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PINGCHENG WANG · 2026.07.17
SUPERVISOR: YANFANG ZHANG
CO-SUPERVISOR: INAMURA TOKUSHU
KYUSHU UNIVERSITY

关于用于设计解说标识的共创工具的研究
以福冈市植物园温室区域为例

DESIGN PRINCIPLE GAZE SIGNAGE
RESEARCH BACKGROUND
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植物园与植物学习

VISIT MOTIVATION

超过 60%

游客将“学习与探索”视为参观植物园的核心动机,而不仅仅是观赏。

Source: Falk & Dierking (2000)

解说标识

植物园温室中游客获取植物知识的主要渠道

福冈市植物园入口
温室中的植物解说标识
SITE: FUKUOKA CITY BOTANICAL GARDEN
CONTEXT & PROBLEM STATEMENT
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引入共创设计来改善低文本阅读率

DEEP READING RATE
20%FOR LONG-FORM CONTENT

游客对长篇大段的学术性内容往往浅尝辄止,无法进行深层认知加工。

Source: Beverly Serrell (2015). Exhibit Labels: An Interpretive Approach
折鹤兰传统解说标识眼动热力图
折鹤兰传统解说标识视线焦点图
共创工坊流程
植物专家、运营方、市民与设计师

针对这些课题,植物园的运营中往往会引入共创设计。

CONTEXT & PROBLEM STATEMENT
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RESEARCH GAP 1

现有标识设计实践缺少循证设计原则

过去的设计多依赖设计师直觉或主观偏好,缺乏基于认知科学与眼动生理行为的循证设计框架支撑。

直觉导向设计与循证原则之间的断裂
RESEARCH OBJECTIVE 1

建立注意力导向的解说标识原则

融合认知科学与眼动证据,建立引导注意力从信息入口进入深度阅读的 A/R/S 解说标识原则。

RESEARCH GAP 2

缺乏客观诊断工具评估解说效果

缺少对视觉焦点分布和注意力流的精准诊断手段,使得迭代改良无法建立在定量的实证依据之上。

视线路径缺少客观测量工具
RESEARCH OBJECTIVE 2

针对共创流程开发客观诊断工具

定性工具用于多方协同编码与标注;定量工具用于视线测量、热力图生成与 AOI 效果评估。

RESEARCH PROCESS · CO-RESEARCH FRAMEWORK
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研究流程

研究策略共创研究
FRAMEWORK
理论方法实践
OBJ. 01建立注意力导向的解说标识原则BUILD PRINCIPLES
01
理论与现状诊断
专家设计师

文献综述、实地调查、标识审计与访谈

FOUNDATION研究缺口与理论框架
02
三方共创与轴向编码
游客植物园工作人员植物解说专家设计师

工作坊、访谈、问卷与 KJ 法归纳

PRINCIPLESA/R/S

启发氛围 · 观众关联 · 结构清晰

OBJ. 02为共创流程开发客观诊断工具BUILD TOOLS
03
定性诊断工具开发
专家设计师
Signage Annotator logo
QUALITATIVE TOOLSignage Annotator
OUTPUTS
  • Signage Annotator
  • 标识主题分析报告
04
定量眼动验证
游客设计师
SIGN Visual Attention v3 logo
QUANTITATIVE TOOLSIGN Visual Attention v3
OUTPUTS
  • SIGN Visual Attention v3
  • 热力图
  • 注视点路径图
  • 反馈
研究目的STEP步骤与参与者研究方法研究成果
METHODOLOGY · PHASES 1–2
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PHASE 1

文献选定与脉络梳理

通过文献综述确定研究方向,并提炼适用于解说标识的循证设计原则。

文献筛选流程与排除标准漏斗图
  • Tilden:将解说与来园者的个人经验关联。
  • EROT:保持启发性与结构清晰。
  • Serrell:以清晰版面降低短文本加工负荷。
PHASE 2

