好文荐读｜国外语言学学科眼动研究: 现状与前瞻(1934-2020)

国外语言学学科眼动研究：现状与前瞻(1934—2020)

袁周敏 易保树 张砚妮

南京邮电大学 外国语学院

提要：近年来，语言学领域的眼动研究发展快速。本文基于SSCI 数据库收录的语言学学科眼动研究文献，梳理和归纳了该领域的发展脉络、热点演进、高被引文献、代表性作者和核心主题，着重阐述眼动在语言习得的词汇、句法和阅读层面研究中的应用。文章最后就新文科背景下如何深化眼动技术应用以促进语言学研究发展提出建议。关键词：国外语言学; 眼动; 语言加工; 现状与前瞻
1.引言      眼动即眼球的运动，眼动研究指研究者采用某种方式记录眼睛在观测文字、图片或视频时的运动轨迹，并借此推断大脑处理信息的过程(Tanenhaus ＆ Spivey-Knowlton 1996) 。眼动的两种基本形式是注视(fixation) 和眼跳(saccade) 。注视是眼睛的相对静止，眼跳是眼睛的移动。根据眼动的基本形式，眼动研究中的眼动指标主要包括与眼睛何时移动有关的时间维度指标(如首次注视时间、凝视时间、总阅读时间) 、与眼睛移动位置有关的空间维度指标( 如眼跳距离、回视次数、注视位置) 。这些指标能更直观地反映语言的认知加工情况、话语的产出和理解过程。      眼动研究最早出现于心理学领域，近年来眼动技术在语言学研究领域的应用日渐广泛。与传统的离线加工技术相比，眼动技术能将实验过程中实时记录的眼动数据与被试的语言认知加工过程相对应，使得被试的语言加工更加“自然”。因此，很多研究者将眼动技术应用于语言学研究领域，产生了诸多具有价值的成果。本文系统梳理国外语言学学科眼动研究文献，分析该领域的发展脉络、热点演进、高被引文献与代表性作者、核心主题，并展望未来研究的发展。2.研究发展脉络与热点演进      本文数据来源于Web of Science 核心合集数据库，数据检索以“TS = (eye movement OR eye track) ”为检索式，索引选择“SSCI”，语种为“English”，文献类型选择“Article”，时间跨度选择“1900年1 月-2020年11 月”，精炼至学科分类“Linguistics”。相关研究热点等的分析还借助了CiteSpace 软件。2.1 发展脉络      国外语言学学科眼动研究可以追溯到20世纪20年代。1928年，Eugene Spendiaroff 在The Modern Language Journal上发表了给编辑的一封信，信中强调了眼动实验对外语阅读研究的重要性，尤其是眼动研究对外语教师的实用价值(Spendiaroff 1928) 。该领域的第一篇研究论文也是由Eugene Spendiaroff 在1934 年发表于The Modern Language Journal，该文阐述了眼动记录的读者类型、阅读材料和方法(Spendiaroff 1934) ，为后来的眼动研究提供了借鉴。然而，此后语言学学科的眼动研究似乎停滞不前，仅1938、1975、1979、1987 年有相关研究发表，直到20 世纪90 年代研究才出现缓慢增长趋势( 见图1) 。Tinker( 1958) 曾指出眼动研究的前景并不乐观，眼动研究经费递减，阅读过程的眼动研究已经完成主要使命，这或许揭示了其间眼动研究成果减少的原因。      进入21世纪，随着认知科学及其相关技术的发展与应用，语言学学科眼动研究数量稳步上升,2009和2010年均达到37篇。2010年以来，语言学的理论模型研究和眼动控制计算模型研究发展快速，眼动研究呈现强劲的发展势头。2017年发文量达到101篇，2018年为目前的最高峰125篇， 2019年和2020 年(11月30号最新检索) 仍然保持100篇以上。由此可见，语言学学科眼动研究持续引发高关注度，发展趋势良好。2.2 热点演进      国外语言学学科的眼动研究从传统的阅读研究向句法加工研究演进，拓展至句子理解、句法歧义消解等与认知理解加工过程相关的议题研究。