基于眼動實驗范式研究學習者一外與二外的知覺廣度差異

朱茜

（華中科技大學外國語學院，湖北武漢 430074)

一、研究背景

閱讀是我們獲取信息的重要來源，現(xiàn)代社會85%以上的信息都是通過閱讀獲得，這需要我們不光要從字里行間獲取文本信息，還需要從宏觀的角度對信息進行加工處理，以達到全面理解信息。在閱讀的過程中將自身的認知、思維的變化和眼動加工技術(shù)熟練結(jié)合，是目前認知心理學領域研究閱讀能力的熱門方法[1]。

眼動研究在國外已經(jīng)有了100多年的發(fā)展歷史，早在19世紀，就有研究者通過考察人們的眼球運動來探討人的心理活動，推測人們的認知能力及信息提取和加工機制。我國的眼動研究起步較晚，開始于20世紀80年代初，隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展，眼動儀的用途也朝著多用途發(fā)展[2]。眼球運動作為視覺信息提取和加工的生理和行動表征，能客觀全面地反映視覺信息選擇、注意力變化、知覺廣度和知覺范圍等諸多信息。基于此，眼動儀的應用已從基礎心理學擴展到人文社科醫(yī)多學科領域。當前，為鼓勵大學生自主創(chuàng)新研究，越來越多的高校購入眼動儀設備，以提供學生開展跨學科和跨領域研究。

認知心理學，作為外國語言學及應用語言學和心理學領域的一門新興交叉學科，近幾年激發(fā)起了外語專業(yè)學生的廣泛興趣，眼動追蹤技術(shù)是研究認知心理學的重要手段之一。因此，為了讓學生了解最新的眼動實驗技術(shù)，擴大研究視野，激發(fā)學生對眼動研究的興趣，并拓寬學生研究領域的研究渠道，本研究將帶領學生一起對所研究的內(nèi)容進行文獻梳理，和學生一起得出數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)、討論結(jié)果，最終讓學生獲得一次眼動實驗技術(shù)的經(jīng)驗。

眼動實驗可以通過眼動儀記錄人眼在注視、掃描認知對象時的眼球運動來研究視覺認知規(guī)律，并獲取豐富的分析資料的實驗方法。將眼動研究應用于閱讀領域，可以考查個體閱讀過程中認知加工機制的差異[3]。根據(jù)一次注視中獲取信息的類型，知覺廣度又可以分為三類：詞長信息廣度，字母特點識別廣度與字母身份識別廣度，知覺廣度在讀者的閱讀過程中扮演著重要的作用，它給讀者提供了對未注視的信息進行預加工的機會，對知覺廣度的研究通常使用移動窗口范式。

利用眼動追蹤技術(shù)，研究者們發(fā)現(xiàn)，與閱讀母語時的知覺廣度相比，學習者閱讀第二語言的知覺廣度要更小，在指標上表現(xiàn)為閱讀速度慢，向右眼跳距離短。中央凹加工負荷假說認為，當前注視詞的加工難易程度會放大或縮小讀者的閱讀知覺廣度，意思是，如果眼睛當前正在注視的詞匯容易識別，那么中央凹的負荷程度較低，則會有更多的注意策略對副中央凹右側(cè)區(qū)域的信息進行提取和加工，因此閱讀知覺廣度更大，反之則更小[4]。由此推測，與英語母語者相比，英語專業(yè)學習者在閱讀時，因?qū)Ξ斍白⒁暤脑~匯較母語者費時，所以中央凹加工負荷程度較高，不能將更多的注意點分配至副中央凹右側(cè)更大范圍的信息，導致閱讀的知覺廣度小，從而影響閱讀速度。也有研究通過句子難易程度這個變量發(fā)現(xiàn)英語母語者閱讀知覺廣度隨著句子難度的提高而變小。Rayner的研究發(fā)現(xiàn)，英語母語者在閱讀難度較高的句子時，其知覺廣度較閱讀難度較低的句子小，這說明閱讀難句子時，當前注視的內(nèi)容較難識別，那么中央凹的負荷程度較高，則沒有更多的注意策略對副中央凹右側(cè)區(qū)域的信息進行提取和加工，從而導致閱讀知覺廣度變小[5]。然而也有不同的聲音，二語者的研究結(jié)果與此不同：有研究通過二語者水平這個變量發(fā)現(xiàn)，高水平二語者（日本大學生），其英語閱讀速度（176詞/分）明顯快于低水平二語者的閱讀速度（113詞/分），但是高、低水平的二語者的閱讀知覺廣度是一致的，這說明高水平二語者并沒有將更多的注意策略分配到副中央凹右側(cè)區(qū)域更遠的信息，從而形成更大的閱讀知覺廣度，這一點不符合中央凹加工負荷假說[6]?；谝陨涎芯?，目前尚未對學習者第一外語與第二外語的知覺廣度差異進行研究。本研究推測，學習者一外與二外的知覺廣度存在差異。結(jié)合Leung等人的研究設計，本研究將設置專業(yè)水平變量來驗證學習者一外與二外的知覺廣度差異，以期更好地理解閱讀知覺廣度的定義，同時探討引起差異的原因。

