外語(yǔ)心理語(yǔ)言學(xué)“規(guī)模潛伏數(shù)據(jù)采集軟件”開發(fā)與應(yīng)用研究

邵杰明 聞炳海 張少林 潘賽仙

（1.桂林市財(cái)政局，廣西 桂林 541002；2.3.4.廣西師范大學(xué)，廣西 桂林 541004）

外語(yǔ)心理語(yǔ)言學(xué)“規(guī)模潛伏數(shù)據(jù)采集軟件”開發(fā)與應(yīng)用研究

邵杰明1聞炳海2張少林3潘賽仙4

（1.桂林市財(cái)政局，廣西 桂林 541002；2.3.4.廣西師范大學(xué)，廣西 桂林 541004）

規(guī)模性潛伏數(shù)據(jù)采集軟件是研究我國(guó)龐大外語(yǔ)學(xué)習(xí)群體之外語(yǔ)認(rèn)知心理的客觀數(shù)據(jù)采集工具,缺少這類軟件已經(jīng)嚴(yán)重制約了我國(guó)外語(yǔ)認(rèn)知心理的科學(xué)研究。本研究采用跨學(xué)科人員合作模式，研制開發(fā)可同時(shí)采集50人外語(yǔ)認(rèn)知心理過程的潛伏數(shù)據(jù)軟件。通過多次檢驗(yàn)、修改、應(yīng)用，此軟件已具備實(shí)用性和穩(wěn)定性，可采集外語(yǔ)產(chǎn)出與理解過程的多種認(rèn)知潛伏數(shù)據(jù)，為外語(yǔ)學(xué)習(xí)、理解、產(chǎn)出等心理加工過程的分析提供了科學(xué)依據(jù)。

潛伏數(shù)據(jù)；軟件；開發(fā)；應(yīng)用；外語(yǔ)心理語(yǔ)言學(xué)

1 前 言

心理語(yǔ)言學(xué)研究領(lǐng)域的潛伏數(shù)據(jù)（latency data）指語(yǔ)言感官刺激呈現(xiàn)和人們?cè)捳Z(yǔ)反應(yīng)行為出現(xiàn)之間的時(shí)間延遲，又稱反應(yīng)時(shí)（response time）。它是語(yǔ)言加工速度或語(yǔ)言加工效率的指數(shù)，通常用來(lái)測(cè)量語(yǔ)言心理操作過程的持續(xù)時(shí)間和效果，并據(jù)此分析語(yǔ)言認(rèn)知加工過程。在計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域，潛伏數(shù)據(jù)指計(jì)算機(jī)啟動(dòng)一項(xiàng)要求和獲得應(yīng)答之間的時(shí)間。國(guó)外的心理語(yǔ)言學(xué)研究通常應(yīng)用計(jì)算機(jī)潛伏數(shù)據(jù)采集軟件獲得語(yǔ)言加工的客觀數(shù)據(jù)，探索母語(yǔ)或二語(yǔ)習(xí)得、理解與產(chǎn)出的心理過程，內(nèi)容涉及語(yǔ)言加工機(jī)制在處理語(yǔ)言各樣態(tài)、各層面、各維度時(shí)的作用與局限，以及學(xué)習(xí)者處理各種不同廣度、深度、強(qiáng)度、難度、復(fù)雜度語(yǔ)言材料的認(rèn)知過程，等等。

我國(guó)的外語(yǔ)教學(xué)研究領(lǐng)域目前缺少探索外語(yǔ)學(xué)習(xí)認(rèn)知心理的測(cè)量工具。盡管外語(yǔ)實(shí)證研究方法近年來(lái)受到重視，應(yīng)用日益增多，但采集數(shù)據(jù)主要還是通過調(diào)查問卷和測(cè)試，這種研究雖然比過去經(jīng)驗(yàn)型、評(píng)論型、直覺型、總結(jié)型的研究（Stern,1983:57-58）有進(jìn)步，但仍不能了解外語(yǔ)學(xué)習(xí)、理解、產(chǎn)出的客觀心理過程，不能為優(yōu)化教學(xué)過程提供足夠有效的科學(xué)依據(jù)。

