中国大学生英语/ i/-/ / 感知模式研究

杨小虎

(上海交通大学,上海,200240)

1.引言

语音对子(phonetic contrasts)的感知在语言感知研究中是一个重要的课题。不同语言中形成语音对子的声音各异,而分辨这些声音则需依赖不同的声学信息。例如,英语/i/-/1/的分辨至少涉及两种信息线索,即音质和音长(Kondaurova & Francis 2008)。音质体现在语谱特征(spectral properties)的变化上,主要是前两个共振峰(F1、F2)的变化;音长则体现在时长变化上。在大多数英语方言中,/i/与/1/相比,其F1较低,F2较高,且时长也较长(Morrison 2008)。

一般情况下,人们在语音感知中对不同声学信息的关注有所区别。例如,在大部分英语方言中,人们主要靠语谱特征对/i/-/1/进行区分,而时长因素则只是发挥次要作用(Hillenbrandetal.2000)。然而,对英语作为二语的学习者而言,分辨/i/-/1/时所依赖的信息线索与英语母语者大不相同。Kondaurova与Francis(2008)发现,在分辨一系列时长和语谱特征逐渐变化的合成/i/-/1/语音刺激时,英语母语者主要用语谱特征进行区分,对时长信息只有较小程度的依靠;而以俄罗斯和西班牙语为母语的被试则完全依赖时长信息。类似结论在很多研究中也有所反映(如Bohn 1995;Escudero 2000;Escudero & Boersma 2004;Escudero 2006)。

Bion等(2006)探讨过音位范畴构成以及语谱特征在英语前元音感知和发音中的作用。结果表明,尽管部分二语被试在音位范畴构成上的表现也能达到近似英语母语者的程度,但对语谱特征的依靠程度却与之不同,时长对其音位范畴的形成有重要作用。Bohn与Flege(1990a)也指出,虽然二语学习者也可正确区分一些语音对子,但其所使用策略与母语者大不相同。可见,构建音位范畴过程中所依赖的声学线索对母语者与非母语者来说有所区别,对不同线索的倚重程度能可靠地解释母语者和非母语者在感知上的差异。

二语学习者在英语/i/-/1/的感知上相互间也存在较大个体差异(如Flegeetal.1997;Escudero 2000)。虽然很多学习者完全依靠时长进行区别,但也有部分学习者能关注到语谱特征的变化,表现与母语者近似。造成这种差异的原因,按照Escudero(2000)的假设,是因为其处于不同的感知发展阶段,这些阶段可概括为:

0阶段:基本不能区分/i/和/1/。

第1阶段:完全靠时长信息进行区分。

第2阶段:开始使用语谱特征,但时长信息仍占主要地位。

第3阶段:既使用语谱特征,也使用时长信息,但对前者的关注更多,感知模式类似英语母语者。

Morrison(2008)进一步指出,只要二语学习者目标英语口音中/i/-/1/的发音存在语谱特征和时长的差异,则Escudero(2000)的假设在其习得过程中皆可适用,如英格兰南部、美国以及加拿大西部所讲的英语。不过,目前对该假设进行过实证检验的研究仍较少,其阶段划分是否合符感知发展经历、是否适用于各种母语背景的二语/外语人群还有待更深入地探讨。

有少数研究对母语为汉语的英语学习者在/i/-/1/感知中的表现进行过实验。如Bohn(1995)表明,尽管汉语元音系统没有时长对比,但中国被试还是主要用时长区分/i/-/1/。Flege等(1997)发现,与英语母语者相比,在美国居住经历较短的中国被试在/i/-/1/感知中对语谱特征的依赖程度小得多,但对时长的依赖程度又大得多。Wang(1998)证明,母语为汉语的学习者对英语/1/的发音和感知都存在严重问题,常与/i/混淆,在语谱特征上难有区分。

然而,上述研究大多着眼于英语为二语的环境中中国学习者的感知表现,很少有研究对外语环境下中国学习者的现状进行考察。考虑到二语环境与外语环境中的英语学习在不少方面都存在差异,我们有必要了解,在当前国内的学习环境下,学习者对/i/-/1/的感知现状如何呢？是否有人能达到类似母语者的感知表现呢？同时,现在也未有研究考察过能否使用Escudero(2000)的发展阶段假设来解释母语为汉语的英语学习者的/i/-/1/感知个体差异。尽管该假设针对的是母语为西班牙语、英语为二语的被试,但汉语背景的学习者也会面对一些与西班牙语背景的学习者同样的困难,如两者的母语语音系统都无/i/-/1/对比(Wang 2002);时长对语音对子不具区分作用(Lin & Repp 1989)等。因此,这两类学习者的感知模式可能具有一定相似性。那么,中国学生的感知发展过程是否可用该假设的框架进行描述呢？

