基于眼动的听力障碍学生阅读理解监控研究

刘晓明，杜晓新，邱天龙,4

阅读理解监控是指阅读者在阅读理解的全过程中，将自身的阅读理解活动作为意识对象，不断地进行积极主动的监视、评价、控制和调节，包括制定阅读目标、监视理解进程、选择理解策略、检查阅读效果及补救理解失败等成分[1]。阅读理解监控是阅读元认知加工的核心概念[2]，元认知和阅读理解之间存在显著相关[3-5]。

由于听力的丧失，依托视觉刺激来源的阅读成为听障学生获取信息的主要渠道。与健听学生相比，阅读能力的高低对他们学习成绩及日常生活的影响尤为明显。教育教学实践发现，在基础课程和专业技能课程的学习过程中，听障学生汉语的形成和发展较同龄的健听学生明显滞后，对汉语的阅读、理解和运用能力普遍不强，汉语储备不足以应对专业课的学习[6]；听障大学生在阅读相同难度的句子时，对句子的理解效果明显低于健听大学生[7]。听障学生阅读理解能力普遍落后，听障学生的阅读困难已成为特殊教育界亟待解决的重要课题。在听障学生阅读方面，国内外的研究大多集中在语音编码及其与阅读的关系上[8]，涉及阅读理解的文章不多[9-12]。在听障学生阅读监控领域，仅有少数学者就文章通达与非通达、句内信息与句外信息不一致的情况做过研究[13-14]。

国内外学者对阅读监控的研究大多采用错误检测范式[4,15-16]，随着科技的进步，有学者将眼动技术引入到阅读研究领域，以获得更加精确的外部效度[12,17-18]。

因此，本研究通过设置不同间隔距离的矛盾信息，比较听障学生与健听学生在这两种情况下的眼动轨迹的差异，深入探讨导致听障学生阅读困难的认知原因及其心理机制。

1 对象与方法

1.1 对象

听障被试纳入标准：①好耳听力损伤程度在90 db以上；②失聪年龄小于4岁(语言发展之前)；③除听觉障碍外，无其他障碍；④没有在普通学校读过书；⑤智力正常；⑥大学一、二年级的学生。

健听被试纳入标准：①智力正常；②无视觉听觉障碍；③普通大学一、二年级学生。

从上海市徐汇区业余大学和南京特殊教育职业技术学院选取40例语言发展前全聋的听障大学生作为实验组，随机抽取37名无视听障碍的正常大学生作为对照组。听障被试中男性24例，女性16例；健听被试中男性21名，女性16名。

实验过程中，由于被试头部移动、睫毛过长、眼睛疲劳等原因，导致眼动仪有时无法记录到眼动数据，进行统计分析前，先将不合格被试剔除。最终，获得有效听障被试34例，其中男性22例，女性12例，平均(20.92±2.19)岁；健听被试32名，其中男性20名，女生12名，平均(20.72±1.39)岁。

1.2 方法

1.2.1 实验设计 用4(实验材料类型：矛盾信息出现的位置为间隔2句、间隔4句、间隔6句和间隔8句)×2(被试类型：听障、健听)两因素混合实验设计。其中实验材料是被试内因素，被试类型是被试间因素。自变量为实验材料类型和被试类型，因变量为阅读理解成绩、自信心水平及各项眼动指标(如注视点个数、回视次数、回视时间等)。

1.2.2 实验材料 为消除个人经验和字词识别量等无关变量的影响，本实验材料主题均为被试熟悉片段，材料尽量用简单、易懂的字词编写。实验材料共8篇，每篇材料约175字。每篇材料都包含不一致的矛盾信息：信息不一致发生在间隔2句的，称为间隔2句矛盾；信息不一致发生在间隔4句的，称为间隔4句矛盾；信息不一致发生在间隔6句的，称为间隔6句矛盾；信息不一致发生在间隔8句的，称为间隔8句矛盾。将8篇材料随机分为2份，每份都含上述四类间隔矛盾的阅读材料一篇。随机选取其中1份材料中的1篇作为练习材料，另外1份中的4篇则作为正式实验材料。所有实验材料随机呈现给被试。

