許潔 王豪龍

[摘 要] 借助眼動跟蹤技術(shù)與方法，可對閱讀行為中的認知加工、心理因素等進行數(shù)據(jù)捕捉與分析。有關(guān)閱讀行為的眼動跟蹤研究歷史起源于西方，近年來國內(nèi)相關(guān)研究數(shù)量逐漸增多并取得了一定進展，本文在對中外有關(guān)閱讀行為的眼動研究文獻進行梳理基礎上，綜述了眼動跟蹤技術(shù)與方法在閱讀行為研究中的應用，從工具、指標、方法與模型等方面對已有研究進行評述，并從眼動研究方面總結(jié)出影響閱讀行為的因素以及閱讀眼動研究的應用方向，闡釋眼動跟蹤在閱讀中的應用現(xiàn)狀，對閱讀行為眼動研究的前沿方向以及發(fā)展趨勢進行展望，并據(jù)此提出基于閱讀眼動跟蹤研究的模型。

[關(guān)鍵詞] 閱讀行為 眼動研究 眼動跟蹤 眼動模型 閱讀行為特征

[中圖分類號] G237[文獻標識碼] A[文章編號] 1009-5853 （2020） 02-0052-15

[Abstract] With the help of eye tracking technology and methods， data capture and analysis can be performed on cognitive processing and psychological factors in reading behavior. The history of eye tracking research on reading behavior originates from the West. In recent years， the number of related domestic research has gradually increased and some progress has been made. Based on a review of eye tracking research literature on reading behavior both China and abroad， this article reviews the application of eye tracking technology and methods in reading behavior research， from tools， indicators， methods and models， and summarizes the factors affecting reading behavior and the application direction of reading eye tracking research from the aspect of eye tracking research. The application status of eye tracking in reading was explained， the frontier direction and development trend of reading behavior eye tracking research were discussed， and a model based on reading eye tracking research was proposed accordingly.

[Key words] Reading behavior Eye tracking studies Eye tracking Eye tracking model Reading behavior characteristics

1 引 言

視覺是人類獲取和處理信息的重要渠道，其捕捉了80%—90%的外界信息，對于眼動的研究被認為是視覺信息加工研究中最有效的方法[1]。眼動跟蹤技術(shù)最初應用于生理學與心理學的研究，借助必要的觀察與記錄方法，記錄人在特定環(huán)境下眼睛的運動數(shù)據(jù)，從而結(jié)合環(huán)境、心理等多重因素對其進行心理與生理的分析， 相比于傳統(tǒng)的基于問卷調(diào)查或者現(xiàn)場觀察的研究方法，眼動跟蹤技術(shù)提供了更加精確有效的方法支撐，可以對閱讀者進行全方位的閱讀與認知心理的分析，更加科學地解釋閱讀者在閱讀過程中的認知變化過程以及心理變化形式。

19世紀法國的拉馬爾（Lamare）等最先著手對閱讀眼動跟蹤的研究[2]，早期的研究主要關(guān)注眼動跟蹤中與閱讀行為相關(guān)的一些基本現(xiàn)象，之后許多學者開始關(guān)注眼動跟蹤實驗中的一些重要特征以及與閱讀認知加工之間的關(guān)系[3][4][5]。有學者歸納分析了國外的眼動研究，認為早期研究階段為19世紀70年代到20世紀20年代，該階段主要對眼動基本特征以及新技術(shù)，如知覺廣度（the span of recognition）、視覺控制技術(shù)（narrowed visual field size technique）等進行探討[6];20世紀20年代到60年代末，行為主義的興起使對人認知過程的研究受到普遍質(zhì)疑，相關(guān)研究較少[7];20世紀70年代至今是閱讀眼動研究的發(fā)展期，該時期的相關(guān)研究不僅詳細記錄了各種眼動軌跡系統(tǒng)的特征，還改進了眼動資料的分析方法，計算機技術(shù)被大量運用于眼動分析，推動了閱讀眼動跟蹤研究的發(fā)展[8][9][10][11][12][13]。

