数字时代的阅读大脑:纸质阅读与屏幕阅读的科学

随着技术的进步,电子阅读器和平板电脑越来越受欢迎,但研究表明,纸质阅读仍然具有独特的优势


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在2011年10月一段疯传的YouTube视频中,一个一岁的女孩用手指在iPad的触摸屏上滑动,拖动着成组的图标。在接下来的场景中,她似乎像对待屏幕一样捏、滑动和戳纸质杂志的页面。当什么都没发生时,她推着自己的腿,确认她的手指没问题——或者说,一段标题卡想让我们相信是这样。

这个女孩的父亲,让-路易斯·康斯坦萨,将“杂志是一台无法工作的iPad”呈现为自然主义的观察——类似于珍·古道尔观察黑猩猩的时刻——揭示了一种代际转变。“技术编码了我们的思想,”他在视频的描述中写道。“对于数字原生代来说,杂志现在已经没用且难以理解了”——也就是说,对于那些从小就与数字技术互动的人来说。

也许他的女儿真的期望纸质杂志像iPad一样做出反应。或者她根本没有任何期望——也许她只是想触摸杂志。婴儿触摸一切。从未见过像iPad这样的平板电脑或像Kindle这样的电子阅读器的幼儿,仍然会伸出手并用手指在纸质书的页面上划动;他们会戳他们喜欢的插图;甚至会尝尝书的角落。如今所谓的数字原生代仍然会同时接触纸质杂志和书籍,以及平板电脑、智能手机和电子阅读器;使用一种技术并不妨碍他们理解另一种技术。

尽管如此,这段视频引出了一个重要问题:我们用来阅读的技术究竟如何改变我们的阅读方式?屏幕阅读与纸质阅读的不同之处不仅与我们中最年轻的人有关,而且与几乎所有阅读的人都相关——与那些经常在办公室的电脑前长时间工作,并在家中悠闲地阅读纸质杂志和书籍的人有关;与那些为了方便和便携性而拥抱电子阅读器,但承认由于某种原因他们仍然更喜欢纸质阅读的人有关;以及与那些已经发誓放弃纸浆的人有关。随着数字文本和技术变得越来越普遍,我们获得了新的、更便捷的阅读方式——但我们仍然像以前一样专注和彻底地阅读吗?与纸质文字相比,我们的大脑对屏幕上的文字有何不同的反应?我们应该担心在像素和墨水之间分散注意力吗?还是这种担忧的有效性如纸般薄弱?

自1980年代以来,来自心理学、计算机工程以及图书馆和信息科学等许多不同领域的研究人员,已经在一百多项已发表的研究中调查了这些问题。这个问题绝非已经解决。在1992年之前,大多数研究得出结论,人们在屏幕上阅读的速度比在纸上慢,准确性较低,理解力也较差。然而,自1990年代初以来发表的研究产生了更加不一致的结果:略占多数的研究证实了早期的结论,但几乎同样多的研究发现,纸张和屏幕在阅读速度或理解力方面几乎没有显著差异。最近的调查表明,虽然大多数人仍然更喜欢纸张——尤其是在集中阅读时——但随着平板电脑和电子阅读技术的改进,以及为事实和乐趣而阅读数字书籍变得越来越普遍,人们的态度正在发生变化。在美国,电子书目前占所有贸易书籍销售额的15%20%

即便如此,来自实验室实验、民意调查和消费者报告的证据表明,现代屏幕和电子阅读器未能充分再现许多人怀念的纸质阅读的某些触觉体验,更重要的是,它们阻碍了人们以直观和令人满意的方式浏览长文本。反过来,这些浏览困难可能会微妙地抑制阅读理解。与纸质相比,屏幕在阅读时也可能消耗我们更多的精神资源,并且在我们读完后,更难记住我们读过的内容。一项并行的研究侧重于人们对不同类型媒体的态度。无论他们是否意识到,许多人对待电脑和平板电脑的心态不如对待纸张的心态更有利于学习。

