外語心理語言學“規(guī)模潛伏數(shù)據(jù)采集軟件”開發(fā)與應用研究

邵杰明 聞炳海 張少林 潘賽仙

（1.桂林市財政局，廣西 桂林 541002；2.3.4.廣西師范大學，廣西 桂林 541004）

外語心理語言學“規(guī)模潛伏數(shù)據(jù)采集軟件”開發(fā)與應用研究

邵杰明1聞炳海2張少林3潘賽仙4

（1.桂林市財政局，廣西 桂林 541002；2.3.4.廣西師范大學，廣西 桂林 541004）

規(guī)模性潛伏數(shù)據(jù)采集軟件是研究我國龐大外語學習群體之外語認知心理的客觀數(shù)據(jù)采集工具,缺少這類軟件已經嚴重制約了我國外語認知心理的科學研究。本研究采用跨學科人員合作模式，研制開發(fā)可同時采集50人外語認知心理過程的潛伏數(shù)據(jù)軟件。通過多次檢驗、修改、應用，此軟件已具備實用性和穩(wěn)定性，可采集外語產出與理解過程的多種認知潛伏數(shù)據(jù)，為外語學習、理解、產出等心理加工過程的分析提供了科學依據(jù)。

潛伏數(shù)據(jù)；軟件；開發(fā)；應用；外語心理語言學

1 前 言

心理語言學研究領域的潛伏數(shù)據(jù)（latency data）指語言感官刺激呈現(xiàn)和人們話語反應行為出現(xiàn)之間的時間延遲，又稱反應時（response time）。它是語言加工速度或語言加工效率的指數(shù)，通常用來測量語言心理操作過程的持續(xù)時間和效果，并據(jù)此分析語言認知加工過程。在計算機科學領域，潛伏數(shù)據(jù)指計算機啟動一項要求和獲得應答之間的時間。國外的心理語言學研究通常應用計算機潛伏數(shù)據(jù)采集軟件獲得語言加工的客觀數(shù)據(jù)，探索母語或二語習得、理解與產出的心理過程，內容涉及語言加工機制在處理語言各樣態(tài)、各層面、各維度時的作用與局限，以及學習者處理各種不同廣度、深度、強度、難度、復雜度語言材料的認知過程，等等。

我國的外語教學研究領域目前缺少探索外語學習認知心理的測量工具。盡管外語實證研究方法近年來受到重視，應用日益增多，但采集數(shù)據(jù)主要還是通過調查問卷和測試，這種研究雖然比過去經驗型、評論型、直覺型、總結型的研究（Stern,1983:57-58）有進步，但仍不能了解外語學習、理解、產出的客觀心理過程，不能為優(yōu)化教學過程提供足夠有效的科學依據(jù)。

本研究由計算機和英語教學領域的研究者組成的攻關團隊合作進行，共同研發(fā)規(guī)模性潛伏數(shù)據(jù)采集軟件，并檢驗其在英語認知心理過程測量的應用效果，力圖填補我國外語研究這一方面的不足。

2 開發(fā)軟件基本功能原型系統(tǒng)

該軟件開發(fā)的第一步是項目組成員根據(jù)外語心理語言學研究對軟件功能的要求，構建開發(fā)環(huán)境和實驗環(huán)境，組織人員設計開發(fā)基本功能的原型系統(tǒng)，確定以使用B/S模式設計開發(fā)英語潛伏性數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)作為研究方向。然后在AJAX（Garrett,2005）+ASP、FLASH+ASP、ActiveX+ASP三個技術解決方案中挑選出AJAX+ASP、FLASH+ASP兩種技術解決方案。隨后項目組成員對 AJAX+ASP方案和FLASH+ASP方案分別進行了驗證。

驗證結果表明，使用ASP+AJAX時，客戶端表現(xiàn)層、描述層、行為層能做到完全分離，各個層次之間相互耦合不大，方便多人協(xié)作開發(fā)。而且在這種模式下，修改屏幕上顯示的數(shù)據(jù)也不需要像傳統(tǒng)WEB開發(fā)方式那樣跳轉或刷新整個頁面，對時間數(shù)據(jù)的記錄和采集可以在客戶端完成，避免網絡延時和服務器延時帶來的采集精度延時。另外，這種模式中各個功能模塊都是獨立運行的，只要按功能劃分模塊，再分別對這些模塊設計編碼，組合后就可以進行最終部署。因此，團隊決定以AJAX+ASP構架開發(fā)系統(tǒng)。

