[高中二年级学生中文阅读知觉广度的眼动研究] 知觉广度

　　摘 要 采用“呈现随眼动变化技术”对高中二年级学生中文阅读的知觉广度进行了眼动研究。结果发现，高中二年级学生的阅读知觉广度具有不对称性，大约为注视点左侧一个或两个汉字到注视点右侧三个或四个汉字的空间；高中二年级学生在正常阅读中的眼跳距离约为三个汉字的空间，在连续注视的过程中知觉广度有较小范围的重叠。
　　关键词 阅读知觉广度，呈现随眼动变化技术，眼动。
　　分类号 B844.2
　　
　　1前言
　　
　　阅读的知觉广度（perceptual span）是指阅读者在阅读过程中每次注视能获取有用信息的范围。它是阅读研究中最基本的问题之一。
　　McConkie和Rayner在1975年首次采用“呈现随眼动变化技术”（eye-movement-contingent display changes technique）研究阅读的知觉广度[1]，在这一技术中，阅读者每次移动眼睛时，注视点周围就出现一个正常的课文区域，形成了一个所谓的“窗口”，同时先前被注视的课文会受到掩蔽。这种技术的基本假设是，当窗口大小与阅读者能获得最大有效信息的视觉范围一样大时，阅读者在这种控制条件下的阅读和在没有窗口条件下的阅读没有什么差异；反之，当窗口小于阅读者的有效视觉范围时，阅读活动将受到一定程度的影响。McConkie和Rayner[1,2]、以及Rayner等[3,4]采用呈现随眼动变化技术对英语的阅读知觉广度进行了一系列研究，得到了较为一致的结论，即英语阅读的知觉广度相对较小，范围为注视点右侧约14~15个字符空间，左侧约3~4个字符空间；知觉广度偏向右侧，是不对称的。
　　英语阅读者的知觉广度不是固定不变的，它会随某些因素的变化而改变。Rayner[5]对英语阅读知觉广度的发展性研究发现，当所有被试在相同的控制条件下阅读相同的材料时，小学二年级和四年级学生的知觉广度大约为注视点右侧11个字符空间，而六年级被试约为注视点右侧14个字符空间，初学阅读者的知觉广度同熟练阅读者一样，都是不对称的；但当中央窝视觉范围内材料的加工难度增大时，阅读者的有效视觉区范围明显缩小。Henderson等[6]的研究也得到了相似结论，即中央窝视觉范围内材料的加工难度影响阅读者的知觉广度。因此在英语阅读中，阅读者的阅读经验和加工材料的难度水平都会影响阅读知觉广度。
　　也有研究者考察了非拼音文字的阅读知觉广度。Osaka[7,8]对日语阅读的研究发现，由日语汉字（表意）和假名（表音）构成的课文的知觉广度大于仅由假名构成的课文的知觉广度。由日语汉字和假名共同构成的课文（这是标准的日语课文）的知觉广度为注视点右侧7个字符空间，而对于仅由假名构成的课文的知觉广度为注视点右侧5个字符空间。希伯莱语是一种按从右向左的顺序阅读的语言，研究者[9]发现阅读者在阅读该语言材料时，知觉广度的左侧范围大于右侧范围，但当他们阅读英文材料时，阅读知觉广度的右侧范围比左侧大。可见，阅读的知觉广度具有语言加工的特异性，它会随着语言本身特征的不同而发生改变。
　　Peng等[10]和Sun等[11]在比较了汉语阅读者和英语阅读者的眼动特征后得出结论：汉语和英语课文阅读过程中的眼动特征大体相似。但Hoosain[12]却提出了一种不同的解释，他认为汉语和英语课文阅读过程中的眼动活动大体相似是一种巧合，因为汉字的信息密度相对较高，阅读汉语课文时投射到高敏锐视力范围内的语言信息要比阅读字母课文时多。
　　Inhoff和Liu[13]1998年采用呈现随眼动变化技术对中国留学生汉语阅读的知觉广度进行了实验研究，其实验一揭示了汉语阅读知觉广度的不对称性，范围大约从被注视汉字左侧一个汉字到右侧三个汉字之间。向右方向的眼跳距离为两个到两个半汉字的空间，表明连续注视的知觉广度有小范围的重叠。实验二进一步揭示，影响英语阅读眼跳计划的词语长度对汉语阅读的眼跳计划及知觉广度影响不大。
　　目前，国内对汉语阅读者知觉广度的眼动研究较少，为此，本研究采用呈现随眼动变化技术对高中二年级学生的汉语阅读知觉广度进行了眼动研究。
　　
　　2方法
　　
　　2.1被试
　　从某市一所高中的二年级学生中，随机选取16名学生，其裸视力或矫正视力正常，平均年龄为17.5岁。
　　2.2实验材料
　　实验材料为68个汉语句子，这些句子均选自较简单的汉语读物，句子长度控制在17到20个汉字之间，句子内均不包含分句或关联词，且句意简单，没有生僻字词。句子以单字词和双字词为主。
