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论文
不同字体规格对单词识别影响的眼动研究
摘要:
用眼动分析法探讨不同字体规格(长宽比)对英语单词识别的影响。
被试为12名大学本科生、研究生,刺激材料为200张字母串图片,字母有大写和小写两种,图片有3:
1、2:
1、1:
1、1:
2、1:
3共5种规格,实验的任务是判断字母串是否为一个单词。
采用2×5的被试内实验设计。
研究结果发现,小写英文单词识别优于大写英文单词的识别,3:
1这一规格的注视点数目、凝视时间多于其他规格,而另外四种规格之间各实验结果的差异并不显著。
关键词:
字体规格;单词识别;眼动
AnEyeMovementStudyonHowTheDifferentFormofWrittenSpecificationtoInfluenceEnglishWordRecognition
Abstract:
Usingeyemovementanalyticmethodtodiscusshowdifferentformofwrittenspecification(lengthandbreadthratio)toinfluenceEnglishwordrecognition.Sswere12universitystudents.Thestimuliwere200letterstringpictures.Therearetwokindsoftheletter,thecapitalletterandthesmallletter.Thepicturehas3:
1,2:
1,1:
1,1:
2,1:
3altogether5kindsofspecifications.Experiment'sdutyisjudgingwhethertheletterstringisaword.Use2×5withinsubjectexperimentaldesign.Itwasfoundthat,thesmallletterEnglishwordrecognitionsurpassesthecapitalletterEnglishwordrecognition,the3:
1specification’sgazepoints,gazedurationtimeismorethanotherspecifications.Buttherearenosignificantdifferencesduringotherfourkindsofspecifications.
Keywords:
writtenspecification;Englishwordrecognition;eyemovement
1引言
现代信息社会,能够快速的从文字材料中接受信息是个体得以发展的前提。
词语识别是有效接受信息的保障性条件,只有在正确识别词语的基础上,个体才能对文本的内容加以理解。
周爱保等人曾研究字体、字号和词性对汉字认知加工的影响,证实在汉字识别过程中,24号和48号字体的加工速度要显著快于36号字[1]。
而作为表音文字,英文内含一套相当有规则的“形—音”转换系统,使得读者可以由其字形直接进行语音的组合加工,并由此与其口语相匹配,从而获得语义[2]。
Underwood和Batt在实验中使用单词命名范式,结果发现:
单词由五或七个字母构成时,被试注视点落在单词的第三个字母上时,命名单词所需的注视时间最短;当单词由九或十一个字母构成时,被试注视点落在单词的第五个字母上时,它们命名的时间所需的注视时间最短[3]。
类似研究也表明词形信息对词汇识别具有相当大的影响,如单词越短,使用频率越高,识别词汇就越快,甚至词首的字母频率高,词汇的前缀使用频率高也能产生这种效应[4]。
本研究旨在运用眼动仪准确地记录在词汇识别过程中的眼动轨迹,通过对各眼动参数的分析,解释词汇识别过程中的即时加工过程,从而探讨不同字体的规格(长宽比)对英语单词识别的影响。
本研究假设:
字母大小写会影响人们对英文单词的识别;不同的字体规格(长宽比)对英文单词的识别也有影响。
2研究方法
2.1实验装置
瑞典tobii公司生产的1750型眼动仪一台,此仪器采样率(SampleRate)是50Hz,视角为±40º,头动范围30×16×20cm,精度为0.5º。
程序版本为clearview2.7.1。
实验显示器为17英寸,分辨率为1280×1024。
实验时,被试眼睛与显示器中心持平,距离为60cm。
2.2实验被试
12名大学本科生、研究生,男女各半,视力(或矫正视力)正常,无眼动实验经验,均自愿参加实验。
