基于眼动实验范式研究学习者一外与二外的知觉广度差异

朱茜

（华中科技大学外国语学院，湖北武汉 430074)

一、研究背景

阅读是我们获取信息的重要来源，现代社会85%以上的信息都是通过阅读获得，这需要我们不光要从字里行间获取文本信息，还需要从宏观的角度对信息进行加工处理，以达到全面理解信息。在阅读的过程中将自身的认知、思维的变化和眼动加工技术熟练结合，是目前认知心理学领域研究阅读能力的热门方法[1]。

眼动研究在国外已经有了100多年的发展历史，早在19世纪，就有研究者通过考察人们的眼球运动来探讨人的心理活动，推测人们的认知能力及信息提取和加工机制。我国的眼动研究起步较晚，开始于20世纪80年代初，随着科学技术的不断发展，眼动仪的用途也朝着多用途发展[2]。眼球运动作为视觉信息提取和加工的生理和行动表征，能客观全面地反映视觉信息选择、注意力变化、知觉广度和知觉范围等诸多信息。基于此，眼动仪的应用已从基础心理学扩展到人文社科医多学科领域。当前，为鼓励大学生自主创新研究，越来越多的高校购入眼动仪设备，以提供学生开展跨学科和跨领域研究。

认知心理学，作为外国语言学及应用语言学和心理学领域的一门新兴交叉学科，近几年激发起了外语专业学生的广泛兴趣，眼动追踪技术是研究认知心理学的重要手段之一。因此，为了让学生了解最新的眼动实验技术，扩大研究视野，激发学生对眼动研究的兴趣，并拓宽学生研究领域的研究渠道，本研究将带领学生一起对所研究的内容进行文献梳理，和学生一起得出数据、分析数据、讨论结果，最终让学生获得一次眼动实验技术的经验。

眼动实验可以通过眼动仪记录人眼在注视、扫描认知对象时的眼球运动来研究视觉认知规律，并获取丰富的分析资料的实验方法。将眼动研究应用于阅读领域，可以考查个体阅读过程中认知加工机制的差异[3]。根据一次注视中获取信息的类型，知觉广度又可以分为三类：词长信息广度，字母特点识别广度与字母身份识别广度，知觉广度在读者的阅读过程中扮演着重要的作用，它给读者提供了对未注视的信息进行预加工的机会，对知觉广度的研究通常使用移动窗口范式。

利用眼动追踪技术，研究者们发现，与阅读母语时的知觉广度相比，学习者阅读第二语言的知觉广度要更小，在指标上表现为阅读速度慢，向右眼跳距离短。中央凹加工负荷假说认为，当前注视词的加工难易程度会放大或缩小读者的阅读知觉广度，意思是，如果眼睛当前正在注视的词汇容易识别，那么中央凹的负荷程度较低，则会有更多的注意策略对副中央凹右侧区域的信息进行提取和加工，因此阅读知觉广度更大，反之则更小[4]。由此推测，与英语母语者相比，英语专业学习者在阅读时，因对当前注视的词汇较母语者费时，所以中央凹加工负荷程度较高，不能将更多的注意点分配至副中央凹右侧更大范围的信息，导致阅读的知觉广度小，从而影响阅读速度。也有研究通过句子难易程度这个变量发现英语母语者阅读知觉广度随着句子难度的提高而变小。Rayner的研究发现，英语母语者在阅读难度较高的句子时，其知觉广度较阅读难度较低的句子小，这说明阅读难句子时，当前注视的内容较难识别，那么中央凹的负荷程度较高，则没有更多的注意策略对副中央凹右侧区域的信息进行提取和加工，从而导致阅读知觉广度变小[5]。然而也有不同的声音，二语者的研究结果与此不同：有研究通过二语者水平这个变量发现，高水平二语者（日本大学生），其英语阅读速度（176词/分）明显快于低水平二语者的阅读速度（113词/分），但是高、低水平的二语者的阅读知觉广度是一致的，这说明高水平二语者并没有将更多的注意策略分配到副中央凹右侧区域更远的信息，从而形成更大的阅读知觉广度，这一点不符合中央凹加工负荷假说[6]。基于以上研究，目前尚未对学习者第一外语与第二外语的知觉广度差异进行研究。本研究推测，学习者一外与二外的知觉广度存在差异。结合Leung等人的研究设计，本研究将设置专业水平变量来验证学习者一外与二外的知觉广度差异，以期更好地理解阅读知觉广度的定义，同时探讨引起差异的原因。

二、研究方法

（一）实验设计

实验设计采用2（英语专业水平：良好、合格）X 6（窗口条件：整行条件（FL）、L0R3窗口、L1R3窗口、L2R3窗口、L2R2窗口、L2R1窗口）的混合实验设计，其中专业水平为被试间变量，窗口条件为被试内变量。

