当前阅读研究中眼动指标述评
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1 基于字的分析指标
在阅读中, 读者可能对某个字只注视一次, 也 可能会注视好几次, 还可能跳过这个字, 直接看下 一个字。针对这些情况, 尤其是受到多次注视的 字, 不同的研究者有不同的看法。 1.1 单一注视时间
单一注视时间 ( single fixation duration) 是 指 第一遍注视中, 有且只有一次注视时的注视时间。 单一注视时间是字词识别中语义激活阶段的良好指 标。如果对所有字词的阅读都有单一注视时间, 那 么对阅读的认知研究会简单得多。但事实是, 阅读 中 有 的 字 得 到 了 单 一 注 视 ( 图 1 中 的 ( 1) 和 ( 2) ) , 有的字受到多次注视 ( 图 1 中的 “房”得到
回视路径时间 ( regression- path duration) 指的 是从某区域的首次注视开始到最早一次从这一区域 向右的运动之前的所有注视时间之和。在图 1 中, 对 “张 玲 ” 一 词 的 回 视 路 径 时 间 为 ( 6) 、 ( 7) 、 ( 8) 、 ( 9) 注视时间的总和。它包含了从首次注视 到向右注视之前的所有注视活动, 是反映后期加工 的良好指标, 在分析句子的精细加工过程的研究 中, 这一指标非常有用 。 [7,12,13] 在图 1 的例句中, 读 者在读到 “张玲”时, 遇到了理解上的困难, 出现 选择性回视。这一区域的回视路径时间比它的首次 注视和总注视时间更能反映发生在这一区域的效应。 2.1.2 重读时间
一般认为, 对于只有单个目标词的注视, 眼跳 时间很短, 即使加上也不会有影响结果。而对于较 大的眼跳, 可能有利于对不同条件的分析 [1]。 1.5.2 眼跳距离
眼跳距离 ( saccade distance) 反映了信息提取 情况。眼跳距离大, 说明被试一次注视所获得的信 息相对较多 , [10,11] 阅读效率较高; 眼跳距离小, 说 明对材料的阅读具有一定的困难。因此, 它是反映 阅读效率和加工难度的指标。
凝视时间 ( gaze duration) 是指在读者注视点 落到另外一个字上之前, 对当前所注视字的总的注 视时间。在图 1 中, 在注视点跳出 “房”字之前, 有 ( 10) 、 ( 11) 两个注视点, 因此 “房”的凝视 时间为 405ms。如果在注视点跳出某个字之前对该 字只有一次注视, 那么该字的凝视时间就等于该字 的首次注视时间。如图 1 中 “张”的凝视时间和首 次注视时间均为 215ms。有研究者认为凝视时间是 测量对一个字的加工时间的最好的指标 [8]。但一些 研究者对此持怀疑态度 [5]。
以 上 几 种 指 标 都 是 对 注 视 时 间 变 量 ( fixation duration measures) 的 分 析 , 反 映 的 ห้องสมุดไป่ตู้ 对 所 注 视 内 容的认知加工情况。下面将要介绍某个字被跳读时 所使用的分析指标。 1.5 眼跳
从一个注视点到另一个注视点的运动称为眼跳 ( saccade) 。在图 1 中, 读者的注视点从 ( 9) ( 张 玲) 跳到 ( 10) ( 房子) , 中间的 “的”字被跳读。
回视入次数指回视落入某个区域的次数, 有研 究发现, 语境预测性低的词有更多的回视入次数 [5]。 2.2 第一遍阅读时间
第 一 遍 阅 读 时 间 ( first pass reading time) 是 指在阅读者注视点落到另外一个区域之前, 对当前 所注视区域的所有注视点的注视时间之和。它反映 了对信息进行早期加工的时间。例如, 在图 1 中, 对区域 “扣留”的第一遍阅读时间为 330ms。 2.3 第二遍阅读时间
第 二 遍 阅 读 时 间 ( second pass reading time) 是指在阅读者某个区域进行第一遍阅读之后, 注视 点再回到该区域与注视点再次离开该区域之间所有 注视时间之和。它反映了对信息进行后期加工的时 间。图 1 中, 对区域 “扣留”的第二遍阅读时间为 200ms。 2.4 总阅读时间