本研究是考察被试在矛盾信息出现在间隔距离不同条件下的阅读监控情况。将每篇阅读材料中产生矛盾的两处划为兴趣区。

现以“间隔4句矛盾”的阅读材料举例说明：

丽丽和菲菲是一对好朋友。两人经常一起逛街、看书、吃饭。彼此对对方的饮食、爱好非常熟悉。丽丽是个素食主义者，不吃荤的，只吃素的。菲菲没有什么忌口的，荤素都能吃。一天两人相约去常去的快餐店吃饭。丽丽先到的，等菲菲的时候先点了一杯柠檬水喝。餐厅里正播放着熟悉的钢琴曲。菲菲来后，丽丽迅速地点了两个鸡腿汉堡套餐。他们边吃边聊，非常开心。吃完饭，两个人又去看了一场电影。

上述材料中“丽丽是个素食主义者，不吃荤的，只吃素的”与其后面间隔4句的第五句“菲菲来后，丽丽迅速的点了两个鸡腿汉堡套餐”产生矛盾。因此将前面“丽丽是个素食主义者，不吃荤的，只吃素的”划为兴趣区1，而后面“菲菲来后，丽丽迅速地点了两个鸡腿汉堡套餐”划为兴趣区2。

间隔2句矛盾、间隔6句矛盾和间隔8句矛盾也按照此方法划定兴趣区。

1.2.3 仪器 本研究使用了Tobii X120眼动仪及Tobii Studio分析软件(瑞典Tobii公司)来采集、分析眼动数据。Tobii Studio为用户提供了较为全面的数据分析软件。实验过程中采用双眼追踪，采样频率设置为60 Hz，采样精度为0.50°。

1.2.4 实验程序 材料选择及制作完毕后，请听障班的老师对阅读材料的适用性进行评定，证实该材料难度及题目难度均适合所选被试的阅读水平；又请2名听障学生(非本实验被试)进行预实验，两位学生均表示短文中没有生字生词，难度适中。

阅读材料确定后，将每篇材料分别制作成JPEG格式文件，导入眼动仪，呈现在分辨率为1024×768的14英寸显示器上。所有阅读材料选用32磅宋体字，字间距1磅，行间距22磅。阅读理解测试题目以问卷形式呈现。要求被试通过鼠标点击选择正确答案。

实验在言语听觉科学教育部重点实验室眼动实验室进行。该实验室具有隔音、隔光等功能，可使被试在安静、舒适的环境中进行实验。主试2名，1名负责操作眼动仪，另1名能够熟练使用手语与听障学生进行沟通。实验过程中采取5点定标个别施测方法。

本实验的指导语为书面呈现：“同学，你好。请你仔细阅读短文并回答后面的问题。选好答案后，请对自己答对该题做一个自信心判断。A.一定答对了；B.可能答对了；C.不清楚；D.可能答错了；E.一定答错了”。

1.2.5 测试指标 对实验结果的分析采用三类指标：一类为阅读理解指标；第二类为基于自信心评价的监控指标；第三类为眼动指标，又分为常规眼动指标和以回视为指标的监控眼动指标。常规眼动指标包括注视点个数和阅读时间；监控眼动指标包括回视次数、回视点个数及回视时间。

阅读理解能力，每篇短文后面有4道选择题，答对1题记5分，答错记0分，满分20分。自信心水平指每答一题后，要求被试对自己的回答结果进行自我评估。信心分为五个等级：A.一定答对了；B.可能答对了；C.不清楚；D.可能答错了；E.一定答错了。然后将被试实际理解成绩与相应信心分按公式进行一致性检验。其中，Xi为理解成绩，Yi为信心分数。||D值越小，说明被试的理解水平与自身的估计趋向一致，则阅读监控水平越高。反之，则越低。将4个||D值相加，便得该被试监控水平总分[5]。

研究分析两类眼动指标。一是常规眼动指标。包含注视点个数、阅读时间、阅读速度和阅读效率。其中注视点个数和阅读时间可以从Tobii Studio分析软件中直接获得，其单位分别为“个”和“s”。阅读速度是指单位时间内阅读字数，单位为“字/min”。阅读效率指单位时间内的阅读理解率，其计算公式为：阅读效率=阅读速度×阅读理解率，其中“阅读理解率”是指被试在阅读理解测验试题中答对的问题数和问题的总数之比。

