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在响应式和非响应式网页设计中视力正常及盲人用户的任务性能进行比较

摘要 本文强调了在交互式网页设计中，尤其是在新的网页趋势中超越可访问性准则的必要性，以及有关盲人用户的通用网页设计可用性的调查的重要性。在此次工作中，我们比较了视力正常用户和盲人用户在响应性和非响应性网页设计中的任务性能。响应式和非响应式网站任务性能的比较结果表明，当响应式网页设计涉及到具有较少选择和更多层次的深层结构时，它就可能被认为是一种对视力正常和盲人用户群体都不起作用的设计策略，这表明一个应该被考虑到的合理标准是为盲人和视力正常用户设计具有良好可用性的网站。

关键词 可访问性 盲人用户 可用性 响应式设计

1 引言

近年来，随着用户数量的增加，对网站的访问也在增加。对于某些用户，例如有特殊需求的用户，网络是具有文化和教育目的的信息的主要来源。对于有特殊需求的用户来说，互联网正在解放，这使得他们可以进行以前不可能进行的活动。比如，对于盲人用户来说，他们有可能在屏幕阅读器软件的帮助下阅读最近的新闻，而不需要再等待Braille的翻译。根据网络的发明者Tim Berners-Lee的说法，“网络的力量源泉在于其普适性，无论残疾与否，每个人都可以获得其服务是一个基本要素。”

由于网络是残疾用户融入社会和职业的一个关键因素，因此所有人都能无差别的实现新形式下的信息、服务、娱乐、学习、工作和社交是势在必行的。对全世界数以百万计的盲人用户来说，由于网站可访问性和可用性的不足，与网站和web应用程序进行交互是一项具有挑战性的任务。网页的可访问性一般被定义为感知、理解、导航和与网页中包含的信息进行交互的能力，无论用户是否有特殊需求。而可用性，相反的，可以被视为界面和用户对执行系统任务的感知的一致性程度。

可访问性和可用性是网页的关键因素，它们的缺乏使盲人用户在线上任务正在越来越多地取代老式实践的信息社会中处于不利地位。因此，网页的不可访问可能会产生严重的社会经济影响，比如不断上升的失业率和世界各地这部分人口对于政府资金的日益依赖[5]。虽然在大多数国家，可访问性是法定的先决条件，但目前大量网站都存在访问性障碍，这经常使残疾人很难甚至不可能使用这些网站[21]。残疾人遇到的一些问题都包括，比如，信息和用户界面组件没有以用户可以感知的方式呈现给他们，用户界面组件和导航不可操作，用户界面中不可理解的信息和操作，以及不够完善的内容以至于无法通过辅助技术进行可靠地解释。

毫无疑问，网络远没有发挥出其为所有用户服务的潜力。即便是理论上可访问的网站，其对残疾人用户的可用性通常也很低。可用性的不足会使执行任务的成本增加。根据[18]，当盲人完全可以执行任务时，具有正常视觉的用户在网页界面中执行这些任务的速度比盲人快三倍。[4]中的作者则提出了更新的研究，其中表明盲人用户执行所选任务的时间是正常视觉用户的4.5倍。

然而，要实现构建通用接口的目标，需要详尽了解不同类型的用户如何使用各种接口设计执行任务[13]。尽管经验数据在构建完全可用的设计中起着重要的作用，但我们必须记住，涉及到一组用户的研究可能并不适用于其他用户，特别是那些具有不同能力、需要不同计算机使用模式的用户。

网络应当是盲人与社会进行联系的关键因素，然而这通常都没有实现，因为网页的设计者并不总是考虑到用户的多样性，从而给残疾人用户带来了很大困扰。这样的背景使得开发人员面临着一个艰难的抉择，那就是在设计中可能要充分地改进一部分用户，如盲人用户的界面设计，与此同时就降低了另一部分更大群体用户，如视力正常用户的体验。因此，设计者面临着优化设计以同时服务这两组用户的挑战。

此外，在早期网页中，交互主要是由台式计算机完成的，但近年来以逐渐演变成了移动设备，网页内容可以通过各式各样的设备随时随地访问。由于屏幕和键盘尺寸等限制，这些移动设备给网页设计者带来了各种各样的可用性挑战。

一种越来越流行的解决台式和移动站点之间困境的方法是使用响应式设计，这意味着要为了用户的屏幕尺寸和方向充分优化网页的布局[19]。响应式设计是一种网站设计方法，旨在开发站点以提供最佳的观看体验。它使得在从手机到台式电脑显示器等各种设备上最小限度地调整屏幕大小、平移和滚动时阅读和导航更加简便[15]。

在使用屏幕阅读器的盲人用户和视觉正常用户之间的任务性能比较中，考虑到响应性和非响应性设计可能在理论和实际意义上都有好处。实际上，这样一项研究的结果应该为关心如何为视力正常和失明用户构建良好界面的开发人员提供直接的指导。从理论上讲，此项研究可能有助于揭示一些与盲人用户相关的决定任务性能的因素。

