閱讀眼動(dòng)研究發(fā)展現(xiàn)狀及前景分析

朱吉寬+李美華

一.引言

自人類開始把各種事跡記錄在冊(cè)開始，閱讀的習(xí)慣便在逐步形成。古時(shí)候，閱讀是貴族人家才能進(jìn)行的認(rèn)知活動(dòng)，而隨著社會(huì)的發(fā)展，閱讀已經(jīng)成為我們每個(gè)人在日常生活、工作和學(xué)習(xí)中必須進(jìn)行得一種認(rèn)知活動(dòng)，并且這種認(rèn)知活動(dòng)能力從識(shí)字就開始就在不斷地被訓(xùn)練和提高。閱讀它不僅是一種心理認(rèn)知活動(dòng)，而且還是獲得知識(shí)經(jīng)驗(yàn)的重要手段之一。

關(guān)于閱讀的眼動(dòng)研究起源于西方，歐美國家對(duì)閱讀眼動(dòng)的發(fā)現(xiàn)、觀察和研究開始的最早，因此歐美國家在這方面的研究擁有極高話語權(quán)。在19世紀(jì)，西方的科學(xué)工作者已經(jīng)認(rèn)識(shí)到眼動(dòng)規(guī)律和閱讀技能存在一定的關(guān)系，但是受限于技術(shù)發(fā)展水平因素，研究人員只能通過面對(duì)面觀察的方法來研究閱讀者的眼動(dòng)規(guī)律，但是這種方法有比較大的局限性：一是研究的數(shù)據(jù)不夠準(zhǔn)確，所測(cè)量的數(shù)據(jù)具有較大的誤差。二是研究在非自然的情景下進(jìn)行，研究者很容易對(duì)閱讀者造成干擾。

正是鑒于原始眼動(dòng)研究方法的弊端，科技革命以來，尤其是電腦和攝像技術(shù)的發(fā)展，研究人員便將新技術(shù)應(yīng)用其中，于是測(cè)量更加精確、自然的眼動(dòng)儀誕生。眼動(dòng)儀的出現(xiàn)極大的促進(jìn)了眼動(dòng)研究朝著精細(xì)化方向發(fā)展，即眼動(dòng)研究開始關(guān)注嚴(yán)格的實(shí)驗(yàn)范式，精確數(shù)據(jù)的采集，科學(xué)的數(shù)據(jù)分析。在當(dāng)今知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代，如何快速獲取信息成為相關(guān)研究人員的關(guān)注焦點(diǎn)。隨著研究的一步步的深入和成熟，研究人員發(fā)現(xiàn)，閱讀中能反映閱讀規(guī)律的有注視次數(shù)，注視時(shí)間，瞳孔直徑，回視次數(shù)，閱讀速度，并且根據(jù)心理科學(xué)實(shí)驗(yàn)方法創(chuàng)立了的相應(yīng)的研究理論和研究范式，在閱讀研究方面也形成了先進(jìn)移動(dòng)窗口范式和命名法等技術(shù)和E-Z讀者模型等理論體系。下面我將對(duì)眼動(dòng)技術(shù)及理論，國內(nèi)外眼動(dòng)研究的發(fā)展現(xiàn)狀以及眼動(dòng)研究的應(yīng)用前景展開分析。

二.主要研究范式與理論介紹

1.移動(dòng)窗口法

移動(dòng)窗口法就是研究人員事先將研究材料輸入電腦，通過一定的程序設(shè)置，使得讀者在自左至右閱讀的過程中，眼睛所注視到的每一行文字的地方就會(huì)呈現(xiàn)文字，而沒有注視到的地方則會(huì)被白色的屏幕遮擋住，也即所謂的掩蔽。有的實(shí)驗(yàn)中，采用的掩蔽材料可能會(huì)有所不同，比如使用“*”號(hào)將文字材料掩蔽掉。移動(dòng)窗口技術(shù)主要用來研究閱讀知覺廣度問題。如果閱讀知覺廣度比較大，那么在閱讀的過程中文字可能會(huì)間隔呈現(xiàn)或者呈現(xiàn)速度較快。如果閱讀者的閱讀知覺廣度比較小，那么文字則可能會(huì)依次呈現(xiàn)。此方法的優(yōu)點(diǎn)就是能夠在比較自然的情景下準(zhǔn)確的探討閱讀者閱讀知覺廣度的大小，但是被試在進(jìn)行閱讀時(shí)沒法回視，這與真正的閱讀環(huán)境有點(diǎn)出入。

