基于数字孪生的学术出版知识服务用户体验影响因素研究
Influencing Factors of User Experience in Digital Twin-Based Academic Publishing Knowledge Services
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To address the strategic demands of digital transformation and the cultivation of new quality productive forces in academic publishing, this study explores scenario-based knowledge services using digital twin technology. By investigating the key factors influencing user experience in such services, it aims to provide theoretical and practical guidance for system optimization. Integrating the Information System Success Model (ISSM), embodied cognition theory, and knowledge creation theory, this study constructs a user experience-oriented theoretical model. Six latent variables are identified: system quality, knowledge presentation fidelity, immersive experience, behavioral intention, cognitive empowerment, and knowledge service effectiveness. A dual-experiment repeated-measures design was implemented across universities and enterprises in five Chinese provinces. Experiment 1 used a neutral immersive geography knowledge service based on digital twin principles, with high-definition real-captured scenes and real-time interaction. This neutral content isolated the basic effects of core digital twin features on user experience without interference from professional knowledge. Experiment 2 used a self-developed digital twin academic publishing system presenting professional academic papers through 3D modeling and real-time rendering. All participants completed both experiments in sequence and filled out identical seven-point Likert questionnaires after each session. A total of 656 questionnaires were collected, and data were analyzed using structural equation modeling. The path analysis and mediation tests revealed several key findings. First, contrary to classic ISSM expectations, system quality did not directly enhance immersive experience or behavioral intention in the neutral context; its influence was fully mediated by knowledge presentation fidelity. Only in the professional context did system quality show a direct effect on behavioral intention. Second, knowledge presentation fidelity emerged as the central driver, directly and positively affecting both immersive experience and behavioral intention across both experiments. Third, immersive experience significantly influenced behavioral intention and directly contributed to knowledge service effectiveness, while behavioral intention strongly predicted cognitive empowerment. Most importantly, cognitive empowerment was identified as the strongest direct predictor of knowledge service effectiveness, surpassing the direct effect of immersive experience. Mediation analyses confirmed that the effect of system quality on behavioral intention was transmitted through immersive experience, and the effect of immersive experience on cognitive empowerment was transmitted through behavioral intention. Based on these findings, this study extends the ISSM and proposes a digital twin-based academic publishing knowledge service system model including five functional modules: content production, virtual mapping, immersive interaction, intelligent service, and real time feedback. Practically, the study offers actionable strategies from three dimensions: technology research and application, content production, and system design. Publishers are advised to prioritize high-fidelity knowledge presentation and cognitive engagement, collaborate with professional design firms for 3D modeling, develop reusable discipline-specific templates, and embed cognitive guidance tools such as knowledge tags, structural highlighting, and path navigation. These findings provide theoretical and practical guidance for developing effective digital twin-based knowledge services in academic publishing, supporting the industry's digital transformation and the cultivation of new quality productive forces.
Keywords:
本文引用格式
邹巧玲, 冯娟.
ZOU Qiaoling, FENG Juan.