　　掩蔽汉字与原文中的汉字的笔画数相匹配，且掩蔽字与原文汉字的前后两个字没有任何语义联系。如图1：
　　
　　
　　2.3实验仪器
　　采用SR Research公司的EyelinkⅡ眼动仪记录，该仪器的采样率为500次/秒。显示器屏幕刷新率为120赫兹，屏幕分辨率为1024×768像素，显示器屏幕距被试的眼睛约80厘米，每个汉字对应约0.7°视角。
　　2.4实验设计和程序
　　2.4.1实验材料的呈现
　　所有材料的字体均为宋体，每个汉字在屏幕上的大小为25×25像素，每一屏幕呈现一个句子，汉字间没有空格，黑底白字。在某些句子的后面随机地插入判断句，以监测被试是否认真阅读句子，整个实验共13个判断句。在本研究中所有被试回答判断句的正确率均在95％以上。
　　2.4.2可视窗口的设定
　　本实验为被试内单因素重复测量实验设计。自变量为可视窗口的大小，本研究共设定8种可视窗口条件。无预视窗口条件下，每次注视中只有当前被直接注视的汉字可见，由此产生一个汉字可视的窗口条件。窗口外的其它汉字都由匹配好的掩蔽汉字替代。
　　分别在被注视汉字右侧呈现1至4个汉字，以分别产生2个、3个、4个和5个汉字可视窗口条件，在下文中分别表示为R1、R2、R3、R4，这四种为右侧窗口条件，以确定知觉广度的右侧范围。还有两种左侧窗口条件，以确定广度的左侧范围。该条件下，注视汉字、注视汉字右侧4个汉字和左侧分别一个和两个汉字在每次注视中呈现在可视窗口内，即窗口内分别有6个和7个汉字可见，在下文分别表示为L1R4、L2R4。最后一个窗口条件为整行条件即控制条件，在每次注视中，整行句子全部呈现，即窗口大小为整句的句长。这8种可视窗口条件的例子呈现于图2。
　　
　　2.4.3实验程序
　　本实验对被试个别施测。在实验过程中使用下颌托以减少实验中被试的头部运动。
　　首先进行校准，成功校准后开始实验。被试首先阅读四个练习句以熟悉实验程序，这四个练习句的可视窗口分别设定为R2、R4、无预视和R1条件。正式实验中，每种窗口条件下都有连续的8个句子，这8个句子的顺序保持不变。采用拉丁方设计安排8种窗口条件的呈现顺序，产生8种不同的观看顺序，每种观看顺序下各有2名被试。每个被试完成整个实验过程大约需要20分钟。
　　2.5数据选择和分析指标
　　2.5.1数据选择
　　在分析中，每个窗口条件下的前两个句子也作为练习句被剔除。有一个以上眼动轨迹中断的句子被剔除，因为这种情况下不能得到系统的注视位置的记录。注视点异常少（少于3次）的句子也从分析中剔除，因为这种情况下被试没有认真阅读句子。依据以上标准共删除10个阅读句子。剩余句子的起始词和末尾词也从数据分析中剔除，因为起始词被注视之前，没有得到来自副中央窝处的预视，而阅读末尾词时又存在潜在的句子结尾效应[14]。
　　2.5.2分析指标
　　参考国外的研究文献[5,13]，本研究共选择了5个眼动指标，分别为：首次注视时间（first fixation duration）、凝视时间（gaze duration）、单字平均首次通过时间（mean first pass reading time per character）、平均注视时间（mean fixation duration）和平均眼跳距离（mean saccade size）。
　　首次注视时间指落在该兴趣区的第一次注视的时间。凝视时间指眼睛跳出兴趣区之前在该兴趣区上的所有注视点的时间之和，不包括对兴趣区内的眼跳时间和另一兴趣区已被阅读后又对该兴趣区的再阅读时间。上述两个指标属于首次加工的指标。
　　单字平均首次通过时间是用整句的凝视时间之和除以句子的总字数得到的，是反映句子首次加工速度的指标。平均注视时间是求整个句子的所有注视点的平均时间。在分析中将注视时间大于1500毫秒或小于50毫秒的数据作为极端数据从分析中剔除。因为，依据相关文献[13]，被试不能从小于50毫秒的注视中获得有效信息，而1500毫秒以上的注视则大多是由仪器或被试的误差造成的。
　　计算平均眼跳距离时，只考虑向右方向的眼跳，对于向左方向的眼跳（即回视）在本研究中不予考虑。在统计分析中将大于3个标准差的眼跳距离作为极端数据被剔除。
　　
　　3结果分析
　　
　　被试在首次注视时间、凝视时间、单字平均首次通过时间、平均注视时间和眼跳距离五个指标上的平均值呈现于表1。
　　
　　注：首次注视时间、凝视时间、单字平均首次通过时间和平均注视时间的单位为毫秒，眼跳距离的单位为汉字的个数。括号中的数字为标准误。
　　