本研究由計(jì)算機(jī)和英語(yǔ)教學(xué)領(lǐng)域的研究者組成的攻關(guān)團(tuán)隊(duì)合作進(jìn)行，共同研發(fā)規(guī)模性潛伏數(shù)據(jù)采集軟件，并檢驗(yàn)其在英語(yǔ)認(rèn)知心理過程測(cè)量的應(yīng)用效果，力圖填補(bǔ)我國(guó)外語(yǔ)研究這一方面的不足。

2 開發(fā)軟件基本功能原型系統(tǒng)

該軟件開發(fā)的第一步是項(xiàng)目組成員根據(jù)外語(yǔ)心理語(yǔ)言學(xué)研究對(duì)軟件功能的要求，構(gòu)建開發(fā)環(huán)境和實(shí)驗(yàn)環(huán)境，組織人員設(shè)計(jì)開發(fā)基本功能的原型系統(tǒng)，確定以使用B/S模式設(shè)計(jì)開發(fā)英語(yǔ)潛伏性數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)作為研究方向。然后在AJAX（Garrett,2005）+ASP、FLASH+ASP、ActiveX+ASP三個(gè)技術(shù)解決方案中挑選出AJAX+ASP、FLASH+ASP兩種技術(shù)解決方案。隨后項(xiàng)目組成員對(duì) AJAX+ASP方案和FLASH+ASP方案分別進(jìn)行了驗(yàn)證。

驗(yàn)證結(jié)果表明，使用ASP+AJAX時(shí)，客戶端表現(xiàn)層、描述層、行為層能做到完全分離，各個(gè)層次之間相互耦合不大，方便多人協(xié)作開發(fā)。而且在這種模式下，修改屏幕上顯示的數(shù)據(jù)也不需要像傳統(tǒng)WEB開發(fā)方式那樣跳轉(zhuǎn)或刷新整個(gè)頁(yè)面，對(duì)時(shí)間數(shù)據(jù)的記錄和采集可以在客戶端完成，避免網(wǎng)絡(luò)延時(shí)和服務(wù)器延時(shí)帶來(lái)的采集精度延時(shí)。另外，這種模式中各個(gè)功能模塊都是獨(dú)立運(yùn)行的，只要按功能劃分模塊，再分別對(duì)這些模塊設(shè)計(jì)編碼，組合后就可以進(jìn)行最終部署。因此，團(tuán)隊(duì)決定以AJAX+ASP構(gòu)架開發(fā)系統(tǒng)。

