語言閱讀理解中的眼動研究

摘要：人類的語言閱讀理解是一個十分復雜的過程，眼動記錄可以解釋這一復雜過程的諸多細節信息。本文主要圍繞閱讀理解中的眼動，介紹了有關此方面的一些歷史上的爭論，以及當今的研究成果，可以看出眼動的研究在語言閱讀中有著十分重要的作用。

關鍵詞：眼動；注視；眼跳；閱讀理解

中圖分類號：B842.5 文獻標識碼；A 文章編號：1003－1502(2008)01－0118－04

語言閱讀理解是一個十分復雜的過程，要求視覺、注意、語言和眼動等多方面的協調工作。我們知道。對于閱讀理解的測量可分下線測量和上線測量兩類。比如，對文章回憶率的測量就是一種下線測量，但回憶僅僅是理解的最后—個步驟，這種檢測方法不可避免地遺失掉了閱讀理解前期過程的細節。上線的閱讀測量就可以彌補回憶這種下線測量的不足。上線測量主要包括閱讀時間測量和眼動記錄兩種。眼動記錄是近年來應用最廣泛的測量閱讀理解的方法，它不僅可以用來測量閱讀中的多種加工過程(比如視覺的或語音的加工。注意的轉移，等等)，而且可以幫助我們了解除人類之外的其他動物的理解過程。限動測量的主要優點有二：首先。如上所述，它是—種實時測量，依存于整個閱讀過程本身，追隨著閱讀中注意的每一點細微變化；其次。它是非干擾性的，通過各種結構精密的眼動記錄儀來進行記錄，對讀者的正常閱讀過程基本不造成影響。

本文回顧了近年來在閱讀理解的服動記錄方面所獲得的實驗結果，目的一方面在于粗略介紹眼動實驗的基本范式，另一方面也希望讀者藉此了解認知科學在語言閱讀理解領域的進展。

一、眼動的生理基礎和基本形式

眼球可以被視為一個懸置于柔軟脂肪組織之中(眼窩)的球體，它除了在相互垂直的X軸、Y軸、Z軸方向轉動之外。也能產生輕微的移位。控制眼球的眼外肌主要有3對，分別是：內直肌－外直肌；上直肌－下直肌；上斜肌－下斜肌。眼球的每一個運動都是一組眼外肌的協調和頡頏作用平衡的結果。眼球運動的范圍大約有18°，但是我們現在所采用的眼動研究都是限制頭部轉動的，也就將這一運動范圍限制在了12°之內。

在閱讀理解中，眼動的基本形式可以分為注視(fixation)和跳動(saccade)兩種。注視就是持續將中央凹對準觀察的對象。不過在這一過程中也伴隨了漂移(drift)、震頗(tremor)、不隨意眼跳(involuntary sac-cades)等微小的運動過程。跳動是指。我們在觀察一個物體的時候，目光并非平滑地掃過該物體的表面，而是先在它的某一部分上面略作停留，然后再跳到另一部分上面停留。眼跳是一個非常迅速的、難以察覺的過程，在此期間視覺是模糊不清的。

二、眼動的機制

在注視過程之中(一般持續200－300ms)加工系統獲取信息并構建文字的意義。眼動在閱讀過程中之所以重要，是因為它們先后介導了提取視覺信息和解釋視覺信息這兩個關鍵的認知過程。如此重要的眼動究竟是由什么過程介導和調控的?針對這一問題，研究者已經先后提出了多種眼動機制的模型。

根據博瑪(Bounla)和迪沃德(deVoogd)1974年提出的最小控制理論(minimal-control view)眼動只是為了將更多的視覺信息輸送至加工系統，注視時間長短與詞語的語義性質無關。如今這一理論已經基本被廢棄，因為大量實驗事實已經證明它的錯誤。其中最典型的就是我們所熟知的詞頻效應，也即閱讀者對低頻詞的注視時間明顯長于高頻詞。

視覺勵眼控制理論(visual／oculomotor-control view)則強調，與閱讀相連的視覺，動眼過程控制著眼動。根據這一理論，眼動只是間接地與理解過程相聯系，注視時間長短并不直接與讀者當前的認知思維活動有關。楊(Yang)和麥克庫科(MeConkie)就認為，雖然認知活動會對注視產生一定的影響，但決定注視時間的主要還是生理或視覺的過程。

在較新的認知控制模型(cognitive-control view)中，語言加工在很大程度上決定了眼動的時間。比如我們所熟悉的E-Z讀者模型(E-Z Reader model)就是一種認知控制的模型(Reichle et al..1998)。

莫里森(Morrison)于1984年提出的注意轉移模型(attention-shift model)是E-Z模型的前身。該模型指出，注意在眼跳之前已經轉移到眼跳所指向的方向。也就是說，對于第n個單詞的識別會自動引發注意的轉移并編碼指向第n+1個單詞的眼跳。由此推論，副中央凹(parafoveal)信息的加工時間就等同于眼跳的編碼時間，這一時間的長短與注視中單詞的特性完全沒有關系。顯然，這一理論不能解釋一部分實驗結果，因為許多實驗都觀察到了注視單詞對副中央凹的信息加工有所影響。

