眼动实验技术

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Journal of Experimental Psychology: General Journal of Experimental Psychology: Learning, Memory, and Cognition Journal of Experimental Psychology: Human Perception and Performance Psychonomic Society Publications
• 交通心理学和航空心理学
研究驾驶经验对驾驶员眼动特征的影响，路况和场景对 驾驶员眼动特征影响，性格特征对驾驶员眼动的影响；汽车 和飞行器驾驶舱设计对飞行效能的影响，飞行任务要求、不 同飞行状况（起飞、着陆、导航飞行等）等对飞行员眼动特 征的影响及眼动和心理负荷的关系。
• 运动心理学
研究过各种球类、拳击、自行车、体操运动员的眼动特 征，不同水平教练和观众欣赏体育比赛时的眼动特征。
American Psychological Association Vision Science 美国Boston大学-认知与神经系统实验室 Beckman Institute for Advanced Science & Technology 德国Bielefeld 大学-Eye Tracking Group 德国Postdam大学眼动仪实验室 Micheal Tarr 实验室 美国户外广告学会 英国行为研究学院 台湾中正大学认知科学研究中心 台湾阳明大学认知神经心理学实验室
应用
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广告心理学 先后顺序、注视时间、注视次数、 瞳孔直径的变化 司法心理学
B眼动与知觉广度
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知觉广度是指一次注视中所获得的信 息，是反映个体信息加工能力和水平的 重要指标。 三种 知觉 广度 总的知觉广度 字母识别广度 字识别广度
应用
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Rayner研究发现，英语阅读者的知觉广度左右 范围不对称，右侧比左侧大！阅读者可以从距 注视点左侧9个字符的范围内获得字母信息， 而在注视点右侧可拓展到 15个字符距离。 布斯威尔研究发现，注视广度是阅读成熟的重 要指标，注视广度太窄表明阅读水平低。阅读 知觉广度越大，则阅读同样材料时所需的注视 次数就少，阅读速度就快。
二、眼动实验
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（一）阅读的眼动研究 （二）图形认知的眼动研究 （三）眼动与其他心理活动
（一）阅读的眼动研究
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1.阅读中眼动的基础研究 2.阅读理解过程中的眼动研究
1.阅读中眼动的基础研究
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（1）阅读过程中的眼动模式
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注视 跳动 回视 回扫
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（2）阅读的知觉广度
2.阅读理解过程中的眼动研究
2 典型研究示例—— 经典领域：阅读和语言、问题解决概述
• 通过分析注视位置、次数、时间、回扫、眼跳等眼动指标来 研究各个水平的阅读问题。沈德立、舒华、陈烜之等为代表。 • 开窗法（ opening window technique ）:设置有界限的窗口让被试 阅读，可度量阅读广度，都涉及到注视跟随技术。 （moving window ，McConkie & Rayner, 1975 ）跟随 移动窗口法 移动窗口法（ 注视点的窗口不断移动，其余部分被遮蔽。即时加工、边界 效应；眼音距（ eye-voice span ）测量。 （moving mask ， Rayner et al., 1979 ）刚好相反，探 移动遮蔽法 移动遮蔽法（ 索阅读策略。阅读知觉广度的不对称性。 指定法、反应时法（蔡志的汉字视角对再认速度的影响研 究）、命名法等。 • 阅读中的主要眼动模式：注视、眼跳、回扫、回视。
A眼动与信息的重要性
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大量研究表明，对某物体的注视时间、 注视刺激和瞳孔变化情况与该物体的重 要性或个体对该物体的兴趣有密切的关 系。 因此，根据眼动技术所测得的注视时间 和注视点分布情况，可了解到有关个体 兴趣和态度等方面的很多信息。
Yarbus的研究
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被试观看表现人物群像的图画时，人脸 是被注视最多的地方，而脸部的眼睛和 嘴又是注视点最集中的区域。而且及时 将人脸换成雄狮的面部，被试的注视点 也集中在其眼睛和嘴上，说明这两个部 位在长相中最为重要，能为面孔识别提 供最丰富的信息。
主要内容
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一、眼动实验技术的原理和应用 二、EyeLinkⅡ眼动记录系统的使用
基本的眼动现象
漂移
注视 跳动 追随运动
眼震颤
双眼的每次跳动几乎完全一致； 眼跳速度很快 物体运动，头不动 物体运动，头也动
微小的不随意眼跳
眼动与心理过程之间的关系
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眼动与信息的重要性 眼动与知觉广度 眼动模式与信息加工机制
2.眼动与视觉搜索和模式识别
