中文阅读中的认知滞后效应

基金项目：

中央高校基本科研业务费专项资金资助。

摘 要：该研究应用EyelinkⅡ眼动仪，采用眼动随动显示技术操纵注视点左侧文本被掩蔽词汇的范围，考察中文阅读过程中词汇加工的认知滞后效应。结果发现：掩蔽词n以左的文本可严重影响被试的总阅读时间；掩蔽词n-1以左文本则不影响被试的总阅读时间。结果表明，相对于注视位置，中文阅读的认知过程存在明显的滞后效应。

关键词：汉语阅读；认知滞后效应；眼动；眼动随动显示技术

中图分类号：B842.5

文献标识码：A 文章编号：1003-5184(2012)01-0022-05

1 引言

眼跳何时发动，指向何处对阅读过程有着非常重要的作用

（McConkie，Kerr，Reddix，Zola，& Jacobs，1989;Nuthmann，Engbert，& Kliegl，2005；Rayner & Pollatsek，1996;Rayner，Fischer，& Pollatsek，1998）。

基于词汇加工在阅读中的作用，研究者已发展出了多种眼动控制模型用于解释西文阅读中的眼动过程。但鉴于眼跳持续时间和指向位置有着不同的神经通路，较成熟的模型都将词汇作为眼跳活动的基本线索，将词汇的语义加工结果看作是眼跳发动或抑制的重要因素

（Henderson & Ferreira，1993；Kliegl，Nuthmann，& Engbert，2006;Reichle，Pollatsek，& Rayner，2006)

。因此，这些模型均被称作是认知控制模型(Cognitive control model)。在拼音文字的书写体系中，单词之间有明显的物理界限，文本中单词都是一个独立的视知觉单元，它们为眼跳目标的选择提供丰富的物理线索，西文读者可将下一眼跳移至目标单词的最佳注视点位置附近，以方便随后的词汇识别过程。但是，中文的书写体系与西文相差迥异，中文句子是由一系列字构成的，每个汉字在水平上都占有相同的空间，词之间没有明显边界。对此，曾有多位研究者怀疑词在中文阅读眼动控制中的作用(Yang & McConkie，2004)。何种因素引导中文读者的眼动过程一直是争论激烈的问题。不过，近期一系列研究表明，中文词汇既是阅读信息加工和文本内容整合的基本单元(Bai，Yan，Liversedge，Zang，& Rayner，2008；沈德立等，2010；Rayner，Li，& Pollatsek，2007)，也在眼跳目标选择中起到一定的线索作用(Yan，Kliegl，Richter，Nuthmann，& Shu，2010)。显然，这些成果对认知控制理论来说都是重要的证据。

但认知控制模型内部又存在“并列加工”和“序列加工”的分歧。并列加工模型的理论基础是注意梯度分布，它们普遍认为，在知觉广度内的词汇加工存在时间上的重合。例如，SWIFT模型(Saccade-generation with Inhibition by Foveal Targets)认为，在一次注视中，阅读广度内所有的词语都会得到不等程度的激活，这些词依据自身激活程度通过竞争获取作为眼跳目标的资格(Kliegl et al.，2006；Kliegl，2006，2007)。序列加工观点的代表E-Z读者模型则认为，词汇加工是一个严格遵守序列顺序的过程，至到注视的后期阶段读者才可对词n+1(正被注视的词是词n，词n左侧的第一个词为词n-1，右侧的第一个词为词n+1，依次类推)进行预加工

（Inhoff & Liu，1998；Reichle，Pollatsek，& Rayner，2006）

。并列加工和序列加工理论均能解释词n+1预视效应，并在某种程度上可以预测词n+2的预视效应(Kliegl et al.，2006；Kliegl，2006，2007)。但它们在注视词左侧词是否影响当前注视这一问题上存在严重分歧：SWIFT模型允许注视点在词汇未得到充分加工之前离开该词，因此在注视词n的时间里，读者可同时加工词n-1；而E-Z读者模型则认为，在一次注视的后期阶段读者就可对词n+1进行加工，因此在注视词n的时间里加工词n-1是不可思议的事情。