对新质生产力的发掘应用是学术出版发展和创新的应有之义。国家新闻出版署颁布的《关于组织实施2025年度出版融合发展工程的通知》提到,学术出版应积极使用领先的数字技术创新服务模式,打造高质量学术内容体系[1]。《网络出版科技创新引领计划》提出,支持出版企业围绕人工智能、大数据、云计算、区块链等技术推动文化与科技融合,促进出版领域科技创新[2]。数字孪生技术以上述数字技术为支撑,在虚拟空间架构高保真、实时映射的知识内容,为学术出版知识服务开辟了新路径。通过建设数字化虚拟平台系统,数字孪生技术将图文形式的学术内容转化为三维立体的学术知识场景,革新了学术出版机构的知识服务模式。该模式融合实体期刊的权威性与数字孪生系统的实时交互性,给予用户具身的认知体验,从而显著提高用户知识获取率[3]。然而,作为一项新兴技术,数字孪生与学术出版的融合路径和知识服务范式目前仍在持续探索中,尚未形成较为成熟的系统设计体系。因此,本研究立足于用户体验视角,以信息系统成功理论(Information System Success Model,ISSM)、具身认知理论和知识创造理论为基础,结合数字孪生技术特征,解构学术出版知识服务的核心因素及影响路径,以期为数字孪生学术出版知识服务系统设计提出创新策略,赋能学术期刊的数字化转型和影响力提升。
1 理论框架与研究假设
DeLone与McLean提出的ISSM是信息系统领域经典理论框架,将影响用户体验的核心因素归纳为系统质量、信息质量、用户满意度、用户使用行为、个人影响与组织影响[4]。数字孪生学术出版知识服务系统是一种复杂的信息系统,由物理实体、虚拟实体、连接、数据和服务等诸多要素构成。因此,本研究通过ISSM对其进行分析评估,厘清各项因素之间的层次结构和内在关系。数字孪生学术出版知识服务系统具有鲜明的具身性与认知建构性特征,为弥补ISSM在解释认知过程与知识转化机制方面的不足,本研究进一步引入具身认知理论,从认知在身体体验过程中的产生机制出发,解析用户在沉浸交互中获得认知赋能的方式。同时引入知识创造理论,揭示从个人知识到组织知识的知识转换过程,为阐释认知赋能效应对知识服务效能的影响搭建理论基础。基于上述三种理论,结合数字孪生技术的实时交互性、数据驱动性、虚实映射性,最终确定本研究的六项潜变量为:系统质量(SQ)、知识呈现保真度(KQ)、沉浸交互体验(IE)、用户使用意愿(BI)、认知赋能效应(CE)和知识服务效能(KSE)。
1.1 系统质量与知识呈现保真度
系统质量和信息质量是ISSM最基础的技术性维度。数字化与市场化出版环境下,用户对学术产品的质量要求不断提升,系统质量和信息质量的内涵也随之得到深化与扩展。用户使用知识服务系统的主要目的是沉浸式地、可视化地获取知识,系统的稳定性有助于促进用户的沉浸感,从而提升其使用意愿[5]。因此,本研究定义系统质量为数字孪生学术出版知识服务系统的技术性能,包括响应速度、稳定性和交互能力等。信息质量原指系统所输出内容的品质,包括内容的准确性、完整性、一致性、时效性等[6]。传统学术出版语境下,信息质量的概念侧重于体现内容的学术规范性、编校准确性、引文完整性等。数字孪生技术通过还原动态拟真学术场景,为用户提供了具身认知的环境,更关注知识能否被用户有效感知与理解。因此,本研究将信息质量定义为知识呈现保真度,要求系统以确保学术内容真实准确为基础,通过构建仿真的学习场景,令科学现象、原理和过程转化为高保真度的动态映射[7]。研究证实,高保真内容通过提升用户沉浸感提高知识获取效率[8]。基于上述背景,本研究提出以下假设。
H1:系统质量对沉浸交互体验具有显著影响。
H2:系统质量对用户使用意愿具有显著影响。
H3:知识呈现保真度对沉浸交互体验具有显著影响。
H4:知识呈现保真度对用户使用意愿具有显著影响。
1.2 沉浸交互体验与用户使用意愿