于是，漢德森(Henderson)和法拉瑞(Ferreira)在1990年提出了莫里森模型的改良版，加入眼跳編碼時限(saccadic programming deadline)的概念。當第n個單詞比較簡單時，對它的加工沒有超過時限限制，這時候對于第n+1個單詞的副中央凹加工時間就等于眼跳編碼時間。但是如果到達時限之后單詞n還是沒有被識別出來。編碼已經照常啟動，這時候留給第n+1個單詞的中央凹周圍加工時間就變短了。

在前二者基礎上提出的E-Z讀者模型則指出，對于單詞n+l的副中央凹加工時間由以下三個關鍵因素決定：

●對一個詞語的加工包括兩個階段，分別是早期(L1)的字形加工和晚期(12)的語音、語義加工。

●指向第n+1個單詞的眼跳在對第n個單詞完成了L1階段加工之后啟動。

●對n+1的中央凹周圍加工在對第n個單詞完成了L2階段加工之后啟動。

如此說來，對于n的L2加工時間長短就是決定對n+1進行副中央凹加工的時間的主要因素。

最近的一些實驗證據大都比較支持認知模型。比如一個實驗使用了文字消失的范式(讀者開始注視某個單詞60ms后，該單詞消失)，在這種條件下回掃是無效的，因為回掃不會導致前面的單詞重新出現。此時，認知模型的預測是，無論閱讀正常文段或是消失文段時都會出現詞頻效應；而視覺，動眼模型則應推出在消失文段情況下不應該出現詞頻效應，也就是說讀者對于高頻和低頻詞的注視時間應該沒有差別，因為提供視覺信息的刺激在60ms后統一消失了。結果，實驗結論支持了認知模型。

三、眼動過程中的信息加工

圍繞著眼動，有一個人們一直爭論不休的問題：語義信息在多大程度上是同時加工的?位于副中央凹的信息(通常是注視點右側附近的信息)在多大程度上能夠獲得加工?

序列加工觀點認為，一次只有一個單詞進入了語義加工水平，當注視中的這個詞完成了語義加工之后，注意才可以轉向處于副中央凹的下一個單詞。在此之前對副中央凹單詞的加工應該僅限于基本的視覺信息。這里也存在一個特例，就是對短小的、高頻的、從上下文中易于推測出的單詞而言，可能發生跳讀(即跳過這個單詞，對它沒有形成注視)，這時候它的語義信息是在跳讀前的那次注視中被提取的。

而根據注意梯度觀點，注意可以擴散到注視詞附近的幾個詞，所以對兩個相鄰詞的同時語義加工是有可能實現的。或者說，對注視詞和它后面的副中央凹詞的加工在時間上有一定的重疊。比如，當副中央凹在語義上為不可能詞時，對于它左邊的當前注視中詞的注視時間會增長。

但是穆瑞(Murray)的實驗中使用的并不是普通的閱讀范式，而是要求被試判斷兩個句子形態外觀上是否相同。后來芮妮(Rayner)等就提出，當用普通閱讀任務代替穆瑞1998年的比較任務時，沒有證據表明副中央凹詞義加工的存在。芮妮(Rayner)等人在2004年又進一步提出，只有注視點與異常詞的距離在三個字母之內的情況下，處于副中央凹的異常詞才有可能獲得語義加工。但是當時作者并不認為這是副中央凹加工存在的證據，而是將它解釋為，原本指向異常詞的眼動落在了比計劃位置稍近的地方。芮妮等使用的實驗范式是，注視點右邊的詞有兩個形式，分別是目標形式(intended form)和變化形式(changed form)。在注視某個單詞時，其右邊的副中央凹單詞為變化形式；在眼跳時，副中央凹單詞從變化形式轉化為目標形式，讀者不會覺察到這個變化過程。比如說，在目標形式同是歌曲(song)的情況下，先出現的變化形式是曲調(tone)(與目標形式有關)或門(door)(與目標形式無關)，如果存在副中央凹的加工，兩種情況下對于目標詞歌曲(song)的加工應該有所不同(前者更快)。但事實并非如此。因此芮妮等否認了副中央凹加工的存在。

還有實驗加強了副中央凹信息的刺激水平，采用更能激起情緒反應的詞(與性有關，或詛咒語等)，但是同樣也沒有發現達到語義水平的副中央凹信息加工。

四、眼動過程的影響因素

眼動記錄直接反應的是被試閱讀理解的進程，所以我們有理由推想，許多影響讀者閱讀理解的因素都能在影響眼動的模式和策略。比如前面所說的詞頻效應就是一種影響因素。

除了詞語的特性(頻率、詞形、感情色彩，等等)之外，文段的特性更是影響眼動的主要因素。可以想見，當文段的連貫性被打破的時候，閱讀將會出現障礙。因為連貫性有邏輯的、連貫的、常規性組織的文字可以激活一定的基于圖式的預期，這種預期有利于理解和回憶。如果文字上嚴重的不連貫性干擾到了基于圖式的預期，閱讀反而會受到阻礙。

