基于扎根理論的視疲勞檢測游戲設計策略研究

摘" 要：隨著生活、工作的數字化，人們出現(xiàn)視疲勞的頻率和比例越來越高，但主動檢測的意愿卻不高。游戲的趣味性和互動性能夠帶動用戶的檢測積極性。通過游戲自動檢測視疲勞，既能為用戶提供方便又能加強其自主檢測意識，進而能達到普及視疲勞檢測的目的，并能提高用戶對于護眼的重視。首先通過文獻回顧了視疲勞眼動儀檢測的可行性；然后，采用半結構訪談對15位專家（眼科醫(yī)生、程序員、設計師與設計學科高校教師）進行數據采集，形成了25042字逐字稿；接著，使用扎根理論對文本進行三階段編碼分析（開放編碼、主軸編碼、選擇編碼），歸納出了125個初始概念、45個副范疇、12個主范疇；最終，形成了3個核心范疇，得出了視疲勞檢測游戲的設計要素，并構建了視疲勞檢測游戲設計策略，為用戶提升視疲勞自主檢測意愿的游戲應用設計提供了參考。

關鍵詞：視疲勞檢測；扎根理論；設計策略；眼動儀

基金項目：本文系福建省引進臺灣高層次人才“百人計劃”項目（GY-S21081）階段性研究成果。

在長時間使用電腦或其他智能設備后，會出現(xiàn)眼部不適、干眼等視疲勞癥狀[1]。如果長期處于視疲勞的狀態(tài)中卻不進行檢測或專業(yè)治療，可能會進一步導致眼球產生嚴重病變?，F(xiàn)有客觀的眼科醫(yī)學檢查手段多為驗光檢查，更進一步的專業(yè)眼科檢查則需要昂貴的精密儀器且操作復雜。對于用戶來說，進行一次視疲勞檢測十分耗時，因此，視疲勞的檢測無法廣泛普及。于是，尋求客觀、準確且簡便的視疲勞檢查方法是多方共同的期盼。基于科學研究及臨床工作中對眼球運動的大量觀察發(fā)現(xiàn)，眼球運動對維持人類清晰視覺至關重要，因而對眼科疾病的診斷和定位具有重要意義[2]。眼動追蹤設備能夠精確識別異常注視、掃視等，進而定位病變位置[3]。國內外關于眼動追蹤技術的視疲勞檢測應用研究都取得了一定進展。利用眼動追蹤技術可以獲取客觀的眼動數據，判別視疲勞的狀態(tài)[4]。嚴肅游戲的發(fā)展將游戲這一形式與醫(yī)療行為結合，逐漸成為一種研究的熱點，旨在通過游戲的趣味性提高用戶的檢測意愿，幫助用戶更好地達到檢測效果。因此，對視疲勞檢測進行游戲化的研究具有重要的意義。

一、研究概念與現(xiàn)狀

（一）計算機綜合征與視疲勞概念

自從2019年新興冠狀病毒疫情以來，網絡教學和會議逐漸常態(tài)化?，F(xiàn)代的閱讀和學習方法、休閑娛樂方式對智能設備的依賴性升高。視疲勞也呈現(xiàn)出低齡化的趨勢，18歲以下的青少年兒童的視疲勞患病率從疫情前的10%～20%增長至50～65%[5]。美國驗光協(xié)會AOA（American Optometric Association）將計算機視覺綜合癥（Computer Vision Syndrome，CVS）定義為使用計算機相關的眼部癥狀與視覺問題的結合，其癥狀的產生是由于個人的視覺能力不足，眼睛無法舒適地執(zhí)行計算機任務。Rossignol等人報告稱，每天在VDT（Visual Display Terminal，視覺顯示終端）上工作超過4小時的人，計算機視覺綜合癥的患病率會顯著增加[6]，因此，許多人容易出現(xiàn)與視覺有關的癥狀。近視問題會增加計算機視覺綜合癥或數字眼疲勞（Digital Eye Fatigue， DEF）癥狀的嚴重程度。在長時間視疲勞的狀況下，眼球可能會產生病變。