2.命名法

命名法要求被試閱讀一篇文章，隨后呈現(xiàn)一個(gè)視覺目標(biāo)刺激，并要求被試用語言回答。回答得方式有讀出該目標(biāo)詞，或用一個(gè)詞作答。使用最廣泛的就是詞的命名法，在這種方法中，要求被試閱讀屏幕上呈現(xiàn)的刺激，屏幕上先出現(xiàn)的一個(gè)視覺信號(hào)提示目標(biāo)刺激馬上就要出現(xiàn)，并且要求被試盡快地說出該目標(biāo)刺激，反應(yīng)時(shí)長通常用音量鍵開關(guān)來標(biāo)志，軟件會(huì)自動(dòng)記錄反應(yīng)時(shí)長。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是在比較自然的情況下能夠測(cè)查閱讀者大腦的認(rèn)知加工時(shí)間。如果閱讀者做出的反應(yīng)比較快，說明心理加工速度快。但是也有缺點(diǎn)，就是所測(cè)量的時(shí)間僅反映了閱讀者大腦加工負(fù)荷量的變化，但不能揭示大腦活動(dòng)內(nèi)部過程，所得實(shí)驗(yàn)結(jié)果也不能輕易下結(jié)論。

3.Reichle的E-Z讀者模型

E-Z讀者模型認(rèn)為，閱讀中的眼跳大多是由詞匯通達(dá)引起的，閱讀時(shí)的眼動(dòng)過程包括五個(gè)階段：1.對(duì)一個(gè)詞的熟悉性驗(yàn)證；2.完成對(duì)該詞的詞匯通達(dá)；3.不穩(wěn)定的眼動(dòng)計(jì)劃階段；4.穩(wěn)定的眼動(dòng)計(jì)劃階段；5.實(shí)際的眼動(dòng)階段。前兩個(gè)階段由單詞識(shí)別模塊來執(zhí)行，后三個(gè)階段由計(jì)劃和執(zhí)行眼跳的模塊來執(zhí)行。不穩(wěn)定的眼動(dòng)計(jì)劃容易被隨后的眼動(dòng)計(jì)劃所取消。穩(wěn)定的眼動(dòng)計(jì)劃不容易被取消。如果第二個(gè)目標(biāo)詞在第一個(gè)目標(biāo)詞呈現(xiàn)230ms之內(nèi)出現(xiàn)，則第二個(gè)目標(biāo)詞的出現(xiàn)就容易取消對(duì)第一個(gè)目標(biāo)詞的眼跳計(jì)劃。[1]該理論表明，發(fā)生跳讀的原因是在注視當(dāng)前詞時(shí)，已完成了對(duì)該詞的提取。

4.Morrison的眼動(dòng)理論模型

該理論于1984年提出，Morrison認(rèn)為，眼動(dòng)是由于成功地加工而引起的，而不是由于遇到困難而引起的。[2]注視的內(nèi)部注意機(jī)制一次只加工一個(gè)詞，當(dāng)注意機(jī)制轉(zhuǎn)向下一個(gè)詞時(shí)，就說明是對(duì)這個(gè)詞的成功加工識(shí)別。成功識(shí)別后，就會(huì)有一個(gè)神經(jīng)沖動(dòng)傳輸?shù)窖蹌?dòng)控制系統(tǒng)，進(jìn)而使眼跳發(fā)生。Morrison眼動(dòng)模型可以解釋一些閱讀中的現(xiàn)象。如：1.副中央凹預(yù)視效應(yīng)。學(xué)者認(rèn)為，人在閱讀文字時(shí)，有兩個(gè)模塊起作用，一是中央凹區(qū)域，通過眼肌的協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)和眼睛的微顫將刺激物呈現(xiàn)在中央凹區(qū)域，然后通過眼睛的機(jī)制作用將刺激轉(zhuǎn)化為神經(jīng)沖動(dòng)傳輸至大腦皮層，因此我們就感知到了刺激物。第二個(gè)就是副中央凹區(qū)域。中央凹處理處于注視點(diǎn)上的文字信息，在知覺廣度范圍內(nèi)注視點(diǎn)右側(cè)的信息是副中央凹區(qū)域在處理，正是因?yàn)橛懈敝醒氚碱A(yù)加工存在，所以才出現(xiàn)了跳讀現(xiàn)象。2.注視點(diǎn)持續(xù)時(shí)間。Morrison認(rèn)為，在同一時(shí)間里可以計(jì)劃出不只一次的眼動(dòng)，每次注意機(jī)制移動(dòng)到一個(gè)新詞上時(shí)，新的眼動(dòng)信號(hào)就發(fā)出了，而不論先前發(fā)出的指令是否被執(zhí)行。3.跳讀。跳讀就是在閱讀過程中跳過某些不被注視的詞。如果兩次注意轉(zhuǎn)移之間的時(shí)間間隔過短，那么第一次眼跳就會(huì)被放棄。