人类的大脑通过不同的感官接收通道来获知、理解外界信息,同时,感官之间存在彼此联觉的关系,即“通感”[9]。出版符号的三维数字形态与实时交互特性,促使用户认知模式由“以视觉为中心”转向基于具身体验的“多感官共融”,视觉、听觉、触觉等多重感官通道同时被激活与强化,深度契合人脑的“通感”认知机制,从而提升知识获取效能。这一认知过程的转变,与具身认知理论的核心观点高度契合,即认知并非仅发生于大脑内部的符号加工,还产生于身体与环境的实时互动。数字孪生技术通过构建高保真虚拟场景,正是将这一理论洞见付诸实践,使知识获取从文字阅读转向具身感知。沉浸交互体验强调数字孪生技术的临场感和交互愉悦感,深度的具身参与模式使用户由被动的信息接收者变为主动的知识探索者,其持续使用的意愿随之提升[10]。研究表明,沉浸交互环境给用户提供了与虚拟对象交互的机会,同时能够即时给出相应的反馈,这种沉浸交互反馈促进用户临场感的生成,极大提高了其对知识的兴趣[11]。综上所述,本研究提出以下假设。
H5:沉浸交互体验对用户使用意愿具有显著影响。
H6:沉浸交互体验对认知赋能效应具有显著影响。
H7:用户使用意愿对认知赋能效应具有显著影响。
1.3 认知赋能效应和知识服务效能
ISSM理论提出,信息系统的核心价值体现于对用户的个人影响及其所在组织的影响。落脚到数字孪生学术出版知识服务语境,无论是个人层面的认知提升,还是组织层面的价值创造,最终都汇聚于数字孪生学术出版知识服务系统对知识生产、传播、应用与创新的支撑能力,本研究将此能力定义为知识服务效能。认知赋能效应在本研究中指代用户认知能力的提升。数字孪生学术出版知识服务系统的具身性,促使知识生产与传播转化为一种认知构建过程,显著提升了用户对复杂知识的理解能力与科学决策能力[12]。关于二者之间的关系,野中郁次郎的知识创造理论进一步指出,知识创造是一个隐性知识与显性知识持续互动的螺旋上升过程,包含社会化、外在化、组合化和内隐化四个阶段[13]。放到数字孪生语境下,这个过程始于用户通过沉浸交互获得的具身体验。当这种体验逐渐清晰、转化为可表达的理解时,隐性知识便开始外显。此时,系统若能及时捕捉用户的行为与反馈,将这些分散的个人认知整合起来,就能形成结构化的知识服务。而用户在反复使用这些知识服务的过程中,又会将其内化为自身的认知能力,完成新一轮的认知赋能[14]。综上所述,本研究提出以下假设。
H8:认知赋能效应对知识服务效能具有显著影响。
H9:沉浸交互体验对知识服务效能具有显著影响。
根据前几节的讨论,本研究共提出了9项假设。潜变量之间的关系和假设模型如图 1所示。
图 1
2 调查问卷设计与数据收集
2.1 问卷设计
本研究基于理论模型和既往研究基础,设计了一份调查问卷验证假设。初步完成问卷设计后,研究小组招募了50名参与者实施预测试,随后根据他们的反馈调整问卷语义和语境,形成最终版本问卷。最终版本问卷包含两大部分,第一部分为人口特征信息,包含性别、年龄、学历和职业;第二部分采用李克特7点量表测量6项核心变量。系统质量问卷和知识服务效能问卷采用Petter等人[15] 为ISSM“系统质量”和“净收益”部分所归纳的标准题项,根据系统特征做了适应性调整。系统质量问卷包含基础性能和交互呈现能力两个子维度,共4题。知识服务效能问卷包含个人层面效能与组织层面效能两个子维度,共4题。知识呈现保真度问卷改编自Kulkarni等人[16] 的《知识质量量表》,结合数字孪生学术出版情境实行了语义调整,涵盖内容准确性与呈现真实感两个子维度,共4题。沉浸交互体验问卷采用Lessiter [17] 的《ITC-SOPI量表》,包括空间临场感与参与度两个子维度,共4题。用户使用意愿问卷改编自Venkatesh等人[18] 的《UTAUT量表》,形成3个情境化测量题项,聚焦持续使用意向与推荐意向两个子维度。认知赋能效应问卷改编自Rovai等人[19] 的《认知收获量表》,聚焦“认知收获”部分,形成4个测量题项,涵盖知识理解深度与知识应用能力两个子维度。
2.2 数据收集
本研究采用双实验设计以保障结果的稳健性与可靠性,于2025年10月至2026年3月在山东省、山西省、上海市、广东省和四川省的多所高校和企业开展实验和调查。被试者为学术出版知识服务系统的核心使用者,即高校教师、在读硕博研究生、企业研发人员、博士后及其他专职科研人员。
