數(shù)量大小比較任務(wù)中兩位數(shù)加工方式的眼動研究

金美貞

【摘要】 本研究利用眼動技術(shù)揭示了兩位數(shù)大小比較過程中的眼動行為，并據(jù)此探討了兩位數(shù)的加工方式.結(jié)果顯示：（1）兩位數(shù)上的平均注視點的個位十位一致性主效應(yīng)顯著；（2）個位十位一致性對下面兩位數(shù)中十位數(shù)的注視點數(shù)影響顯著，但對個位數(shù)的注視點數(shù)影響不顯著.這些結(jié)果表明兩位數(shù)的個位和十位是以分解的方式加工的.

【關(guān)鍵詞】 兩位數(shù)；十位個位一致性；注視點；加工方式

一、引 言

關(guān)于兩位數(shù)的加工方式，研究者在早期提出了整體加工的觀點，該觀點認為在進行數(shù)量比較或心理數(shù)字操作前兩位數(shù)的個位和十位數(shù)被整合成一個整體的實數(shù)，其十進制結(jié)構(gòu)在數(shù)量加工中不再發(fā)揮作用，兩位數(shù)作為一個整體數(shù)量與一位數(shù)一起被模擬表征在一條心理數(shù)字線上.該觀點的提出是基于在數(shù)字加工中發(fā)現(xiàn)的整體數(shù)量距離效應(yīng)，該效應(yīng)是指兩個數(shù)間的相對整體數(shù)量距離越大，其加工速度越快，錯誤率越低.Hinrichs等（1981）采用標準數(shù)比較，要求被試將單獨呈現(xiàn)的一個兩位數(shù)與記憶中的標準數(shù)55相比，結(jié)果發(fā)現(xiàn)隨著目標數(shù)與55之間整體數(shù)量距離的減少，其反應(yīng)時增大，表現(xiàn)出整體數(shù)量距離效應(yīng)，表明兩位數(shù)是被整體加工的；Dehaene等（1990）采用相同的實驗范式，但十位和個位數(shù)分別以50，0，-50 ms三種時間間隔（SOA）呈現(xiàn)，結(jié)果整體反應(yīng)時曲線不受呈現(xiàn)方式的影響，支持整體加工觀點.此外，來自數(shù)字自動加工任務(wù)也支持上述觀點，Reynvoet等（1999）要求被試判斷7-12范圍內(nèi)數(shù)字的奇偶性，結(jié)果表明一位數(shù)和二位數(shù)是表征在同一條心理數(shù)字線上的.

然而近幾年，兩位數(shù)整體加工觀點受到了質(zhì)疑.Nuerk等（2001）在數(shù)字比較任務(wù)中發(fā)現(xiàn)了個位-十位一致性效應(yīng)（簡稱一致性效應(yīng)），此效應(yīng)是指在比較兩位數(shù)的大小時，當(dāng)兩個十位數(shù)的比較結(jié)果與兩個個位數(shù)的比較結(jié)果一致時（如42-57，4<5，2<7，稱為個位十位一致數(shù)對），其反應(yīng)時比不一致時（如37-52，3<5，7>2，稱為個位十位不一致數(shù)對）更快，錯誤率更低，盡管兩組數(shù)對的整體數(shù)量距離（15）和問題大小保持匹配.此效應(yīng)無法用整體加工觀點加以解釋，因為兩組數(shù)對的整體數(shù)量距離相等，根據(jù)該觀點反應(yīng)時應(yīng)該無差異.于是，研究者提出了另外一種解釋，他們認為被試在進行大小比較時，個位和十位上的數(shù)量信息是各自得到激活的，當(dāng)個位數(shù)的比較結(jié)果與十位數(shù)的比較結(jié)果一致時，會促進反應(yīng)；不一致時，會互相干涉，從而延長反應(yīng)時間，并提出了分解加工的觀點，即兩位數(shù)的個位十位是被分解加工的，個位數(shù)和十位數(shù)被表征在各自的心理數(shù)字線上，它們的位值關(guān)系也會被標簽到心理數(shù)字線上.在隨后的一系列研究中，如改變數(shù)字對的呈現(xiàn)方式或用語言數(shù)字代替阿拉伯?dāng)?shù)字，結(jié)果均發(fā)現(xiàn)了一致性效應(yīng)，可見該效應(yīng)較為穩(wěn)定.因此，研究者把一致性效應(yīng)作為兩位數(shù)分解加工的一個重要指標.