對漢字閱讀眼動的研究起步較晚，其中一個主要原因是以表意為主的漢字與以表音為主的英文字母存在很大的差別[14]，以英文為閱讀材料的眼動跟蹤研究結(jié)果不一定完全適用于漢字，因此相關(guān)研究需在已有基礎上進行變通與創(chuàng)新。閻國利、白學軍對漢字閱讀的眼動研究進行了劃分：早期研究集中于20世紀20年代到30年代，該時期的眼動研究主要借助于國外眼動儀設備，實驗對象均為國外中國留學生，實驗內(nèi)容多為探究中英文閱讀的差異性以及中文不同文體的閱讀眼動差異，代表成果是沈有乾與邁爾斯（Miles）于1925年和1927年利用照相記錄法進行的兩次中文閱讀眼動實驗[15][16];第二階段為20世紀40年代到70年代的中期研究，該時期的研究主要為國外研究者設計的對包括漢語在內(nèi)的不同語言閱讀的眼動研究，例如格雷（Gray）對讀者閱讀14種不同語言時的眼動進行的比較研究[17];第三階段的研究興起于20世紀80年代，該時期由于國際交流增多、計算機輔助技術(shù)的進步，對中文的眼動研究數(shù)量和質(zhì)量都有所提高[18]。

通過控制文本顯示窗口的大小，研究者可以方便地研究實驗者閱讀的知覺廣度以及閱讀能力、材料難易程度等。

3.2.3 移動遮蔽法

移動掩蔽法是雷納和伯特拉（Bertera）為研究中央凹視覺區(qū)在閱讀中的作用而設計的[51]。該方法可以看作是窗口法的反向操作，即被試者注視點所在區(qū)域的文本被符號或相似文本遮蔽不予顯現(xiàn)，而注視點之外區(qū)域的文本則可以正常顯示，即被試者注視點所到之處文本即被遮蔽。通過該方法，研究者可以更清晰地探究眼球中央凹視覺區(qū)對閱讀的重要作用以及遮蔽范圍大小對被試者閱讀的影響。

3.2.4 邊界法

邊界法是雷納為研究副中央凹視覺區(qū)域的信息線索對閱讀的影響而設計的[52]。該方法的操作方式為：在注視點右側(cè)選擇一個目標刺激位置，在目標刺激位置左側(cè)設置一個邊界，并且該邊界不在顯示器上顯示，當被試者注視點仍停留在邊界外時，預示刺激顯示，當被試者注視點越過邊界時，目標刺激立即取代預示刺激。該方法目的是為了研究被試者能否從副中央凹區(qū)域獲取有關(guān)文本的部分信息，如形狀、意義、結(jié)構(gòu)等，并且該種方式不會對被試者閱讀產(chǎn)生影響。

3.2.5 消失文本法

雷納、利沃塞吉（Liversedge）等為考察讀者在閱讀過程中信息的提取時間，設計了消失文本法[53]。該方法的操作方式為：當讀者開始注視某一個字符或詞語時，經(jīng)過一定時間，該注視點處的字符或詞語便會自動消失，當下一次注視開始時，之前消失的字符或詞語又會重新顯現(xiàn)。該方法的目的是為了探究注視時間對被試者閱讀的影響程度，如果某個字符或詞語在顯示一段時間后消失，如果不影響閱讀，則說明被試者對該字符或詞語的注視時間小于或等于持續(xù)時間，反之則相反。

3.3 研究模型

隨著眼動跟蹤設備以及統(tǒng)計分析工具的不斷發(fā)展，研究者可以借助越來越先進的設備收集各項眼動數(shù)據(jù)，但是仍然無法解釋清楚閱讀視覺系統(tǒng)與知覺加工系統(tǒng)之間的聯(lián)系。研究者發(fā)現(xiàn)二者存在相互作用，但是其具體的運作機制以及作用路徑仍然不得而知，為此不同的研究者提出了不同的理論模型，借以闡釋其中原理。其較有代表性的如下。