实验一选取了由《国家地理杂志》发布的一款沉浸式地理知识服务内容,该内容以数字孪生理念为指导,通过高清实拍场景与实时交互技术,实现了地理景观的精准复现与沉浸式呈现,可有效激发被试者对数字孪生环境的直观感知。当前数字孪生技术在学术出版领域的应用尚处于起步阶段,成熟的系统案例较为鲜少,因此,本实验采用技术先行的研究策略,选择较为中性的地理科普内容,独立考察数字孪生核心技术要素,如场景复现、实时交互、空间临场对用户体验的基础性影响,在不受专业内容干扰的条件下,率先捕捉用户对数字孪生技术本身的感知规律。
实验二采用了项目组自主研发的数字孪生学术出版知识服务系统作为实验材料。该系统以《包装工程》于2023年2月刊载的学术论文为内容素材,采用三维建模与实时渲染技术构建学术成果的可视化呈现形态,在界面设计、交互方式及内容呈现上充分体现了数字孪生的核心特征。实验二在实验一揭示的技术感知基础上,将中性内容转换为专业内容,模拟真实的知识获取场景,使用户在系统中完成专业文献的阅读任务。
本研究采用重复测量设计,被试者先完成实验一,填写第一份调查问卷,再完成实验二,填写第二份调查问卷,两份问卷内容相同,两项实验间隔10分钟。调查共回收问卷656份,数据清洗和配对后,筛选出289组有效配对数据,有效率为88.1%。有效被试者的基本人口学特征如表 1所示。
表 1 被试者人口特征统计信息
| 变量 | 类别 | 频次/n | 占比/% | 变量 | 类别 | 频次/n | 占比/% | |
| 性别 | 男 | 146 | 50.5 | 年龄 | 25岁及以下 | 116 | 40.1 | |
| 女 | 143 | 49.5 | 26—35岁 | 134 | 46.4 | |||
| 职业 | 高校教师 | 56 | 19.4 | 36—45岁 | 29 | 10.0 | ||
| 硕士研究生 | 133 | 46.0 | 46岁及以上 | 10 | 3.5 | |||
| 博士研究生 | 61 | 21.1 | 学历 | 博士研究生 | 52 | 18.0 | ||
| 企业研发人员 | 21 | 7.3 | 硕士研究生 | 99 | 34.2 | |||
| 博士后及其他专职科研人员 | 18 | 6.2 | 本科 | 138 | 47.8 |
2.3 数据分析
本研究使用SPSS 27.0检验回收问卷的信效度、正态分布、回归性分析和相关性分析,评估模型和数据的有效性,确保各潜变量具有良好的内部一致性和结构效度。使用Amos 31.0验证结构方程模型各变量之间的路径关系与整体拟合度,再检验沉浸交互体验、用户使用意愿与认知赋能效应的中介作用机制,从而系统检验研究假设,深入揭示数字孪生学术出版知识服务用户体验的影响路径。
3 结果
3.1 信效度检验和正态分布检验
量表的Cronbach's α系数可检验其信度,大于0.7表示问卷信度良好。实验一数据的六项观测变量问卷的Cronbach's α系数分别为0.865、0.835、0.827、0.739、0.786、0.777,实验二数据的六项观测变量问卷的Cronbach's α系数分别为0.868、0.888、0.850、0.829、0.861、0.868,均大于0.7,表明该量表在两次测量中均信度良好。通过平均方差抽取量(AVE)指标可评估聚合效度,通常要求大于0.5。实验一数据的六项观测变量问卷的AVE值分别为0.676、0.593、0.573、0.512、0.506、0.554,实验二数据的六项观测变量问卷的AVE值分别为0.592、0.566、0.625、0.680、0.677、0.604,均大于0.5,表明该量表在两次测量中均效度良好。
对观测变量的正态性评估结果显示,两项实验数据中各变量偏度与峰度系数绝对值均小于1,表明数据分布未出现严重偏离。本研究中的样本数量(n=289)会放大统计检验的敏感性,鉴于标准正态性检验结果均达显著水平(p < 0.001),为确保结构方程模型参数估计的准确性,本研究后续部分采用最大似然估计法检验模型拟合度。
3.2 描述性统计及相关性分析
描述性统计结果显示,实验一数据的各变量均值介于5.14至5.61之间,标准差介于1.114至1.321之间;实验二数据的各变量均值介于4.73至5.40之间,标准差介于1.278至1.494之间,均处于合理范围,且受访者对数字孪生学术出版知识服务系统的评价偏向肯定。