塔夫茨大学的发育心理学家和认知科学家玛丽安·沃尔夫说:“阅读中存在物理性,也许比我们一头扎进数字阅读时想的还要多——当我们前进时,也许没有经过太多反思。我希望保留旧形式的绝对精华,但要知道何时使用新形式。”

浏览文本景观
要理解纸质阅读与屏幕阅读的不同之处,需要解释一下大脑如何解读书面语言。我们通常认为阅读是一种与抽象概念有关的脑力活动——与思想和观点、语气和主题、隐喻和意象有关。然而,就我们的大脑而言,文本是我们所居住的物理世界中切实的组成部分。事实上,大脑本质上将字母视为物理对象,因为它没有其他理解它们的方式。正如沃尔夫在她的书《普鲁斯特与鱿鱼》中解释的那样,我们天生就没有专门用于阅读的大脑回路。毕竟,直到我们进化史中相对较近的时期,大约在公元前四千年,我们才发明了文字。因此,人类大脑通过将专门用于其他能力(如口语、运动协调和视觉)的神经组织区域组合在一起,即兴创造了一种全新的阅读回路。

这些重新利用的大脑区域中,有些专门用于物体识别——它们是神经元网络,例如,帮助我们立即区分苹果和橙子,同时将两者归类为水果。正如我们了解到某些特征(圆形、带枝的茎、光滑的皮肤)是苹果的特征一样,我们通过线条、曲线和空隙的特定排列来识别每个字母。一些最早的文字形式,例如苏美尔楔形文字,最初是形状像它们所代表的物体的字符——人的头部、大麦穗、鱼。一些研究人员在现代字母表中看到了这些起源的痕迹:C 是新月,S 是蛇。特别复杂的字符——例如中文汉字和日文汉字——会激活大脑中参与在纸上形成这些字符的运动区域:即使双手空空,大脑在阅读时也会在字面上经历书写的动作。研究人员最近发现,当一些人阅读草书时,也会以较温和的方式发生同样的事情。

除了将单个字母视为物理对象外,人脑也可能将整个文本视为一种物理景观。当我们阅读时,我们会构建文本的心理表征,其中意义锚定于结构。这种表征的确切性质尚不清楚,但它们可能与我们创建的地形(例如山脉和小径)以及人造物理空间(例如公寓和办公室)的心理地图相似。无论是传闻还是已发表的研究,人们都表示,当试图找到特定的书面信息时,他们经常记得它在文本中的位置。我们可能会回忆起我们在开始沿着森林上坡攀登之前,经过了小径起点的红色农舍;同样,我们记得我们在较早的章节中的左手页底部读到过达西先生拒绝伊丽莎白·班纳特。

在大多数情况下,纸质书比屏幕上的文本具有更明显的 topography。一本摊开的平装本向读者呈现了两个明确的区域——左页和右页——以及总共八个用于定位自己的角落。读者可以专注于纸质书的单个页面,而不会忽略整个文本:人们可以看到书的开头和结尾,以及一个页面相对于这些边界的位置。人们甚至可以感受到一只手中已阅读的页面的厚度和另一只手中待阅读的页面的厚度。翻阅纸质书的页面就像在小径上留下一个又一个脚印——这是一种节奏,并且可以看到一个人走了多远的可视记录。所有这些功能不仅使纸质书中的文本易于浏览,而且使它更容易形成文本的连贯心理地图。

相比之下,大多数屏幕、电子阅读器、智能手机和平板电脑会干扰人们对文本的直观导航,并阻碍人们在脑海中绘制阅读旅程。数字文本的读者可能会滚动浏览无缝的文字流,一次点击前进一页,或使用搜索功能立即定位某个特定短语——但很难在整篇文章的背景下看到任何一个段落。打个比方,想象一下,如果谷歌地图允许人们逐条街道导航,以及瞬间传送到任何特定地址,却阻止人们缩小视野以查看社区、州或国家。尽管像 Kindle 这样的电子阅读器和像 iPad 这样的平板电脑重新创建了分页——有时还带有页码、页眉和插图——但屏幕只显示一个虚拟页面:它在那里,然后就消失了。就像你不是自己徒步旅行,而是树木、岩石和苔藓在你眼前闪过,没有任何之前留下的痕迹,也无法看到前方有什么。