三方共创工坊与访谈

参与者游客植物园工作人员植物解说专家设计师

实地调查

在福冈市植物园进行实地调查,随机收集并分析所有区域的解说标识图像。

Co-creation workshop in the botanical garden

访谈

通过专家、植物园工作人员与游客访谈识别研究问题。

Quantitative study measurement and charts

问卷调查

以植物园游客为对象进行问卷调查,验证研究问题的普遍性。

Qualitative interview session
STEPS 1–2 · RESEARCH OUTCOME
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STEPS 1–2 · OUTCOME

A/R/S 解说设计原则

从文献、现场调查与专家访谈中提炼的三个协同设计维度

A/R/S原则版面映射样例AARR
A/R/S 原则在实验组 A2 标识中的版面映射
AATMOSPHERE

启发性氛围

以问句或情感隐喻引入主题,让游客愿意停下并开始阅读。

RRELEVANCE

观众关联性

将植物特征与感官经验和日常知识建立可感知的联系。

SSTRUCTURE

结构清晰性

通过分区、层级和图形线索组织阅读路径,降低信息负担。

RESULTS · BASELINE AUDIT
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PHASE 3

现有标识的基线审计

Signage Annotator 将现场标识转换为可比较 Dela A/R/S 设计特征

参与者专家设计师
70块温室标识
182个编码特征
01导入图像
02主题分析与编码
03生成定量分析
  • 标识图像编码分析工具
  • 自定义分区、编码规则
  • 多人共享、重复编码
  • 多种定量分析模式
METHODS & RESULTS · STATE ANALYSIS
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PHASE 3

编码结果与定量分析

A1 SHARE15%

在 182 个编码特征中,A1 问答与启发子类型约占 15%

7温室区域70审计标识182编码特征
A41R47S94

各温室区域的显著设计缺失

  • 大温室A2
  • 钵花室R
  • 仙人掌温室A1 / R2
  • 兰花温室A1 / S2
  • 原种兰花室A1 / R1
  • 廊道温室A / R1
福冈市植物园标识现场调查分区图
A/R 被验证具有必要性,而 S 被验证已普遍存在于现有标识中
METHODOLOGY · PHASE 4 DESIGN
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PHASE 4

眼动实验刺激物对比

CONTROL · A1经典版
控制组经典标识控制组热力图
INTERVENTION · A2A/R 改良版
实验组改良标识实验组热力图
标识图像编码、定量分析工具
  • 基于网络会议摄像头与开源算法
  • 无接触式追踪注视点、可映射追踪打印纸质标识
  • 生成热力图、注视点轨迹图
METHODOLOGY · PHASE 4 EYE TRACKING
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PHASE 4

眼动系统部署与射影校准

参与者游客N = 15青年・壮年・老年
解说标识
HEATMAP OVERVIEW · CONTROL VS INTERVENTION (N=13)
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PHASE 4 · RESULTS

结果热力图一览

P01
CONTROL GROUP经典对照组 (A1/B1)
P01 控制组热力图
P01
P02 控制组热力图
P02
P03 控制组热力图
P03
P04 控制组热力图
P04
P05 控制组热力图
P05
P06 控制组热力图
P06
P07 控制组热力图
P07
P08 控制组热力图
P08
P09 控制组热力图
P09
P10 控制组热力图
P10
P11 控制组热力图
P11
P12 控制组热力图
P12
P13 控制组热力图
P13
INTERVENTION GROUPA/R 实验组 (A2/B2)
P01 实验组热力图
P01
P02 实验组热力图
P02
P03 实验组热力图
P03
P04 实验组热力图
P04
P05 实验组热力图
P05
P06 实验组热力图
P06
P07 实验组热力图
P07
P08 实验组热力图
P08
P09 实验组热力图
P09
P10 实验组热力图
P10
P11 实验组热力图
P11
P12 实验组热力图
P12
P13 实验组热力图
P13
Low attention (cool colors)Fixation point densityHigh attention (warm colors)
PHASE 4 · RESULTS · ANALYTICAL MATRIX
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数据分析维度导航与结论矩阵