二是以回视为指标的阅读监控眼动指标。回视是指被试在阅读过程中，注视点从后向前跳过多个字之后，对未理解或者产生疑问的内容进行注视，然后再回到先前正阅读的内容。本研究中回视包含两种情况，一为被试的注视点从兴趣区2跳回到兴趣区1，二为在兴趣区2内的回视情况。回视考察指标有：回视次数、回视点个数及回视时间。

回视次数：①指从兴趣区2跳回到兴趣区1的次数；②在兴趣区2再次注视的次数。本实验回视次数特指两者之和，单位为“次”。

回视点个数：①指从兴趣区2跳回到兴趣区1，在兴趣区1内的再次注视的注视点个数之和；②对兴趣区2再次注视的注视点个数之和。本实验回视点个数特指两者之和，单位为“次”。

回视时间：①指从兴趣区2跳回到兴趣区1，在兴趣区1内的再次注视的注视时间之和；②对兴趣区2再次注视的注视时间之和。本实验回视时间特指两者之和，单位为“s”。

1.3 统计学分析

采用SPSS 16.0软件进行分析。采用两因素混合实验多组均数差异显著性比较的方法，首先分析两个变量的主效应，即实验材料类型和被试类型主效应。如实验材料类型主效应显著，因为其有4个水平，则进行多重比较。其次，分析实验材料类型和被试类型的交互效应。如果交互作用显著，则继续进行简单效应分析。显著性水平α=0.05。

2 结果

2.1 阅读理解指标

方差分析表明，实验材料的主效应明显(F=10.74,P＜0.01)。多重比较结果显示，间隔2句与间隔4句之间无显著性差异(P＞0.05)，间隔2句与间隔6句、间隔8句之间有非常显著性差异(P＜0.01)，间隔4句与间隔6句、间隔8句之间有非常显著性差异(P＜0.01)，间隔6句与间隔8句之间无显著性差异(P＞0.05)。被试类型主效应明显(F=72.44,P＜0.01)；交互作用不显著(F=2.25,P＞0.05)。见表1。

表1 听障与健听学生在四类材料上阅读理解成绩

2.2 基于自信心评价的监控指标

方差分析表明，实验材料的主效应明显(F=22.18,P＜0.01)。多重比较结果表明，间隔2句与间隔4句之间有显著性差异(P＜0.05)，间隔2句与间隔6句、间隔8句之间有非常显著性差异(P＜0.01)，间隔4句与间隔6句、间隔8句之间有非常显著性差异(P＜0.01)，间隔6句与间隔8句之间无显著性差异(P＞0.05)。被试类型主效应明显(F=75.67,P＜0.01)；交互作用极其显著(F=5.21,P＜0.01)。

进一步的简单效应检验结果如下。①听障与健听学生在间隔2句、6句、8句的情况下有非常显著性差异(P＜0.01)；在间隔4句的情况下有显著性差异(P＜0.05)。②对健听学生而言，间隔2句与间隔6句之间、间隔2句与间隔8句之间、间隔4句与间隔6句之间、间隔4句与间隔8句之间有非常显著性差异(P＜0.01)；间隔2句与间隔4句、间隔6句与间隔8句之间无显著性差异(P＞0.05)。对于听障学生而言，间隔2句与间隔4句之间、间隔2句与间隔6句之间、间隔2句与间隔8句之间有非常显著性差异(P＜0.01)；间隔4句与间隔6句之间、间隔4句与间隔8句之间、间隔6句与间隔8句之间无显著性差异(P＞0.05)。见表2。

表2 听障与健听学生在四类材料上基于自信心评价的监控指标

2.3 眼动指标

2.3.1 注视点个数 以注视点个数为因变量进行方差分析，结果表明实验材料的主效应显著(F=3.66,P＜0.05)。多重比较结果表明，间隔2句与间隔4句、间隔6句之间无显著性差异(P＞0.05)，间隔2句与间隔8句之间有非常显著性差异(P＜0.01)，间隔4句与间隔6句、间隔8句之间无显著性差异(P＞0.05)，间隔6句与间隔8句之间有显著性差异(P＜0.05)。被试类型主效应显著(F=5.92,P＜0.05)；交互作用不显著(F=2.60,P＞0.05)。见表3。