“事实证明,你在实体书中对自身位置的隐性感觉比我们意识到的更重要,”英国剑桥微软研究院的 阿比盖尔·塞伦,《无纸化办公室的神话》的合著者说。“只有当你有了电子书,你才会开始想念它。我认为电子书制造商没有充分考虑如何在书中可视化你的位置。”

至少有一些研究表明,通过限制人们导航文本的方式,屏幕会损害理解能力。在 一项发表于 2013 年 1 月的 研究 中,挪威斯塔万格大学的 安妮·曼根和她的同事让 72 名阅读能力相近的十年级学生学习一篇叙事文本和一篇说明文本,每篇约 1500 字。一半的学生在纸上阅读文本,一半的学生在配备 15 英寸液晶显示器 (LCD) 的计算机上阅读 pdf 文件。之后,学生们完成了阅读理解测试,其中包括选择题和简答题,测试期间他们可以查阅文本。在电脑上阅读文本的学生表现比在纸上阅读的学生略差。

根据研究期间的观察,曼根认为,阅读 pdf 文件的学生在参考文本时更难找到特定的信息。使用电脑的志愿者只能一次滚动或点击浏览 pdf 文件的一个部分,而阅读纸质文本的学生则可以将整个文本握在手中,并在不同页面之间快速切换。由于其易于导航的特性,纸质书籍和文档可能更适合文本的吸收。“你可以很容易地找到开头、结尾以及中间的所有内容,并与你在文本中的路径、你的进度保持持续的联系,这可能会在某种程度上降低认知负担,从而使你有更多的空闲能力来理解,”曼根说。

支持这项研究的是,调查显示,屏幕和电子阅读器会干扰导航文本的另外两个重要方面:意外发现和控制感。 人们报告说,他们喜欢在纸质书上翻到之前的章节,当一句话浮现出他们之前读过的内容时,或者随意快速浏览前面内容。人们还希望尽可能多地控制文本——用化学墨水突出显示,在空白处轻松写下笔记,以及随意折叠纸张。

由于这些偏好——以及远离多功能屏幕可以提高注意力——人们一致认为,当他们真的想深入研究文本时,他们会在纸上阅读。在 2011 年对台湾大学研究生进行的一项调查中,大多数人表示会在网上浏览几个段落,然后再打印出整个文本进行更深入的阅读。2008 年对罗德岛州萨尔维里吉纳大学的千禧一代(1980 年至 2000 年初出生的人)进行的一项调查得出结论,“当涉及到阅读书籍时,即使是他们也更喜欢好的、老式的印刷品”。在 2003 年在墨西哥国立自治大学进行的一项研究中,在接受调查的 687 名学生中,近 80% 的人更喜欢在纸上阅读文本,而不是在屏幕上阅读,以便“清晰地理解”。

调查和消费者报告还表明,通常与阅读相关的感官体验——尤其是触觉体验——对人们来说比人们想象的更重要。在电脑、电子阅读器以及——有些讽刺意味的是——任何触摸屏设备上的文本都比纸质文本更无形。纸质书是由特定排列的印刷字母组成的页面制成的,而出现在屏幕上的文本不是设备硬件的一部分——它是一种转瞬即逝的图像。在阅读纸质书时,人们可以感受到纸张和墨水,可以用手指抚平或折叠一页;翻页时会发出独特的声音;用墨水在句子下划线或突出显示会永久改变纸张的化学成分。到目前为止,数字文本还没有令人满意地复制这种触感(尽管一些公司正在创新,至少在键盘方面)。

纸质书还具有立即可辨别的大小、形状和重量。我们可能会将《战争与和平》的精装版称为厚重的巨著,或将《黑暗的心》的平装版称为薄册。相比之下,尽管数字文本有长度——有时用滚动条或进度条表示——但它没有明显的形状或厚度。电子阅读器的重量始终相同,无论你阅读的是普鲁斯特的鸿篇巨著还是海明威的短篇小说。一些研究人员发现,这些差异会产生足够的“触觉失调”,从而劝退一些人使用电子阅读器。人们期望书籍看起来、感觉起来甚至闻起来都有特定的样子;当它们不具备这些特征时,阅读有时会变得不那么愉快,甚至令人不快。对于其他人来说,轻薄便携的电子阅读器的便利性胜过他们对纸质书的任何依恋。