（二）眼動儀識別視疲勞

基于科學研究及臨床工作中對眼球運動的大量觀察發(fā)現(xiàn)，眼球運動對維持人類清晰視覺至關重要，因而對眼科疾病的診斷和定位具有重要意義[7]。眼動追蹤設備能夠精確識別異常注視、掃視等，進而定位病變位置[8]，能夠作為一種客觀衡量眼球運動的工具，輔助神經眼科醫(yī)生診斷疾病。利用眼動追蹤技術可以獲取精準客觀的眼動數據，探究眼動發(fā)生的機制、發(fā)育過程及不同眼動類型代表的臨床意義[9]。國內多名學者都對眼動指標判斷視疲勞進行了深入研究。耿磊，梁曉昱和肖志濤等人使用了深度學習的方法對眼睛狀態(tài)進行識別，以此來判斷人體疲勞狀態(tài)[10]。而隨著家用眼動儀的普及，眼球追蹤技術從臨床研究的應用范圍擴大至面向普通用戶的研究[11]。近年來對于眼動儀檢測視疲勞的研究主要集中在駕駛疲勞檢測上，如申南玲①以及王海曉，丁旭，呂貞等人[12]的文章。其他接觸式傳感器因在身體部位佩戴不同的儀器可能會干擾受試者的注意力，并影響其安全駕駛的能力，而使用非接觸式的眼動儀能夠盡可能排除這一干擾情況。因此，眼動儀應用在檢測視疲勞是合適的方法，并具有便利性。

（三）游戲化檢測與眼控要求

游戲化被視為一種激勵因素，可以提高個人對訓練、檢測過程的參與度，鼓勵自我健康管理。Achtman等人設計了康復活動的一般材料和游戲材料的滿意度對比實驗。結果表明用戶更喜歡帶有游戲性的訓練材料，這意味著患者更傾向于游戲化的康復過程。從醫(yī)療管理的角度看，游戲化能夠促進檢測過程中的自主性和引導性[13]。本研究所提出的視疲勞檢測主要是基于眼動技術出發(fā)，因此要額外考慮對視覺材料的精確識別，且要盡可能地減少對用戶額外的視覺負荷。在眼動控制的界面中，使用圖形用戶界面（Graphical User Interface， GUI）元素可以有效地引導用戶執(zhí)行眼球運動任務，并能夠提高交互準確性，降低認知負荷。Weelden等人研究指出，過多的顏色和紋理會導致用戶的高認知處理負荷。在字體和顏色的使用上，在一個區(qū)域使用兩種不同的字體或強烈的顏色可以引起用戶的注意，但使用太多不同的字體或顏色會讓用戶感到疲憊和煩惱[14]。Kumar等人認為與傳統(tǒng)的界面相比，眼動控制的界面需要具有更大的交互式組件，以適配低精度的眼動追蹤系統(tǒng)[15]。Niu等人通過實驗確定了不會造成眼睛產生過多負擔的最佳交互元素的大小、形狀和距離[16]。實驗結果表明：在縱橫比為16∶9，原始分辨率為1920px×1080px、像素間距為0.2745mm的屏幕條件下，當交互組件的尺寸大小為120和160px時視覺搜索任務最為容易，而當大小為80和100px時則更為困難；抽象的圖標會比具體的圖標的實驗難度更高，這意味著具體圖標更有利于眼睛控制交互的表現(xiàn)；視覺任務在243px的距離上難度最小，在459px的距離下難度最大，因此，視覺任務的難度隨著距離的增加而增加。在上述的研究中，主要針對眼動控制界面中的不同元素，如何在不增加視疲勞的情況下進行更精確的眼動識別，然而，關于如何對眼控游戲的綜合視覺設計卻并未涉及。

綜上所述，多項研究已證實用眼動追蹤技術檢測視疲勞的可行性與前景[17]。但多數的研究主要集中在評估眼疲勞的程度，探討了不同眼動指標對于視疲勞的判別效果，卻并未對用戶自主檢測的行為進行研究，同時缺乏對于具體的視疲勞檢測游戲的設計策略。因此，本研究旨在引入游戲化檢測，增加視疲勞檢測過程中的樂趣，從而消減用戶對視疲勞檢測的抗拒心理；并通過扎根理論收集并分析視疲勞檢測游戲的影響因素，構建相關理論框架以提出設計策略；最終對視疲勞檢測游戲提供設計指導，進一步推廣視疲勞檢測，并拓展視疲勞檢查的游戲化應用范疇。