3 開發(fā)軟件系統(tǒng)中的各個模塊

圖1 、圖2展示了此軟件的框架結構和各個模塊。

圖1 .規(guī)模性潛伏數(shù)據(jù)采集軟件框架模塊

圖2.規(guī)模性潛伏數(shù)軟件模型模塊設計編碼類別

此軟件框架包括：數(shù)據(jù)庫類、Ajax類、用戶類、JS xml類。軟件各個模型模塊都分為三部分：ASP行為部分、XML結構、JS行為部分。設計編碼的步驟按照先設計XML(1986 ISO8879)結構、再設計ASP行為、再設計JS行為進行。完成框架開發(fā)后將其引入系統(tǒng)，只需要根據(jù)模型模塊的實際需求，寫少量的數(shù)據(jù)庫查詢、輸出代碼就可以完成模型模塊ASP部分開發(fā)。而將用戶驗證、XML初始化、XML接收、XML解析、XML輸出、數(shù)據(jù)庫連接等操作交給框架模塊執(zhí)行。客戶端只需要調用JS XML類解析XML并動態(tài)加載到HTML中，封裝XML請求發(fā)送到各個ASP入口點，就可以完成Java Script部分的開發(fā)，將客戶端的用戶認證、XML解析、用戶界面交互交給框架完成。引入框架將大大提高軟件模塊化，并將各個模塊之間的耦合度降到最低，使得各個模塊之間只有在數(shù)據(jù)庫中存在耦合。大大降低軟件開發(fā)復雜度，軟件模塊的添加、修改、編碼都將會按流水作業(yè)一般完成。引入框架，研究者只需要把精力集中在數(shù)據(jù)處理部分。例如，Teacher Add Examination To Class.asp模塊代碼中，代碼第1到第11行是框架代碼，所有其他同類模塊中都有一份這樣的代碼。該模塊的第11至第22短短幾行就實現(xiàn)了該模塊的主要功能，即將一道試題添加到一個班級的測試列表中。而實際運行中的用戶認證、登陸認證、參數(shù)傳遞等都交由框架自動處理。

4 軟件應用檢驗

檢驗的第一步在計算機實驗室的6臺電腦上聯(lián)機進行。由于測試結果良好，完全達到要求，隨后將此軟件掛在廣西師范大學獨秀網，進行規(guī)模性潛伏數(shù)據(jù)采集試用。獨秀網的服務器是聯(lián)想一臺高性能刀片機服務器（2005年托管網絡中心，100M校園網帶寬）。服務器上沒有安裝任何大程序，只打開了IIS、FTP和防火墻，沒有實時殺毒軟件。2007年使用PHP+MYSQL DISCUZ!論壇曾有1300人同時在線，速度還非常快。

檢驗的第二步，采用根據(jù)心理語言學理論與實驗原理設計并編寫的英語實驗材料，組織100名大學生，分別檢驗本軟件系統(tǒng)對視覺理解和語音產出兩個方面規(guī)模性潛伏性數(shù)據(jù)采集與測試功能的效果。檢驗程序如圖3、圖4所示。

圖3 .視覺刺激-話語產出實驗程序

圖4 .視覺刺激-理解判斷實驗程序

“英語視覺感官刺激→英語話語判斷理解”功能測試有32組，每組4句英語理解判斷材料，50人同時使用該軟件測試。測試時，題目一次性發(fā)送，用戶不刷新頁面就不需要請求服務器。每組題按照設計只向服務器端發(fā)送一個答案保存請求。只調用一次數(shù)據(jù)庫插入，對服務器達到最大優(yōu)化。測試結果良好，但存在兩個小問題：（1）數(shù)據(jù)庫設計時，一個字段的默認值為NOW，但是測試記錄的時間不準確。幾個測試是不同時間進行的，但是時間記錄卻一致；（2）有數(shù)據(jù)丟失現(xiàn)象，如50人參加32組視覺材料理解測試，應該有50×32=1600條記錄，可是數(shù)據(jù)庫中只有1524條記錄，約有5%的數(shù)據(jù)丟失。丟失的原因分別為用戶沒有完成測試和系統(tǒng)丟失數(shù)據(jù)。

“英語話語感官刺激→英語話語產出”語音潛伏數(shù)據(jù)功能測試使用48組英語語言與圖片刺激，觀察對英語口頭語言產出的啟動效應，50人同時使用該軟件測試的問題比較大。在測試過程中，有接近1/3的計算機出現(xiàn)了測試一半時彈出“對話框錯誤”的提示，瀏覽器自動退出，因而測試記錄混亂，無法實施統(tǒng)計。檢查原因發(fā)現(xiàn)：（1）多媒體教室的麥克風有些直接接到多媒體面板上，不是直接接到電腦上，因而電腦不能完全記錄語音產出的時間與結果。（2）在使用 ActiveX上傳錄音過程中，服務器壓力太大，返回404錯誤頁面，造成ActiveX異常退出，進而引發(fā)IE崩潰。