详尽阅读
尽管许多新旧研究都得出结论,人们对在纸上阅读的内容的理解比在屏幕上阅读的内容更透彻,但差异通常很小。然而,一些实验表明,研究人员不应只关注即时的阅读理解,还应关注长期记忆。在 2003 年的一项研究 中,莱斯特大学的 凯特·加兰和她的同事让 50 名英国大学生在电脑显示器上或在螺旋装订的小册子上阅读入门经济学课程的学习材料。阅读 20 分钟后,加兰和她的同事用选择题测验了学生。无论使用哪种媒介,学生的得分都一样好,但在记忆信息的方式上有所不同。

心理学家区分了记住某事——即回忆起一条信息以及情境细节,例如在哪里、何时以及如何学习的——和知道某事,即感觉某事是真实的,但不记得是如何学到的信息。通常,记住是一种较弱的记忆形式,除非它被转化为更稳定、长期的记忆,即从那时起“知道”的记忆,否则很可能会消退。在参加测验时,在显示器上阅读学习材料的志愿者更依赖于记住而不是知道,而阅读纸质材料的学生则同样依赖于记住和知道。加兰和她的同事认为,在纸上阅读的学生更快更彻底地学习了学习材料;他们不必花费大量时间在脑海中搜索文本中的信息,试图触发正确的记忆——他们通常只是知道答案。

其他研究人员认为,人们在屏幕上阅读时理解能力较差,因为基于屏幕的阅读比在纸上阅读 在身体和精神上都更费力。电子墨水对眼睛很温和,因为它像纸质书一样反射环境光,但计算机屏幕、智能手机和平板电脑(如 iPad)则将光线直接照射到人们的脸上。根据设备的型号,眩光、像素化和闪烁也会使眼睛疲劳。液晶显示器肯定比其前身阴极射线管 (CRT) 对眼睛更温和,但长时间在光滑的自发光屏幕上阅读会导致眼睛疲劳、头痛和视力模糊。这些症状在长时间在电脑前工作的人中非常普遍——影响大约 70% 的人——美国验光协会 正式承认 计算机视觉综合征

瑞典卡尔斯塔德大学的 埃里克·韦斯特伦德对纸张或屏幕是否需要更多身体和认知资源进行了一些特别严谨的研究。在 他的一项实验中,72 名志愿者完成了高等教育入学考试的阅读测试——一项 30 分钟的瑞典语阅读理解考试,其中包括关于五篇平均 1000 字文本的选择题。在电脑上参加考试的人得分较低,并报告说比在纸上完成考试的人感到更大的压力和疲劳。

另一组实验中,82 名志愿者在电脑上完成了阅读测试,无论是分页文档还是连续文本。之后,研究人员评估了学生的注意力和工作记忆,工作记忆是一组心理能力,使人们能够在脑海中临时存储和操作信息。例如,志愿者必须快速关闭一系列弹出窗口、整理虚拟卡片或记住屏幕上闪烁的数字。像许多认知能力一样,工作记忆是一种有限的资源,会随着劳累而减少。

尽管两组人在阅读测试中的表现都一样好,但那些必须滚动浏览连续文本的人在注意力和工作记忆测试中的表现却不如人意。韦斯特伦德认为,滚动——需要读者有意识地关注文本以及他们如何移动文本——比翻页或点击页面消耗更多的心理资源,翻页或点击页面是更简单和更自动的手势。在佛罗里达州中部大学进行的 2004 年的一项研究得出了类似的结论。