相关领域的高频关键词包括句子理解(sentence comprehension) 、语言理解(language comprehension) 、时长(time course) 、语境(context) 、模型(model) 、约束(constraint) 、工作记忆(working memory) 、句法歧义消解(syntactic ambiguity resolution) 等。这些关键词基本勾勒出语言学学科眼动研究的主要内容、对象、方法和理论模型等，相关研究大多利用语言学理论模型和眼动控制计算模型，分析探讨阅读过程中句子理解等的眼动数据。      研究前沿和热点分析中的“突现”是指某一关键词在相应时间内出现次数迅速增加的状态。语言学学科眼动研究中“语境”是最早突现的关键词，影响时间长达64年(1934—1998年) ，说明“语境”曾在很长一段时期内是眼动研究的焦点。突现值大于5 且影响持续时间超过10 年的关键词还有花园路径(garden path) 、歧义消解(ambiguity resolution) 、挂(attachment) 、词汇歧义(lexical ambiguity) 、可信度(plausibility) ，这些词一定程度上代表了该领域在相应时间内产生重大影响的研究热点和发展趋势。此外，近几年出现的突现词包括习得(acquisition) 、视觉情境范式( visual world paradigm) 、儿童(children) 、移动(movement) 、视觉词辨认(visual word recognition) 、口语(spoken language) 、双语(bilingualism) ，表明目前语言学学科眼动研究热点不再局限于文本阅读研究，而是开始关注视觉和听觉信息的加工，研究对象逐渐拓展到儿童、双语学习者等。3.高被引文献与代表性学者      语言学学科眼动研究的高被引文献主要包括Baayen(2008) 、Baayen et al．(2008) 和Barr etal．(2013) ，共同构成该领域的知识基础。Baayen et al．(2008) 介绍了以被试和项目作为随机效应变量分析重复测量数据的混合线性模型。Barr et al．(2013) 指出如果使用最大化随机效应结构(maximal random effect structure) ，线性混合效应模型(linear mixed-effects model) 的普适性最强。Baayen(2008) 以专著形式论述了基于Ｒ 语言的语言数据分析。从中可见，眼动技术是服务语言学研究的工具，多数研究利用眼动技术来验证或分析语言学相关理论及其假设。      语言学学科眼动研究领域影响力较大的学者包括Keith Ｒayner、Lyn Frazier、Michael K.Tanenhaus 和Ｒ.Harald Baayen。这些学者的研究成果促成了语言学学科眼动研究的转向，对该领域研究产生了深刻影响。Keith Ｒayner 教授是来自美国马萨诸塞大学与加州大学圣地亚哥分校的认知心理学家，是眼动研究领域的国际领军人物，在阅读眼动和视觉感知研究方面做出了杰出贡献。Lyn Frazier 教授是来自马萨诸塞大学阿默斯特分校的实验语言学家，提出并完善了句法分析模型，包括双层句法分析系统和花园路径模型。Frazier ＆ Fodor(1978) 在花园路径理论的基础上提出了“迟关闭原则”(late closure) 和“最少节点挂靠原则”(minimal attachment) 两种语言处理策略，而后利用眼动分析法开展了大量相关研究。Michael K．Tanenhaus是罗切斯特大学的认知科学与语言学教授，主要研究实时口语和阅读理解过程，采用眼动技术系统记录和分析了语言理解的时间进程。Tanenhaus et al.(1995) 创造性地提出了视觉情境范式，开创和引领了言语认知研究方向。Ｒ.Harald Baayen 是德国图宾根大学的计量语言学教授，致力于语言数据的统计分析模型研究以及语言理解和产出中的单词加工研究。