（三）眼动与其他心理活动
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1.眼动与视错觉 2.眼动与双关图形 3.眼动与心理表征 4.眼动与性格特征
眼动研究评价
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可提供对于认知活动的实时测量； 可满足心理学研究对于生态学效度的要 求； 多媒体技术的发展为眼动技术的运用提 供了更为广阔的空间。 对于许多高级的内在心理活动过程无法 通过眼动记录观察到。
2 典型研究示例—— Chess Cognition, A Comparison
新 手 集 中 新 手 分 散
专 家 集 中 专 家 分 散
2 典型研究示例——广告和产品分析
分析注视和兴趣区域， 确定关键项目和计算信息 传递效率；分析不同区域 和项目的偏好眼动轨迹， 确定信息加工流和计算有 关信息集群间的距离，达 到优化设计目的。 通过分析眼动轨迹、 反应时、情绪反应，设计 最佳的用户界面，包括家 用电器、仪器仪表、汽车、 飞行器控制面板、化妆品 等。
C眼动模式与信息加工机制
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注视时间——表示对特定对象的加工时间 注视次数——反映个体对特定对象加工的 熟练程度或加工深度，次数越多可能反 应认知任务越困难，或加工程度越深 扫描轨迹——反应个体认知加工顺序和历 程
(三)眼动仪的应用：基础和应用领域
神经生理学和眼科学 眼跳程序；眼动控制； 眼球平滑追踪；眼球震颤诊断 会聚眼动 知觉和认知 早期视觉和心理物理学； 眼跳整合；变化检测； 场景、面部和物体知觉；三维 知觉；眼—手协调； 视觉注意和视觉搜索；注意和 动作；心理语言学； 阅读和语言加工；双语和言语 ；记忆编码和提取；工作记忆 ；推理和决策 临床研究 精神错乱：精神分裂症 发展性障碍：诵读困难，ADHD 神经退化疾病：帕金森氏症， 闭合性头部损伤 应用研究 人机互动；人因学；工效学； 图形用户界面和网络应用评价 ；广告心理学；眼控人机界面 ；注视跟随；虚拟现实； 生物医学工程；人工智能和机 器人学； 警觉；运动心理学；军事；航 空和交通心理学；人事评鉴
和网络应用评价 2 典型研究示例——GUI GUperiments
2 典型研究示例——其他应用心理学
• HR选拔和评鉴
神经动作机能测试、注意和控制系统测试、植物神经系 ，通过分析注视准确度、时长和次 统反应测试、记忆测试 统反应测试、记忆测试， 数，眼跳幅度、时长、速度和加速度、潜伏期、捕获、眨眼 次数、平滑追踪轨迹来测试员工的基本认知功能，为一般心 理测试提供客观依据和交叉验证。
2 典型研究示例—— 经典领域：阅读和语言研究概述
• 影响阅读效率的因素：材料条件、眼动机能、阅读节奏、边 缘视觉、眼动控制、其他阅读策略。 直 • 阅读的眼动模型：视觉缓冲器加工理论（ Bouma,1974 ）、 ）、直 聚光灯 接假说和眼 —脑假说（ Just & Carpenter,1980;1978 ）、 ）、聚光灯 战略战术模型（ O’Regan,1992 ）、 理论（ McConkie,1979 ）、 ）、战略战术模型（ E-Z Reader模型 （Reichle）。 模型（ • 儿童阅读能力发展（争议很大）、快速阅读研究（影响因素 有头部跟随移动、默读、逐字阅读、频繁回扫），速读训练 —— 一个成长的学习领域！ • 语言障碍：阅读困难、注意缺陷、口吃、失语症、盲视。 • 中文阅读研究 ——方兴未艾！
2 典型研究示例——拓展的基础领域 Visual Search 和其它领域
• 选择性和视觉搜索是图像、物体和场景认知区别于一般阅读 的关键之一。 • 兴趣点、特征检测、眼动扫描轨迹。对发展心理学来说更有 意义，眼动能力和眼动模式发展。 • 眼动与视错觉、双关图形认知。 同性恋者观看同性 瞳孔大的通常被 裸体照片时的反应 认为情绪愉快、 • 眼动与问题解决：密码算题、解应用题（杨东关于学生解题 专家和新手阅读题面的眼动模式研究）、 与异性恋者相反。 吸引人、兴奋。 Tower of Hanoi 、心 。 理旋转、几何解题 理旋转、几何解题。 • 眼动指标与情绪、兴趣、态度：瞳孔变化及其与非言语交 流，瞳孔灵敏度的遗传性、瞳孔变化与记忆、思维关系密 切；眨眼与认知活动、眨眼与说谎、眨眼与焦虑（ Nixon effect）。 • 眼动和能力、人格研究：一般能力、能力倾向测验、言语测 验、棒框测验、投射测验。
第14章 眼动实验技术
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大量实验和观察证明，眼动模式与很多 心理现象存在一定的特异性关系，从而 使眼动技术成为一种心理学研究方法。 眼动实验技术的关键环节是眼动模式的 记录，目前主要采用眼动仪来实现 （EyeLinkⅡ）。
推荐入门书
《学生汉语阅读过程的眼动研究 》（教育 沈德立 沈德立《 学生汉语阅读过程的眼动研究》 科学出版社）、 阎国利 《眼动分析法在心理学研究中的应用 》 阎国利《 眼动分析法在心理学研究中的应用》 （修订版，天津教育出版社）、 》北京大学出版社 2000 朱滢 《实验心理学 实验心理学》
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（1）阅读过程中词加工的眼动研究 （2）阅读过程中句法加工的眼动研究 （3）阅读过程中语段加工的眼动研究 （4）阅读中眼动特征的年龄差异 （5）汉语阅读的眼动研究
（二）图形认知的眼动研究
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1.眼动与图画观看 2.眼动与视觉搜索和模式识别
1.眼动与图画观看
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（1）信息量与眼动 （2）图画观看与扫描轨迹 （3）眼动与图画记忆 （4）图画观看的眼动顺序性