三.國外研究現(xiàn)狀

國外眼動(dòng)研究快速發(fā)展時(shí)期是上世紀(jì)70年代以后，快速發(fā)展的原因是由于攝像技術(shù)和紅外技術(shù)還有微電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，加上計(jì)算機(jī)技術(shù)的普及，極大推動(dòng)了高精度眼動(dòng)儀的研發(fā)、應(yīng)用。研究者也不再受儀器的局限開始研究旁視野區(qū)域（副中央凹區(qū)域）信息，進(jìn)一步了解閱讀者從旁視野區(qū)域獲得何種信息以及對(duì)注視對(duì)象，注視時(shí)間的影響。眼動(dòng)研究最大的優(yōu)勢(shì)就是研究者能夠通過對(duì)注視內(nèi)容的分析間接推測(cè)大腦信息的加工，進(jìn)而了解閱讀過程。眼動(dòng)儀已在心理學(xué)、體育學(xué)、廣告學(xué)、教育學(xué)中得到了廣泛的使用并取得了一系列的科研成果。Lefton[3]等人研究了三、五年級(jí)和大學(xué)生在閱讀文章時(shí)的眼動(dòng)情況，結(jié)果表明，隨著年齡的增大，閱讀速度加快，注視次數(shù)和注視時(shí)間不斷減少。Kintsch[4]認(rèn)為在閱讀過程中，課文理解是以循環(huán)為單位進(jìn)行的，循環(huán)就是每句話中的短語。讀者在每個(gè)循環(huán)里建立一個(gè)新的網(wǎng)絡(luò)，建立后，大腦就開始整合這些網(wǎng)絡(luò)。因此閱讀理解有一個(gè)自動(dòng)建構(gòu)和加工整合的過程。Bower和Morrow[5]等人認(rèn)為閱讀過程就是一個(gè)隨當(dāng)前閱讀內(nèi)容不斷變化而主動(dòng)激活讀者背景知識(shí)并將當(dāng)前信息與先前腦海中已有信息進(jìn)行整合成文章的過程。Sun[6]等人設(shè)計(jì)了一個(gè)實(shí)驗(yàn)，被試為4名熟練掌握漢語的中國人，8名在美國居住的中國人，8名美國人。實(shí)驗(yàn)材料為橫排版的中文和英文材料，豎排版的中文和英文材料。實(shí)驗(yàn)程序讓這三組被試閱讀橫排版的中英文材料和豎排版的中英文材料，分析實(shí)驗(yàn)中閱讀的眼動(dòng)模式。得出以下結(jié)論：橫排版的眼動(dòng)模式非常相似；橫排版的閱讀的知覺廣度是豎排版的知覺廣度的大約兩倍。

相關(guān)研究還有很多，有了大量的理論鋪墊后，國外開始將注意力轉(zhuǎn)向?qū)嶋H應(yīng)用，開始研究插圖對(duì)于閱讀的影響，網(wǎng)頁閱讀中閱讀者的興趣區(qū)域，廣告閱讀中消費(fèi)者的注視點(diǎn)，厭惡實(shí)驗(yàn)中瞳孔直徑的應(yīng)用，等等。近來，由于腦認(rèn)知的研究深入，研究人員開始將眼動(dòng)儀和Eprime、ERP腦電等結(jié)合起來供研究使用，在人工智能和認(rèn)知科學(xué)的道路上不斷探索前進(jìn)。

四.國內(nèi)研究現(xiàn)狀

我國學(xué)者彭聃齡[7]等人研究了中美閱讀者在閱讀中英文故事時(shí)的眼動(dòng)數(shù)據(jù)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在讀者的眼動(dòng)模式中，認(rèn)知因素更重要。就是關(guān)于對(duì)文章故事背景的了解在很大程度上影響閱讀者的眼動(dòng)軌跡。白學(xué)軍[8]等人研究了三年級(jí)、五年級(jí)、初一、高一年級(jí)學(xué)生理解課文時(shí)的眼動(dòng)特征，結(jié)果表明：隨著年級(jí)的升高，閱讀時(shí)間、注視次數(shù)、回視次數(shù)都在不斷減少；隨著年級(jí)的升高，閱讀文章時(shí)的注視頻率也在不斷增加。白學(xué)軍[9]等人還對(duì)不同年齡階段的學(xué)生在有閱讀任務(wù)的情況下的眼動(dòng)特征進(jìn)行研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：隨著年級(jí)的升高，閱讀速度在加快。回視次數(shù)隨著年級(jí)的升高而降低。呂勇[10]等人以四年級(jí)學(xué)年級(jí)學(xué)生為被試，研究通過快速閱讀訓(xùn)練來提高學(xué)生的閱讀速度，探究改變閱讀時(shí)眼動(dòng)特征的可行性。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，通過快速閱讀訓(xùn)練后，小學(xué)生的閱讀速度得到提高，小學(xué)生的閱讀時(shí)間、回視次數(shù)、注視次數(shù)明顯減少，眼動(dòng)特征明顯改變。對(duì)韓國留學(xué)生在閱讀議論文、記敘文、說明文時(shí)的眼動(dòng)情況進(jìn)行分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：對(duì)文體的熟悉程度影響讀者的閱讀效果，議論文是三種文體中難度最高的。