4.研究核心主题      国外语言学学科眼动研究的关键词聚类主要有6个，分别为阅读(reading) 、句法歧义消解(syntactic ambiguity resolution) 、后缀词(suffixed word) 、无限依存(unbounded dependency) 、切分线索(segmentation cue) 和语义违例(semantic anomaly) ，反映出该领域研究的具体议题。由此可知，语言学学科眼动研究的对象主要集中在语言本体和应用研究，涉及词汇、句子本体以及阅读研究等。以下从语言本体和语言应用两个层面，就3个核心主题展开述评。4.1 词汇研究      词汇层面的眼动研究主要关注词汇本体和词汇习得两个方面。在词汇本体方面，眼动研究聚焦词类的识别认知加工。语言学中的连接假设(the linking hypothesis) 把眼动和词汇加工研究联系起来(Tanenhaus et al. 2000) ，词汇加工研究开启对词的识别探究，揭示词汇的识别加工过程。首先，研究者在不同词类的加工和识别中使用眼动追踪技术。Hyona et al.(2020) 通过眼动实验考察新词和复合词的辨认和加工，发现阅读者识别长而新的复合词时采用分解路线，识别短的复合词时采用整体路线。Juhasz et al．(2017) 探索了融合词( 如smog，blog) 的加工模式，指出融合词的加工模式有别于非融合词，并受任务类型影响，在词汇决定任务中识别较慢，而嵌入句中时受到的关注时间较短。Koenig et al.(2020) 通过眼动发现儿童的名词、动词加工速度与其接受性词汇量、入学准备程度相关，且相关性受年龄影响。      其次，研究者关注如何利用眼动来考察影响词汇识别加工的关键因素。多数研究采用视觉情境范式，要求被试在精心设计的视觉空间里按照指令观看、选择或者移动某一区域的目标物体(Tanenhaus ＆ Spivey-Knowlton 1996) 。Yip＆Zhai( 2018) 利用该范式通过眼动考察语境对汉字识别和辨认的影响，发现先前句子信息会影响之后词的理解和加工。      在词汇习得方面，研究者把眼动追踪技术应用于二语学习者的词汇学习和习得研究。Pellicer-Sanchez(2016) 通过眼动观察学习者的在线阅读和线下阅读差异，发现附带词汇习得受阅读量和阅读次数的影响。Pellicer-Sanchez et al.(2020) 考察阅读前词汇指导对学习者注意力和词汇学习的影响，采用眼动测量学习者的注意力，结果显示眼动观测到的累积阅读次数能够预测语义辨认的分数。Wolter et al.(2020) 通过眼动发现学习者的二语和母语概念差异会影响词汇学习。总之，目前词汇层面的眼动研究旨在揭示词汇的认知加工过程、词汇习得认知过程及其影响因素。4.2 句法研究      句法本体的认知加工研究存在“制约观”和“非制约观”两种观点。“制约观”认为句法的加工受句法规则约束，“非制约观”则强调句法外的因素，如话语语境对句子加工的影响。因此，句法研究中的眼动主要用于探究句法本体的认知加工和非句法因素对句子理解加工的影响。句法本体研究中，眼动能够直观呈现被试的加工过程。以句子中的“反身代词指代消解”研究为例，研究者主要考察反身代词的指代消解是否违反句法的“约束原则”。Ｒunner et al.(2003) 通过眼动实验发现被试在理解句子中复杂名词短语的反身代词指代时，不断越过约束管辖的区域，而且在反身代词指代消解的早期，眼动的模式和时间进程就显示“约束原则”已被违反。Felser ＆ Cunnings(2012) 就同一话题对比分析了母语者和二语者的眼动模式，指出母语者在句法加工中遵守“约束原则”，但是二语者在早期反身代词消解中需要借助话语语境等非句法因素。Clackson et al.(2011) 在应用眼动技术考察儿童对反身代词指代消解的句法加工研究中得到类似发现，儿童基本遵守“约束原则”，但有时会借助非句法信息来帮助理解。      非句法因素对句子理解加工影响的眼动研究主要关注句法歧义加工，探讨非句法信息对句法歧义加工的影响，比如语义、语境对句法歧义加工的影响等(Trueswell et al.1994;Snedeker＆Trueswell 2004) 。