相关性分析结果显示,实验一数据所有变量均与知识服务效能显著正相关(0.160 < r < 0.548,p < 0.01)。进一步进行共线诊断,根据假设模型,以知识服务效能、认知赋能效应及用户使用意愿分别作为因变量时,各自变量的方差膨胀因子(VIF)均在1.523至2.000之间,远低于建议阈值3。实验二数据所有变量均与知识服务效能显著正相关(0.310 < r < 0.712,p < 0.01)。以知识服务效能、认知赋能效应及用户使用意愿分别作为因变量时,各自变量的VIF均在1.751至2.283之间,远低于建议阈值3。两项实验数据均适合进行后续的模型分析。
3.3 模型检验
本研究使用Amos 31.0软件,通过Bootstrap抽样2 000次检验模型拟合与假设。实验一的结构方程模型路径结果如图 2所示,拟合指数为:CMIN/DF=1.941,RMSEA=0.057,GFI=0.892、AGFI=0.864,TLI=0.924、IFI=0.934、CFI=0.934。实验二的结构方程模型路径结果如图 3所示,拟合指数为:CMIN/DF=2.218,RMSEA=0.065,GFI=0.878、AGFI=0.847,TLI=0.927、IFI=0.937、CFI=0.937。各项拟合指数均达到推荐标准(CMIN/DF < 3,RMSEA < 0.08,GFI、AGFI > 0.8,TLI、IFI、CFI > 0.9),表明模型在两项实验中均拟合良好,能有效检验研究假设。路径系数和显著性检验结果表明,除H2和H6外,其余7项假设均在两项实验中成立,证明模型具有较好的总体稳定性,如表 2所示。
图 2
图 3
表 2 路径系数和显著性检验结果
| 假设 | 路径关系 | 实验一 | 实验二 | ||||
| 非标准化估计 | 标准化系数 | 结果 | 非标准化估计 | 标准化系数 | 结果 | ||
| H1 | 系统质量→沉浸交互体验 | 0.162 | 0.168* | 成立 | 0.202 | 0.197* | 成立 |
| H2 | 系统质量→用户使用意愿 | 0.079 | 0.076 | 不成立 | 0.485*** | 0.482*** | 成立 |
| H3 | 知识呈现保真度→沉浸交互体验 | 0.524*** | 0.639*** | 成立 | 0.485*** | 0.546*** | 成立 |
| H4 | 知识呈现保真度→用户使用意愿 | 0.248* | 0.282* | 成立 | 0.159* | 0.182* | 成立 |
| H5 | 沉浸交互体验→用户使用意愿 | 0.478*** | 0.445*** | 成立 | 0.263*** | 0.268*** | 成立 |
| H6 | 沉浸交互体验→认知赋能效应 | 0.293** | 0.293** | 成立 | 0.072 | 0.080 | 不成立 |
| H7 | 用户使用意愿→认知赋能效应 | 0.578*** | 0.622*** | 成立 | 0.740*** | 0.809*** | 成立 |
| H8 | 认知赋能效应→知识服务效能 | 0.543*** | 0.505*** | 成立 | 0.695*** | 0.659*** | 成立 |
| H9 | 沉浸交互体验→知识服务效能 | 0.462*** | 0.431*** | 成立 | 0.220*** | 0.232*** | 成立 |
注:*表示p < 0.05,**表示p < 0.01,***表示p < 0.001。
为进一步探究各变量之间是否存在间接影响机制,并解释H2和H6两条路径的差异,本研究通过Process宏,抽取5 000次Bootstrap样本,检验沉浸交互体验在系统质量与用户使用意愿之间,以及用户使用意愿在沉浸交互体验与认知赋能效应之间的中介作用。结果如表 3、表 4所示,两份实验结果的两条路径均显著成立。值得注意的是,在实验一中,系统质量对用户使用意愿的直接效应在结构方程模型中不显著,但在中介分析中显著,原因在于结构方程模型控制了知识呈现保真度。由于知识呈现保真度与系统质量高度相关,且对使用意愿具有显著直接影响,在控制知识呈现保真度后,系统质量的独特贡献被削弱。由此说明,知识呈现保真度与系统质量共同构成了影响用户意愿的技术与内容基础,且在模型中展现出更强的解释力。