3 開發(fā)軟件系統(tǒng)中的各個(gè)模塊

圖1 、圖2展示了此軟件的框架結(jié)構(gòu)和各個(gè)模塊。

圖1 .規(guī)模性潛伏數(shù)據(jù)采集軟件框架模塊

圖2.規(guī)模性潛伏數(shù)軟件模型模塊設(shè)計(jì)編碼類別

此軟件框架包括：數(shù)據(jù)庫(kù)類、Ajax類、用戶類、JS xml類。軟件各個(gè)模型模塊都分為三部分：ASP行為部分、XML結(jié)構(gòu)、JS行為部分。設(shè)計(jì)編碼的步驟按照先設(shè)計(jì)XML(1986 ISO8879)結(jié)構(gòu)、再設(shè)計(jì)ASP行為、再設(shè)計(jì)JS行為進(jìn)行。完成框架開發(fā)后將其引入系統(tǒng)，只需要根據(jù)模型模塊的實(shí)際需求，寫少量的數(shù)據(jù)庫(kù)查詢、輸出代碼就可以完成模型模塊ASP部分開發(fā)。而將用戶驗(yàn)證、XML初始化、XML接收、XML解析、XML輸出、數(shù)據(jù)庫(kù)連接等操作交給框架模塊執(zhí)行?？蛻舳酥恍枰{(diào)用JS XML類解析XML并動(dòng)態(tài)加載到HTML中，封裝XML請(qǐng)求發(fā)送到各個(gè)ASP入口點(diǎn)，就可以完成Java Script部分的開發(fā)，將客戶端的用戶認(rèn)證、XML解析、用戶界面交互交給框架完成。引入框架將大大提高軟件模塊化，并將各個(gè)模塊之間的耦合度降到最低，使得各個(gè)模塊之間只有在數(shù)據(jù)庫(kù)中存在耦合。大大降低軟件開發(fā)復(fù)雜度，軟件模塊的添加、修改、編碼都將會(huì)按流水作業(yè)一般完成。引入框架，研究者只需要把精力集中在數(shù)據(jù)處理部分。例如，Teacher Add Examination To Class.asp模塊代碼中，代碼第1到第11行是框架代碼，所有其他同類模塊中都有一份這樣的代碼。該模塊的第11至第22短短幾行就實(shí)現(xiàn)了該模塊的主要功能，即將一道試題添加到一個(gè)班級(jí)的測(cè)試列表中。而實(shí)際運(yùn)行中的用戶認(rèn)證、登陸認(rèn)證、參數(shù)傳遞等都交由框架自動(dòng)處理。

4 軟件應(yīng)用檢驗(yàn)

檢驗(yàn)的第一步在計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室的6臺(tái)電腦上聯(lián)機(jī)進(jìn)行。由于測(cè)試結(jié)果良好，完全達(dá)到要求，隨后將此軟件掛在廣西師范大學(xué)獨(dú)秀網(wǎng)，進(jìn)行規(guī)模性潛伏數(shù)據(jù)采集試用。獨(dú)秀網(wǎng)的服務(wù)器是聯(lián)想一臺(tái)高性能刀片機(jī)服務(wù)器（2005年托管網(wǎng)絡(luò)中心，100M校園網(wǎng)帶寬）。服務(wù)器上沒有安裝任何大程序，只打開了IIS、FTP和防火墻，沒有實(shí)時(shí)殺毒軟件。2007年使用PHP+MYSQL DISCUZ!論壇曾有1300人同時(shí)在線，速度還非?？?。

檢驗(yàn)的第二步，采用根據(jù)心理語(yǔ)言學(xué)理論與實(shí)驗(yàn)原理設(shè)計(jì)并編寫的英語(yǔ)實(shí)驗(yàn)材料，組織100名大學(xué)生，分別檢驗(yàn)本軟件系統(tǒng)對(duì)視覺理解和語(yǔ)音產(chǎn)出兩個(gè)方面規(guī)模性潛伏性數(shù)據(jù)采集與測(cè)試功能的效果。檢驗(yàn)程序如圖3、圖4所示。

圖3 .視覺刺激-話語(yǔ)產(chǎn)出實(shí)驗(yàn)程序

圖4 .視覺刺激-理解判斷實(shí)驗(yàn)程序

“英語(yǔ)視覺感官刺激→英語(yǔ)話語(yǔ)判斷理解”功能測(cè)試有32組，每組4句英語(yǔ)理解判斷材料，50人同時(shí)使用該軟件測(cè)試。測(cè)試時(shí)，題目一次性發(fā)送，用戶不刷新頁(yè)面就不需要請(qǐng)求服務(wù)器。每組題按照設(shè)計(jì)只向服務(wù)器端發(fā)送一個(gè)答案保存請(qǐng)求。只調(diào)用一次數(shù)據(jù)庫(kù)插入，對(duì)服務(wù)器達(dá)到最大優(yōu)化。測(cè)試結(jié)果良好，但存在兩個(gè)小問題：（1）數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)時(shí)，一個(gè)字段的默認(rèn)值為NOW，但是測(cè)試記錄的時(shí)間不準(zhǔn)確。幾個(gè)測(cè)試是不同時(shí)間進(jìn)行的，但是時(shí)間記錄卻一致；（2）有數(shù)據(jù)丟失現(xiàn)象，如50人參加32組視覺材料理解測(cè)試，應(yīng)該有50×32=1600條記錄，可是數(shù)據(jù)庫(kù)中只有1524條記錄，約有5%的數(shù)據(jù)丟失。丟失的原因分別為用戶沒有完成測(cè)試和系統(tǒng)丟失數(shù)據(jù)。