第32卷第1期

刘志方等 中文阅读中的认知滞后效应

心理学探新2012年

读者通常在一次注视中加工一个以上的词汇，这已是不争的事实。然而，这方面的证据大多来自于对词n+1和词n+2预视效应的研究(Angele，Slattery，Yang，Kliegl，& Rayner，2008；Kliegl，Risse，& Laubrock，2007)，对于注视点左侧的词汇加工是否影响注视时间的研究则比较少见。西文研究中，词n-1的特性或注视点n-1(当前正在进行的注视点被叫做是注视点n；注视点之前的注视被叫做注视点n-1，之后的注视点为注视点n+1)的位置影响词n或注视点n+1词汇注视时间的现象叫做滞后效应(Kliegl et al.，2006；Radach & Reichle，2000；Vitu，McConkie，Kerr，& O’Regan，2001)。对于滞后效应的成因有三种说法：1)物理空间较长的词n-1导致词n的视敏度降低，因此其在被注视之前获得的预加工速度较低，进而影响随后对该词的注视时间；2)由于词n-1较难被加工，这样就导致知觉广度缩小，进而影响了对词n的注视时间；3)当注视词n时，对词n-1的加工还没有完成，此时读者将在对词n的注视中进一步完成对词n-1的词汇加工过程。遗憾的是，国内外还没有系统的研究考察中文读者眼动的滞后效应；既然词也是中文阅读信息加工的基本单元(Bai et al.，2008；沈德立等，2010；Rayner et al.，2007)，那么在注视词n的时间内，读者是否仍然对词n-1和词n-2进行加工？研究试图通过操作注视点左侧词汇的掩蔽范围来考察以上争论：如果只有词n-1及其左侧文本随着注视点位置的改变被掩蔽的条件(条件一)影响注视时间，那么认知延迟效应只涉及到词n-1；如果词n-2及其左侧文本随着注视点位置的改变被掩蔽(条件二)影响注视时间，那么认知延迟效应至少能够涉及到词n-2。

2 方法

2.1 被试

21名大学生参加了本次实验，其中男生7人，女生14人。被试的视力或矫正视力正常，之前均未参加过类似的实验，实验结束后可获一定的报酬。

2.2 实验材料

实验的正式材料为60个句子，平均每个实验条件下20个句子。每个句子都是由7到10个双字词组成。实验句子的通顺性平均值为6.29(采用7点评定，分值越高，越通顺)，难易程度平均值为1.65(采用7点评定，分值越低，越简单)。词划分的一致性达到95%。实验还包括27个阅读理解判断题，以确保被试认真阅读句子。正式实验前另安排12个句子的练习，其中穿插有6个判断题，以便被试理解并熟悉实验过程。

2.3 实验设计

实验为单因素被试内设计，除正常呈现的控制条件外，还有两种不同的消失文本呈现条件：1)词n-1及其左侧文本随着注视点位置的改变被掩蔽；2)词n-2及其左侧文本随着注视点位置的改变被掩蔽。具体情况如图1所示。

图1 注视点左侧文本被掩蔽条件示意图

(注：“*”代表注视点，下同)

正式实验所用的60个句子材料被随机均分为3组，分别对应3种实验条件。实验条件按照拉丁方的顺序在各组之间进行轮换，即生成三个实验文件，每个文件均包括同样的60个实验句子，以保证所有句子都能接受3种实验处理。各个实验文件内部的句子随机呈现。

2.4 实验仪器

采用加拿大SR公司生产的Eye LinkⅡ型眼动仪呈现材料并记录被试的眼动。该型眼动记录仪的采样频率为500次/秒，呈现材料的电脑刷新频率为150 Hz。刺激在一个19英寸分辨率为1024×768的DELL显示器上呈现。被试距离屏幕为75 cm，在2°视角内可以看到3个汉字，一个汉字约为28×28像素，每个汉字呈0.63°视角。