兩位數(shù)的個位、十位數(shù)是以何種方式被加工的呢？以往常用反應(yīng)時和錯誤率來判斷，本文擬利用眼動儀記錄被試在數(shù)量大小比較過程中的眼睛注視位置（如某個數(shù)字），眼睛注視位置是該位置被加工的一個可靠指標，通過分析個位和十位上注視點的分布特征，來直觀地揭示兩位數(shù)的加工方式.實驗采用Nuerk等（2001）的實驗設(shè)計，為了更具普遍性，同時加入相同數(shù)量的十位數(shù)相同的數(shù)對.根據(jù)整體加工觀點，由于一致數(shù)對與不一致數(shù)對的整體數(shù)量距離相等，反應(yīng)時相同，因此我們假設(shè)兩組數(shù)對的眼睛注視模式相同，兩位數(shù)的個位、十位上分布的注視點數(shù)也相同.根據(jù)分解加工觀點，不一致數(shù)對的反應(yīng)時大于一致數(shù)對的反應(yīng)時，因此假設(shè)不一致數(shù)對的注視點數(shù)將多于一致數(shù)對的注視點數(shù)；在不一致數(shù)對中，因為要克服基于個位數(shù)的干擾而必須對十位數(shù)進行較精細的加工，導(dǎo)致不一致數(shù)對中十位數(shù)的注視點數(shù)將多于一致數(shù)對中十位數(shù)的注視點數(shù).

二、研究方法

1.被 試

大學(xué)本科生共12人，男女各6名，年齡為22±0.67歲，視力或矯正視力均正常，無色盲色弱，均為右利手，且無類似實驗經(jīng)驗.

2.儀器和材料

采用SMI公司的EyelinkII眼動儀，實驗由DELL optiplex 380計算機控制，程序用EB編寫.刺激呈現(xiàn)在19英寸液晶顯示器上，分辨率為1024×768，刷新率為60HZ.

480對數(shù)對，其中240對為十位不同的數(shù)對，包括120對個位十位一致數(shù)對和120對不一致數(shù)對，數(shù)量的范圍為21-98，剔除整十倍數(shù)及個位和十位相同的數(shù)，并保證數(shù)對中個位十位上的數(shù)字均不同，一致數(shù)對中兩個數(shù)平均和為117.05，差為37.38；不一致數(shù)對為117.15和37.45.其余240對為十位相同數(shù)對.數(shù)字采用黑色羅馬字體，大小為52號加粗，十位和個位之間隔一個空隔.數(shù)對中的兩個數(shù)分別呈現(xiàn)在離屏幕中心5 cm的上下方，背景顏色為白色.

3.實驗設(shè)計

實驗采用2×2×2被試內(nèi)設(shè)計，三個自變量為：個位十位一致性（一致、不一致）；兩位數(shù)的呈現(xiàn)位置（上、下）；數(shù)位（十位，個位）.因變量為數(shù)位興趣區(qū)內(nèi)的平均注視點數(shù).興趣區(qū)是以數(shù)位中心為坐標原點，橫向100像素，縱向130像素.

4.實驗程序

（1）被試坐在距離顯示器約60 cm處的被試椅上，下額置于U型托上，帶上頭盔.采用九點進行視線追蹤系統(tǒng)校正，校正達successful水平后，檢驗校正精度，達到good水平后開始實驗.

（2）告知指導(dǎo)語：“這是一個兩位數(shù)大小比較實驗.實驗開始時，首先會在屏幕上方出現(xiàn)一個黑色方塊，請你注意看，過一會兒方塊消失，在方塊消失的地方會出現(xiàn)一個兩位數(shù)，同時在屏幕的下方也出現(xiàn)另一個兩位數(shù)，請你比較上下兩個數(shù)的大小，如果上方的數(shù)大，請用左手食指按鍵盤上的‘Y，如果下方的數(shù)大，請用右手食指按‘B，要求按鍵又準又快.”各被試間的按鍵進行平衡.

（3）被試先練習(xí)20次，然后正式進行實驗.所有刺激分成4組，每組結(jié)束后被試休息2分鐘.數(shù)字對隨機呈現(xiàn)，單次實驗流程如圖1.

圖1 單次實驗流程圖

三、結(jié)果與分析

首先分離出十位相同數(shù)對，對其不作數(shù)據(jù)分析.按下列標準剔除數(shù)據(jù)：被試反應(yīng)錯誤、反應(yīng)時大于或低于平均值三個標準差（包括小于200 ms或大于2000 ms）的單次試驗；然后對注視點進行處理，剔除注視時間少于50 ms或大于1000 ms的注視點.剔除數(shù)據(jù)占總數(shù)據(jù)1.67 % .