PHASE 4 · RESULTS · READING COVERAGE
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Quick 分析:完读率与受众关联
【完读率分析】记录 10 秒及全程视线在文本与受众关联区域 (R 区) 的有效覆盖
COVERAGE
CONTROL
38.6%
对照组完读率 (10s)
INTERVENTION
45.3%
实验组完读率 (10s)
DELTA
+6.7pp
平均完读率净增量
RELIABILITY
样本方向一致
中位提升 +8.2pp (n=9)
5.021.4%
前 10 秒 R 区注意力占比
提升 16.4pp,表明观众关联信息能被迅速捕捉,成为极佳的“视觉锚点”。
8.535.1%
全程时间 R 区注意力占比
大幅增长 26.6pp,视线结构发生了长效重组,吸引受众进行深度信息加工。
9 / 9
全样本表现一致
在被测试的 9 名有效被试中,R 区的注意力占比无一例外均发生显著提升。
PHASE 4 · RESULTS · READING ORDER
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动线时序:阅读顺序与首次进入时间 (TTFF)

【动线时序】记录视线首次进入各区域的先后次序 (TTFF)
SCANPATH1234
1ST PHOTO6.14s
2ND TEXT8.56s
3RD TAXONOMY33.73s

多锚点协同引导动线

4 STAGES
形成“主图 → 说明 → 气泡 → 图标”的多阶段自主探索流程。
对照组经典标牌
1
1st 写真 6.1s
2
2nd 本文 8.6s
3
3rd 标题 33.7s
实验组改良标牌
1
1st 写真 4.5s
2
2nd 说明 15.0s
3
3rd 气泡 15.7s
4
4th 图标 20.4s
RANK 1ST图像优先注意效应

两组被试均以显著优势最先注意左侧植物高清真实图像(TTFF 4.5s~6.1s)。

4 STAGES分层引导动线形成

实验组有效将单一长篇文本阅读转化为多阶段自主探索流程。

PHASE 4 · RESULTS · DYNAMICS & SACCADES
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动力学分析:跨区域切换频率与眼跳特征

【动力学特征】记录视线在不同区域间的跳变速率与眼跳物理幅度
SACCADES
CONTROL SWITCH0.17Hz
EXP SWITCH0.16Hz
SACCADE RATE0.77Hz

平均跳跃幅度

-11.7mm
74.60mm → 62.92mm (局部聚焦)
对照组眼跳跨度
DISPERSED SACCADE FIELD
眼跳跨度: 74.60mm (广域分散)
实验组眼跳跨度
AOI 1 · 视觉激发
AOI 2 · 体验引导
AOI 3 · 互动操作
眼跳收窄: -11.7mm (紧凑模块聚焦)
PACING区域切换节奏平稳

增加互动元素并未显著改变跨区域跳变频次,整体探索节奏保持稳定。

SACCADES眼跳幅度局部收窄

实验组平均眼跳物理幅度缩短 11.68mm,表明注视更聚焦于紧凑的局部信息块。

PHASE 4 · RESULTS · RE-READING & SUBGROUPS
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行为分析:回视重读特征与任务类型异质性

【回视与分化】分析长文本与图标的回视比率及不同复杂度标牌的异质性
RE-READING
GROUP A DURATION-26.1%
GROUP A TEXT DWELL19.1%
RE-READ RATIO32.9%

GROUP B · 深度信息标牌 (N=6)

+21.3%
在深度标牌中,互动元素有效激发了更长时间的自主多点探索与深度加工。
简单标牌
快速单向流线 (-26.1%)
阅读浏览提速: 19.3s → 14.3s
深度互动标牌
多点互动回视 (回视率 32.9%)
自主探索延伸: 49.2s → 59.7s (+21.3%)
REVISIT重读时间比例基本守恒