眼動和注視的數據表明，閱讀不連貫文字需要更多的加工資源(總的注視時間和注視次數都會增加)，其中包括一定數量的回掃。但是在閱讀這種意義不連貫的句子時，平均注視時間并沒有顯著變化，人們推測這是因為不連貫性是發生于整個句子水平而非個別單詞水平，所以平均下來的注視時間不會受此影響。但是對于不連貫句子的注視頻率是會增加的。比如，有實驗發現，對某工作人員使用人稱代詞指代，當使用的代詞指向一個與人們對該職業的思維定勢不符的性別時，如：工程師，女性(engineer:female)，對于代詞和緊隨其后的單詞的注視增長。提供線索的前文可以消除這種不匹配效應。

其實，對于影響眼動的因素的研究已經開展了很長時間。早在1980年，約翰遜(Johnson)和曼德勒(Mandler)提出了一個故事語法理論，說的就是，打亂故事一般所遵循的結構將會妨礙閱讀，并延長加工時間。同年，漢博蘭德(Haberlandt)提出邊際轉換效應，證明處于兩個情節交界處的句子需要更長的加工時間。與此類似的，主題轉換效應則是說，將文章從一個副主題轉向另一個副主題的句子將會吸引更多的視覺注意，而重復閱讀的時候這種效應會消失。另外，—個出乎意料的故事結尾也會導致更多回掃。

除了文段之外，也還存在其他影響眼動的因素。比如，我們知道。為文章提供一個題目有助于對文章的理解和記憶。眼動研究也確實發現了，題目可以減少回掃的頻率，降低句末閱讀時間和對目標詞的注視時間，還可以幫助讀者理解段中的模糊詞。

另外，值得一提的是，現有的閱讀理論普遍認為，眼跳取決于文段詞與詞之間的空隙。但是有實驗表明，當閱讀無空隙的文段的時候，注視時間有一定的增加，總的閱讀速度有一定的下降。但是讀者的理解程度和回掃的頻率并沒有顯著變化。眼跳記錄中唯一可觀測的宏觀變化就是正向眼跳長度的縮短，但這可能是由于無空隙文段排列緊密，在每一度視角中所包含的信息量更大，而并不能證明每一眼跳所涵蓋的文字長度真正變短了。進一步檢查局部眼動可以發現，在閱讀有空隙和無空隙文段時讀者所使用的眼動策略是相同的，這就意味著解釋有空隙文段閱讀理解的眼動理論也可以用來解釋無空隙文段的閱讀，而詞語之間的空隙在指導眼動時所起到的作用也許并不如詞語本身的作用大。

五、眼動實驗的多樣化應用

除了應用在閱讀理解研究之外，眼動記錄實驗作為一種無創、無干擾的實時記錄技術，在其他研究領域也有廣泛應用。

最典型的莫過于對于注意的研究，比如有一篇文獻在有分心刺激的閱讀任務中進行眼動追蹤研究，結果發現年輕人和老年人在注視頻率和注視時間上都沒有差別，但是年輕人在總的閱讀時間和理解上要優于老年人，這可能是由于老年人區分工作記憶中目標刺激和分心刺激的能力有所下降。另外，眼動也用來間接測量閱讀中的其他加工過程，比如語音編碼過程。有文章通過文段中的同音錯誤詞(比如將wore變為war)和非同音錯誤詞(比如將wore變成tore)來檢測此過程，眼動記錄表明同音錯誤詞對讀者造成更大的干擾，比如導致更長的注視時間等等。眼動實驗還證明，讀者可以在默讀的時候激活詞語水平的韻律加工。

最后。由于眼動實驗的標準化和簡便易行，有許多實驗試圖將其與其他指標關聯起來，將其作為一些能力的測試標準。比如，有實驗利用眼動記錄揭示了閱讀障礙與阿爾茲海默癥(Alzheimer Disease，AD)的嚴重程度呈正比關系。由此說明眼跳的不規律性可以驗證(甚至是預測)神經系統退行性病變的發生。還有人討論了眼動數據對閱讀理解的預測。通過閱讀能力和和詞匯的前測將被試分為高閱讀能力和低閱讀能力者。對于閱讀理解的最好預測指標是注視長度；而注視頻率、回掃、閱讀速度等等都不能有效預測理解。 通過上述介紹，相信讀者已經對語言閱讀理解中的眼動過程有了初步了解。一方面，眼動記錄技術當然不僅僅局限于對文字閱讀的測量，在對圖片、實物的注視或其他認知過程的研究當中也要用到它；另一方面，現在的閱讀研究如果離開了眼動記錄，幾乎可以說是寸步難行的。當然，眼動記錄也有它的局限性，需要人們不斷地嘗試和改進，而且在適當的時候或許應該另辟蹊徑，比如使用功能性核磁共振技術與眼動結合，以幫助我們更加深入地探索人類閱讀理解這一復雜過程的奧秘。

責任編輯：宋 奇