表 3 Bootstrap中介效应检验结果(实验一)
| 路径 | 效应值 | 标准误 | Bootstrap 95% CI | 显著性 |
| 直接效应1:SQ→BI | 0.1 813 | 0.0 537 | [0.0 756,0.2 869] | 显著 |
| 关键路径1:SQ→IE→BI | 0.2 114 | 0.0 392 | [0.1 406,0.2 917] | 显著 |
| 直接效应2:IE→CE | 0.3 234 | 0.0 469 | [0.2 311,0.4 157] | 显著 |
| 关键路径2:IE→BI→CE | 0.2 100 | 0.0 434 | [0.1 324,0.3 019] | 显著 |
表 4 Bootstrap中介效应检验结果(实验二)
| 路径 | 效应值 | 标准误 | Bootstrap 95% CI | 显著性 |
| 直接效应1:SQ→BI | 0.2 496 | 0.0 571 | [0.1 372,0.3 620] | 显著 |
| 关键路径1:SQ→IE→BI | 0.2 264 | 0.0 536 | [0.1 246,0.3 380] | 显著 |
| 直接效应2:IE→CE | 0.2 258 | 0.0 503 | [0.1 269,0.3 248] | 显著 |
| 关键路径2:IE→BI→CE | 0.2 958 | 0.0 527 | [0.2 022,0.4 072] | 显著 |
4 讨论
4.1 知识呈现保真度是数字孪生知识服务的核心价值
模型验证结果表明,知识呈现保真度对沉浸交互体验与用户使用意愿都有显著的正向影响(两种实验情境下H3、H4均成立)。高保真度的知识通过虚实映射,真实准确地向用户提供严谨的学术内容,令用户大脑前运动皮层与顶下小叶形成一种功能性耦合,从而增强注意力和情感投入,实现对知识的快速感知与深度理解[20]。知识呈现保真度直接正向影响用户使用意愿,用户使用学术出版平台的本质是获取高质量的专业内容,因此倾向于选择能真实、准确呈现知识的平台。由此可见,知识呈现保真度是系统建立用户信任与促进用户持续使用动机的关键因素。
路径影响系数表明,知识呈现保真度对沉浸交互体验的效应量(β=0.639/0.546)远高于系统质量对沉浸交互体验的效应量(β=0.168/0.197),路径影响更稳健,且在结构方程模型中削弱了系统质量对用户使用意愿的净效应。这表明,知识呈现保真度是比系统质量更直接的前因变量,与系统质量协同影响知识服务效能。这一结果揭示了,在数字孪生学术出版知识服务系统中,技术固然重要,内容的驱动作用更为突出。因此,学术出版知识服务效能的提升,需在不断优化系统平台的前提下,着力提升知识呈现保真度,发挥内容驱动的核心作用,增强用户沉浸交互体验与使用意愿。
4.2 体验、意愿与认知的共同作用是数字孪生知识服务的创新价值
沉浸交互体验对用户使用意愿和知识服务效能都有显著的正向影响(两种实验情境下H5、H9均成立)。对于认知赋能效应,沉浸交互体验在实验一中具有显著的直接驱动作用,在实验二中则通过用户使用意愿产生间接增强效应,因此两项实验均支持H6。沉浸交互体验具有显著的技术创新优势,可通过给予用户立体的视觉效果来增加用户对项目的兴趣,从而提高用户使用意愿[21]。系统通过延伸用户的认知路径,促进信息有效传播,推动认知界面向三维具身空间进化,有利于用户实现对复杂知识的直观理解,降低认知负荷,优化认知处理效率,显著影响认知赋能效应。同时,沉浸交互体验不仅有助于提升知识的趣味性和可理解性,还有助于知识留存与迁移,直接正向影响数字孪生学术出版系统的知识服务效能。