表3 听障与健听学生在四类材料上注视点个数

2.3.2 阅读时间 以阅读时间为因变量进行方差分析，结果表明实验材料的主效应不显著(F=1.62,P＞0.05)；被试类型主效应明显(F=23.90,P＜0.01)；交互作用极其显著(F=4.36,P＜0.01)。

进一步的简单效应检验结果如下。①无论矛盾信息在哪一种间隔距离下，听障与健听学生阅读时间差异均极其显著(P＜0.01)。②对健听学生而言，除间隔2句与间隔4句之间阅读时间有显著性差异(P＜0.05)，其余矛盾信息不同间隔情况下，阅读时间均无显著性差异(P＞0.05)。对听障学生而言，矛盾信息在4种间隔情况下，阅读时间均无显著性差异(P＞0.05)。见表4。

表4 听障与健听学生在四类材料上阅读时间(s)

2.3.3 回视次数 以回视次数为因变量进行方差分析，结果表明实验材料的主效应明显(F=20.21,P＜0.01)。多重比较结果表明，间隔2句与间隔4句之间有显著性差异(P＜0.05)，间隔2句与间隔6句之间无显著性差异(P＞0.05)，间隔2句与间隔8句之间有非常显著性差异(P＜0.01)，间隔4句与间隔6句之间有显著性差异(P＜0.05)，间隔4句与间隔8句之间有非常显著性差异(P＜0.01)，间隔6句与间隔8句之间有非常显著性差异(P＜0.01)。被试类型主效应显著(F=30.14,P＜0.01)；交互作用极其显著(F=6.88,P＜0.01)。

进一步的简单效应检验结果如下。①在间隔2句、间隔4句、间隔6句的情况下，听障与健听学生回视次数有非常显著性差异(P＜0.01)；在间隔8句的情况下，听障与健听学生回视次数有显著性差异(P＜0.05)。②对健听学生而言，间隔2句与间隔4句之间、间隔2句与间隔8句之间、间隔4句与间隔8句之间、间隔6句与间隔8句之间，回视次数有非常显著性差异(P＜0.01)；间隔2句与间隔6句之间、间隔4句与间隔6句之间，回视次数无显著性差异(P＞0.05)。对听障学生而言，除间隔2句与间隔8句之间回视次数有非常显著性差异(P＜0.01)外，其余矛盾信息不同间隔情况下，回视次数均无显著性差异(P＞0.05)。

表5 听障与健听学生在四类材料上回视次数

2.3.4 回视点个数 以回视点个数为因变量进行方差分析，结果表明实验材料的主效应明显(F=18.17,P＜0.01)。多重比较结果表明，间隔2句与间隔4句之间有非常显著性差异(P＜0.01)，间隔2句与间隔6句之间无显著性差异(P＞0.05)，间隔2句与间隔8句之间有非常显著性差异(P＜0.01)，间隔4句与间隔6句之间有显著性差异(P＜0.05)，间隔4句与间隔8句之间有非常显著性差异(P＜0.01)，间隔6句与间隔8句之间有非常显著性差异(P＜0.01)。被试类型主效应明显(F=22.10,P＜0.01)；交互作用极其显著(F=6.84,P＜0.01)。

进一步的简单效应检验结果如下。①在间隔2句的情况下，听障与健听学生回视点个数有显著性差异(P＜0.05)；在间隔4句和间隔6句的情况下，听障与健听学生回视点个数有非常显著性差异(P＜0.01)；在间隔8句的情况下，听障与健听学生回视次数无显著性差异(P＞0.05)。②对健听学生而言，在间隔2句与间隔4句之间，间隔2句与间隔8句之间，间隔4句与间隔8句之间、间隔6句与间隔8句之间，回视点个数有非常显著性差异(P＜0.01)；在间隔2句与间隔6句之间、间隔4句与间隔6句之间，回视点个数无显著性差异(P＞0.05)。对听障学生而言，在矛盾信息的4种间隔情况下，回视点个数均无显著性差异(P＞0.05)。见表6。