在这项研究中，我们调查并比较了在响应式网页的设计中盲人和视力正常用户的任务性能。结果表明，较浅和较宽的导航结构是一种对视力正常和盲人用户群体都很有效的设计策略，优于窄而深的网站结构。因此，网页设计者可能会精心设计出能够观察到网站结构的响应性设计，而不会被极简但更深层的导航结构所束缚。

2 相关研究

通常，交互式网页设计是为没有特殊需求的用户创建的，并且可以结合一些调整来适应某些特定类别用户，如盲人用户的需要。相比之下，通用设计可以被定义为尽可能使所有人都能使用的产品和环境的设计，而不需要适应或专门的设计。

衡量交互设计的一个关键标准应该是如何看待一个通用设计。为了实现通用访问，可访问性和可用性应该放在一起考虑。尽管可访问性和可用性通常由两个不同的社区来解决，但是盲人用户需要同时拥有可访问性和可用性的应用程序。

最近，设计者、开发人员和研究人员[8、11、13、22、27]已经意识到，需要将可访问性和可用性进行整合，以便为各种用户（包括由特殊需求的用户）提供设计良好的网站。他们认识到，通过综合应用可用性和可访问性原则，可以克服通用网页访问的困难。

实际上，可访问性和可用性是交互设计的两个相互交织的方面。如果他们不能正确地整合在一起，那么网站可能是可访问但几乎不可用的，或者是可用但几乎不可访问的[8]。在这两种情况下，盲人用户对网站使用可能会收到严重影响，因为即使网站按照网页内容可访问性指南（WCAG）应用可访问性建议，用户仍然会遇到交互问题，因为他们可能无法感知所需的信息和功能，或者在实现其目标时遇到困难。

针对盲人用户在线体验的研究表明，有许多可用性问题需要调查[22、27]。文献[24]中的作者对网络上的盲人用户遇到的问题进行了实证研究。结果表明，WCAG2.0中只有50.4%的用户遇到的问题符合成功标准。对于与WCAG2.0相关的用户问题，16.7%的网站在WCAG2.0中实现了相关技术，但这些问题没有得到解决。这些结果表明只有极少数的网站是使用WCAG建议开发的，而且即使实施了WCAG无障碍指南，残疾人仍然面临许多问题。[28]中的研究发现，可访问性必须依赖于以用户为中心的实践，并且可访问性评估不能被视为只是检查源代码。[25]中的作者断言，WCAG2.0指南的应用并不能解决用户遇到的所有可访问性问题。他们将意外的内容和功能、断开的链接和加载缓慢的页面等列为一些未解决的问题。他们还认为，这些不是可访问性问题，而是更接近可用性或用户体验问题。在[6]中，作者调查了7位无障碍专家在62个桌面网站、移动网站和移动应用程序的无障碍评估评论中发现的问题，得出结论：指南并不涵盖残疾用户遇到的所有问题。

研究人员意识到，即使应用了WCAG，盲人用户在网页交互过程中也会遇到问题。此外，现有的研究还没有完全涵盖盲人用户在计算机交互界面所面临问题的性质以及为什么和在哪些情况下盲人用户会面临问题。对网络交互过程中盲人用户的可用性体验进行调查是十分有必要的。这样的调查对于更好地理解交互性问题的细微差别，进而确定盲人用户的可访问性和可用性要求具有重要意义。我们将这些问题归纳如下：

根据文献[2],盲人用户不能在网站中有效地交互，因为在非视觉交互中存在内在的挑战。盲人用户通过听屏幕阅读辅助技术的语音输出来与网络界面进行交互。屏幕阅读器识别网页上的文本内容，并按照顺序将其读给用户。因此，它们的交互是线性和一维的，这与主要是为了视觉交互而设计的网站有所不同。

此外，网页越来越多地被设计用于并行或非串行导航，在单个网页中提供多种选项。盲人用户既看不到电脑屏幕上呈现的二维视觉内容和组织，也不能操作鼠标。复杂的网页通常会给使用辅助技术导航网站的用户带来麻烦，迫使他们遵循另一条穿行路线[8]。盲人用户所固有的网页交互的顺序性意味着在任何给定节点上，用户只能感知到内容的一个片段，从而丢失所有上下文信息[13]。这些发现与其他发现盲人用户在使用屏幕阅读器工具时的可用性问题的研究一致。

一些研究考察了网页设计对使用屏幕阅读器的盲人用户的影响。其中一个方面涉及到无法轻松、及时地扫描页面，这意味着用户无法在网页上定位重要的信息。例如，在网页上输入字段对他们来说不够明晰，当网页有复杂的布局时，屏幕阅读器的信息就变得模棱两可[13]。此外，繁多的屏幕阅读器功能令用户在网页交互期间难以记住和使用适当的命令和功能[24]。另一个重要的方面是，认知资源一般分为三种方式：用户需要同时理解网页浏览器、网页站点和屏幕阅读器[24]。这些都造成了网络交互过程中的认知过载。这些缺点使得用户很难理解所传递的信息。文献[26]中的研究表明，在网页中包含标题元素可以改善导航，大大缩短某些任务的完成时间。[8]中的研究人员解决了盲人用户遇到的导航问题。从本质上讲，盲人用户在屏幕阅读器中导航的主要问题是缺乏页面上下文和由于过度的按照顺序读取所造成的信息过载。