2.5 实验程序

对每个被试单独施测。被试进入实验室后，坐在仪器前，戴好头盔，用头托固定头部。实验开始前呈现指导语，在确保被试理解整个实验程序后对仪器进行校准，校准结束后呈现练习句让被试熟悉实验过程。然后，进行正式实验。练习中有6个句子后带有问题，而正式实验中有27个句子带有问题，要求被试根据前面刚看过句子的内容做按键反应。为确保实验数据的有效性，整个实验中被试每读完5个句子后就重新校准仪器一次。同时，主试时时监视眼动仪，并在任何需要的时候重新校准。整个实验过程持续大约25分钟。

3 结果

实验数据采用SPSS和SR公司提供的眼动数据分析软件“Data Viewer”进行分析。所有因变量均采用被试分析(F1)和项目分析(F2)两种。实验过程发生意外的项目被删除，实验被删除的数据均低于2%。3种呈现条件下被试问题回答的正确率都在80%以上。被试均认真地完成了本次实验，表明实验中的眼动数据能够真实反映阅读过程。实验各条件下眼动指标的均值和标准差见表1。

总阅读时间是阅读句子时所有注视时间和眼跳持续时间的总和。方差分析显示，不同呈现条件的总阅读时间差异被试分析边缘显著，F1(2，40)=2969，p=0.063，项目分析显著F2(2，118)=4.479，p

注视次数就是阅读句子时所有注视点的个数，呈现条件的效应不显著，F1(2，20)=0.283，p=0.755，F2(2，118)=0.628，p=0.507。

平均注视时间是指落在句子上所有注视点持续时间的平均值。方差分析显示，呈现条件的效应显著，F1(2，40)=49.604，p

平均凝视时间是句子中所有词在第一遍被阅读中凝视时间的平均值。方差分析显示，呈现条件的效应显著，F1(2，40)=6.503，p

回视次数是指在阅读过程中由右侧词指向左侧词的眼跳次数。方差分析显示，呈现条件的效应不显著，F1(2，40)=2.292，p=0.114，F2(2，118)=2.248，p=0.091。

4 讨论

总阅读时间是移动窗口范式对阅读影响程度的最关键的因变量。注视点左侧窗口对阅读眼动过程的影响最早开始于知觉广度的研究。Inhoff 和Liu(1998)的研究显示，中文读者知觉广度范围大约从被注视汉字左侧1个汉字到右侧3个汉字之间，虽然这个结果在随后的研究中不断得到证实(Kliegl et al.，2006；Rayner，1996；Radach & Reichle，2000；Vitu et al.，2001；闫国利，熊建萍，白学军，2008)，但人们一直忽略注视点左侧文本是以字的形式还是词的形式影响当前注视持续时间这一问题。近期一系列研究表明，词汇加工在中文阅读的眼动控制中起到关键性的作用(Bai et al.，2008；沈德立等，2010；Rayner et al.，2007)。这使得我们可以直接以词为单元考察中文阅读过程中认知滞后现象，滞后效应往往是指词n-1的特性或者注视点在词n-1上的具置影响对词n的注视时间。对于汉语来说，尚没有研究系统地考察相对于注视点位置的词汇加工滞后现象；如果掩蔽注视点左侧词的词汇加工确实影响阅读，那么影响凝视时间的左侧词汇的范围到底有多大？

研究发现，相对于控制条件而言，词n-1及其左侧文本随着注视点位置的改变被掩蔽(条件一)严重影响总阅读时间，但词n-2及其左侧文本随着注视点位置的改变被掩蔽(条件二)基本上不再影响总阅读时间。说明认知滞后效应涉及到词n-1，从表1的数据可以看出：两个非正常呈现条件与控制条件之间的差异模式不同，具体表现：1)条件一在比控制条件的平均注视时间和平均凝视时间较长，但是注视次数与控制条件基本没有差异；2)尽管条件二的注视次数与控制条件基本上也没有任何差异，但其平均注视时间和凝视时间却显著大于控制条件，表明和控制条件相比，读者阅读条件2的句子时，采取了权衡注视持续时间和注视次数的策略。总的来说，实验证实：中文阅读中的认知延迟范围向注视词以左扩展一个词的范围(即词n-1)，且中文读者更加倾向于采取并行的方式加工知觉广度内的词汇。理由如下：