2.3实验任务
实验的作业任务是英语单词识别,即在屏幕的中央同时呈现五个英文字母,让被试进行判断,识别这五个字母所组成的字母串是否为一个有意义的英文单词,并要求被试做出快而准确的按键反应。
2.4实验变量及其设计
本实验采用2×5的被试内实验设计,实验自变量为英文字母的大小写和字母串的字体规格。
其中,英文字母有大写和小写2个水平,字母串的字体规格(长宽比)有3:
1、2:
1、1:
1、1:
2、1:
3共5个水平。
字体规格中1:
1的规格为标准图,其操作定义是:
用Adobephotoshop7.0制作,背景为白色,字母为黑色RGB(0,0,0),字体大小为宋体36点,垂直缩放300%,水平缩放300%,字符的比例间距为10%,字符字距为200,字母串垂直、水平居中。
其他规格的图片是在标准图的基础之上修改而成的,修改时只对垂直缩放值进行调整,而其余数值均保持不变,每调整一次都要重新居中,以保证字母串位于图片正中间。
3:
1规格的垂直缩放为100%;2:
1规格的垂直缩放为150%,1:
2规格的垂直缩放为600%,1:
3规格的垂直缩放为900%(效果图见附录)。
实验因变量有反应时、正确率、注视点数、凝视时间、注视比率等几个指标。
本实验中,反应时的操作定义是:
单词呈现到被试按键反应的时间间隔,由注视时间、眼跳时间以及其他认知操作时间之和组成。
正确率为100×n/20(n为一个被试一种规格的单词识别中正确的个数)。
注视点数是一次单词识别中的注视点数之和。
在一次识别实验中,各注视点的注视时间之和称为凝视时间。
凝视时间占反应时的比率称为注视比率。
2.5实验材料的选择确定
实验材料为12组英文单词和与其相对应的非词,其中10组为正式实验材料,即apple—apqle、black—bleck、color—coler、image—inage、laugh—leugh、month—munth、night—naght、wrong—wreng、order—orber、party—perty,还有两组为练习材料,即small—snall、think—thonk。
材料中每个单词均由5个字母组成,随意改动其中一个字母使之成为对应的非词。
单词与非词均有大写和小写两种,每种字母串都有5种不同规格,一共240张图片(40张练习图片,200张实验材料)。
最初选择了30个由5个字母组成的最常见的英文单词,并根据这些单词,随机改动其中一个字母使之成为对应的非词。
考虑到所有的词和非词均有大写和小写各5种规格共10个水平,总计600个字母串,实验时间过长,被试容易出现疲劳,故将大、小写字母串混合随机排列,在60名大学生中进行单词识别测验。
统计后选取其中10组词与非词识别正确率均在94.5%以上的字母串作为本实验的刺激材料,再选两组正确率相对较高的作为正式实验前的练习材料。
每个字母串均用Adobephotoshop7.0制作成10种不同水平的图片。
2.6实验程序
实验前准备:
(1)编写程序语言:
把制作好的指导语、40张练习图片和200张刺激图片按clearview2.7.1程序语言规则编写,用Excel生成随机数的方法将各水平字母串图片随机混合,产生12种不同的随机排列,用文本文档的形式保存;
(2)调试程序:
运行clearview2.7.1,把编写好的语言导入程序,图片呈现形式为幻灯片(showslide)格式,切换方式为按键(keyboard)反应,预览实验效果;(3)准备实验:
在键盘的“←”键上贴上“是”,键盘的“→”键上帖上“否”。
控制好实验室的光线及噪音等外界条件。
给每个被试建立一个单独的记录文件夹,一个被试接受一个实验,每个实验的图片相同,而呈现的顺序均不相同。
实验分为练习阶段和正式实验阶段,具体程序如下:
(1)运行程序,连接眼动仪,进行校准,打开眼动记录文件。
(2)定标过程:
采用五点定标的方法,屏幕上四周及中央位置相继出现一个蓝色跳动的小球,要求被试的眼睛盯着小球看,并跟随小球运动,在整个过程中要求被试尽量保持头部不动,让其适应眼动仪的使用。
(3)呈现实验指导语:
下面我们要进行一个单词识别实验。
一会儿,屏幕的中央会出现5个英文字母,请您仔细看,如果您觉得这些字母的组合是一个英文单词,请按“是”,如果您觉得这些字母的组合不是一个英文单词,请按“否”。
在这个过程中,被试可以对不理解的地方进行提问,主试要确认被试理解指导语才能进行下一环节。
(4)练习阶段:
屏幕中央随机呈现任意一个规格的字母串,要求被试进行识别,判断字母串是否为一个有意义的英文单词,并做出按键反应。