由于缺少页面上下文，盲人用户在屏幕阅读器中导航时经常会丢失当前页面的整体上下文，因为他们只能感知信息的一小部分。例如，使用Tab键从一个链接跳转到另一个链接的盲人用户可以从合成器中读取链接，但他却无法知道前后写了什么。

关于过度按照顺序读取导致的信息过载，页面的静态部分，例如带有横幅的链接和帧，会给屏幕阅读器的反馈增加负担，因为用户几乎每次都要读取所有内容，从而显著增加了导航时间。因此，至关重要的是要包括有助于在页面中识别精确部分的机制。例如，在搜索引擎结果页面的顶部，盲人通常会找到几个链接、广告、搜索字段、按钮等。用户应该能够跳过，直接进入搜索结果，让用户对界面有更多的控制。

根据文献[1]，一些研究工作探讨了网页可访问性与用户体验和可用性之间的关系。此外，在进行了文献研究之后，我们得出结论，据我们所知，目前还没有一项公开的研究能够解决在实施响应性设计时针对盲人用户的任务性能问题。对盲人用户可用性的研究很少，但是对于可访问性、可用性和新的网页趋势的研究更是有限。在新的网页趋势中研究视力正常用户的用户体验更为普遍。面对这些问题，深入研究盲人用户的可用性问题是通用接口设计可行性的基础。与之同样重要的是要考虑视力正常的用户的可用性，因为目的并不是为了偏袒盲人用户而牺牲有视力的用户。我们应该同时考虑这两类用户来优化设计。在下面的部分中，我们将展示响应式设计的一些特性，这些特性可能会影响盲人和视力正常的用户的任务性能并推进这项研究。

3 响应式设计和任务性能

响应式设计可以定义为在任何一种考虑到不同屏幕尺寸的平台中，所有重要信息都以用户容易读取的方式呈现的设计布局的过程。“响应式设计”一词是最近才在[15]中引入的，自那时起，这一概念才开始流行，采用这种设计的网站数量急剧增加。

考虑到相同尺寸的两个屏幕可能具有不同的像素密度，静态测量可能变得不可靠。因此，在响应式设计中，这个问题是通过使用流体网格、灵活图像和CSS媒体查询的集成来处理的[9]，目的是在创建适应所有可用屏幕大小的设计的同时，保持网站的吸引力和可用性。流体网格涉及到元素的大小，不同于传统的依赖于固定位置和基于静态像素或基于测量的元素大小的方法。而媒体查询则允许在页面上动态地放置元素。

在响应式设计中，文本页面本质上是灵活的，当浏览器窗口显示行时，文本会根据新的维度进行调整，如图1所示。否则，网页图像就必须是灵活可变的，而不再是简单地呈现固定的宽度和高度，从而会超出屏幕的大小。流体网格为整个设计定义了最大布局的大小，并将网格划分为特定数量的列，以便保留布局。而后用一定比例宽度和高度绘制界面元素，而不是基于像素的尺寸。因此，每当设备或屏幕尺寸改变时，元件会根据指定的比例调整其宽度和高度。

图1 响应式网页设计实例

对于CSS媒体查询，一个主要的优点是不同的样式规则可以以不同的格式、在不同的设备上或为不同的用户表示接口元素。例如，手机上的网页显示方式应该与27英寸显示器上的网页显示方式有所不同，而27英寸显示器上的网页显示方式又应该与网页的打印版本有所不同。

考虑到响应式设计的框架是流体结构、柔性图像和CSS媒体查询技术的结合，我们在分析了许多使用响应式设计的优秀设计案例之后发现，针对盲人和视力正常的用户，一些内在特征值得研究。

在我们的工作中，我们强调了一些在网站中发现的良好的响应性设计方面。除了布局的流动性之外，一些引起我们注意的因素还包括网站导航结构中新的广度和深度安排以及使用极简主义设计，极简主义设计是一种以极简主义外观为特征的风格，其重点是去除组件和无关的交互或视觉效果，它只向用户提供设计师认为必要的信息。在响应式设计中，根据用户使用的设备，比如计算机，智能手机，平板电脑或其他设备，对这些最小信息进行适当的重新排列。这种极简设计的效果是生成包含视觉上不太复杂的页面的设计，但导航更深，同一网页上的项目更少。这一新趋势改变了以往更浅的，在一个网页上有更多项目的导航设计模式。

有科学证据表明，响应式设计中网页交互的这些特征可能会影响盲人和视力正常用户的可用性，因为它们会对网页站点中交互任务的认知负荷产生明显的影响。<!--

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