二、研究方法

（一）實驗設計

實驗設計采用2（英語專業(yè)水平：良好、合格）X 6（窗口條件：整行條件（FL）、L0R3窗口、L1R3窗口、L2R3窗口、L2R2窗口、L2R1窗口）的混合實驗設計，其中專業(yè)水平為被試間變量，窗口條件為被試內(nèi)變量。

（二）被試

選取我院取得英語專業(yè)八級考試結(jié)果為“良好”的20名學生，取得考試結(jié)果為“合格”的28名學生作為本實驗的被試。所有的被試裸視力或者矯正視力均正常，此前未參加過此類實驗。

（三）實驗材料

為避免材料熟悉性對實驗結(jié)果的影響，本研究從英語專業(yè)八級模擬題和日本語能力測試N2模擬題中選取英語和日語句子各60句，將句子分成3組，每組各20句。請3組專任英語和日語教師分別對3組句子材料進行評定，請老師從學生的角度出發(fā)，分別對各組的句子難易度進行5點量表的評定（評定標準：1非常容易，5非常難）。3組專任教師文化程度均博士研究生畢業(yè)，不存在顯著差異。根據(jù)教師的評定結(jié)果，最終確定的實驗材料為選取句子數(shù)量各40句，其中難句子的難度平均值大于等于2.3，易句子的平均值小于等于1.2。

（四）實驗儀器

本實驗采用由加拿大SR公司生產(chǎn)的EyeLink 1000 Plus 眼動儀記錄眼軌跡，其采樣率為1000Hz，顯示器是22英寸，刷新率為120Hz，屏幕分辨率為1024×768，顯示器屏幕距離被試眼睛的距離為70cm，每兩個字符對應約0.9°的視角。

（五）實驗程序

實驗采用眼動追蹤技術(shù)中的移動窗口范式，按照實驗程序，在正式實驗之前，讓被試熟悉實驗的流程，再進入正式實驗，即按照指導語－相機校準－調(diào)節(jié)有效性－實驗內(nèi)容－結(jié)束語步驟來操作。參照以往研究，以當前注視詞為中心，以詞為單位設置可視窗口，見圖1。

按照圖1所示，符號“*”代表被試當前眼睛注視點的位置，使用“x”作為掩蔽材料，即可視窗口中的內(nèi)容正常呈現(xiàn)，窗口外用“x”符號來掩蔽?？梢暣翱诟x者注視點的移動而移動。該范式的邏輯是：當可視窗口太小時，閱讀速度會受到阻礙，當可視窗口的大小達到讀者的閱讀知覺廣度時，即讀者在該可視窗口條件下的閱讀速度或眼動指標與整行條件下的閱讀速度或眼動指標不存在顯著差異時，該可視窗口便是讀者的閱讀知覺廣度。設定的5種窗口分別與整行條件（FL）比較來確定注視詞左側(cè)和右側(cè)的知覺廣度。實驗采用拉丁方設計窗口條件的呈現(xiàn)順序，一次呈現(xiàn)一句，字體使用Times New Roman體，字號11號字，實驗設置20道判斷題來確定被試是否認真閱讀。以第一外語英語為例，如圖1：