按键结束后呈现下一个字符串。
让被试对10种不同水平的单词或非词进行识别练习,主要是帮助理解指导语,让被试进一步了解实验内容,并熟悉“是”、“否”两个按键。
(5)正式实验阶段:
与练习阶段基本相同,要求被试对屏幕中央随机呈现任意一种水平的字母串进行单词识别判断,并做出“是”、“否”的按键反应。
200张图片呈现完毕则一次实验结束。
整个实验过程中,被试的反应时及一些眼动数据由计算机自动记录。
3结果分析
3.1各实验条件下的实验结果
实验结束后,通过眼动程序中Textport导出实验的各项数据,包括每张刺激图片的注视点数目、各注视点的持续时间、注视点坐标、按键的ASCⅡ码、按键时间等。
筛选实验数据,根据被试的按键记录计算反应时、正确率。
找出每张图片对应的注视点及每个注视点的注视时间,计算注视点数目及凝视时间。
将数据整理分类,用SPSS10.0进行统计分析。
12名被试在各实验条件下测得的各因变量描述统计数据如下表所示。
表3-1各实验条件下数据的均值和标准差
统计量
反应时(ms)
正确率(%)
注视点数目
凝视时间(ms)
注视比率
M
SD
M
SD
M
SD
M
SD
M
SD
小写3:
1
1205.00
311.38
92.92
5.82
4.13
1.20
903.44
247.67
0.75
0.15
小写2:
1
1193.73
278.49
90.42
7.82
4.06
1.05
855.74
231.55
0.72
0.13
小写1:
1
1084.76
300.96
91.67
6.16
3.68
0.98
795.30
198.51
0.74
0.12
小写1:
2
1093.85
194.52
89.17
5.14
3.63
0.70
798.27
178.01
0.73
0.10
小写1:
3
1115.06
184.31
89.17
8.21
3.62
0.72
820.35
198.76
0.74
0.14
大写3:
1
1411.35
380.23
87.92
6.90
4.70
1.19
1046.07
298.62
0.75
0.12
大写2:
1
1345.25
465.48
87.50
7.23
4.38
1.46
966.00
351.58
0.72
0.12
大写1:
1
1348.31
341.48
88.33
7.79
4.33
1.33
998.07
335.55
0.74
0.15
大写1:
2
1390.93
453.81
90.00
6.03
4.37
1.56
1006.45
359.37
0.72
0.17
大写1:
3
1402.48
457.32
86.25
7.72
4.45
1.30
1034.49
300.90
0.75
0.13
3.2字母大小写的主效应分析
表3-2大、小写字母串各因变量的均值和标准差
统计量
小写
大写
M
SD
M
SD
反应时(ms)
1138.48
233.68
1379.66
396.10
正确率(%)
90.67
5.23
88.00
5.75
注视点数目
3.82
0.84
4.45
1.30
凝视时间(ms)
834.62
195.90
1010.22
311.21
注视比率
0.74
0.13
0.73
0.14
重复测量方差分析结果结合表3-2描述统计数据显示:
字母大小写对反应时影响的主效应十分显著,F=24.004,p=0.000<0.01。
被试对小写的字母串识别的平均反应时(1138.48ms)快于对大写字母串识别的平均反应时(1379.66ms)。
字母大小写对正确率影响的主效应显著,F=7.910,p=0.017<0.05。
被试对小写字母串判断的正确率(90.67%)高于被试对大写字母串判断的正确率(88%)。
字母大小写对注视点数目影响的主效应十分显著,F=18.411,p=0.001<0.01。
被试对小写的字母串的注视点数目(3.82)少于对大写字母串的注视点数目(4.45)。
字母大小写对凝视时间影响的主效应十分显著,F=20.492,p=0.001<0.01。
被试对小写的字母串的平均凝视时间(834.62ms)短于对大写字母串的平均凝视时间(1010.22ms)。
字母大小写对凝视时间所占反应时的比率影响并不显著,F=0.024,p=0.88>0.05。
被试对小写的字母串识别判断的注视比率(0.74)接近于对大写字母串识别判断的注视比率(0.73)。
上述结果表明,与大写字母串相比较,被试对小写字母串的识别判断相对较快,注视点数量相对较少,注视时间相对较短且正确率相对较高。
