閱讀眼動研究發(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開始，閱讀的習慣便在逐步形成。古時候，閱讀是貴族人家才能進行的認知活動，而隨著社會的發(fā)展，閱讀已經(jīng)成為我們每個人在日常生活、工作和學習中必須進行得一種認知活動，并且這種認知活動能力從識字就開始就在不斷地被訓練和提高。閱讀它不僅是一種心理認知活動，而且還是獲得知識經(jīng)驗的重要手段之一。

關(guān)于閱讀的眼動研究起源于西方，歐美國家對閱讀眼動的發(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，西方的科學工作者已經(jīng)認識到眼動規(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面觀察的方法來研究閱讀者的眼動規(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)不夠準確，所測量的數(shù)據(jù)具有較大的誤差。二是研究在非自然的情景下進行，研究者很容易對閱讀者造成干擾。

正是鑒于原始眼動研究方法的弊端，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，于是測量更加精確、自然的眼動儀誕生。眼動儀的出現(xiàn)極大的促進了眼動研究朝著精細化方向發(fā)展，即眼動研究開始關(guān)注嚴格的實驗范式，精確數(shù)據(jù)的采集，科學的數(shù)據(jù)分析。在當今知識經(jīng)濟時代，如何快速獲取信息成為相關(guān)研究人員的關(guān)注焦點。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)，注視時間，瞳孔直徑，回視次數(shù)，閱讀速度，并且根據(jù)心理科學實驗方法創(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移動窗口范式和命名法等技術(shù)和E-Z讀者模型等理論體系。下面我將對眼動技術(shù)及理論，國內(nèi)外眼動研究的發(fā)展現(xiàn)狀以及眼動研究的應(yīng)用前景展開分析。

二.主要研究范式與理論介紹

1.移動窗口法

移動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呈現(xiàn)文字，而沒有注視到的地方則會被白色的屏幕遮擋住，也即所謂的掩蔽。有的實驗中，采用的掩蔽材料可能會有所不同，比如使用“*”號將文字材料掩蔽掉。移動窗口技術(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，那么文字則可能會依次呈現(xiàn)。此方法的優(yōu)點就是能夠在比較自然的情景下準確的探討閱讀者閱讀知覺廣度的大小，但是被試在進行閱讀時沒法回視，這與真正的閱讀環(huán)境有點出入。

2.命名法

命名法要求被試閱讀一篇文章，隨后呈現(xiàn)一個視覺目標刺激，并要求被試用語言回答。回答得方式有讀出該目標詞，或用一個詞作答。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)的一個視覺信號提示目標刺激馬上就要出現(xiàn)，并且要求被試盡快地說出該目標刺激，反應(yīng)時長通常用音量鍵開關(guān)來標志，軟件會自動記錄反應(yīng)時長。這種方法的優(yōu)點是在比較自然的情況下能夠測查閱讀者大腦的認知加工時間。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，就是所測量的時間僅反映了閱讀者大腦加工負荷量的變化，但不能揭示大腦活動內(nèi)部過程，所得實驗結(jié)果也不能輕易下結(jié)論。

3.Reichle的E-Z讀者模型

E-Z讀者模型認為，閱讀中的眼跳大多是由詞匯通達引起的，閱讀時的眼動過程包括五個階段：1.對一個詞的熟悉性驗證；2.完成對該詞的詞匯通達；3.不穩(wěn)定的眼動計劃階段；4.穩(wěn)定的眼動計劃階段；5.實際的眼動階段。前兩個階段由單詞識別模塊來執(zhí)行，后三個階段由計劃和執(zhí)行眼跳的模塊來執(zhí)行。不穩(wěn)定的眼動計劃容易被隨后的眼動計劃所取消。穩(wěn)定的眼動計劃不容易被取消。如果第二個目標詞在第一個目標詞呈現(xiàn)230ms之內(nèi)出現(xiàn)，則第二個目標詞的出現(xiàn)就容易取消對第一個目標詞的眼跳計劃。[1]該理論表明，發(fā)生跳讀的原因是在注視當前詞時，已完成了對該詞的提取。

4.Morrison的眼動理論模型

該理論于1984年提出，Morrison認為，眼動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)部注意機制一次只加工一個詞，當注意機制轉(zhuǎn)向下一個詞時，就說明是對這個詞的成功加工識別。成功識別后，就會有一個神經(jīng)沖動傳輸?shù)窖蹌涌刂葡到y(tǒng)，進而使眼跳發(fā)生。Morrison眼動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)。學者認為，人在閱讀文字時，有兩個模塊起作用，一是中央凹區(qū)域，通過眼肌的協(xié)調(diào)運動和眼睛的微顫將刺激物呈現(xiàn)在中央凹區(qū)域，然后通過眼睛的機制作用將刺激轉(zhuǎn)化為神經(jīng)沖動傳輸至大腦皮層，因此我們就感知到了刺激物。第二個就是副中央凹區(qū)域。中央凹處理處于注視點上的文字信息，在知覺廣度范圍內(nèi)注視點右側(cè)的信息是副中央凹區(qū)域在處理，正是因為有副中央凹預(yù)加工存在，所以才出現(xiàn)了跳讀現(xiàn)象。2.注視點持續(xù)時間。Morrison認為，在同一時間里可以計劃出不只一次的眼動，每次注意機制移動到一個新詞上時，新的眼動信號就發(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)移之間的時間間隔過短，那么第一次眼跳就會被放棄。