重读占比未达显著差异(38.0% vs 32.9%, p = 0.421 ns)。对照组重读集中于长文本内部,实验组分散在图标与气泡间。

TASK TYPE任务复杂度调节效应

客观中立发现:互动设计并不单向降低所有时长,其效应高度依赖于标牌原本的信息深度。

PHASE 4 · RESULTS · STATISTICAL SYNTHESIS
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推断统计与客观中立评估汇总

【推断统计】全量 13 位被试 27 次试次配对 t 检验全参数汇总与客观评估
INFERENCE
MAIN PHOTO DWELL20.2% (ns)
INTER-AOI SWITCH0.16Hz (ns)
TOTAL DURATION35.2s (ns)

说明文本区注视占比

-26.3%
p < 0.001 *** (t = -4.463, d = -1.24)
长文本注视壁垒被实质性打破,视线结构长效重组
对照组基线
文本注视壁垒: 44.3% (重度滞留)
视线被长文本锁死 (p < 0.001)
实验组注意力重组
文本注视降至 18.1% (p<0.001)
身体关联 R 区跃升至 35.1% (+26.6pp)
注意力平稳转导至 R 区 (35.1%)
EVIDENCE注意力结构的真实重组

A/R/S 改良有效打破了长文本注视壁垒(p<0.001),并将视线平稳转导至身体关联区域。

NEUTRAL科学中立评价与展望

总时长与眼跳率无普遍显著差异;针对深度标牌时长增加与知识留存问题,将在博士阶段深化验证。

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CONCLUSIONS

工具:同时作为原则的验证方法与共创流程的成果

MASTER'S REPORT
KYUSHU UNIVERSITY
CONTRIBUTIONS
TWO KEY FINDINGS
01

工具链开发与验证 (Toolchain Development & Validation)

两项工具被开发并在实际流程中显示了其可用性。

02

A/R/S原则必要性与有效性 (A/R/S Principles Validation)

A/R/S设计原则被提出和验证,验证结果为R原则兼具必要性与有效性;A原则缺少有效性,S原则缺少必要性。

RESEARCH CONCLUSIONS
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FUTURE WORK

未来工作:系统优化与实证验证

FUTURE RESEARCH AGENDA
NEXT STEPS
EMPIRICAL EVIDENCE
STEP 1

A/B 测试数据的全量与深度分析

对不同设计版本(传统、共创、优化版)的眼动追踪、注意力分流及加工深度数据进行全量清洗与多维方差分析(ANOVA),量化并评估各关键设计原则在视线引导层面的提升显著性。

STEP 2

Prototype 试用阶段的数据分析

结合福冈市植物园实地部署的新版解说标识原型,收集并分析真实游客的阅读行为、注视时长与满意度反馈数据,以在实地自然场景下检验解说学经典理论与视觉优化法则的适配性。

FUTURE AGENDA
REFERENCES
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参考文献 (References)

  • Bitgood, S. (2013). Attention and value: Keys to understanding museum visitors. Left Coast Press.

  • Ham, S. (2016). Interpretation: Making a difference on purpose. Fulcrum Publishing.

  • Paivio, A. (1971). Imagery and verbal processes. Holt, Rinehart, and Winston.

  • Serrell, B. (2015). Exhibit labels: An interpretive approach. Bloomsbury Publishing.

  • Spooner, S. L., et al. (2024). Using eye-tracking to create impactful interpretation signage for botanic gardens. Journal of Zoological and Botanical Gardens, 5(3), 434-454.

  • Sweller, J. (1988). Cognitive load during problem solving: Effects on learning. Cognitive Science, 12(2), 257-285.

  • Tilden, F. (1957). Interpreting our heritage. University of North Carolina Press.

  • Wang, P., & Zhang, Y. (2025a). 共創による植物園解説サインに関する研究Ⅰ. 日本デザイン学会研究発表大会概要集, 91.