二、扎根理論與數據收集

扎根理論（Grounded Theory）是一種定性研究方法，旨在在經驗資料的基礎上建立理論，強調自下而上將資料不斷濃縮，通過比較分析和抽象化，構建概念范疇和理論模型。本研究采用扎根理論的研究流程（如圖1）。

訪談專家包含了眼科醫(yī)生與程序員。同時，考慮到本研究是為了利用以視覺效果為主的游戲形式進行檢測，故納入具有豐富視覺設計經驗的設計師與設計學科的高校教師。文章通過對9名設計師，2名程序員，2名眼科醫(yī)生，2名設計學科高校教師，共計四個群體的15位專家進行深入的半結構式訪談，收集其對利用游戲這一形式完成視疲勞的眼動檢測的看法與建議，從而構建起視疲勞檢測游戲的設計策略模型。

三、編碼與理論模型構建

根據對視疲勞檢測、眼動技術和游戲化的文獻分析形成的半結構式訪談大綱，主要包括視疲勞癥狀、游戲化檢測動機、游戲視覺設計元素三大區(qū)塊，共12個題項。本研究讓受訪者暢所欲言，以展開對視疲勞檢測游戲的思維發(fā)散與聯(lián)想，并在征得其同意后全程錄音，最后將專家意見材料整理為25042字逐字稿。

（一）開放式編碼

開放式編碼是指對資料的詞句和片段進行抽象化和概念化的過程：對每個語句進行貼標簽并賦予概念，再與原始資料進行不斷比較、整理形成范疇。初步編碼形成了125個初始概念，組成了45個副范疇（如表1）。

（二）主軸式編碼

主軸式編碼在開放式編碼的基礎上，繼續(xù)對數據進行編碼分析，發(fā)現(xiàn)各范疇之間的潛在關系。本研究在開放式編碼的基礎上，通過分析45個副范疇的內涵，對多個意義相同的副范疇進行合并，最終形成了12個主范疇（如表2）。

（三）選擇式編碼

在選擇性編碼階段，本研究對主軸編碼所形成的12個主范疇進行了進一步歸納和整合，以從中提煉出更加系統(tǒng)的核心范疇，最終形成了3個核心范疇，分別是布局與信息聚類、風格與色彩搭配、圖標與交互引導，進而構建起視疲勞檢測眼動游戲設計策略理論模型（如圖2）。

（四）飽和度檢驗

扎根理論要求研究者對構建出的理論進行飽和度檢驗，以驗證對材料的提煉是否可信且充分。完成三級編碼后，對預留的2份訪談資料作為飽和度檢驗的材料進行分析，可以發(fā)現(xiàn)剩余材料中沒有再出現(xiàn)新的概念，已構建的模型在剩余材料中仍適用。由此，可認為本研究提出的視疲勞檢測游戲策略在理論上是飽和的。

四、視疲勞檢測游戲化設計策略闡釋

（一）簡單清楚的布局與信息聚類

視疲勞檢測游戲界面需要承載不同種類的信息，這會使用戶難以快速區(qū)分想要知道的信息。在疲勞狀態(tài)下，過于復雜的界面可能會加重用戶視疲勞，導致其難以判斷視覺信息。而簡潔的界面更具有良好的指引性和大眾性。盡量減少干擾因素能夠避免用戶進行誤操作。簡潔界面可以采用不同的間距實現(xiàn)不同種類的信息聚類，可以使用視覺元素的距離來表示信息之間的關系；簡潔界面的每個區(qū)域之間應有適當的留白，可以運用空白區(qū)域造成的距離引導玩家的視覺流，從而增強其視覺層次以及信息流方向，讓玩家更快速地找到他們想要獲取的信息；簡潔界面也可以用相同的線條和形狀構建不同的“容器”，可以使用“容器”將同組信息框定在某一個區(qū)域，利用不同“容器”的視覺層次來區(qū)分可交互性與優(yōu)先級，以減少用戶的認知負荷。

在視疲勞檢測之后，根據視疲勞的情況提供相對應的科普知識也被納入了眼疲勞的游戲設計中。將科普知識融入交互流程中，在等待過場中或游戲結算頁面中展示不同的護眼科普，可以使用戶無意識地學習相關知識。使用相對應的信息聚類手段，能夠使用戶在不知不覺中掌握護眼知識，從而達到促進用戶心理層面護眼動機的目的。