3.3.1 視覺緩沖加工模型（Vision Buffer Processing Model）

視覺緩沖加工模型由布爾納（Bulna）與德夫古德（Devgood）于1974年提出，該模型主要觀點為：讀者在閱讀過程中，其眼睛是按照固定的速度移動的，文章不同部位注視點時間的長短與文章的難易程度之間并沒有任何關(guān)系，文章的難易程度只與總閱讀時間有關(guān)[54]。讀者在閱讀過程中，有時候盡管注視點已經(jīng)轉(zhuǎn)移到文章的其他部分，但大腦仍需處理前期閱讀信息，閱讀信息的增加會影響閱讀速度，但是并不能據(jù)此判斷該區(qū)域文章的難易程度影響了讀者的閱讀速度，而文章難易程度只會影響讀者的總閱讀時長，即否認眼動系統(tǒng)與認知系統(tǒng)之間存在聯(lián)系。但是后來的諸多研究發(fā)現(xiàn)，注視時間的長短的確與文章的難易程度存在聯(lián)系，眼動系統(tǒng)與認知系統(tǒng)存在密切的關(guān)聯(lián)，因此該理論模型逐漸被研究者拋棄。

3.3.2 “聚光燈”模型（“Spotlight” Model）

“聚光燈”模型是麥康基于1979年提出的，他構(gòu)建了一個類似于“聚光燈”的注意力機制模型，并且認為該“聚光燈”會伴隨閱讀內(nèi)容進行運動，如果遇到無法理解的部分時，該機制便會將相應的信息發(fā)給眼動系統(tǒng)，由眼動系統(tǒng)決定眼球的最終運動位置與移動時間[55]。

3.3.3 莫里森的加工模型（Morrisons Processing Model）

莫里森（Morrison）在上述理論模型的基礎之上，于1984年提出了一個新的眼動加工模型，用以解釋眼動加工過程，該模型仍然將注意機制看作一個聚光燈，但是其具體的運作過程又存在區(qū)別。該理論模型認為促使眼睛轉(zhuǎn)向下一個注視區(qū)域的主要力量是注意機制對前一個詞的成功識別，當注意機制對某個詞成功識別后，便會向眼動系統(tǒng)發(fā)送信號，促使眼球開始轉(zhuǎn)向?qū)ο乱粋€詞的識別和認知，進而發(fā)生眼跳，只要注意機制轉(zhuǎn)到新的單詞上，便會向發(fā)生眼動系統(tǒng)發(fā)送移動的信號[56]。有學者認為，莫里森的加工模型不能解釋注視的頻次現(xiàn)象、回視現(xiàn)象、注視停留位置以及沒有對注視點進行字母水平上的精確定位，仍然存在一定不足[57]。

3.3.4 奧雷根（ORegan）的戰(zhàn)略戰(zhàn)術(shù)模型（ORegans Strategy-Tactics Model）

奧雷根認為注視點的最初停留位置，與詞匯信息、語義信息都無關(guān)，最初的注視點決定了注視時間與下一個注視點的位置，如果該注視點為最佳注視點，讀者就不需要重注視，如果不是最佳注視點，就會發(fā)生重注視的現(xiàn)象，注視的時間則主要由讀者的視覺因素所控制，而不是由詞的特性控制，讀者在閱讀過程中采取的是整體性策略[58][59]。雷納則認為，該結(jié)果是在單詞獨立呈現(xiàn)的實驗條件下獲得的，沒有考慮單詞上下文文本的語意對該單詞閱讀的影響，同時對于最佳注視點是如何影響詞的閱讀沒有給出詳細的闡釋與進一步的探討，無法將該理論應用到所有閱讀眼動實驗中[60]。

3.3.5 E-Z讀者模型（E-Z Reader Model）

該模型是由賴希勒（Reichle）、波拉克（Pollatsek）、 費舍爾（Fisher）和雷納于1998年在莫里森模型基礎之上發(fā)展而來的，該模型對眼動系統(tǒng)與認知系統(tǒng)的關(guān)系進行了定性說明與定量分析。該模型認為閱讀時的眼動過程分為五個步驟：檢驗單詞熟悉性;通達單詞詞匯;眼跳變化期，期間眼跳會因其他眼動任務而終止;眼跳期，期間眼跳不會被終止;實際的眼跳。在該讀者模型中，上述前兩個過程由單詞識別部分控制，后三個過程由運動控制部分控制，具體運作機制見圖1 [61]。