态度调整
一项新兴的研究强调,除了屏幕可能比纸张更耗费人们的注意力外,人们一开始并不总是对屏幕投入那么多的精神精力。在潜意识里,许多人可能会认为在电脑或平板电脑上阅读不如在纸上阅读那么严肃。根据 2005 年对北加州 113 人进行的详细调查,圣何塞州立大学的 刘子明得出结论,在屏幕上阅读的人会走很多捷径——与在纸上阅读的人相比,他们会花更多的时间浏览、扫描和搜索关键词,而且更有可能只读一遍文档。

在屏幕上阅读时,人们似乎不太倾向于进行心理学家所称的元认知学习调节——诸如设定具体目标、重读难懂章节以及检查自己理解程度等策略。在2011年在以色列理工学院进行的一项实验中,大学生在电脑或纸上进行了关于说明文的选择题考试。研究人员将一半的志愿者限制在只有七分钟的阅读时间;另一半可以随意复习文本。在快速阅读的压力下,使用电脑和纸张的学生表现相当。然而,当自主管理学习时间时,使用纸张的志愿者的得分高出约10个百分点。据推测,使用纸张的学生比使用屏幕阅读的学生更专注于考试,并且更有效地集中了他们的注意力和工作记忆。

也许,随着人们态度的不断改变,纸张和屏幕之间阅读理解的差异将会缩小。“杂志是一台无法工作的iPad”中的明星人物现在三岁半了,她的父亲说,她不再像对待触摸屏那样与纸质杂志互动了。也许她和她的同龄人长大后不会像老一代人那样对屏幕持有微妙的偏见。在微软目前的研究中,Sellen了解到,许多人对电子书没有太多的拥有感,因为它们的短暂性和无形性:“他们认为是在使用电子书,而不是拥有电子书,”她说。她的研究参与者表示,当他们真的很喜欢一本电子书时,他们会出去买纸质版。这让Sellen想起了人们早期对数字音乐的看法,她也研究过这个问题。尽管最初有抵触情绪,但人们现在喜欢策划、组织和分享数字音乐。对电子书的态度可能会以类似的方式转变,特别是如果电子阅读器和平板电脑允许比目前更多的共享和社交互动。例如,Kindle上的书籍只能借阅一次

迄今为止,许多工程师、设计师和用户界面专家一直努力使在电子阅读器或平板电脑上的阅读尽可能接近纸张阅读的体验。电子墨水类似于化学墨水,Kindle屏幕的简单布局看起来像平装书中的一页。同样,苹果的iBooks试图模拟纸质书的整体美感,包括有些逼真的翻页效果。韩国KAIST信息技术融合研究所的Jaejeung Kim和他的同事们设计了一个创新且未发布的用户界面,使得iBooks看起来很原始。当使用他们的界面时,人们可以看到平板电脑左侧已阅读的许多单独页面,以及右侧所有未读的页面,就像手中拿着一本平装书一样。读者还可以用手指轻拂一下就翻阅一捆页面。

但是,人们可能会问,为什么我们要如此努力地使使用平板电脑和电子阅读器等新技术进行阅读的体验与在纸张这种非常古老的技术上进行阅读的体验如此相似呢?为什么不保留纸张,而将基于屏幕的阅读发展成完全不同的东西呢?屏幕显然可以为读者提供纸张无法提供的体验。滚动可能不是浏览像《白鲸记》这样长而密集的文本的理想方式,但《纽约时报》、《华盛顿邮报》、《ESPN》和其他媒体已经创建了精美且高度视觉化的文章,这些文章完全依赖滚动,并且无法以相同的方式出现在印刷品中。一些网络漫画信息图表将滚动变成了一种优势而不是劣势。同样,Robin Sloan率先为移动设备开发了点击散文。非常流行的互动式宇宙尺度工具不可能以任何实际的方式在纸上制作。像Atavist这样的新电子出版公司为平板电脑读者提供了嵌入式互动图形、地图、时间线、动画和音轨的长篇新闻报道。一些作家正在与计算机程序员合作,制作出更加复杂的互动式小说非小说,其中你的选择决定了你接下来阅读、听到和看到的内容。

当涉及到深入阅读长篇纯文本时,纸和墨水可能仍然具有优势。但文本并不是唯一的阅读方式。

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