英文篇章阅读认知过程的眼球追踪技术

徐宁骏

摘 要：心理语言学家长期关注人类如何通过阅读来进行信息加工。眼动技术的发展为解释大脑信息处理提供了一定的技术保障。在简要回顾阅读研究历程后，着重关注阅读眼动研究的三大参数（停顿、眼跳和回视）、研究的三大关键问题和E-Z读者模型，从而探讨如何利用眼球追踪技术探究大脑信息识别。

关键词：眼球追踪 阅读 停顿 眼跳 回视 E-Z读者模型

一、引言

人类通过视觉和听觉获取外部信息，并结合固有知识进行信息加工处理和产出。长期以来，阅读研究一直探讨词汇的理解和篇章的结构，但是对于产生理解的机制总是无法把握。源自心理学界的眼动技术对探讨语言学习的阅读认知过程提供了新的渠道。自上个世纪七八十年代以来，越来越多的语言学研究人员日益关注眼球运动来探究阅读认知，其原因非常简单[1]。相比于其他研究方式（如大声报告思维过程、问卷调查、访谈等等），利用眼动技术探究语言理解过程尤其独特的优势。眼动捕捉的对象是实时产生的数据，并不是人工干预的结果。与此同时，实验过程并不会干涉阅读速度。此外，随着眼动设备的改进，眼动实验已经不再要求被试直视屏幕。被试在头戴眼动捕捉仪的情况下的阅读状态与常人几乎无异。当然，眼动技术并不是研究阅读过程的唯一手段。在建构语言理解认知的过程，各种研究方法需要相互验证。传统的阅读理解式的测试，快速视觉呈现，事件相关诱发脑电位（ERP）等获得的数据结合眼动数据，可以更好地理解言语认知过程。本文在简要概括眼动技术发展的历史之时，主要关注几大基本眼动技术和阅读认知的眼动模式。

二、阅读过程的基本眼动数据参数

传统来言，阅读过程的眼球运动似乎是遵循了连绵不断的运动轨迹。但是，实验证明，我们在阅读文章的时候，眼球进行的是跳跃式的停顿。眼跳（saccade）是指阅读过程当中眼球持续性的跳跃运动。停顿（fixation）是指眼球注意到某个焦点后稍作停顿。由于眼跳过程视觉识别是处于关闭状态，因而停顿是获取新信息的唯一方式。停顿时长因人而异，平均时长为200-250毫秒。眼跳时长一般为20-40毫秒。研究英文阅读表明，每行文字的首次注视点一般落在从左边开始5-7个字符的位置上，而最后一个注视点为离本行最后一个字母5-7个字符的位置上。

英文阅读过程的平均眼跳大概是7-9个字符空间。具体幅度因人而异。短到1个字符，长达20多个字符区间。影响眼跳幅度和停顿时长的差异和文本难度以及阅读者的信息处理能力相关。随着文本难度的增加，眼跳幅度缩短，而停顿延长。此外，回视（regression）次数也相应增加。熟练读者的回视约占整个阅读时间的10%左右[2]。很多回视仅是关注前面一两个字符，可能是因为双目注视差异，抑或是理解困难。

三、利用眼动技术研究阅读认知的三大关键问题

（一）视觉广度

研究人员一直在关注，注视过程当中到底能获取多少信息，以及有效的注视广度是多少。众多研究表明，对于英文读者来言，信息获取的眼球区域是中央窝地带。以注视点为基准点，其有效的视觉广度从注视点左边3-4个字符开始，延续至注视点右边14-15个字符左右[1]。考虑到视觉广度的右侧信息通常都很模糊，信息识别的区域基本上限制在注视点右侧的7-8个字符。此结尾为研究信息的获取提供了有效的保障。如果读者获取信息的区域是注视点周围很宽的范围，则很难判断到底读者获取信息的焦点落在何处。眼动数据表明读者在跳到下一个注视点的时候，其信息处理发生点通常落在注视点内的某个单词上面。这为研究大脑认知识别过程提供了极佳的材料支撑。

（二）眼跳过程的信息合成

读者通常并不是在某一注视点获取信息，然后跳到下一注视点获取另外一个信息，而是连续不断地获取信息，从而产生信息的重合。读者从注视点单词的右侧获取信息会在下一个注视点被重新利用。也就是说，从注视点获取信息后，该注视点右边的信息会对读者下一个注视点信息的析取提供一定的预览作用。研究表明，此种预览能让读者节省大约30-40毫秒时间[4]。