　　对每个眼动指标进行单因素重复测量的方差分析，以检验窗口限制效应（effects of window constraints）是否显著。结果分别为：首次注视时间F（7,105）=54.56，凝视时间F（7,105）=83.53，单字平均首次通过时间F（7,105）=102.05，平均注视时间F（7,105）=152.80，眼跳距离F（7,105）=61.98，p＜0.01。可见在这五个眼动指标上存在显著的窗口限制效应。因此需要对每个眼动指标进行进一步的配对比较。
　　首先将最大窗口条件L2R4和整行条件相比较，以确定最大窗口条件下的阅读活动是否与整行条件下的阅读没有差异。结果发现，在所有眼动指标上的配对比较，p＞0.05，因此可以确定该研究中设定的最大窗口条件和整行条件下的阅读活动没有差异，阅读者在L2R4条件下的阅读活动已达到了渐近线水平。实验设定的最大窗口条件有效。
　　随后进行第二类比较以明确知觉广度的左侧范围，包括以R4条件为基准比较L1R4条件和R4条件，以及以L1R4条件为基准比较L2R4条件和L1R4条件。结果发现，L1R4条件和R4条件下的眼动活动差异均显著，所有眼动指标上的比较，p＜0.01，具体表现为，L1R4条件下的首次注视时间比R4条件下的短22毫秒，凝视时间少42毫秒，单字平均首次通过时间少31毫秒，平均注视时间短34毫秒，向右方向的眼跳距离增大0.3个汉字，这表明注视点左侧第一个汉字的可视信息对阅读活动起到显著的促进作用。L1R4条件和L2R4条件的眼动活动比较结果不一致，在首次注视时间、单字平均首次通过时间和眼跳距离这三个眼动指标上的差异量都没有达到统计显著水平，p＞0.1；但在凝视时间和平均注视时间上的差异均显著，p＜0.05，这似乎表明注视点左侧第二个汉字也能提供额外的阅读信息。
　　确定知觉广度右侧范围的比较是以R4条件为基准，将其分别和其他右侧窗口条件相比较，和基准条件相等的最小右侧窗口的大小就是知觉广度的右侧范围。数据结果表明，在无预视条件下，所有指标的观测值与注视点右侧最大窗口条件下（即R4条件）的观测值的差异均达到了统计显著水平，p＜0.01。在可视窗口大小为注视点和注视点右侧一个汉字（即R1条件）条件下，所有眼动指标的观测值与R4条件下的观测值的差异也都达到了显著水平，p＜0.01。当右侧窗口增大到注视点右侧两个汉字时（即R2条件），被试在首次注视时间、凝视时间和平均注视时间上的观测值已达到了基准水平，与R4条件下的观测值没有显著差异，但单字平均首次通过时间和眼跳距离与R4条件相比差异依然显著，相差分别为26毫秒和0.6个汉字。当右侧窗口增大到注视点右侧三个汉字时（即R3条件），凝视时间、单字平均首次通过时间和平均注视时间上的观测值与基准水平R4条件下的差异都不显著，p＞0.05；但在眼跳距离上的比较差异仍然显著，R3条件和R4条件相差0.3个汉字。
　　
　　4讨论
　　
　　方差分析的结果表明可视窗口的大小对阅读者的眼动活动有显著的观看限制效应。在无预视条件下，阅读活动受到严重干扰，表现为阅读时间明显增长，眼跳距离显著缩短。这一结果再次证明副中央窝预视在阅读活动的作用。随着可视窗口的增大，阅读者的首次注视时间、凝视时间、单字平均首次通过时间和平均注视时间都随之减少，而向右方向的眼跳距离则随之增大。
　　在左侧窗口条件的配对比较中，当注视点左侧一个汉字可视时，阅读者的眼动活动与注视点左侧被掩蔽的窗口条件下的眼动活动有显著差异，表现为阅读时间都显著减少，眼跳距离显著增大，这说明阅读者能从注视点左侧一个汉字获得有用的信息。控制可视窗口右侧范围，变化左侧可视空间，却发现左侧两个汉字可视与一个汉字可视在凝视时间和平均注视时间两个指标上有显著差异，但在其他指标上的差异没有达到统计显著水平，由此看来注视点左侧第二个汉字在一定程度上也影响阅读者的信息获取。在实验的第一类比较中，已经明确本研究所确定的最大窗口条件（即注视点、注视点左侧两个汉字和右侧四个汉字的可视空间）与整行可视条件下的阅读活动没有差异，这表明阅读者的信息获取范围不可能超过本实验所确定的最大可视窗口范围。因此可以推断高中二年级学生阅读知觉广度的左侧范围可能为注视点左侧一个或两个汉字的空间。