“英語(yǔ)話語(yǔ)感官刺激→英語(yǔ)話語(yǔ)產(chǎn)出”語(yǔ)音潛伏數(shù)據(jù)功能測(cè)試使用48組英語(yǔ)語(yǔ)言與圖片刺激，觀察對(duì)英語(yǔ)口頭語(yǔ)言產(chǎn)出的啟動(dòng)效應(yīng)，50人同時(shí)使用該軟件測(cè)試的問題比較大。在測(cè)試過程中，有接近1/3的計(jì)算機(jī)出現(xiàn)了測(cè)試一半時(shí)彈出“對(duì)話框錯(cuò)誤”的提示，瀏覽器自動(dòng)退出，因而測(cè)試記錄混亂，無(wú)法實(shí)施統(tǒng)計(jì)。檢查原因發(fā)現(xiàn)：（1）多媒體教室的麥克風(fēng)有些直接接到多媒體面板上，不是直接接到電腦上，因而電腦不能完全記錄語(yǔ)音產(chǎn)出的時(shí)間與結(jié)果。（2）在使用 ActiveX上傳錄音過程中，服務(wù)器壓力太大，返回404錯(cuò)誤頁(yè)面，造成ActiveX異常退出，進(jìn)而引發(fā)IE崩潰。

5 軟件的完善與應(yīng)用

由于話語(yǔ)產(chǎn)出錄音問題比較大，經(jīng)過分析，項(xiàng)目組決定放棄 FMS錄音模塊，轉(zhuǎn)而使用 C++（Stanley 2006）開發(fā)MFC框架的ActiveX錄音控件。在ActiveX控件中調(diào)用C++開源mpg 123 MP3編碼解碼庫(kù)（張益貞、劉滔，2003）完成錄音。錄音上傳部分使用MFC類庫(kù)中的Chttp Connection、ChttpFile、Cinternet Session，類以模擬WEB中POST提交表單的方式將封裝了 MP3錄音文件的 XML文檔提交到ASP服務(wù)器端。ASP服務(wù)器端解析XML還原出MP3文件（Hunter, Rafter, Fawcett,2009），并將MP3文件存儲(chǔ)在服務(wù)器上（如圖5所示）。

圖5 .改進(jìn)后的錄音模塊

另外，對(duì)數(shù)據(jù)丟失問題進(jìn)行了系統(tǒng)升級(jí)解決方案論證，創(chuàng)建新的ActiveX組件，在ActiveX中啟動(dòng)測(cè)試應(yīng)用程序，測(cè)試應(yīng)用程序內(nèi)嵌IE組件，在該IE組件中調(diào)用原來(lái)的程序進(jìn)行測(cè)試。在修改過程中，項(xiàng)目組進(jìn)行了反復(fù)測(cè)試，解決各種問題，軟件功能有了較大改善。

對(duì)軟件進(jìn)行改進(jìn)后，利用廣西師范大學(xué)雁山新校區(qū)的新設(shè)備再次進(jìn)行軟件測(cè)試，每組50人，成功獲取外國(guó)語(yǔ)學(xué)院教師與研究生做心理語(yǔ)言學(xué)研究所需的 6項(xiàng)規(guī)模性潛伏數(shù)據(jù)與測(cè)試結(jié)果。它們涉及如下研究領(lǐng)域：英語(yǔ)句法啟動(dòng)效應(yīng)研究，英語(yǔ)主/賓型與先行詞生命度對(duì)關(guān)系從句加工難度影響的研究，合成詞加工過程中的部分整合關(guān)系結(jié)構(gòu)研究，英語(yǔ)工作記憶廣度與語(yǔ)言水平對(duì)英語(yǔ)學(xué)習(xí)者隱喻理解影響的研究，長(zhǎng)時(shí)記憶中的英語(yǔ)詞長(zhǎng)效應(yīng)實(shí)驗(yàn)研究，數(shù)吸引效應(yīng)對(duì)英語(yǔ)主謂一致影響的實(shí)驗(yàn)研究。采集的數(shù)據(jù)有較好的客觀性，對(duì)六項(xiàng)研究提供了科學(xué)的數(shù)據(jù)依據(jù)。

