружено. «Совмещенное» предъявление не позволяло выиграть в скорости интернет-поиска, несмотря на то, что при «последовательном» предъявлении испытуемые затрачивали дополнительное время на подтверждение своего выбора на первом этапе выполнения задачи.

Анализ различий показателей движений глаз и курсора мыши показал, что в условиях «совмещенного» дизайна испытуемые активно пользуются возможностью возвращаться от второй к первой части задачи (что проявляется в увеличении амплитуд саккад глаза и мыши), при этом они испытывают меньшую когнитивную нагрузку (что проявляется в более коротких фиксациях и увеличении среднего расстояния между положением взора и курсора). Таким образом, можно заключить, что незначительное увеличение времени поиска на веб-странице при совмещенном дизайне связано с реализуемой в этих условиях стратегией, которую можно назвать «перцептивной». Испытуемые активно сканируют веб-страницу, собирая и перепроверяя нужную информацию, минимально нагружая рабочую память.