较之传统的行为研究，眼动研究可实时观察句法歧义产生的区域和歧义消解过程。例如，对于句子“Put the apple on the towel in the box．”的句法歧义，传统研究通常分析歧义产生的原因，提供不同的语境来消解歧义，显示整个句子的加工难度等，即使是自定步速的行为实验研究也只能观察每个词的加工时间。眼动则可以通过注视、回扫次数、瞳孔大小等指标直观呈现歧义加工、加工困难出现的位置，以及语境如何有助于歧义消解等。Ｒayner(1998) 、Kliegl et al.(2004) 研究发现，被试遇到句子中理解困难的词时会产生大量回视，借助眼动回扫的次数可以观察到加工困难的词所处的位置、产生歧义的句子区域，并推断词的语境预测性等。
      视觉情境范式在句子歧义理解和加工研究中也得到大量应用(Tanenhaus ＆ Spivey-Knowlton 1996) ，主要考察被试对视觉区域展示的指示物注视的时间和方式。在心理语言学领域，Tanenhaus et al.(1995) 的研究是最早运用视觉情境范式的句法加工眼动研究之一，主要探究句法歧义消解问题。近年来，眼动的视觉情境范式也在复杂句加工研究中得到使用。Chun＆ Kaan(2019) 采用视觉情境范式，利用眼动考察二语学习者加工复杂句( 含定语从句) 的认知过程，观察到学习者的眼球更多关注含有语义提示的被修饰词，以此更充分地验证了二语者在加工复杂句时会像母语者一样使用预测机制。4.3 阅读研究      基于阅读理解的眼动研究是近些年眼动研究的热点，且该领域发展相对成熟，成果丰富。国际眼动研究领域的领军人物Rayner( 1998，2009) 曾撰写了两篇综述，系统阐述了各个阶段阅读眼动研究的知识结构、基本论题和发展脉络，成为该领域的经典文献。采用眼动记录方法的阅读在线理解过程研究获得了语言结构在线处理的大量有用信息，是研究语言阅读理解过程中许多关键问题的有效方法，也给语言教育者提供了洞察语言学习认知加工的机会。眼动的阅读研究主要涉及阅读过程、阅读策略、阅读教学方法、阅读材料、阅读综合评价和阅读障碍等。      Frenck-Mestre＆Pynte(1997) 较早开展了二语阅读者的阅读过程眼动研究，发现二语阅读者对动词给予更长时间的注视和更多次数的回扫，且受到动词在母语阅读中难易程度的影响。      针对阅读策略，Wilinson ＆ Payne(2006) 发现在限时阅读任务中，阅读者在段落开始或者语篇开头部分会仔细阅读，然后快速阅读其他部分来寻找相关信息。Dolgunsoz(2016) 则发现二语者阅读中的注意力和阅读获得之间存在正相关，效率高的阅读者在阅读中采用词汇推导策略，语言水平和词汇知识会影响二语阅读策略的使用。      已有研究者开始把眼动应用对象拓展至非语言学习者，比如考察计算机程序员的代码阅读过程。Peitek et al.(2020) 的最新研究考察了程序员阅读代码的习惯，用眼动记录21名程序员(12名新手，9名专家) 的眼动情况，发现经历会影响阅读者的阅读行为或阅读顺序，似乎可以验证Wang et al．(2018) 等的结论。Wang et al．(2018) 针对6名大学生电子书阅读过程的跟踪研究也表明，有先前知识的被试对电子书目标区域关注时间更长，阅读时间更长，目标区域的图片更能吸引学习者的关注。      阅读材料研究是眼动研究的重点之一。Brunfaut ＆ McCray(2015) 通过眼动发现文本难度可能是决定阅读者是否认真阅读的重要因素。Liao et al.(2018) 借助眼动考察教学方式和阅读材料对儿童阅读能力提升的影响，发现电子故事书比传统故事书更能吸引儿童的注意。      眼动也应用于阅读领域量表和测试的信效度检测。Lim(2020) 通过观察分析被试对每个项目的眼动轨迹来检测托福考试阅读测试的认知效度，发现被试更多关注阅读的局部区域，注重各种阅读技能和局部区域文本信息的互动，多采用由下而上的阅读加工认知策略。Bax ＆Chan(2019) 采用眼动追踪方法研究了两个等级阅读水平测试(CEFＲ B2 ＆C1) 的认知效度，通过眼动记录眼睛在屏幕上的移动和注视方式，观察被试对不同项目类别的阅读方式和阅读认知过程。