三.國外研究現(xiàn)狀

國外眼動研究快速發(fā)展時期是上世紀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，加上計算機技術(shù)的普及，極大推動了高精度眼動儀的研發(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，進一步了解閱讀者從旁視野區(qū)域獲得何種信息以及對注視對象，注視時間的影響。眼動研究最大的優(yōu)勢就是研究者能夠通過對注視內(nèi)容的分析間接推測大腦信息的加工，進而了解閱讀過程。眼動儀已在心理學、體育學、廣告學、教育學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、五年級和大學生在閱讀文章時的眼動情況，結(jié)果表明，隨著年齡的增大，閱讀速度加快，注視次數(shù)和注視時間不斷減少。Kintsch[4]認為在閱讀過程中，課文理解是以循環(huán)為單位進行的，循環(huán)就是每句話中的短語。讀者在每個循環(huán)里建立一個新的網(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自動建構(gòu)和加工整合的過程。Bower和Morrow[5]等人認為閱讀過程就是一個隨當前閱讀內(nèi)容不斷變化而主動激活讀者背景知識并將當前信息與先前腦海中已有信息進行整合成文章的過程。Sun[6]等人設(shè)計了一個實驗，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。實驗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。實驗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，分析實驗中閱讀的眼動模式。得出以下結(jié)論：橫排版的眼動模式非常相似；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，廣告閱讀中消費者的注視點，厭惡實驗中瞳孔直徑的應(yīng)用，等等。近來，由于腦認知的研究深入，研究人員開始將眼動儀和Eprime、ERP腦電等結(jié)合起來供研究使用，在人工智能和認知科學的道路上不斷探索前進。

四.國內(nèi)研究現(xiàn)狀

我國學者彭聃齡[7]等人研究了中美閱讀者在閱讀中英文故事時的眼動數(shù)據(jù)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在讀者的眼動模式中，認知因素更重要。就是關(guān)于對文章故事背景的了解在很大程度上影響閱讀者的眼動軌跡。白學軍[8]等人研究了三年級、五年級、初一、高一年級學生理解課文時的眼動特征，結(jié)果表明：隨著年級的升高，閱讀時間、注視次數(shù)、回視次數(shù)都在不斷減少；隨著年級的升高，閱讀文章時的注視頻率也在不斷增加。白學軍[9]等人還對不同年齡階段的學生在有閱讀任務(wù)的情況下的眼動特征進行研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：隨著年級的升高，閱讀速度在加快?；匾暣螖?shù)隨著年級的升高而降低。呂勇[10]等人以四年級學年級學生為被試，研究通過快速閱讀訓練來提高學生的閱讀速度，探究改變閱讀時眼動特征的可行性。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，通過快速閱讀訓練后，小學生的閱讀速度得到提高，小學生的閱讀時間、回視次數(shù)、注視次數(shù)明顯減少，眼動特征明顯改變。對韓國留學生在閱讀議論文、記敘文、說明文時的眼動情況進行分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：對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)于小學生的，中學生的，大學生的眼動研究都很充分，關(guān)于少數(shù)民族的研究近幾年也開始涌現(xiàn)，可見閱讀眼動的研究在我國取得了非常大的進步，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)把閱讀的眼動研究機制研究透徹并建立了理論體系和閱讀眼動模式與閱讀規(guī)律之間的模型。而我國尚且還沒有建立此種模型，這是我國學者今后努力的方向。建立起成熟的眼動模型以后，我們就能夠分析閱讀者現(xiàn)有的閱讀眼動模式是不是成熟，以及今后努力改進的方向，從而更加有利于人才的開發(fā)和成長。

五.眼動未來發(fā)展前景與展望

閱讀的眼動研究理論已經(jīng)接近完善，下一步科學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研究，而是進一步拓展研究和應(yīng)用范圍。比如人機工程學中提高工作人員效率的研究，教育工作者科學排版的要求等，同時眼動研究將更加重視與神經(jīng)科學的結(jié)合。隨著科技的發(fā)展，無人駕駛、阿爾法狗、眼動控制等人工智能的發(fā)展迫切需要應(yīng)用眼動技術(shù)在智能控制中的作用。當今的人工智能不僅僅是以前所要求的在特定的時間出現(xiàn)特定的反應(yīng)，而是利用神經(jīng)科學的深度算法，通過深度拓撲算法使得智能機器人自己能夠不斷地深度學習，即知識節(jié)點自動連接，自己進行方程計算，自己根據(jù)錯誤不斷改進更新程序。相信未來時代是 人工智能的時代，也是眼動研究廣泛應(yīng)用的時代。我國的科學工作者只有緊跟時代步伐，積極探索，勇于實踐，相信我們一定能夠彌補以往在眼動研究等方面造成的落后局面，從而引領(lǐng)眼動、人工智能科學的發(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.眼動機制與腦認知具有一定的關(guān)系，可以通過眼動研究來測查腦認知規(guī)律。

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

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

4.眼動模式具有可塑性，可以通過一定的強化訓練提高閱讀技能。

5.眼動研究應(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)用價值。

參考文獻

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10.呂勇，閆國利，陳連燕等.小學生快速閱讀訓練實驗研究.心理學探新，2000，20（2）：5-29.

（作者介紹：朱吉寬，青海師范大學教育學院2014級發(fā)展與教育心理學研究生；李美華，本文通訊作者，青海師范大學教育學院發(fā)展與教育心理學教授）