眼睛注視行為分析：首先對數(shù)位興趣區(qū)內(nèi)的平均注視點數(shù)進行描述性統(tǒng)計，結(jié)果如圖2所示.然后再對其進行一致性×呈現(xiàn)位置×數(shù)位進行重復(fù)測量方差分析，方差分析結(jié)果：一致性主效應(yīng)顯著F（1.11）=23.46，P<0.001，不一致數(shù)對的注視點（3.46）顯著多于一致數(shù)對的注視點（2.99）；數(shù)的呈現(xiàn)位置主效應(yīng)邊緣顯著F（1.11）=4.51，P=0.057，上兩位數(shù)的注視點（1.74）多于下兩位數(shù)的注視點（1.49）.一致性與呈現(xiàn)位置交互作用顯著F（1.11）=34.88，p<0.001，簡單效應(yīng)分析顯示，不一致數(shù)對中下兩位數(shù)的 注視點數(shù)顯著多于一 致數(shù)對中下兩位數(shù)的注視點數(shù)；

圖2 平均注視點數(shù)描述性統(tǒng)計

一致性與數(shù)位交互作用顯著F（1.11）=40.26，p<0.001，簡單效應(yīng)分析表明，不一致數(shù)對中十位數(shù)的注視點數(shù)顯著多于一致數(shù)對中十位數(shù)的注視點數(shù)；呈現(xiàn)位置與數(shù)位交互作用顯著F（1，11）=66.72，p<0.001，簡單效應(yīng)分析表明，上十位數(shù)的注視點數(shù)多于下十位數(shù)的注視點數(shù)，而下個位數(shù)的注視點數(shù)多于上個位數(shù)的注視點數(shù).一致性×呈現(xiàn)位置×數(shù)位的交互作用顯著F（1，11）=15.951，p<0.01，再進一步分析發(fā)現(xiàn)，不一致數(shù)對中下十位數(shù)的注視點數(shù)顯著多于一致數(shù)對中下十位數(shù)的注視點數(shù)；從另一水平分析，上兩位數(shù)在一致和不一致的條件下都是十位的注視點數(shù)顯著多于個位的注視點數(shù)，而下兩位數(shù)則在一致和不一致條件下都是個位數(shù)的注視點數(shù)顯著多于十位數(shù)的注視點.

四、討 論

兩位數(shù)的加工方式是數(shù)字認知中一個具有爭議的問題，本研究利用眼動技術(shù)對此問題進行了深入探討，擴展了以往用反應(yīng)時、錯誤率來說明兩位數(shù)加工方式的局面.眼動行為分析顯示，兩位數(shù)上的平均注視點的一致性主效應(yīng)顯著，即對不一致數(shù)對的注視多于對一致數(shù)對的注視.該數(shù)據(jù)支持我們在引言中提出的兩位數(shù)分解加工的眼動模式假設(shè)，表明兩位數(shù)的分解加工.此結(jié)果與一些行為研究的結(jié)果一致，也與Moeller等（2008）的眼動研究結(jié)果一致.

本研究更重要的發(fā)現(xiàn)是，不一致數(shù)對中下十位數(shù)的注視點數(shù)顯著多于一致數(shù)對中下十位數(shù)的注視點數(shù)，但下個位數(shù)的注視點數(shù)在一致和不一致條件下差異不顯著，這表明一致性對加工個位數(shù)和十位數(shù)的影響是不一樣的.在不一致數(shù)對中，為了克服基于個位數(shù)比較結(jié)果對反應(yīng)產(chǎn)生的干涉，被試對十位數(shù)進行了回視，從而產(chǎn)生更多的注視點，這個數(shù)據(jù)同樣支持兩位數(shù)分解加工的眼動模式假設(shè).

另外，本研究也發(fā)現(xiàn)了一些與預(yù)期不一致的實驗數(shù)據(jù).如：上面的兩位數(shù)在一致和不一致情況下，都是十位數(shù)上的注視點數(shù)顯著多于個位數(shù)上的注視點數(shù)，而下面的兩位數(shù)則都是個位數(shù)的注視點數(shù)顯著多于十位數(shù)的注視點數(shù)，此現(xiàn)象無法用整體加工或分解加工觀點來解釋.我們認為這可能與平常從左至右，從上至下的閱讀習(xí)慣有關(guān).當(dāng)然對于這種閱讀習(xí)慣的影響還需要進一步探討.

五、結(jié) 論

本研究利用眼動技術(shù)對兩位數(shù)數(shù)量大小比較過程中的眼睛注視行為進行了記錄和分析，結(jié)果支持兩位數(shù)分解加工的觀點.

【參考文獻】

[1] 陳蘭，瞿細春，周新林等，兩位數(shù)的整體加工與局部加工[J] ，心理學(xué)報，2009，41（5），406-413.