用户使用意愿对认知赋能效应有显著的正向影响(H7在两种实验情境下均成立)。既往研究证明,这种正向影响的实质是认知资源的优化配置,当用户因自身兴趣或强烈需求而使用数字孪生知识服务系统时,会对学术知识形成高心理投入,从而减少认知干扰,使有限的认知资源集中于知识的理解与内化[22]。因此,当用户对系统的使用意愿较高时,其通过系统来获取知识,解决问题的主动意识会明显增强,从而提升知识获取意愿。
认知赋能效应对知识服务效能有显著的正向影响(H8在两种实验情境下均成立)。作为中介变量,认知赋能效应对知识服务效能的路径系数(β=0.543/0.695)高于沉浸交互体验的路径系数(β=0.462/0.659),这表明,在当前模型中,认知赋能是更关键的驱动因素。从具身认知理论视角分析,认知并非只发生于人脑,而是身体、活动与环境耦合的产物,数字孪生技术通过提供多感官的虚拟环境,允许用户通过身体的交互,将抽象的知识阅读转化成具身的学习体验,这是用户高效获取知识的关键。因此,技术价值的实现最终依托其对用户内在认知体系的延伸与增强。综上所述,能否系统地增强用户的认知加工能力,是学术出版知识服务需要考虑的核心因素。
4.3 系统质量作用机制的高维转向
系统质量对沉浸交互体验的影响在两项实验中均显著(β=0.168/0.197),但对用户使用意愿的影响仅在实验二中显著(β=0.482),在实验一中不显著(β=0.076)。两份实验数据的路径系数差异来自不同实验材料所营造的不同认知背景,实验二的内容来自于核心学术期刊,其内容的专业性带来的高认知负荷对系统性能提出了更高要求,因此表现出更高的相关性。中介效应分析结果表明,两份实验数据从系统质量到沉浸交互体验再到知识服务效能的中介效应均显著成立,说明系统质量对用户使用意愿的影响主要通过沉浸交互体验传递。
上述结果证实,系统质量在数字孪生学术出版知识服务中依然扮演着重要角色,直接决定了虚拟场景能否准确地反映物理实体的状态,如若系统质量不能得到保证,则无法呈现高保真度的知识服务内容[23]。基于此,数字孪生学术出版知识服务系统应重新审定系统质量的概念和标准。区别于图文形式的传统信息系统,数字孪生学术出版知识服务系统以虚拟场景展示知识,以交互语言传递知识,因而不仅需要具有稳定、流畅、响应迅速的基础性能,还需具备精细化渲染、仿真化建模以及动态化交互等高维度服务能力。故而,数字孪生学术出版系统的开发,应以保障系统基本稳定、流畅为基础,无失真地呈现物理世界中的学术知识,从而提高用户的检索效率,保障用户高效地获取知识内容,促进用户体验与使用意愿。
4.4 理论意义与实践阐释
本研究通过实证分析验证了数字孪生技术对学术出版知识服务的影响机制,揭示了知识服务效能受系统质量与知识呈现保真度的协同影响。二者通过用户的沉浸交互体验、使用意愿与认知赋能效应,间接作用于知识服务效能。知识呈现保真度是知识服务效能的核心驱动因素,对模型起到关键作用。基于上述结果,本研究拓展了DeLone与McLean的ISSM模型,构建了数字孪生学术出版知识服务系统模型,如图 4所示。该模型反映了数字孪生学术出版知识服务系统的运行流程与构建方法,即通过虚拟映射、沉浸交互与智能服务传递物理世界的学术知识,并通过实时反馈功能持续优化用户体验与服务效能。这一理论框架明确了系统质量与知识呈现保真度的核心作用,为提升数字孪生学术出版知识服务效能提供了新的理论解释。
图 4
本研究结果为数字孪生学术出版知识服务系统的实际创设与应用提供了实践启示。学术出版机构可以从技术研发应用、内容制作、系统设计三个维度入手,推进数字孪生技术赋能学术出版知识服务从理论架构走向高质量落地。
其一,从技术研发应用维度,学术出版机构应发挥主体性作用,积极优化数字孪生学术出版知识服务系统流程,从而推动系统从“内容提供”向“知识服务”的全面转型。数字孪生学术出版知识服务系统流程分为数据流程和业务流程两个方面。
数据流程是数据在系统底层流动、加工和存储的过程,其核心保障为系统质量。因此,学术出版机构应首先以保障高保真呈现为核心,优先投入资源优化基础性能,确保系统运行的稳定性、响应速度和并发处理能力,为高保真内容呈现提供可靠的底层支撑。在此过程中,需关注系统性能与数据承载能力的动态平衡,避免因数据过载造成系统卡顿,对用户体验产生负面影响。