圖1 移動窗口范式中可視窗口條件下的示意圖

三、結(jié)果

（一）數(shù)據(jù)選擇

參照以往實驗標準對以下數(shù)據(jù)進行刪除：1.眼動記錄失?。▽I(yè)水平較低的，有8句的眼動軌跡未被眼動儀記錄）；2.眼跳距離為2和注視時間少于4的句子的數(shù)據(jù)；3.刪除平均數(shù)在3個標準差范圍之外的數(shù)據(jù)；一共刪除的數(shù)據(jù)占總數(shù)的7.2%。數(shù)據(jù)分析過程中選取的被試答題正確率均在85%以上，說明被試閱讀認真。

實驗數(shù)據(jù)使用SPSS 24.0 進行處理，將FL與各個可視窗口條件下進行配對比較，從而考察不同專業(yè)水平閱讀句子時達到的知覺廣度。本研究將整行條件下的閱讀指標作為基線水平，即在可視窗口下的閱讀指標與整行條件下的指標差異不顯著。

參考以往研究，本研究選用平均注視時間、向右眼跳距離、閱讀速度作為分析知覺廣度大小的指標。平均注視時間指被試在閱讀該句子時所有注視點持續(xù)時間的平均值，反映了中央凹處信息加工情況；向右眼跳距離指被試向右眼跳開始至結(jié)束之間的距離，反映了副中央凹處信息提取的情況；閱讀速度指被試在單位內(nèi)閱讀的英語單詞和日語單詞的個數(shù)，被認為是測量閱讀知覺廣度最主要的參考指標。

（二）結(jié)果分析

1.平均注視時間。參考表1和表2，經(jīng)方差分析發(fā)現(xiàn)，不同眼動指標，存在有專業(yè)水平及窗口的主效應差異。在平均注視時間上，閱讀英語句子時英語專業(yè)水平條件主效應顯著F1（2，110）=2.7，p=0.068，np2=0.049；F2（2，219）=74.36，p＜0.05，np2=0.409，窗口條件主效應顯著F1（5，549）=517.9，p＜0.05，np2=0.819；F2（10，1072）=1288.62，p＜0.05，np2=0.863。閱讀日語句子時英語專業(yè)水平條件主效應顯著F1（2，110）=2.54，p=0.068，np2=0.056；F2（2，219）=78.54，p＜0.05，np2=0.607，窗口條件主效應顯著F1（5，549）=422.3，p＜0.05，np2=0.756；F2（10，1072）=1054.23，p＜0.05，np2=0.664。這說明隨著英語專業(yè)水平的提高，被試閱讀英語和日語句子的平均注視時間均變短，其注視時間均隨著可視窗口的增大而逐漸變小。

表1 不同英語專業(yè)水平在窗口條件下閱讀英語句子的各項眼動指標平均值

表2 不同英語專業(yè)水平在窗口條件下閱讀日語句子的各項眼動指標平均值

2.向右眼跳距離。閱讀英語句子時專業(yè)水平的主效應顯著F1（2，110）=10.3，p＜0.05，np2=0.15；F2（2，219）=213.6，p＜0.05，np2=0.649，窗口的主效應顯著F1（5，549）=427.6，p＜0.05，np2=0.83；F2（10，1072）=463.23，p＜0.05，np2=0.763。閱讀日語句子時專業(yè)水平的主效應顯著F1（2，110）=21.3，p＜0.05，np2=0.35；F2（2，219）=236.5，p＜0.05，np2=0.748，窗口的主效應顯著F1（5，549）=498.5，p＜0.05，np2=0.74；F2（10，1072）=498.63，p＜0.05，np2=0.789[7]。數(shù)據(jù)說明隨著英語專業(yè)水平的提高，被試閱讀英語和日語句子的向右眼跳距離均隨著變長，說明副中央凹處提取的信息更多，另一方面也說明隨著窗口的增大，被試向右眼跳距離逐漸變長。以上結(jié)果說明，英語專業(yè)八級水平為“良好”的學習者不管是閱讀英語句子還是日語句子，其向右眼跳距離顯著長于結(jié)果為“合格”的學習者[8]。然后將窗口條件下的眼跳距離與整行條件FL比較發(fā)現(xiàn)，閱讀英語句子時，窗口條件主效應在整行條件與L1R3窗口比較中差異顯著，F(xiàn)（1，35）=10.3，p＜0.05，np2=0.218；閱讀第二外語日語句子時，窗口條件主效應在整行條件與L2R3窗口比較中差異顯著，F(xiàn)（1,35）=63.5，p＜0.05，np2=0.619[9]。以上數(shù)據(jù)說明，被試在閱讀英語和日語句子時，知覺廣度是不對稱的，被試在閱讀英語句子的閱讀知覺廣度是注視詞的左側(cè)1個詞至右側(cè)3個詞；閱讀日語句子的閱讀知覺廣度是注視詞的左側(cè)2個詞至右側(cè)3個詞，和閱讀英語相比，閱讀日語知覺廣度較大[10]。