表6 听障与健听学生在四类材料上回视点个数

2.3.5 回视时间 以回视时间为因变量进行方差分析，结果表明实验材料的主效应明显(F=17.79,P＜0.01)。多重比较结果表明，间隔2句与间隔4句之间有显著性差异(P＜0.05)，间隔2句与间隔6句之间无显著性差异(P＞0.05)，间隔2句与间隔8句之间有非常显著性差异(P＜0.01)，间隔4句与间隔6句、间隔8句之间有非常显著性差异(P＜0.01)，间隔6句与间隔8句之间有非常显著性差异(P＜0.01)。被试类型主效应明显(F=19.32,P＜0.01)；交互作用极其显著(F=5.18,P＜0.01)。

进一步的简单效应检验结果如下。①在间隔2句的情况下，听障与健听学生回视时间有显著性差异(P＜0.05)；在间隔4句和间隔6句的情况下，听障与健听学生回视时间有非常显著性差异(P＜0.01)；在间隔8句的情况下，听障与健听学生回视时间无显著性差异(P＞0.05)。②对健听学生而言，在间隔2句与间隔4句之间回视时间有显著性差异(P＜0.05)；间隔2句与间隔8句之间、间隔4句与间隔8句之间、间隔6句与间隔8句之间回视时间有非常显著性差异(P＜0.01)；在间隔2句与间隔6句之间、间隔4句与间隔6句之间回视时间无显著性差异(P＞0.05)。对听障学生而言，在矛盾信息的4种间隔情况下，回视时间均无显著性差异(P＞0.05)。见表7。

表7 听障与健听学生在四类材料上回视时间(s)

3 讨论

3.1 阅读理解水平

根据实验结果可知，无论矛盾信息的间隔距离是多少，健听学生阅读理解成绩均高于听障学生，这符合预期。无论是听障还是健听学生，矛盾信息的间隔距离均对阅读理解成绩产生了一定的影响，矛盾信息间隔距离近的，阅读理解成绩的差异不大(间隔2句与间隔4句，阅读理解成绩无显著差异；间隔6句与间隔8句，阅读理解成绩无显著差异)；矛盾信息间隔距离远的，阅读理解成绩差异较大。此外，根据阅读理解成绩的均值可以看出，无论听障还是健听学生，矛盾信息间隔距离大的，阅读理解成绩高；矛盾信息间隔距离小的，阅读理解成绩低。由此可见，矛盾信息的间隔距离会对被试的阅读理解造成一定的影响，矛盾信息间隔越大的，造成的影响越小，矛盾信息间隔距离越小的，造成的影响越大。分析原因，可能与个体的工作记忆有关。这验证了前人关于听障学生工作记忆的特征与健听学生类似的结论[19]。

3.2 基于自信心评价的监控指标

本研究使用基于自信心评价的理解监控检测方法，结果发现健听学生随着矛盾信息间隔距离的增加，表现出较高的阅读监控水平，而听障学生无论在哪种矛盾信息间隔情况下，阅读监控水平均较低。在基于自信心评价的监控指标上，被试变量与阅读材料变量之间存在交互作用，通过进一步的简单效应检验，发现对于健听学生而言，在矛盾信息间隔距离差异小的两组阅读材料之间(间隔2句与间隔4句、间隔6句与间隔8句)，基于自信心评价的监控指标上无显著性差异，且在矛盾信息间隔距离小(间隔2句、间隔4句)的阅读材料上，基于自信心评价的监控指标较高，显示出较低的监控能力，而在矛盾信息间隔距离大(间隔6句、间隔8句)的阅读材料上，基于自信心评价的监控指标较低，显示出较高的监控能力。这一结果说明，健听学生在矛盾信息间隔距离小的阅读材料上察觉错误的能力较强，矛盾信息的存在影响了其对自信心指数的判断，健听学生对于矛盾信息的觉察间隔距离在间隔4句与间隔6句之间。而对于听障学生而言，在矛盾信息间隔距离差异小的3组阅读材料之间(间隔4句与间隔6句、间隔4句与间隔8句、间隔6句与间隔8句)，基于自信心评价的监控指标上无显著性差异，且在矛盾信息间隔距离大(间隔4句、间隔6句、间隔8句)的阅读材料上，基于自信心评价的监控指标较低，显示出较高的监控能力，而在矛盾信息间隔距离小(间隔2句)的阅读材料上，基于自信心评价的监控指标较高，显示出较低的监控能力。这一结果说明，听障学生在矛盾信息间隔距离小(间隔2句)的阅读材料上显示出初步的察觉错误的能力，矛盾信息的存在影响了其对自信心指数的判断。由此可见，听障学生对于矛盾信息的觉察间隔距离少于健听学生，听障学生的阅读监控能力低于健听学生。这一结果与前人研究相似[13]。