第 一 遍 回 视 ( first pass regression) 是 指 对 关 键词区域完成第一遍注视后, 从该区域向左的回 视。研究者在结果分析时通常是计算读者做出第一 遍回视 的 概 率 [13]。 它 可 以 反 映 读 者 在 读 到 关 键 词 区域时遇到的加工困难 [14]。 2.1.4 回视次数
阅读是一个重要的认知加工过程, 阅读的眼动 研究已经有 100 多年的历史了。通过眼动研究, 研 究者可以在比较自然的阅读条件下获得被试对文章 信息加工时的眼动数据, 并将眼动数据与认知过程 对应起来, 它为阅读研究提供了一个比命名法、词 汇判断法等更具有生态学效度的变量 。 [1,2] 大 量 的 研究结果表明, 读者的注视模式与文章的词汇、语 义和句法特征有着十分密切而复杂的关系。当前, 眼动记录技术和眼动数据的分析技术都获得了长足 的发展, 眼动分析法也更加广泛地应用到了阅读研 究中 [3]。
收稿日期: 2006- 8- 14 * 本研究得到教育部重点研究基地 01JAZJDXLX003、02JAZJDXLX003 重大项目和教育部回国人员科研启动基金的资助。 作者简介: 张仙峰, 天津师范大学心理与行为研究院硕士。Email: springs889@hotmail.com。
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第3期
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间之和, 由于考虑了再读时间, 这是一个晚期注视 时间的指标。如果在某个字上发现了总注视时间上 的效应, 而在早期的指标 ( 如首次注视时间和凝视 时间) 没有差异, 那么可以认为对该字的相对后期 的加工存在差异。总注视时间也类似于传统的反应 时、词汇判断、命名等传统方法测得的结果, 是阅 读研究中常用的指标之一 [9]。
了两次注视) , 而有的字却被跳过 ( 如图 1 中的 “了”) 。 1.2 首次注视时间
首次注视时间 ( first fixation duration) 是指读 者第一次注视该字的时间, 在图 1 中 ( 1)  ̄ ( 4) 以 及 ( 6) 、 ( 10) 分 别 是 对 应 的 6 个 字 的 首 次 注 视时间, 如 “扣”的首次注视时间为 110ms。通常 认为首次注视时间代表了对字的早期识别过程以 及对字的加工难度的敏感。国外的一些实验发现, 当控制了英文单词的长度时, 低频单词的首次注 视时间比高频单词的长。同样, 读者对歧义句中 歧义单词的首次注视时间比没有歧义的句子中同 一位置单词的首次注视时间长。以首次注视时间 为早期加工指标的研究很多, 是阅读研究中比较 常用的一个指标 。 [4 ̄6]
眼动分析法的一个关键问题是如何针对不同的 加工过程, 选取相应的眼动数据作为指标并对它们 进行分析。本文在以往研究的基础上, 对阅读中眼 动指标的问题进行探讨, 并重点介绍阅读研究中常 用的眼动指标。
图 1 是从眼动数据记录样例, 用来说明阅读过 程中眼动的情况。
图 1 眼动数据记录样例
( 1)  ̄ ( 12) 的序号代表了注视的先后顺序, 其 上 面 和 下 面 所 标 的 数 字 ( 单 位 : ms) 分 别 代 表 了不同的注视时间, 如第一个注视点落在 “他们” 上, 注视时间 300ms。中间的连线代表眼跳的过程 及方向。从图 1 中还可以看出, 眼球除了向右的运 动, 还有向左的运动, 这种眼睛在同一行内从右向 左的运动称为回视 ( regression) , 图 1 中从 ( 6) 到 ( 7) 的运动就是回视。阅读的眼动分析通常可分为 对字的分析, 即以单个的字作为分析单位 ( 如对 “留”的注视情况的分析) , 以及对区域的分析, 即 以单个区域作为分析单位 ( 如对 “催贷款”的注视 情况的分析) , 下面将分别加以介绍。
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心理与行为研究