（二）整體和諧的風格與色彩搭配

視疲勞檢測游戲由許多界面構成，風格或色彩過于花哨都會造成不必要的視覺負荷。而營造統(tǒng)一的視覺風格不僅依賴視覺單元之間的搭配，還需要色彩的配合。色彩的情感定位是首位。結合視疲勞檢測游戲的設計目的，首先要考慮的色彩效果是溫和的、舒適的，不能帶給用戶過多的緊張感和嚴肅情緒。色彩的和諧是指在界面中的色彩在色性、面積、位置等分布上達到對比和強度都相當的平衡感。在視疲勞檢測游戲的配色選擇上，在準確區(qū)分背景和主體的情況下，需要不會加重視覺負擔的顏色，并需要避免使用高飽和度的純色和大面積的深色色塊。不當使用高純度的顏色和深色可能會加深視疲勞的狀態(tài)，不利于用戶情緒的放松。大面積的深色色塊會在游戲環(huán)境中營造出一種壓抑、嚴肅的氛圍，而過于深沉的配色會使用戶加重心理負擔，帶來一定的情緒負荷，也不利于緩解用戶檢測時的緊張情緒。

游戲界面色彩的節(jié)奏和韻律感是界面美感表達中不可缺少的重要因素。在界面中，顏色按照一定的規(guī)律反復出現(xiàn)或者是依次呈現(xiàn)，會產生類似樂理概念中的節(jié)奏和韻律排列。例如，通過色相、明度、純度和一定的形狀、面積按照光譜或色階的順序依次排列（順序可以是從大到小、從強到弱、從冷到暖等不同的等差或等比漸變）可以起到增加層次感、空間感的作用。想要進一步利用色彩達到風格上的統(tǒng)一，可以利用色彩關聯(lián)。配合的色彩之間進行呼應，你中有我，我中有你，以形成配色中的整體性和協(xié)調性。

（三）清晰明了的圖標與交互引導

圖標在游戲交互界面中起到非常重要的引導功能。功能的可視性越好，越方便用戶發(fā)現(xiàn)和了解游戲的游玩方法。在視疲勞檢測游戲視覺設計中，直觀又有趣的圖標會使游戲畫面富有想象空間。利用圖標進行相應的指引，可以讓用戶快速上手游戲，從而降低用戶的焦慮。豐富又有趣的LOGO設計會在第一時間吸引到用戶，激發(fā)起用戶游玩興趣。良好的交互體驗能夠在用戶操作系統(tǒng)時及時給出反饋，以便用戶能夠正確地繼續(xù)下一步游戲操作。在用戶進行了正確操作后，可以利用不同的視覺圖標獎勵和刺激用戶的積極性，帶給用戶一定的成就感和滿足感。整體游戲的交互流程不宜過長，因為流程過長可能會使用戶的興趣下降，也有可能會加重視疲勞的程度。但是，需要利用良好的交互指引和足夠的學習時間使用戶理解檢測游戲的方式。游戲的游玩形式是游戲的核心主體，可以采用多種不同的游戲關卡，以提升趣味性。有效的交互不僅僅是視覺上的元素配合；適合的音效也能夠配合操作，實現(xiàn)“雙通道”配合，從聲音層面向用戶傳達信息，進一步減少用戶的認知負荷，從而達到輕松快樂的游玩體驗。

五、結語

隨著視疲勞癥狀的普遍化，用戶對于視疲勞檢測與醫(yī)療需求也會不斷提升。本研究通過文獻回顧分析了采用眼動技術檢測視疲勞的可行性與游戲檢測的前景，收集了相關專家的建議，使用扎根理論對收集到的資料進行分析與研究，構建了視疲勞檢測游戲設計策略模型。游戲應用設計在保證游戲趣味性的同時，通過視覺設計上的和諧有序、層次分明，可以減少給用戶帶來額外的認知負荷、操作負荷和視覺負荷。后續(xù)的研究工作將進一步探索設計實踐，以驗證設計策略的有效性。

注釋：

①申南玲.典型駕駛場景中駕駛員眼動差異及感知規(guī)律研究[D].西安：長安大學，2023.

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作者簡介：李若茜，福建理工大學設計學院設計學專業(yè)碩士研究生，研究方向為工業(yè)設計。

通訊作者：吳正仲，博士，福建理工大學設計學院設計學專業(yè)教授，主要研究方向為產品設計、療愈設計、感性工學。