（二）被试

选取我院取得英语专业八级考试结果为“良好”的20名学生，取得考试结果为“合格”的28名学生作为本实验的被试。所有的被试裸视力或者矫正视力均正常，此前未参加过此类实验。

（三）实验材料

为避免材料熟悉性对实验结果的影响，本研究从英语专业八级模拟题和日本语能力测试N2模拟题中选取英语和日语句子各60句，将句子分成3组，每组各20句。请3组专任英语和日语教师分别对3组句子材料进行评定，请老师从学生的角度出发，分别对各组的句子难易度进行5点量表的评定（评定标准：1非常容易，5非常难）。3组专任教师文化程度均博士研究生毕业，不存在显著差异。根据教师的评定结果，最终确定的实验材料为选取句子数量各40句，其中难句子的难度平均值大于等于2.3，易句子的平均值小于等于1.2。

（四）实验仪器

本实验采用由加拿大SR公司生产的EyeLink 1000 Plus 眼动仪记录眼轨迹，其采样率为1000Hz，显示器是22英寸，刷新率为120Hz，屏幕分辨率为1024×768，显示器屏幕距离被试眼睛的距离为70cm，每两个字符对应约0.9°的视角。

（五）实验程序

实验采用眼动追踪技术中的移动窗口范式，按照实验程序，在正式实验之前，让被试熟悉实验的流程，再进入正式实验，即按照指导语－相机校准－调节有效性－实验内容－结束语步骤来操作。参照以往研究，以当前注视词为中心，以词为单位设置可视窗口，见图1。

按照图1所示，符号“*”代表被试当前眼睛注视点的位置，使用“x”作为掩蔽材料，即可视窗口中的内容正常呈现，窗口外用“x”符号来掩蔽。可视窗口跟着读者注视点的移动而移动。该范式的逻辑是：当可视窗口太小时，阅读速度会受到阻碍，当可视窗口的大小达到读者的阅读知觉广度时，即读者在该可视窗口条件下的阅读速度或眼动指标与整行条件下的阅读速度或眼动指标不存在显著差异时，该可视窗口便是读者的阅读知觉广度。设定的5种窗口分别与整行条件（FL）比较来确定注视词左侧和右侧的知觉广度。实验采用拉丁方设计窗口条件的呈现顺序，一次呈现一句，字体使用Times New Roman体，字号11号字，实验设置20道判断题来确定被试是否认真阅读。以第一外语英语为例，如图1：

图1 移动窗口范式中可视窗口条件下的示意图

三、结果

（一）数据选择

参照以往实验标准对以下数据进行删除：1.眼动记录失败（专业水平较低的，有8句的眼动轨迹未被眼动仪记录）；2.眼跳距离为2和注视时间少于4的句子的数据；3.删除平均数在3个标准差范围之外的数据；一共删除的数据占总数的7.2%。数据分析过程中选取的被试答题正确率均在85%以上，说明被试阅读认真。

实验数据使用SPSS 24.0 进行处理，将FL与各个可视窗口条件下进行配对比较，从而考察不同专业水平阅读句子时达到的知觉广度。本研究将整行条件下的阅读指标作为基线水平，即在可视窗口下的阅读指标与整行条件下的指标差异不显著。

参考以往研究，本研究选用平均注视时间、向右眼跳距离、阅读速度作为分析知觉广度大小的指标。平均注视时间指被试在阅读该句子时所有注视点持续时间的平均值，反映了中央凹处信息加工情况；向右眼跳距离指被试向右眼跳开始至结束之间的距离，反映了副中央凹处信息提取的情况；阅读速度指被试在单位内阅读的英语单词和日语单词的个数，被认为是测量阅读知觉广度最主要的参考指标。

（二）结果分析

1.平均注视时间。参考表1和表2，经方差分析发现，不同眼动指标，存在有专业水平及窗口的主效应差异。在平均注视时间上，阅读英语句子时英语专业水平条件主效应显著F1（2，110）=2.7，p=0.068，np²=0.049；F2（2，219）=74.36，p＜0.05，np²=0.409，窗口条件主效应显著F1（5，549）=517.9，p＜0.05，np²=0.819；F2（10，1072）=1288.62，p＜0.05，np²=0.863。阅读日语句子时英语专业水平条件主效应显著F1（2，110）=2.54，p=0.068，np²=0.056；F2（2，219）=78.54，p＜0.05，np²=0.607，窗口条件主效应显著F1（5，549）=422.3，p＜0.05，np²=0.756；F2（10，1072）=1054.23，p＜0.05，np²=0.664。这说明随着英语专业水平的提高，被试阅读英语和日语句子的平均注视时间均变短，其注视时间均随着可视窗口的增大而逐渐变小。