3.3 基于眼动的监控指标

Rayner和Frazier(1989)指出，回视是由于对文章的理解错误而产生的一种自发行为，当阅读者遇到对句子的理解有错误的词语或者对理解出现歧义，他们的眼睛便能很准确地回视到这个部分。可见，回视行为可以作为阅读者对自己阅读过程监控与调节的指标。本实验中，在以回视为指标的阅读监控能力的测查上，回视次数、回视点个数及回视时间都显示出听障与健听学生之间的差异，健听学生在上述指标上显著高于听障学生，这说明听障学生的阅读监控能力虽然存在，但的确低于健听学生。这一结论与前面两个实验相同。同时发现在回视点个数与回视时间指标上，被试变量与阅读材料变量之间存在交互作用。通过进一步的简单效应检验，发现在间隔2句、间隔4句和间隔6句的情况下，听障与健听学生在上述两个指标上差异很大，但在间隔8句的情况下，听障与健听学生在回视点个数与回视时间指标上无显著性差异。这说明矛盾信息的间隔距离大时(间隔8句)，健听学生与听障学生在以回视为指标的的监控能力上都不强，而当矛盾信息的间隔距离小(间隔2句、间隔4句和间隔6句)，健听学生表现出较强的监控能力，而听障学生表现出较低的监控能力。同时，在矛盾信息的4种间隔情况下，对听障学生而言，回视点个数和回视时间均无显著性差异，说明无论在哪一种矛盾信息的间隔情况下，听障学生的阅读监控水平都很低。

3.4 两种理解监控方法的差异比较

本研究使用了两种方法来检测阅读监控水平。一种是基于自信心评价的理解监控指标；另一种是以回视为指标的眼动检测方法。研究发现，这两种方法的研究结果既有相同，又有差异。两种方法均表明，无论健听学生还是听障学生都有一定的阅读监控能力，且健听学生监控水平高于听障学生。但以基于自信心评价的阅读监控能力指标显示，矛盾信息的间隔距离对健听学生的影响要大于对听障学生的影响；而以眼动回视数据为指标评价监控能力，发现两类学生在矛盾信息的不同间隔水平上变化趋势一致。该结论用眼动的手段验证了前人关于这两种监控方法差异的解释。衡量阅读能力高低的一个主要指标就是单位时间内获取信息数量的多少。在眼动常规指标上，健听学生注视点个数和阅读时间均少于听障学生，而阅读速度、阅读效率则高于听障学生，这一结论与前人研究一致。健听学生在单位时间内处理信息数量多，加工信息效率高；听障学生在单位时间内处理信息数量少，加工信息效率低[14]。

两种测量理解监控的方法都有其自身的优缺点。基于自信心评价的理解监控方法是一种常用的元认知测量方法。该方法的前提假设是个体对理解的自信程度与实际的理解水平之间的吻合程度，越吻合则监控水平越高。由于要求评价的是针对全文的理解程度，因此体现的是对文章整体的延时监控水平，更多反映的是监控能力的心理指标。而以回视为指标的眼动检测方法设计巧妙，与理解监控的过程十分相似。但往往针对的是文章的细节，体现的是对文章局部内容的实时监控水平，是反映监控水平的生理指标。由此可见，要完整的研究阅读监控，最好将这两种评定方法结合起来[13-14]。

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