换言之,在相同的时间里,被试对小写字母的加工要优于对大写字母的加工,人们对大写字母的加工需要耗费更多的心理能量。
3.3字体规格的主效应分析
表3-3不同规格字母串各因变量的均值和标准差
统计量
反应时(ms)
正确率(%)
注视点数目
凝视时间(ms)
注视比率
M
SD
M
SD
M
SD
M
SD
M
SD
3:
1
1308.18
330.54
90.42
5.31
4.41
1.12
974.75
257.79
0.75
0.14
2:
1
1269.49
365.28
88.96
6.61
4.22
1.23
910.87
282.13
0.71
0.12
1:
1
1216.54
280.38
90.00
6.22
4.01
1.09
896.68
251.65
0.73
0.14
1:
2
1242.39
315.53
89.58
4.50
4.00
1.07
902.36
259.74
0.72
0.14
1:
3
1258.77
308.81
87.71
6.86
4.04
0.91
927.42
232.15
0.74
0.13
重复测量方差分析结合表3-3描述统计数据结果显示:
字体规格对单词识别反应时影响的主效应不显著。
字体规格对单词识别正确率影响的主效应也不显著。
字体规格对注视点数目影响的主效应十分显著,F=5.696,p=0.001<0.01。
被试对3:
1这一规格的平均注视点数目最多(4.41),其次是2:
1(4.22)、1:
3(4.04)、1:
1(4.01),而对1:
2这一规格的注视点数目最少(4)。
字体规格对凝视时间影响的主效应显著,F=3.120,p=0.024<0.05。
被试对3:
1这一规格的平均凝视时间最长(974.75ms),其次是1:
3(927.42ms)、2:
1(910.87ms)、1:
2(902.36ms),而对1:
1这一规格的平均凝视时间最少(896.68)。
字体规格对注视比率影响的主效应显著,F=3.321,p=0.018<0.05。
被试对3:
1这一规格的注视比率最高(0.75),其次是1:
3(0.74)、1:
1(0.73)、1:
2(0.72),而对2:
1这一规格的注视比率最低(0.71)。
上述结果表明,被试对3:
1这一规格字母串识别判断所需要耗费的心理能量相对其他规格而言要多,而其他规格之间没有明显的规律。
当字体规格改变后,需要耗费心理一定的资源对其进行加工,因而注视点数量增加,注视时间变长,而有效加工的时间也随之升高。
3.4交互作用分析
重复测量方差分析结果表明字母大小写与字体规格的交互作用对反应时、正确率、注视点数目、凝视时间、注视比率等各因变量的影响均不显著(p>0.05)。
但由表3-1仍可得出一些结论:
大写1:
3的字母串反应时最长(1411.35ms),而小写1:
1的反应时最短(1084.76ms)。
大写1:
3的字母串识别判断的正确率最低(86.25%),而小写3:
1的字母串识别判断的正确率最高(92.92%)。
注视点数量大写3:
1这一规格最多(4.70),而小写1:
3这一规格最少(3.62)。
注视时间是大写3:
1这一规格最长(1046.07ms),而小写1:
1这一规格最短(795.30ms)。
小写3:
1、大写3:
1、大写1:
3三种水平的注视时间占反应时的比率相对较高,均为0.75,而小写1:
2和大写1:
2这两个水平的注视比率比其他水平低,为0.72。
被试在自变量各水平上的各实验结果之间差别不大。
4讨论
4.1研究的眼动特征分析
Just和CarPente提出“眼一脑”假说,认为只要被试正在加工这个词,他就会注视这个词。
也就是说被试所加工的词正是他所注视的那个词。
所以对某个词的加工时间就是对该词的总注视时间[5],也即凝视时间。
本实验中,对某一字母串图片各注视点持续时间之和即为该字母串的凝视时间。
统计分析发现对大写字母串的凝视时间比小写字母串长,对3:
1这一规格字母串的凝视时间比其他4种规格要多。
由此我们可以推断对大写单词识别的加工比对小写单词的识别加工复杂;对3:
1这一规格的单词识别加工比对其他4种规格单词识别的加工慢;而对2:
1、1:
1、1:
2、1:
3这四种规格单词加工差异的不显著,有待进一步研究。
雷纳(1979)研究被试在看一个单词的注视位置时发现:
在前进式的眼动过程中,被试有很明显的倾向去注视一个单词中间部分的字母,无论该单词有多长。
这并不是说被试没有注视开头字母和结尾字母,只是注视中间字字母的倾向更强些。