第4卷
2 基于区域的分析指标
在对实验结果进行分析时, 研究者可能将一个 句子分为几个区域, 每个区域有一个或多个字。在 对这些区域进行分析时, 研究者常常会采用以下一 些指标: 2.1 回视
回视 ( regression) 指在对关键区域的第一遍注 视后, 对该区域进行再阅读。图 1 中的注视点 ( 7) 就属于对 “催贷款”的回视。
如果读者第一次看到关键字时只有一次注视, 这时首次注视时间是初始加工的良好指标。但如果 关键字比较复杂或者阅读者不熟悉, 读者第一次看 到该字时, 通常会含有多个注视点, 如图 1 中, 对 “房”的注视。在这种情况下, 第一次看到该字时 所做的几个注视都代表着初始加工, 这时应使用凝 视时间作为指标 [7]。 1.3 凝视时间
对于眼跳本身, 也有一些数据可以作为测量指 标。与眼跳相关的主要指标具体包括: 1.5.1 眼跳时间
关于眼跳时间 ( saccade duration) 是否应该计 算在凝视时间里, 研究者有不同的看法, 有人认 为, 眼跳过程中对视觉输入的敏感性降低 ( 眼跳抑 制现象) , 信息的加工受到抑制, 眼跳时间不应包 含在注视时间内。但也有人认为, 眼跳过程中对之 前注视内容的认知分析仍在继续, 因而注视后的眼 跳时间在测定认知过程时, 也应该作为眼动研究的 变量包括在之前的注视时间中。
回 视 次 数 ( regression count) 包 括 两 种 类 型 : 回 视 出 次 数 ( regression out count) 和 回 视 入 次 数 ( regression in count) 。
回视出次数指注视点落到某个区域时开始, 从 该区域发生回视的次数, 该指标反映了被试在该区 域发现问题的情况 [15]。
回视有利于对文章进行更深层的加工。一般认 为回视发生的原因有几种, 一是对所读内容的理解 产生困难、出现错误、阅读时漏掉了重要内容; 二 是 句 子 中 有 “前 后 照 应 ” ( anaphoric reference) 这种语法现象时也容易出现回视; 此外在阅读歧义 句时也出现回视。 2.1.1 回视路径时间
心 理 与 行 为 研 究 2006, 4( 3) : 236~240 Studies of Psychology and Behavior
当前阅读研究中眼动指标述评 *
张仙峰 叶文玲
( 天津师范大学心理与行为研究院, 天津 300074)
摘 要 文章重点介绍了阅读研究中常用的眼动指标, 它们包括注视时间、眼跳、回视和瞳孔直径等, 从字和区 域这两个方面探讨了这些眼动指标所反映的认知加工过程, 以及选择这些指标时应该注意的问题。最后对眼动指 标的选择和使用等问题提出了几点看法。 关键词 阅读, 眼动指标, 认知加工。 分类号 B842.1
重读时间 ( re- reading time) 指对特定区域进 行再阅读时所用的时间, 等于回视路径时间减去在 这一区域的第一遍加工时间。它是反映对信息进行 深入加工的指标。图 1 中, 对 “房子”的重读时间 为 ( 7) 、 ( 8) 、 ( 9) 注视时间的总和。阅读困难 词时可能会产生重读, 有人认为低语境预期性可能 是产生重读的关键 [5]。 2.1.3 第一遍回视
研究者对首次注视时间和凝视时间的关系作了 大量的研究, 发现二者反应的加工过程有很大的相 关 [7]。当读者加工某个字 ( 如低频字) 遇到困难的 时候, 他可能会延长对该字的首次注视时间, 也可 能对该字进行二次以上的注视。 1.4 总注视时间
总注视时间 ( total fixation duration) 指读者对 某个字所有注视时间的总和。它反映了加工该字的 时 间 。 在 图 1 中 , 对 “他 ” 字 的 总 注 视 时 间 为 ( 1) , “催”的总注视时间为 ( 3) 与 ( 7) 注视时