表1 不同英语专业水平在窗口条件下阅读英语句子的各项眼动指标平均值

表2 不同英语专业水平在窗口条件下阅读日语句子的各项眼动指标平均值

2.向右眼跳距离。阅读英语句子时专业水平的主效应显著F1（2，110）=10.3，p＜0.05，np²=0.15；F2（2，219）=213.6，p＜0.05，np²=0.649，窗口的主效应显著F1（5，549）=427.6，p＜0.05，np²=0.83；F2（10，1072）=463.23，p＜0.05，np²=0.763。阅读日语句子时专业水平的主效应显著F1（2，110）=21.3，p＜0.05，np²=0.35；F2（2，219）=236.5，p＜0.05，np²=0.748，窗口的主效应显著F1（5，549）=498.5，p＜0.05，np²=0.74；F2（10，1072）=498.63，p＜0.05，np²=0.789[7]。数据说明随着英语专业水平的提高，被试阅读英语和日语句子的向右眼跳距离均随着变长，说明副中央凹处提取的信息更多，另一方面也说明随着窗口的增大，被试向右眼跳距离逐渐变长。以上结果说明，英语专业八级水平为“良好”的学习者不管是阅读英语句子还是日语句子，其向右眼跳距离显著长于结果为“合格”的学习者[8]。然后将窗口条件下的眼跳距离与整行条件FL比较发现，阅读英语句子时，窗口条件主效应在整行条件与L1R3窗口比较中差异显著，F（1，35）=10.3，p＜0.05，np²=0.218；阅读第二外语日语句子时，窗口条件主效应在整行条件与L2R3窗口比较中差异显著，F（1,35）=63.5，p＜0.05，np²=0.619[9]。以上数据说明，被试在阅读英语和日语句子时，知觉广度是不对称的，被试在阅读英语句子的阅读知觉广度是注视词的左侧1个词至右侧3个词；阅读日语句子的阅读知觉广度是注视词的左侧2个词至右侧3个词，和阅读英语相比，阅读日语知觉广度较大[10]。

3.阅读速度。阅读英语句子时专业水平的主效应显著F1（2，110）=63.5，p＜0.05，np²=0.63[11]；F2（2，219）=1039.8，p＜0.05，np²=0.843，窗口的主效应显著F1（5，549）=374.3，p＜0.05，np²=0.79；F2（10，1072）=1079.23，p＜0.05，np²=0.765。阅读日语句子时专业水平的主效应显著F1（2，110）=59.6，p＜0.05，np²=0.59；F2（2，219）=996.25，p＜0.05，np²=0.649[12]，窗口的主效应显著F1（5，549）=276.4，p＜0.05，np²=0.67；F2（10，1072）=943.48，p＜0.05，np²=0.564[13]。这表明，被试在阅读英语和日语句子时，阅读速度均随着英语专业水平的提高而显著提高，随着窗口的增大而增大。将窗口条件下的阅读速度与整行条件FL比较发现，阅读英语句子时，窗口条件主效应在整行条件与L0R3窗口比较中差异显著，F（1，35）=24.6，p＜0.05，np²=0.421。阅读第二外语日语句子时，窗口条件主效应在整行条件与L2R3窗口比较中差异显著，F（1，35）=86.7，p＜0.05，np²=0.736[14]。以上数据说明，被试在阅读英语和日语句子时，阅读速度均随着窗口的增大而增大，且被试在阅读日语句子时，速度比阅读英语句子快。

四、讨论及展望

综合本实验平均注视时间、向右眼跳距离、阅读速度三项眼动指标发现[15]，随着英语专业水平的提高，大学英语专业大四学生在阅读第一外语英语和第二外语日语句子时的平均注视时间均变短，向右眼跳距离均变长，且阅读速度均随着英语专业水平的提高而显著提高[16]；学生阅读第一外语和第二外语的阅读知觉广度存在差异，在阅读英语句子的阅读知觉广度是注视词的左侧1个词至右侧3个词[17]；阅读日语句子的阅读知觉广度是注视词的左侧2个词至右侧3个词，和阅读英语句子相比，阅读日语句子时知觉广度较大，阅读速度较快[18]。由此可推测，随着阅读技能的增加，学生的副中央凹信息提取和加工能力增强，因此英语专业水平良好的学生在阅读日语句子时，其对阅读信息加工的效率要高于英语专业水平合格的学生，也有可能是学生第一外语学习策略对第二外语的学习起了正迁移的作用，但是本研究没有对此进行分析对比，未来的研究可以进一步考虑结合语言迁移来进行探讨[19]。关于和阅读英语句子相比，阅读日语句子时知觉广度较大这一点，也有可能是日本语是由日语汉字和平假名共同构成的文本，这一点对于汉语母语者来说，在一定程度上促进了阅读的熟悉性，但这仅仅是假设，在今后的研究中可对汉语母语者和日语学习者做对比研究进一步探讨。