首先，实验的材料均是由双字词构成的句子，实验没用设置有关的目标词汇特征变量，况且采用拉丁方的方式分配材料能保证每个句子都能接受三种实验处理方式，这样就既能很好平衡实验句子本身带来的误差，又能排除个别词汇特征的影响，因此就可排除词长和词汇加工难度影响实验结果的可能。这样，因较长的词n-1使得“词n被注视的前一个注视点内的视敏度较低，进而影响了对其的加工速度”的说法，以及“词n-1较难被加工导致知觉广度缩小”的说法，都可以被排除。除此之外，序列加工模型认为：只有在对左侧词语的加工完成之后才有可能开始对右侧临近词语进行语义加工，尽管总阅读时间包含句子整体关联信息的加工以及词汇通达。但E-Z读者模型认为，后期语义提取阶段与文本整合均不需要视觉信息(Pollatsek，Reichle，& Rayner，2006)；因此可以排除注视点左侧词汇屏蔽对句子信息加工的影响。而SWIFT模型则认为，知觉广度内的词汇依据自身激活程度竞争作为下一眼跳目标，注视可在当前词汇加工并未完成的情况下离开；因此词汇加工延迟到词n-1可以被该理论解释。

对于这个结果的最后一种可能的解释是：眼跳也会发生未及目标或超过目标的情况，此时左侧文本掩蔽也有可能影响的是对眼跳目标的修正，而不完全是词汇加工。如果是这样，那么就应该看到，控制条件的回视次数显著大于非正常呈现的条件，但是表1中的数据显示回视次数在各个条件之间的差异没有达到显著水平，有趣的是条件2的回视次数还略大于其他条件，为了更加细致分析导致这个现象的原因，研究者分析了发生在两个相邻词间的回视性眼跳，结果显示：条件2的两个相邻词间回视次数显著大于控制条件和条件1(p0.05)。由此可见，掩蔽词n-1及其以左的文本对总阅读时间的影响并不是由于导致回视次数减少的缘故，而完全是增加后期对词n-1语义提取难度的后果，在掩蔽词n-2及其以左的文本的条件中发现，相邻词间的回视次数显著增加则说明，该呈现条件暴露了词n-1的左侧边界，从而增加了词n-1作为目标竞争获取眼跳的概率。这个结果在强调词汇间相对激活程度竞争获取眼跳和词汇并列加工的SWIFT模型中能够得到合理的解释。因此研究结果是注意分布理论的有力的证据。

5 结论

中文阅读过程中的词汇加工相对注视点位置存在认知滞后效应；且在完全由双字词组成的句子阅读中，认知滞后效应只能涉及的词n-1。

参考文献

沈德立，白学军，臧传丽，闫国利，冯本才，范晓红.(2010).词切分对初学者句子阅读影响的眼动研究.心理学报，42(2)，159-172.

闫国利，熊建萍，白学军.(2008).小学五年级学生汉语阅读知觉广度的眼动研究.心理发展与教育，1，72-77.

Angele，B.，Slattery，T.，Yang，J.，Kliegl，R.，& Rayner，K.(2008).Parafoveal processing in reading：Manipulating n+1 and n+2 previews simultaneously.Visual Cognition，16，697-707.

Bai，X.，Yan，G.，Liversedge，S.P.，Zang，C.，& Rayner，K.(2008).Reading spaced and unspaced Chinese text：Evidence from eye movements.Journal of Experimental Psychology：Human Perception and Performance，34(5)，1277-1287.

Henderson，J.M.，& Ferreira，F.(1993).Eye movement control during reading：Fixation measures reflect foveal but not parafoveal processing difficulty.Canadian Journal of Experimental Psychology，47(2)，1201-1221.

Inhoff，A.W.，& Liu，W.(1998).The perceptual span and oculomotor activity during the reading of Chinese sentences.Journal of Experimental Psychology：Human Perception and Performance，24(1)，20-34.

Kliegl，R.(2006).Current advances in SWIFT.Cognitive Systems Research，7，23-33.