为了回答上述问题,我们以中国大学生和美国英语母语者为被试,对其在beat-bit系列合成语音刺激感知实验中的表现进行对比和分析,以找出中国大学生的/i/-/1/感知特点及其发展阶段模式。同时,为了验证Escudero(2000)的发展阶段假设的合理性,我们还引入时间因素,即英语学习经历长短,对其与/i/-/1/感知发展阶段的关系进行探索。有研究表明,学习者学习英语或在英语国家居住的经历越长,其对/i/-/1/的感知越接近英语母语者的表现(如Best & Strange 1992;Bohn & Flege 1990a;Flegeetal.1997;Kondaurova & Francis 2008)。因此,我们推测,如果Escudero(2000)的感知发展阶段划分确有其合理性,则学习者英语学习经历越长,其在发展阶段中所处的位置也就越高,两者应存在一定程度的正相关。从这个角度看,本研究可检验Escudero(2000)的发展阶段假设的合理性,具有一定理论意义。

另外,我们在分析各个被试的感知数据时使用了Logistic回归(详见Morrison 2005, 2007),而非以往常见的语谱依赖度和时长依赖度算法(spectral reliance and duration reliance measures,如Escudero & Boersma 2004)。Logistic回归是分析比例数据(proportional data)时使用较为广泛的标准方法,目前已成功运用到母语语音感知数据分析中,也在二语感知数据分析中开始有所应用(如Morrison 2005,2008)。该方法在国内语音学数据分析中并不多见,将其运用到本研究中是一次有益的尝试。

2.研究方法

2.1 被试

某大学41名大二学生参加了本实验,其年龄在19-22之间,包括31名女生,10名男生,所学专业涉及除英语外的文、理、工等多个方向。背景问卷调查结果显示,他们开始英语学习的年龄最小的是4岁,最大13岁;所以他们学习英语的时间最长达16年,最短为7年。

本实验还包括由16名英语母语者组成的对照组,他们都来自美国,其中7名男性,9名女性,主要是来华短期学习、执教或旅游的大学生和教师。有11名被试年龄在19-22岁之间,5名被试在26-42岁之间。所有被试都在中西部各州长大,听力正常。

2.2 实验材料

为了对相关的声学特征变化有更好的操控,实验采用一系列人工合成的从“bit”(/1/)向“beat”(/i/)转变的连续语音刺激。我们对刺激所含元音的语谱特征和时长参数进行了操控,其中语谱特征的变化等分为7步,而每一语谱特征点的时长变化又等分为5步,因此整个序列共有35个刺激。

从语谱特征维度上看,位于序列两端的刺激的元音部分是典型的/i/和/1/,其共振峰(F1-F3)数据采用Ladefoged(2001:172)所报告的频率值。合成所使用的数据是按照听觉刻度“Mel”而非物理刻度“Hz”设置。各步刺激所含共振峰F1-F3的具体Mel-Hz值见表1。

表1 beat-bi系列语音刺激中元音部分的语谱特征变化点描述

我们采用Bohn和Flege(1990b)的方案,将各刺激的F4和F5分别设为3300和3850Hz;F1到F5的带宽值设为90、110、170、250和200Hz。另外,F0在元音前半部分保持在138Hz,在后半部分逐步降低到末端值95Hz。

每一语谱特征点分别包含5个时长点的变化,两点间变化幅度约为1 JND(just noticeable difference),即25ms(Klatt 1976),具体时长值分别是150、175、200、225和250ms。各时长值都包含与元音前辅音/b/、元音后辅音/t/之间的过渡段时长。

在合成/b/时,F1从180Hz、F2从1465Hz、F3从2180Hz各自过渡到其后相应的元音稳定段,过渡段时长分别为25、45和50ms。在合成/t/时,F1、F2和F3分别从元音稳定段过渡到300、2000和2900Hz,过渡段时长分别为40,40和60ms。此后是65ms的无声段,其后紧跟30ms的爆破段。

语音合成使用了基于Klatt(1980)的语音合成软件KLSYN 1.5,合成完成后对所有35个语音刺激都使用声音编辑软件Audition 1.5进行了标准化。

2.3 实验程序

所有被试都在约定时间单独进行实验,实验地点为一隔音效果较好的语音实验室。首先完成个人背景问卷,然后进行感知实验。实验在安装有语音感知及心理声学研究专用软件Alvin 1.27(见Hillenbrand & Gayvert 2005)的计算机上进行,持续时间大约30分钟左右。

在正式实验前,被试先进行练习任务。该任务中,35个合成语音以随机形式各出现一次。在随后的正式实验阶段,35个合成语音以随机形式各重复10次,故共有350个语音刺激呈现。实验结束后只对正式实验的数据进行分析。

实验时,被试端坐在计算机前,在听到耳机中的语音刺激后,用鼠标点击显示屏上相应的按键作出反应,表明听到的刺激是“beat”还是“bit”。被试须在不牺牲准确度的情况下尽快按键反应,但实验对每一次反应没有时间限制:只有对当前刺激作出反应后,下一个刺激才会出现。对上一个刺激作出反应后到下一个刺激出现前有500ms的间隔期。另外,被试如对刺激并不确定,可通过猜测进行判断。