被跳读的字的加工时间一直是一个有争议的问 题。当某个字被跳读时, 可能读者在这个字的前一 次注视中已经对这个字进行了加工。因此在数据分 析时, 忽略被跳读的字或者给它们赋零值会减弱对 加工时间分析的准确性。对此, 有两种解决方法, 一种是记录对字的阅读概率。另一种是在分析目标 字的注视时间时, 把目标字左侧三个字符内的注视 点的注视时间也算在内。
在阅读中, 读者可能对某个字只注视一次, 也 可能会注视好几次, 还可能跳过这个字, 直接看下 一个字。针对这些情况, 尤其是受到多次注视的 字, 不同的研究者有不同的看法。 1.1 单一注视时间
单一注视时间 ( single fixation duration) 是 指 第一遍注视中, 有且只有一次注视时的注视时间。 单一注视时间是字词识别中语义激活阶段的良好指 标。如果对所有字词的阅读都有单一注视时间, 那 么对阅读的认知研究会简单得多。但事实是, 阅读 中 有 的 字 得 到 了 单 一 注 视 ( 图 1 中 的 ( 1) 和 ( 2) ) , 有的字受到多次注视 ( 图 1 中的 “房”得到
回视路径时间 ( regression- path duration) 指的 是从某区域的首次注视开始到最早一次从这一区域 向右的运动之前的所有注视时间之和。在图 1 中, 对 “张 玲 ” 一 词 的 回 视 路 径 时 间 为 ( 6) 、 ( 7) 、 ( 8) 、 ( 9) 注视时间的总和。它包含了从首次注视 到向右注视之前的所有注视活动, 是反映后期加工 的良好指标, 在分析句子的精细加工过程的研究 中, 这一指标非常有用 。 [7,12,13] 在图 1 的例句中, 读 者在读到 “张玲”时, 遇到了理解上的困难, 出现 选择性回视。这一区域的回视路径时间比它的首次 注视和总注视时间更能反映发生在这一区域的效应。 2.1.2 重读时间
一般认为, 对于只有单个目标词的注视, 眼跳 时间很短, 即使加上也不会有影响结果。而对于较 大的眼跳, 可能有利于对不同条件的分析 [1]。 1.5.2 眼跳距离
眼跳距离 ( saccade distance) 反映了信息提取 情况。眼跳距离大, 说明被试一次注视所获得的信 息相对较多 , [10,11] 阅读效率较高; 眼跳距离小, 说 明对材料的阅读具有一定的困难。因此, 它是反映 阅读效率和加工难度的指标。
凝视时间 ( gaze duration) 是指在读者注视点 落到另外一个字上之前, 对当前所注视字的总的注 视时间。在图 1 中, 在注视点跳出 “房”字之前, 有 ( 10) 、 ( 11) 两个注视点, 因此 “房”的凝视 时间为 405ms。如果在注视点跳出某个字之前对该 字只有一次注视, 那么该字的凝视时间就等于该字 的首次注视时间。如图 1 中 “张”的凝视时间和首 次注视时间均为 215ms。有研究者认为凝视时间是 测量对一个字的加工时间的最好的指标 [8]。但一些 研究者对此持怀疑态度 [5]。
以 上 几 种 指 标 都 是 对 注 视 时 间 变 量 ( fixation duration measures) 的 分 析 , 反 映 的 ห้องสมุดไป่ตู้ 对 所 注 视 内 容的认知加工情况。下面将要介绍某个字被跳读时 所使用的分析指标。 1.5 眼跳
从一个注视点到另一个注视点的运动称为眼跳 ( saccade) 。在图 1 中, 读者的注视点从 ( 9) ( 张 玲) 跳到 ( 10) ( 房子) , 中间的 “的”字被跳读。
回视入次数指回视落入某个区域的次数, 有研 究发现, 语境预测性低的词有更多的回视入次数 [5]。 2.2 第一遍阅读时间
第 一 遍 阅 读 时 间 ( first pass reading time) 是 指在阅读者注视点落到另外一个区域之前, 对当前 所注视区域的所有注视点的注视时间之和。它反映 了对信息进行早期加工的时间。例如, 在图 1 中, 对区域 “扣留”的第一遍阅读时间为 330ms。 2.3 第二遍阅读时间
第 二 遍 阅 读 时 间 ( second pass reading time) 是指在阅读者某个区域进行第一遍阅读之后, 注视 点再回到该区域与注视点再次离开该区域之间所有 注视时间之和。它反映了对信息进行后期加工的时 间。图 1 中, 对区域 “扣留”的第二遍阅读时间为 200ms。 2.4 总阅读时间