　　右侧窗口条件的比较在几个眼动指标上也不完全一致。无预视条件和右侧仅一个汉字可视条件（R1）下的阅读活动与基准水平（即右侧四个汉字可视条件R4）在所有眼动指标上都有显著差异，因此可以推断阅读者不仅仅只从右侧一个汉字获得信息。在右侧两个汉字可视条件（R2）下，阅读者在首次注视时间、凝视时间和平均注视时间上都达到基准水平，但单字平均首次通过时间和眼跳距离与基准水平仍有显著差异，这表明仅右侧两个汉字可见在一定程度上仍然限制了阅读者的信息获得。R3条件下的眼跳距离仍然与基准水平有显著差异，说明阅读者很有可能从右侧四个汉字获取信息。对于眼跳距离这个指标，Inhoff[13]结合已有的研究认为该指标相对清晰地估计了阅读中的知觉广度。因此，在本研究中眼跳距离这一指标上的分析应具有重要的参考价值。那么综合以上几个指标的分析我们可以推测高中二年级学生阅读知觉广度的右侧范围可能为三个或四个汉字的空间。
　　在本实验条件下，高中二年级学生的阅读知觉广度大约为注视点以及注视点左侧一个或两个汉字和右侧三个或四个汉字的空间。高中二年级学生经过多年的阅读训练其阅读水平已基本接近成人，与Inhoff[13]在1998年对中国留美学生的眼动研究相比，本研究推论成人阅读者可能具有更大的阅读知觉广度。这种推论的差异可能是由实验材料的难度不同而造成的，由于实验需要，本研究所用的实验句子大都是选自较简单的阅读读物，对于高中二年级学生而言，实验用的材料难度很低。而在Inhoff的研究中实验材料选自一般的汉语印刷物，句长都在19个汉字以上。因此相对而言，本研究所用实验材料可能较容易。根据Rayner[5]和Henderson等[6]对英文材料的研究，中央窝处材料的加工难度影响阅读者的知觉广度，材料的加工难度增大时阅读者的有效视觉区范围会明显缩小。对于中文材料的阅读可能也存在这种现象。
　　本研究也同样揭示汉语阅读者的知觉广度具有不对称性。由于汉语的阅读顺序是从左到右，阅读者需要将注意不断地指向右侧以获得更多新的信息。这种将注意力不断指向新信息的阅读习惯可能是经过一定的阅读训练而形成的，高中二年级学生通过多年的阅读训练已经形成了这种与语言特征相适应的阅读习惯。
　　在本研究条件下，高中二年级阅读者的正常眼跳距离将近三个汉字的空间，而他们的知觉广度为注视点右侧三个或四个汉字的空间，这说明阅读者在连续注视的过程中知觉广度可能有较小范围的重叠，某些语言信息通过注视而被整合。
　　
　　5结论
　　
　　通过本实验研究可以得出以下结论：（1）高中二年级学生的阅读知觉广度具有不对称性；（2）在本研究条件下，高中二年级学生的阅读知觉广度大约为注视点左侧一个或两个汉字到注视点右侧三个或四个汉字的空间；（3）高中二年级学生正常阅读中的眼跳距离大约为三个汉字的空间，阅读者在连续注视的过程中知觉广度有较小范围的重叠。
　　
　　参考文献
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　　10 Peng D L, Orchard L N, Stern J A. Evaluation of eye movement variables of Chinese and American readers. Pavlovian Journal of Biological Sciences, 1983, 18, 94~102
　　11 Sun F, Morita M, Stark L W. Comparative patterns of reading eye movement in Chinese and English. Perception and Psychophysics. 1985, 37, 502~506
　　12 Hoosain R. Psycholinguistic Implications for Linguistic Relativity: A Case Study of Chinese. Hillsdale, NJ: Erlbaum. 1991
　　13 Inhoff A W, Liu W. The perceptual span and oculomotor activity during the reading of Chinese sentences. Journal of Experimental Psychology: Human Perception and Performance, 1998, 24, 20~34
　　14 Inhoff A W, Lima S D, Carroll P J. Contextual effects on metaphor comprehension in reading. Memory and Cognition, 1984, 12, 558~567