Ｒiascos et al.(2019) 开发了巴西葡萄牙语的阅读工作记忆广度量表，对量表使用眼动测量能够有效提高检测的效度和信度，可以直观观察到被试在阅读广度测量中采用的阅读策略等。      眼动在阅读评价系统中的作用同样引起研究者重视。Ｒivas-Lalaleo et al.(2017) 基于眼动开发了一种非侵入性互动阅读评价系统，借助光学传感器追踪学习者的视觉加工，全面观察学习者阅读的各种认知活动，如记忆、注意和推理。该系统能够有效筛查阅读障碍者，帮助教师评价学习者的阅读学习过程和判断学习者是否出现阅读困难与障碍。      需要指出的是，研究者很早开始借助眼动开展阅读障碍症研究，主要探讨阅读障碍症患者和正常阅读者眼动模式的差异。Prado et al.(2007) 针对法国儿童阅读障碍者的研究发现，阅读障碍者在阅读中的注视有右侧偏向趋势，且每次注视的字母数低于正常儿童，这种现象在成人阅读障碍者中也存在。Palani et al.(2020) 调查了27名研究对象(14人为阅读障碍者) 的网络阅读表现，发现阅读障碍者在文献阅读和检索过程中的眼动模式明显不同于正常阅读者。5.总结与前瞻
      本文梳理和评述了自1934 年以来国外语言学学科的眼动研究，呈现了该领域的发展脉络、热点演进、高被引文献、代表性作者与核心主题，着重阐述眼动在语言习得研究中的应用，包括词汇、句法和阅读研究等层面。在新文科背景下，随着语言学交叉学科、智能计算与眼动技术的发展，相关研究可从以下三方面推进。      第一，立足交叉学科背景，丰富研究手段。随着脑电(EEG) 、正电子断层扫描(PET) 、功能性磁共振(fMＲI) 、事件相关电位(EＲP) 、脑磁图(MEG) 等非损伤性成像技术的发展，语言学研究更加重视多重混合实验设计、多种实验技术结合，即将行为和眼动结合、眼动和脑电结合、眼动和核磁结合等，各种结合将逐渐成为语言与大脑机制研究领域的常用实验方法。特别是对特殊学习者和相关语言障碍者来说，眼动能够发挥其研究手段的非侵入性与自身触发性特点(无需敲触键盘行为等额外反应) ，同时借助脑电、核磁等直接性和即时性等优势，更加客观地捕捉语言加工过程，推断相应人群大脑的语言加工认知神经机制。      第二，拓宽研究思路，整合语言本体、语言认知加工和传统的语言与行为研究。眼动通过眼睛移动、注视变化、瞳孔大小等精确锁定语言的输入理解和加工，让研究者直接观察真实话语的语篇理解和真实对话的语义理解，可使语言本体和认知加工研究者从侧重内省法和实验法的去语境化研究转向关注语境下实时、真实的非侵入性语言加工研究，日益受到语言学研究领域，特别是病理语言学、心理语言学研究领域的关注和青睐。未来眼动可在语言学本体研究领域，尤其是语言理解和加工领域，如词汇识别、句法加工、语篇理解、语言教学和评价等方面发挥关键作用，也适用于针对儿童学习者及脑损伤患者的语言加工研究。      第三，突破学科壁垒，开展跨学科研究。新文科与交叉学科背景下，突破学科壁垒、开展跨学科研究是语言研究的必然趋势。作为一种技术手段，眼动在应用语言学领域可以结合教育学、心理学和大数据，应用于二语习得、语言测试研究等; 在计算语言学领域，眼动可以结合计算科学和人工智能，应用于病理语言分析、聋哑人语言研究等; 在神经语言学领域，眼动可以结合神经科学和认知科学，应用于语言认知神经机制研究等。综而述之，语言学学科眼动研究可以进一步整合心理学、医学、教育学、计算机科学等学科资源，探讨言语矫正与治疗、文本阅读认知神经研究等关联性话题，推动语言学的多元、融合发展。
作者简介袁周敏：南京邮电大学教授，目前兴趣点为语用教学与语用习得、（网络）身份建构、中国文化话语、网络舆情等。易保树：博士、南京邮电大学教师，研究方向为应用语言学。

本文转自：语言科学，本文来源：《外语界》，感谢袁周敏教授的支持，更多期刊内容，欢迎点击“阅读原文”查看。

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