第 一 遍 回 视 ( first pass regression) 是 指 对 关 键词区域完成第一遍注视后, 从该区域向左的回 视。研究者在结果分析时通常是计算读者做出第一 遍回视 的 概 率 [13]。 它 可 以 反 映 读 者 在 读 到 关 键 词 区域时遇到的加工困难 [14]。 2.1.4 回视次数
阅读是一个重要的认知加工过程, 阅读的眼动 研究已经有 100 多年的历史了。通过眼动研究, 研 究者可以在比较自然的阅读条件下获得被试对文章 信息加工时的眼动数据, 并将眼动数据与认知过程 对应起来, 它为阅读研究提供了一个比命名法、词 汇判断法等更具有生态学效度的变量 。 [1,2] 大 量 的 研究结果表明, 读者的注视模式与文章的词汇、语 义和句法特征有着十分密切而复杂的关系。当前, 眼动记录技术和眼动数据的分析技术都获得了长足 的发展, 眼动分析法也更加广泛地应用到了阅读研 究中 [3]。
收稿日期: 2006- 8- 14 * 本研究得到教育部重点研究基地 01JAZJDXLX003、02JAZJDXLX003 重大项目和教育部回国人员科研启动基金的资助。 作者简介: 张仙峰, 天津师范大学心理与行为研究院硕士。Email: springs889@hotmail.com。
236
第3期
237
间之和, 由于考虑了再读时间, 这是一个晚期注视 时间的指标。如果在某个字上发现了总注视时间上 的效应, 而在早期的指标 ( 如首次注视时间和凝视 时间) 没有差异, 那么可以认为对该字的相对后期 的加工存在差异。总注视时间也类似于传统的反应 时、词汇判断、命名等传统方法测得的结果, 是阅 读研究中常用的指标之一 [9]。
了两次注视) , 而有的字却被跳过 ( 如图 1 中的 “了”) 。 1.2 首次注视时间
首次注视时间 ( first fixation duration) 是指读 者第一次注视该字的时间, 在图 1 中 ( 1)  ̄ ( 4) 以 及 ( 6) 、 ( 10) 分 别 是 对 应 的 6 个 字 的 首 次 注 视时间, 如 “扣”的首次注视时间为 110ms。通常 认为首次注视时间代表了对字的早期识别过程以 及对字的加工难度的敏感。国外的一些实验发现, 当控制了英文单词的长度时, 低频单词的首次注 视时间比高频单词的长。同样, 读者对歧义句中 歧义单词的首次注视时间比没有歧义的句子中同 一位置单词的首次注视时间长。以首次注视时间 为早期加工指标的研究很多, 是阅读研究中比较 常用的一个指标 。 [4 ̄6]
眼动分析法的一个关键问题是如何针对不同的 加工过程, 选取相应的眼动数据作为指标并对它们 进行分析。本文在以往研究的基础上, 对阅读中眼 动指标的问题进行探讨, 并重点介绍阅读研究中常 用的眼动指标。
图 1 是从眼动数据记录样例, 用来说明阅读过 程中眼动的情况。
图 1 眼动数据记录样例
( 1)  ̄ ( 12) 的序号代表了注视的先后顺序, 其 上 面 和 下 面 所 标 的 数 字 ( 单 位 : ms) 分 别 代 表 了不同的注视时间, 如第一个注视点落在 “他们” 上, 注视时间 300ms。中间的连线代表眼跳的过程 及方向。从图 1 中还可以看出, 眼球除了向右的运 动, 还有向左的运动, 这种眼睛在同一行内从右向 左的运动称为回视 ( regression) , 图 1 中从 ( 6) 到 ( 7) 的运动就是回视。阅读的眼动分析通常可分为 对字的分析, 即以单个的字作为分析单位 ( 如对 “留”的注视情况的分析) , 以及对区域的分析, 即 以单个区域作为分析单位 ( 如对 “催贷款”的注视 情况的分析) , 下面将分别加以介绍。
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心理与行为研究
第4卷
2 基于区域的分析指标
在对实验结果进行分析时, 研究者可能将一个 句子分为几个区域, 每个区域有一个或多个字。在 对这些区域进行分析时, 研究者常常会采用以下一 些指标: 2.1 回视