5 軟件的完善與應用

由于話語產出錄音問題比較大，經過分析，項目組決定放棄 FMS錄音模塊，轉而使用 C++（Stanley 2006）開發(fā)MFC框架的ActiveX錄音控件。在ActiveX控件中調用C++開源mpg 123 MP3編碼解碼庫（張益貞、劉滔，2003）完成錄音。錄音上傳部分使用MFC類庫中的Chttp Connection、ChttpFile、Cinternet Session，類以模擬WEB中POST提交表單的方式將封裝了 MP3錄音文件的 XML文檔提交到ASP服務器端。ASP服務器端解析XML還原出MP3文件（Hunter, Rafter, Fawcett,2009），并將MP3文件存儲在服務器上（如圖5所示）。

圖5 .改進后的錄音模塊

另外，對數(shù)據(jù)丟失問題進行了系統(tǒng)升級解決方案論證，創(chuàng)建新的ActiveX組件，在ActiveX中啟動測試應用程序，測試應用程序內嵌IE組件，在該IE組件中調用原來的程序進行測試。在修改過程中，項目組進行了反復測試，解決各種問題，軟件功能有了較大改善。

對軟件進行改進后，利用廣西師范大學雁山新校區(qū)的新設備再次進行軟件測試，每組50人，成功獲取外國語學院教師與研究生做心理語言學研究所需的 6項規(guī)模性潛伏數(shù)據(jù)與測試結果。它們涉及如下研究領域：英語句法啟動效應研究，英語主/賓型與先行詞生命度對關系從句加工難度影響的研究，合成詞加工過程中的部分整合關系結構研究，英語工作記憶廣度與語言水平對英語學習者隱喻理解影響的研究，長時記憶中的英語詞長效應實驗研究，數(shù)吸引效應對英語主謂一致影響的實驗研究。采集的數(shù)據(jù)有較好的客觀性，對六項研究提供了科學的數(shù)據(jù)依據(jù)。

6 結 語

外語心理語言學是基于實驗的認知科學分支，主要研究外語信息在大腦中如何表征、如何轉換、如何儲存、如何提取等心理過程，與外語教學密切相關。由于外語研究面向的是不同外語使用者和學習者群體，只有采集大樣本數(shù)據(jù)才能利用推斷統(tǒng)計學進行研究結果的外部效度檢驗。從這個意義上說，開發(fā)規(guī)模性潛伏數(shù)據(jù)采集軟件對促進外語心理語言學研究有積極促進作用。目前，完善后的此軟件掛在廣西師范大學獨秀網上（http://www.dxw.gxnu.edu.cn/newphp2/,管理員帳號和密碼:admin），歡迎外語教學研究領域的研究人員登陸注冊使用。

[1]Garrett,J.J.2005.Ajax:A New Approach to Web Applications[EB/OL].http://www.adaptivepath.com/ideas/essays/archives/000385.php.

[2]Hunter D,J.Rafter,J.Fawcett(吳文國譯).XML入門經典(第四版)[M].北京:清華大學出版社,2009.

[3]Stanley B.Lippman,Barbara E. & Moo Josée LaJoie(李師賢等譯).C++Primer(第四版)[M].北京:人民郵電出版社,2006.

[4]Stern H.H.Fundamental Concepts of Language Teaching[M].上海:上海教育出版社,1983.

[5]張益貞,劉滔.Visual C++實現(xiàn)MPEG/JPEG編解碼技術[M].北京:人民郵電出版社,2003.

TP39

A

1673-2219（2011）09-0142-03

2011－05－26

本研究為新世紀廣西高等教育教學改革工程立項項目（桂教高教[2008]151號）成果之一。

邵杰明(1979－)，男，山西運城人，計算機工程師，在職碩士研究生，研究方向為計算機應用與網絡。聞炳海（1976－），男，河北石家莊人，計算機科學與信息工程學院講師，計算機專業(yè)在讀博士研究生，研究方向為計算機軟件開發(fā)與應用。張少林（1953－），女，山東成武人，碩士，外國語學院教授，研究方向為心理語言學、應用語言學。潘賽仙（1978－），女，湖南益陽人，碩士，外國語學院講師，研究方向為英語教學。

（責任編校：京華）