另外,在前进式眼跳(从左至右)停止时,它倾向于停在单词前面的字母而不是后面的字母上[6]。
在分析被试的眼动轨迹图时确实证实了雷纳的这一研究结果。
本实验所采用的刺激材料中,英文单词与非词均由5个字母组成,热点图(hotspot)和注视点报告(gazeplot)显示被试的注视点大多集中在中间3个字母上。
即使有的单词图片只有一个注视点,这个注视点往往都落在第2或第3个字母上,或者处在2、3两个字母之间(如图4-1、4-2所示)。
图4-1小写1:
1规格单词的热点图
图4-2大写1:
3规格单词的注视点报告
研究注视点报告(gazeplot)还发现,当被试的注视点起初就落在2、3两个字母之间,对该单词的识别加工的注视点数少,注视时间短。
而当首视注视点落在单词的结尾字母时,对该词的注视点较多,且有较多的回视(如图4-3)。
这支持了O.Regan于1992年提出的眼动战略战术模型(strategy-tacticsmodels)。
该模型认为,影响眼动的最主要因素是读者在注视早期获得的非词汇水平的信息,即眼睛在一个词上的最初停留位置,如果注视点落在一个词的最佳位置(靠近词的中部),那么就只有一次注视,而当注视点落在一个不适宜的位置,通常会有一次回视。
在某个词上的注视位置在很大程度上决定着该次注视的停留时间,以及下一次注视。
该模型认为眼睛起初的注视点决定注视时间和下一个注视点。
如果眼动注视点是最佳的注视点就不需要重注视,但如果注视点不是最佳注视点,就会发现重注视现象。
注视时间完全由眼动本身以及较低层次的视觉因素决定[7]。
图4-3小写3:
1非词的注视点报告
在注视单词的过程中,就下一个注视点而言,存在着最佳位置(optimalviewposition)和偏好的位置(preferredviewposition)之分。
最佳位置是指对该单词的认知所需要的注视时间最少的位置。
它位于偏好位置的右侧,接近于单词的中心[8]。
眼动轨迹图分析结果同样发现,当被试看一个单独呈现的单词时会出现这种现象:
注视点越偏离最佳位置时,越有可能发生重注视现象。
实际上人们总是喜欢注视偏好位置,它一般位于单词的开始与中间位置之间。
由于某些外界因素引起注视点偏离最佳位置时,会影响单词的识别速度。
此外,研究发现词形结构是影响英文单词识别的一个重要因素。
Ehrlich和Rayner(1981)做了一个实验,他们要求大学生读一段课文,并报告出拼写错误的单词,结果发现,当单词词形发生变化时,被试能报告出81%的错误拼写词,而当词形不变时,只能发现68%的错误词,由此可见,词形在单词识别中的重要作用[9]。
本实验同样证明了这一结论。
大小写词形差异很大,因此被试对大小写英文单词的识别存在显著差异。
而字体规格的改变只影响单词的大小,并没有改变单词的词形,这可能是引起各规格之间实验结果差异不显著的一个原因。
4.2本研究的指导意义
英语作为世界普通话,在当今社会使用范围越来越广泛。
本研究通过眼动实验法研究字体规格对英语识别的影响,发现3:
1这一规格的字母串较其他规格而言注视点数目较多、凝视时间较长,而注视比率也较高。
这对理论和实践有一定的指导意义。
教学中,当教师需要学生对某些英文知识特别注意时,可以采用3:
1的字体规格设置教学内容,让学生关注这些知识,从而进行较多的心理加工,达到预期效果;广告业,设计者也可以用这一字体规格设置期望消费者特别关注的内容;在一些期望提高识别速度的领域,我们则可以避免使用3:
1规格的字体。
虽然实验结果并没有得到预期设想的结论,没有显著区分出3:
1、2:
1、1:
1、1:
2、1:
3这5种规格之间的差异,但作为一个创新,期望对今后的研究有一定的启发和参考。
参考文献
[1]周爱保,张学民,舒华,何国立.字体、字号和词性对汉字认知加工的影响[J].应用心理学,2005,11
(2),138~132.
[2]于泽.英文词汇识别中的眼动研究[J].科教文汇,2008
[3]UnderwoodG,BattV.ReadingandUnderstanding:
AnIntroductiontothePsychologyofReading.Oxford:
BlackwellPublishers.2001:
168~169.
[4]BarbaraJJuhasz,MatthewSStarr,AlbrechtWInhoff,LarsPlacke.Theeffectsofmorphologyo
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