回视 ( regression) 指在对关键区域的第一遍注 视后, 对该区域进行再阅读。图 1 中的注视点 ( 7) 就属于对 “催贷款”的回视。
如果读者第一次看到关键字时只有一次注视, 这时首次注视时间是初始加工的良好指标。但如果 关键字比较复杂或者阅读者不熟悉, 读者第一次看 到该字时, 通常会含有多个注视点, 如图 1 中, 对 “房”的注视。在这种情况下, 第一次看到该字时 所做的几个注视都代表着初始加工, 这时应使用凝 视时间作为指标 [7]。 1.3 凝视时间
对于眼跳本身, 也有一些数据可以作为测量指 标。与眼跳相关的主要指标具体包括: 1.5.1 眼跳时间
关于眼跳时间 ( saccade duration) 是否应该计 算在凝视时间里, 研究者有不同的看法, 有人认 为, 眼跳过程中对视觉输入的敏感性降低 ( 眼跳抑 制现象) , 信息的加工受到抑制, 眼跳时间不应包 含在注视时间内。但也有人认为, 眼跳过程中对之 前注视内容的认知分析仍在继续, 因而注视后的眼 跳时间在测定认知过程时, 也应该作为眼动研究的 变量包括在之前的注视时间中。
回 视 次 数 ( regression count) 包 括 两 种 类 型 : 回 视 出 次 数 ( regression out count) 和 回 视 入 次 数 ( regression in count) 。
回视出次数指注视点落到某个区域时开始, 从 该区域发生回视的次数, 该指标反映了被试在该区 域发现问题的情况 [15]。
回视有利于对文章进行更深层的加工。一般认 为回视发生的原因有几种, 一是对所读内容的理解 产生困难、出现错误、阅读时漏掉了重要内容; 二 是 句 子 中 有 “前 后 照 应 ” ( anaphoric reference) 这种语法现象时也容易出现回视; 此外在阅读歧义 句时也出现回视。 2.1.1 回视路径时间
心 理 与 行 为 研 究 2006, 4( 3) : 236~240 Studies of Psychology and Behavior
当前阅读研究中眼动指标述评 *
张仙峰 叶文玲
( 天津师范大学心理与行为研究院, 天津 300074)
摘 要 文章重点介绍了阅读研究中常用的眼动指标, 它们包括注视时间、眼跳、回视和瞳孔直径等, 从字和区 域这两个方面探讨了这些眼动指标所反映的认知加工过程, 以及选择这些指标时应该注意的问题。最后对眼动指 标的选择和使用等问题提出了几点看法。 关键词 阅读, 眼动指标, 认知加工。 分类号 B842.1
重读时间 ( re- reading time) 指对特定区域进 行再阅读时所用的时间, 等于回视路径时间减去在 这一区域的第一遍加工时间。它是反映对信息进行 深入加工的指标。图 1 中, 对 “房子”的重读时间 为 ( 7) 、 ( 8) 、 ( 9) 注视时间的总和。阅读困难 词时可能会产生重读, 有人认为低语境预期性可能 是产生重读的关键 [5]。 2.1.3 第一遍回视
研究者对首次注视时间和凝视时间的关系作了 大量的研究, 发现二者反应的加工过程有很大的相 关 [7]。当读者加工某个字 ( 如低频字) 遇到困难的 时候, 他可能会延长对该字的首次注视时间, 也可 能对该字进行二次以上的注视。 1.4 总注视时间
总注视时间 ( total fixation duration) 指读者对 某个字所有注视时间的总和。它反映了加工该字的 时 间 。 在 图 1 中 , 对 “他 ” 字 的 总 注 视 时 间 为 ( 1) , “催”的总注视时间为 ( 3) 与 ( 7) 注视时
被跳读的字的加工时间一直是一个有争议的问 题。当某个字被跳读时, 可能读者在这个字的前一 次注视中已经对这个字进行了加工。因此在数据分 析时, 忽略被跳读的字或者给它们赋零值会减弱对 加工时间分析的准确性。对此, 有两种解决方法, 一种是记录对字的阅读概率。另一种是在分析目标 字的注视时间时, 把目标字左侧三个字符内的注视 点的注视时间也算在内。