3.閱讀速度。閱讀英語句子時專業(yè)水平的主效應顯著F1（2，110）=63.5，p＜0.05，np2=0.63[11]；F2（2，219）=1039.8，p＜0.05，np2=0.843，窗口的主效應顯著F1（5，549）=374.3，p＜0.05，np2=0.79；F2（10，1072）=1079.23，p＜0.05，np2=0.765。閱讀日語句子時專業(yè)水平的主效應顯著F1（2，110）=59.6，p＜0.05，np2=0.59；F2（2，219）=996.25，p＜0.05，np2=0.649[12]，窗口的主效應顯著F1（5，549）=276.4，p＜0.05，np2=0.67；F2（10，1072）=943.48，p＜0.05，np2=0.564[13]。這表明，被試在閱讀英語和日語句子時，閱讀速度均隨著英語專業(yè)水平的提高而顯著提高，隨著窗口的增大而增大。將窗口條件下的閱讀速度與整行條件FL比較發(fā)現(xiàn)，閱讀英語句子時，窗口條件主效應在整行條件與L0R3窗口比較中差異顯著，F(xiàn)（1，35）=24.6，p＜0.05，np2=0.421。閱讀第二外語日語句子時，窗口條件主效應在整行條件與L2R3窗口比較中差異顯著，F(xiàn)（1，35）=86.7，p＜0.05，np2=0.736[14]。以上數(shù)據(jù)說明，被試在閱讀英語和日語句子時，閱讀速度均隨著窗口的增大而增大，且被試在閱讀日語句子時，速度比閱讀英語句子快。

四、討論及展望

綜合本實驗平均注視時間、向右眼跳距離、閱讀速度三項眼動指標發(fā)現(xiàn)[15]，隨著英語專業(yè)水平的提高，大學英語專業(yè)大四學生在閱讀第一外語英語和第二外語日語句子時的平均注視時間均變短，向右眼跳距離均變長，且閱讀速度均隨著英語專業(yè)水平的提高而顯著提高[16]；學生閱讀第一外語和第二外語的閱讀知覺廣度存在差異，在閱讀英語句子的閱讀知覺廣度是注視詞的左側(cè)1個詞至右側(cè)3個詞[17]；閱讀日語句子的閱讀知覺廣度是注視詞的左側(cè)2個詞至右側(cè)3個詞，和閱讀英語句子相比，閱讀日語句子時知覺廣度較大，閱讀速度較快[18]。由此可推測，隨著閱讀技能的增加，學生的副中央凹信息提取和加工能力增強，因此英語專業(yè)水平良好的學生在閱讀日語句子時，其對閱讀信息加工的效率要高于英語專業(yè)水平合格的學生，也有可能是學生第一外語學習策略對第二外語的學習起了正遷移的作用，但是本研究沒有對此進行分析對比，未來的研究可以進一步考慮結(jié)合語言遷移來進行探討[19]。關(guān)于和閱讀英語句子相比，閱讀日語句子時知覺廣度較大這一點，也有可能是日本語是由日語漢字和平假名共同構(gòu)成的文本，這一點對于漢語母語者來說，在一定程度上促進了閱讀的熟悉性，但這僅僅是假設，在今后的研究中可對漢語母語者和日語學習者做對比研究進一步探討。