业务流程是系统呈现给用户的业务场景和操作步骤,其根本保障在于知识呈现保真度及其呈现方式。虚拟场景能否真实还原物理世界的学术内容,决定了用户能否信任这个系统。因此,学术出版机构应重点保障学术内容的还原程度,确保虚拟场景与物理世界一致。学术出版机构的核心能力在于内容的生产、审核与质量把控,能够从源头保证学术内容的准确性和权威性,为数字孪生系统的真实还原提供坚实的内容基础。然而,由于人力资源及系统开发技能的不足,部分学术出版机构难以独立完成数字孪生系统的构建与优化,尤其在三维建模、物理仿真和视觉呈现等方面存在明显短板。此时,应尝试与专业设计公司合作,提升三维场景的精细化建模能力、物理行为的仿真精度以及实时渲染的视觉效果,确保学术知识能够被真实、准确地还原。
其二,从内容制作维度,学术出版机构应以用户认知为导向,着力提升用户的参与度和满意度。数字孪生技术把学术知识从二维文字加工成三维场景,对内容生产方式提出了新的要求。传统出版流程中,编辑主要负责选题策划、文稿加工、编校把关,工作对象是文字和图片,而在数字孪生环境,编辑面对的是三维模型、交互脚本、场景设计。因此,应逐步优化内容生产的流水线,建立适合自身的内容生产机制。鉴于学术成果外部形态和内部构造的多样性,建立知识单元化拆解标准是当务之急,将学术论文和专著中的核心概念、实验过程、数据模型等拆解为可独立呈现的知识单元,明确每个单元的三维呈现需求,有利于内容制作团队明确内容制作标准,聚焦用户认知赋能效应的提升。
当前,技术的复杂性使得数字孪生系统的成本居高不下,为其内容制作造成了阻力。面向这一问题,学术出版机构可以针对不同学科特点开发三维呈现模板,例如医学领域的人体解剖三维模型、地理领域的地形地貌动态模拟、物理领域的实验现象可视化推演等,形成可重复利用的内容资产。这一举措可以节约内容制作成本,增加系统落地应用的可及性。需要注意的是,模板需要时常更新,并优化各项元素的排列组合模式,避免因过度利用模板而造成用户的审美疲劳。
其三,从系统设计维度,学术出版机构应建立以用户为中心的反馈机制,实现沉浸交互体验与认知赋能效应的动态优化。用户反馈可帮助系统在构建与迭代过程中,获取用户在体验过程中的实际感受,理解用户需求,从而优化系统设计。数字孪生技术可利用其实时交互性,收集用户获取知识时的认知负荷、情感体验与学习效果等行为数据,并根据用户反馈动态调整知识呈现策略与交互设计方案,使系统逐步契合用户的真实认知路径与场景需求,提升用户的沉浸交互体验与认知赋能效应。
沉浸交互体验与认知赋能效应是提升知识服务效能的关键中介变量,且认知赋能效应的影响更为显著。因此,系统设计的核心应着眼于如何通过交互设计促进用户的深度认知加工。人类知觉在本质上是一种思维,在事物的知觉特征中,只有纯粹的结构特征能够进入思维之中,包括光、色彩、运动、声音以及图形的向心性等[24]。在保证高质量内容的基础上,学术出版机构应根据视知觉认知特征,使用恰当的视听引导机制对数字孪生知识服务内容进行视听设计,增强用户的内在动机,提高用户的注意力和满意度。例如,在场景中嵌入知识标签、概念注释、结构高亮、路径导览等认知引导工具,可以帮助用户在海量信息中捕捉关键知识点,提升学习效率。
5 结语
本研究通过结构方程建模方法,探究了数字孪生学术出版知识服务用户体验的主要影响因素,旨在为学术出版机构优化知识服务系统设计、评估服务效能提供兼具理论前瞻性与实践操作性的指导。研究表明,知识呈现保真度是提高知识服务效能的核心影响因素,既可直接作用于知识服务效能的提升,又可协同促进系统质量对知识服务效能的正向影响。因此,数字孪生学术出版知识服务系统的设计,应以保障系统质量为基础,保证学术成果真实还原,依托数字孪生的技术特性实现用户体验、意愿与认知的耦合,从而提高用户的知识获取率。基于上述结果,本研究通过构建数字孪生学术出版知识服务系统模型,旨在指导学术出版机构通过深挖用户需求打造系统化的学术知识服务平台,优化学术成果的数字化生产与传播策略。作为新质生产力,数字孪生学术出版知识服务系统有利于学术出版机构创新知识服务模式,构建技术与出版深度融合的知识服务新路径。
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