6 結(jié) 語(yǔ)

外語(yǔ)心理語(yǔ)言學(xué)是基于實(shí)驗(yàn)的認(rèn)知科學(xué)分支，主要研究外語(yǔ)信息在大腦中如何表征、如何轉(zhuǎn)換、如何儲(chǔ)存、如何提取等心理過程，與外語(yǔ)教學(xué)密切相關(guān)。由于外語(yǔ)研究面向的是不同外語(yǔ)使用者和學(xué)習(xí)者群體，只有采集大樣本數(shù)據(jù)才能利用推斷統(tǒng)計(jì)學(xué)進(jìn)行研究結(jié)果的外部效度檢驗(yàn)。從這個(gè)意義上說(shuō)，開發(fā)規(guī)模性潛伏數(shù)據(jù)采集軟件對(duì)促進(jìn)外語(yǔ)心理語(yǔ)言學(xué)研究有積極促進(jìn)作用。目前，完善后的此軟件掛在廣西師范大學(xué)獨(dú)秀網(wǎng)上（http://www.dxw.gxnu.edu.cn/newphp2/,管理員帳號(hào)和密碼:admin），歡迎外語(yǔ)教學(xué)研究領(lǐng)域的研究人員登陸注冊(cè)使用。

[1]Garrett,J.J.2005.Ajax:A New Approach to Web Applications[EB/OL].http://www.adaptivepath.com/ideas/essays/archives/000385.php.

[2]Hunter D,J.Rafter,J.Fawcett(吳文國(guó)譯).XML入門經(jīng)典(第四版)[M].北京:清華大學(xué)出版社,2009.

[3]Stanley B.Lippman,Barbara E. & Moo Josée LaJoie(李師賢等譯).C++Primer(第四版)[M].北京:人民郵電出版社,2006.

[4]Stern H.H.Fundamental Concepts of Language Teaching[M].上海:上海教育出版社,1983.

[5]張益貞,劉滔.Visual C++實(shí)現(xiàn)MPEG/JPEG編解碼技術(shù)[M].北京:人民郵電出版社,2003.

TP39

A

1673-2219（2011）09-0142-03

2011－05－26

本研究為新世紀(jì)廣西高等教育教學(xué)改革工程立項(xiàng)項(xiàng)目（桂教高教[2008]151號(hào)）成果之一。

邵杰明(1979－)，男，山西運(yùn)城人，計(jì)算機(jī)工程師，在職碩士研究生，研究方向?yàn)橛?jì)算機(jī)應(yīng)用與網(wǎng)絡(luò)。聞炳海（1976－），男，河北石家莊人，計(jì)算機(jī)科學(xué)與信息工程學(xué)院講師，計(jì)算機(jī)專業(yè)在讀博士研究生，研究方向?yàn)橛?jì)算機(jī)軟件開發(fā)與應(yīng)用。張少林（1953－），女，山東成武人，碩士，外國(guó)語(yǔ)學(xué)院教授，研究方向?yàn)樾睦碚Z(yǔ)言學(xué)、應(yīng)用語(yǔ)言學(xué)。潘賽仙（1978－），女，湖南益陽(yáng)人，碩士，外國(guó)語(yǔ)學(xué)院講師，研究方向?yàn)橛⒄Z(yǔ)教學(xué)。

（責(zé)任編校：京華）