總起來說，我國的眼動(dòng)研究與西方國家相比起步晚，但是隨著與國外交流越來越深入，國內(nèi)的眼動(dòng)研究近幾年也是蓬勃發(fā)展，并開展了大量的本土化研究。關(guān)于小學(xué)生的，中學(xué)生的，大學(xué)生的眼動(dòng)研究都很充分，關(guān)于少數(shù)民族的研究近幾年也開始涌現(xiàn)，可見閱讀眼動(dòng)的研究在我國取得了非常大的進(jìn)步，并取得的成績也是非常的喜人。但是我們應(yīng)該知道，國外已經(jīng)把閱讀的眼動(dòng)研究機(jī)制研究透徹并建立了理論體系和閱讀眼動(dòng)模式與閱讀規(guī)律之間的模型。而我國尚且還沒有建立此種模型，這是我國學(xué)者今后努力的方向。建立起成熟的眼動(dòng)模型以后，我們就能夠分析閱讀者現(xiàn)有的閱讀眼動(dòng)模式是不是成熟，以及今后努力改進(jìn)的方向，從而更加有利于人才的開發(fā)和成長。

五.眼動(dòng)未來發(fā)展前景與展望

閱讀的眼動(dòng)研究理論已經(jīng)接近完善，下一步科學(xué)研究工作作者的主要研究方向?qū)⑹抢碚撗芯康膽?yīng)用，也不再僅限于閱讀方面的眼動(dòng)研究，而是進(jìn)一步拓展研究和應(yīng)用范圍。比如人機(jī)工程學(xué)中提高工作人員效率的研究，教育工作者科學(xué)排版的要求等，同時(shí)眼動(dòng)研究將更加重視與神經(jīng)科學(xué)的結(jié)合。隨著科技的發(fā)展，無人駕駛、阿爾法狗、眼動(dòng)控制等人工智能的發(fā)展迫切需要應(yīng)用眼動(dòng)技術(shù)在智能控制中的作用。當(dāng)今的人工智能不僅僅是以前所要求的在特定的時(shí)間出現(xiàn)特定的反應(yīng)，而是利用神經(jīng)科學(xué)的深度算法，通過深度拓?fù)渌惴ㄊ沟弥悄軝C(jī)器人自己能夠不斷地深度學(xué)習(xí)，即知識(shí)節(jié)點(diǎn)自動(dòng)連接，自己進(jìn)行方程計(jì)算，自己根據(jù)錯(cuò)誤不斷改進(jìn)更新程序。相信未來時(shí)代是 人工智能的時(shí)代，也是眼動(dòng)研究廣泛應(yīng)用的時(shí)代。我國的科學(xué)工作者只有緊跟時(shí)代步伐，積極探索，勇于實(shí)踐，相信我們一定能夠彌補(bǔ)以往在眼動(dòng)研究等方面造成的落后局面，從而引領(lǐng)眼動(dòng)、人工智能科學(xué)的發(fā)展。

六.小結(jié)

綜合國內(nèi)外研究發(fā)現(xiàn)，可以得出以下幾條結(jié)論：

1.眼動(dòng)機(jī)制與腦認(rèn)知具有一定的關(guān)系，可以通過眼動(dòng)研究來測(cè)查腦認(rèn)知規(guī)律。

2.影響眼動(dòng)模式的因素有：對(duì)文字材料的熟悉程度和閱讀者自身的認(rèn)知加工速度以及文體類別。

3.文字的排版方式會(huì)影響眼動(dòng)模式，豎排版的閱讀知覺廣度小于橫排版的知覺廣度。

4.眼動(dòng)模式具有可塑性，可以通過一定的強(qiáng)化訓(xùn)練提高閱讀技能。

5.眼動(dòng)研究應(yīng)用前景廣闊，尤其是在人工智能的深度算法方面具有重要的應(yīng)用價(jià)值。

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（作者介紹：朱吉寬，青海師范大學(xué)教育學(xué)院2014級(jí)發(fā)展與教育心理學(xué)研究生；李美華，本文通訊作者，青海師范大學(xué)教育學(xué)院發(fā)展與教育心理學(xué)教授）