E—Z讀者模型是基于大量的實驗數(shù)據(jù)以及反復的實驗而得出的，它繼承莫里森模型的觀點，可以合理解釋閱讀中的一些現(xiàn)象：對某些詞的跳讀、對詞的再次注視以及副中央凹預視效應等[62]。但是其忽視了更高級水平的語言加工在閱讀眼動中的作用，沒有把句法、語義等與上下文文本密切相關(guān)的加工過程對眼動的影響加入到模型中去，也不能解釋前后照應關(guān)系的加工過程對閱讀眼動的影響[63]。

7 閱讀眼動研究總結(jié)

基于有關(guān)閱讀行為眼動跟蹤研究的技術(shù)、指標、方法以及主要模型，在具體分析了有關(guān)閱讀行為眼動研究主要內(nèi)容、主題、應用后，本文結(jié)合前文內(nèi)容，提出“有關(guān)閱讀行為的眼動跟蹤研究模型”。該模型在具體整合了有關(guān)閱讀行為眼動研究的指標、方法、模型的基礎上，對閱讀行為眼動研究的具體應用場景、影響因素等實踐研究方向進行了總結(jié)，指出目前有關(guān)研究內(nèi)容主要分為四部分，分別為對閱讀主體特征的研究、閱讀環(huán)境的研究、閱讀呈現(xiàn)方式的研究以及閱讀載體的研究。該模型主要由四部分組成，分別為有關(guān)閱讀行為眼動跟蹤研究指標、眼動跟蹤方法、眼動跟蹤模型以及有關(guān)閱讀眼動跟蹤研究的應用方向（見圖2）。

有關(guān)閱讀行為中眼動跟蹤的測量指標主要分為運動指標以及靜止指標，運動指標指有關(guān)眼睛動態(tài)變化中的測量指標，如眼跳、回視指標等，靜止指標則指眼睛靜止時的測量指標，如注視、凝視以及瞳孔直徑等。

眼動跟蹤的研究方法大致分為五大類，分別為直接記錄法、開窗口法、移動遮蔽法、邊界法以及消失文本法，在研究不同的影響因素時，不同的研究方法有不同的作用效果。在分析具體的閱讀行為特征以及影響因素時，需要結(jié)合具體研究主題進行合理的解釋，而不同的研究模型則是對閱讀行為不同的解釋思路，目前為止主要的解釋模型有五種，分別基于不同的假設以及解釋邏輯，目前來說，E—Z讀者模型較為科學合理，雖仍有一定的不足之處，但已有大量研究針對此理論模型進行不斷補充和解釋，研究價值相對較高。

眼動跟蹤方法在閱讀行為中的研究場景主要包括對閱讀主體特征的研究、對閱讀環(huán)境的研究、對閱讀呈現(xiàn)方式的研究以及對閱讀載體的研究。閱讀主體特征的研究主要基于讀者個體特征展開研究，如讀者年齡、性別、先驗知識、認知能力等，對閱讀環(huán)境的研究則側(cè)重于對閱讀場景、照明條件等因素的研究，對呈現(xiàn)方式的研究主要探討不同文字呈現(xiàn)方式，如字體字號、行距間距、圖文排版格式等的研究，載體研究則主要比較傳統(tǒng)紙質(zhì)載體與新興數(shù)字載體的閱讀體驗差別。

在閱讀行為的眼動研究中，隨著計算機科學等學科的加入，一方面使眼動研究的技術(shù)手段不斷進步，設備不斷更新，同時也使研究者對于結(jié)果數(shù)據(jù)的分析更加科學、更加高效，而新的技術(shù)與眼動的結(jié)合，也使閱讀眼動研究逐漸走出純理論研究的圈子，為教育教學、閱讀技能的改良和提高提供了科學的支持，眼動分析的理論模型也必將隨著技術(shù)、設備、方法的更新而不斷發(fā)展完善，而這也是未來閱讀眼動研究的發(fā)展趨勢。

注 釋

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（收稿日期：2019-12-09 ）