Kliegl，R.(2007).Toward a perceptual-span theory of distributed processing in reading：A reply to rayner，pollatsek，drieghe，slattery，and reichle.Journal of Experimental Psychology：Human Perception and Performance，136(3)，530-537.

Kliegl，R.，Nuthmann，A.，& Engbert，R.(2006).Tracking the mind during reading：The influence of past，present，and future words on fixation durations.Journal of Experimental Psychology：Human Perception and Performance，135(1)，12-35.

Kliegl，R.，Risse，S.，& Laubrock，J.(2007).Preview benefit and parafoveal-on-foveal effects from word n + 2.Journal of Experimental Psychology：Human Perception and Performance，33(5)，1250-1255.

Mc Conkie，G.W.，Kerr，P.W.，Reddix，M.D.，Zola，D.，& Jacobs，A.M.(1989).Eye movement control during reading II：Frequency of refixating a word.Perception & Psychophysics，46(3)，245-253.

Nuthmann，A.，Engbert，R.，& Kliegl，R.(2005).Mislocated fixations during reading and the inverted optimal viewing position effect.Vision Research，45，2201-2217.

Pollatsek，A.，Reichle，E.D.，& Rayner，K.(2006).Test of the E-Z reader mold：Exploring the interface between cognition and eye movement control.Cognitive Psychology，52，1-56.

Radach，R.，& Reichle，E.D.(2000).Relations between spatial and temporal aspects of eye movement control.In A.Kennedy，R.Radach，D.Heller，& J.Pynte(Eds.)，Reading as a perceptual process(pp.165-191).Amsterdam：Elsevier.

Rayner，K.(1996).Eye movements and the perceptual span in beginning and skilled readers.Journal of Experimental Child Psychology，41(2)，211-236.

Rayner，K.，& Pollatsek，A.(1996).Reading unspaced text is not easy：Comments on the implications of Epelboim et al.’s(1994)study for models of eye movement control in reading.Vision Research，36，461-465.

Rayner，K.，Fischer，M.H.，& Pollatsek，A.(1998).Unspaced text interferes with both word identification and eye movement control.Vision Research，38，1129-1144.

Rayner，K.，Li，X.，& Pollatsek，A.(2007).Extending the E-Z reader model of eye movement control to Chinese readers.Cognitive Science，31(6)，1021-1033.

Reichle，E.D.，Pollatsek，A.，& Rayner，K.(2006).E-Z reader：A cognitive-control，serial-attention model of eye-movement behavior during reading.Cognitive Systems Research，7，4-22.

Vitu，F.，McConkie，G.W.，Kerr，P.，& O’Regan，J.K.(2001).Fixation location effects on fixation durations during reading：An inverted optimal viewing position effect.Vision Research，41，3513-3533.

Yan，M.，Kliegl，R.，Richter，E.，Nuthmann，A.，& Shu，H.(2010).Flexible saccade-target selection in Chinese reading.The Quarterly Journal of Experimental Psychology，63(4)，705-725.

Yang，S.-N.，& McConkie，G.W.(2004).Saccade generation during reading：Are words necessary?European Journal of Cognitive Psychology，16(1/2)，226-261.

The Cognitive Lag Effect in Chinese Sentences Reading

Liu Zhifang1，Shi Yiping2，Zhang Zhijun1，Pan Yun2

(1.Department of Psychology and Behavioral Sciences，Zhejiang University，Hangzhou 310028；

2.Department of Psychology，Guizhou Normal University，Guiyang 550001)

Abstract：

An experiment was conducted to explore the leg effects on Chinese readers’ eye movements.Readers’ eye movements were monitored with the device of EyelinkⅡ.There were there conditions in first experiment.As the word was fixated，(1)word n-1 and its left texts were masked；(2)word n-2 and its left texts were masked；(3)normal sentences conditions.The results showed that the condition of word n-1 and its left texts were masked interrupted total reading seriously，but not the condition of word n-2 and its left texts were masked.In a word，we have found a reliable leg effect onto word n-1 which fit better with the theoretical assumptions of parallel processing models of eye movements control in reading.

Key words：

Chinese reading；cognitive lag effect；eye movements；eye-contingent display technique