虽然需要进一步研究说明此举节省是受益于何种层面的信息处理，但从目前的实验结果来看，词汇的预览有如下几个特点[4]。首先，有研究者将每个注视点的字幕进行大小写转换，被试并无察觉，且阅读速度影响不大。这表明各个注视点之间的视觉信息独立存在。其次，预览效果也不受语义信息的关联影响。比如，前中央窝预览到“画画”无法增加下一个注视点“画笔”的信息获取效果。第三，首字母信息至关重要，影响预览效果。虽然单词结尾也影响信息识别，其重要程度不如首字母。总而言之，前中央窝预览效果受抽象的字母符号和声音符号的共同影响。

（三） 眼动控制

眼动控制涉及两方面的因素：什么时候以及移到哪里去。单词之间的空格是影响眼动走向的决定性因素。若单词之间没有空间，则眼跳距离会缩短。下一个单词的长度也会影响眼跳的位置。研究表明，读者首次注视点会落在首个单词中间偏左的位置上。与此同时，简短单词有较大的可能性被跳过。常见词也会被跳过。就移动时间而言，Liversedge等人[2]利用遮罩窗口技术发现注视点停留50毫秒的时候读者的阅读速度比较顺利。这说明，读者一般在注视点停留50毫秒左右就进行了眼跳活动。

四、眼动数据模型

到目前为止，尚未研究出能够囊括所有眼动指标的理论模型来解释或者预测读者的眼球运动及其大脑认知过程。影响阅读过程的因素纷繁复杂，涉及文字清晰程度、句法复杂性、语篇结构，以及读者和作者之间的知识重合度等等。若真有这么一个理论模型，那么这个模型要么非常的复杂，要么蜻蜓点水式的简要罗列，并无理论价值。我们所认同的阅读模型一方面包括了几大重要元素，同时能明示其功能和有效性。目前来看，最被研究人员接受的阅读模型是E-Z读者模型[1]。本文试做简单绍介。

E-Z读者模型的目标是针对篇章阅读的词汇认知的阐释。该模型涵盖两大基本假说：促使眼球运动的基本原因是低等级的语言处理（即词汇认知）；高级别的认知（篇章识别）与低等级的词汇处理经常同步产生。在此基础上，研究人员提出了模型的两大子系统：认知系统和运动系统。认知和运动系统基于如下假设。首先，促使眼球运动的动因来自词汇的摄入，并在150毫秒之内产生眼动。此外，每次眼球运动的着落点均在词汇上产生。后续的眼球定位可以取消之前被眼球捕获的信息，从而产生略读和眼跳等动作，加速大脑信息识别和认知。

五、总结

本文简单回顾了阅读眼动研究的基本参数和重要问题，包括注视点、视觉广度、眼跳等。读者的注视点显然影响阅读理解和效率和正确性，视觉广度和眼跳影响阅读速度；同时还简要介绍了目前最为流行的E-Z读者模型来解释阅读过程的眼球运动。目前的阅读模型在一定程度上解释了读者阅读文本过程当中的眼球运动轨迹，但眼球运动是否真实反应大脑活动，并无完全定论。此外，众多眼动研究均基于本族语的数据分析，其研究结果具有一定的文化局限性和语言针对性。二语习得的阅读研究由于涉及外语和本族语的干扰问题，可能其眼动数据的分析有其独特性。我们期待有更多的研究人员能致力于研究二语学习者的目标语眼动阅读，为提高二语读者的阅读能力提供一定的方法。

参考文献

[1] Rayner， K.， & Liversedge， S. P.. Visual and Linguistic Processing during Eye Fixations in Reading[A]. In： J. M. Henderson & F. Ferreira （Eds）， The Interface of Language， Vision， and Action （pp. 59-104）. Hove， UK： Psychology Press，2004.

[2] Liversedge， S.， White， S.， Findlay et al. Binocular Coordination of Eye Movements during Reading[J]. Vision Research， 2006（46）： 2363-2374.

[3] Rayner， K. Eye Movements and Cognitive Processes in Reading， Visual Search， and Scene Perception[A]. In： J. M. Findlay， R. Walker， & R. Kentridge （Eds.）. Eye Movement Research （pp. 3-12）. Amsterdam： North-Holland， 1995.

[4] Hy?n?， J.， Bertram， R.， & Pollatsek， A.. Are long compound words identified serially viatheir constituents？[J]. Memory &Cognition;， 2004（32）：523–532.