2.4 数据分析

首先对各被试的数据分别进行Logistic回归分析以找出其对语谱特征和时长的依赖程度。Logistic回归程序对感知数据利用最大似然法进行模型参数估计,其等式(Morrison 2005,2008)为Logit(/i/|dur,spec)=α+βdur×dur+βspec×spec。其中“dur”和“spec”分别表示语音刺激的时长和语谱特征值;α为常数项,βdur和βspec为回归系数,该系数可表明,随着语音刺激的时长或语谱特征逐渐发生变化,被试的判断在从/1/范畴到/i/范畴的转变过程中对时长或语谱特征的依赖程度大小。

鉴于英语母语者在/i/-/1/感知过程中对时长和语谱特征的倚重程度与非母语者有很大不同,我们预测美国被试与中国大学生在回归模型中的时长和语谱特征回归系数上都有系统性的差异;同时,中国大学生相互间也应在习得进展上存在个体差异。因此,在取得个人Logistic回归系数后,我们以时长和语谱特征回归系数为分类维度,对被试作分层聚类(hierarchical cluster analysis),该分析可将被试分为若干人群,同一类人群的被试表现类似,而不同人群之间的表现有差异。随后按照Escudero(2000)框架中对各发展阶段的描述,我们根据各人群的实际表现,将其归纳到相应的发展阶段上。

为了确认发展阶段的合理性,我们引入时间维度,将中国大学生被试学习英语的经历长短作为预测变量、其所处感知发展阶段作为反应变量进行了Ordered logistic回归,以观察两者的关系。各被试学习经历的长短等于其当前实际年龄与英语学习起始年龄间的差值。

主要数据统计和作图工作采用统计软件R 2.9.0完成,三维作图使用了由Morrison编写的Matlab程序。

3.实验结果

3.1 中美被试对英语/1/-/i/的感知模式整体对比分析

对各被试数据作Logistic回归并进行总体描述性统计后发现,美国被试的语谱特征系数均值为1.54(SD=.52),时长系数均值为.29(SD=.17);中国被试的语谱特征系数均值为.61(SD=.86),时长系数均值为1.01(SD=.68)。对两类被试在这两种系数上的差异作Welch’st检验后发现,美国被试的语谱特征系数显著大于中国被试,t=4.99,p<.001;而时长系数远小于中国被试,t=-6.25,p<.001。图1展示了两类被试的数据总体分布趋势。

图1 中美被试/1/-/i/感知数据Logistic回归系数散点图

由图1可知,美国被试的感知结果个体差异较小,主要集中在左上部。为了形象展示其感知模式,我们制作了三维概率图(见图2)。该图是在对一典型美国被试的感知数据作Logistic回归分析后制作而成,其语谱特征系数与时长系数分别为1.58和.16。

图2 某美国被试的/1/-/i/感知模式三维概率图

图2中左侧底部为语谱特征变化步骤,右侧底部为时长变化步骤。高度坐标为对/1/或/i/刺激判断的预测概率:黑色平面是对/1/的判断概率走势,灰色平面是对/i/的判断概率走势,两个平面随语谱特征或时长的变化而起伏。可以看出,随着刺激的语谱特征维度从/1/向/i/变化(1-7),在/1/平面上,该被试对刺激作/1/的判断概率在第1步(此点的刺激具有典型的/1/特征)最高,达到1,但在第3步到第5步之间急速下降,在第7步达到0(此点刺激具有典型的/i/特征);/i/平面的情形则与此相反。两个概率平面上的这种S形走势是典型的范畴性感知的表现。而从时长维度上看,同一语谱步骤上各时长点之间(1-5)无明显升降现象,两个概率平面总体上都保持平直状态。可见,该图很好地反应了美国被试对/1/-/i/的感知主要依赖语谱特征而非时长的特点。

从图1还可看出,与美国被试的分布格局相反,中国被试的感知表现个体差异较大,位置较分散,没有统一的模式。我们认为,这可能与Escudero(2000)的假设一致,中国被试内部对/1/-/i/的感知存在发展水平差异问题。对此,我们用分层聚类分析进行了以下探索。

3.2 中国被试/1/-/i/感知能力的发展阶段

我们采用类平均方法(the between-groups average linkage method)进行分层聚类,在评估距离时使用欧几里得距离(the Euclidian distance)。分析时,所有中外被试的数据都被纳入到聚类过程中。在对生成的Dendrogram图进行审视后,我们认为6分类的方案比较合理。结果显示,美国被试可全部归纳到相邻的两类,同时也有10名中国被试也被归纳到这两类中,可见其/1/-/i/感知模式已经跟美国被试十分接近。我们将这10名中国被试合并为一类,并按照Escudero(2000)的框架的描述,将其作为处于发展的高级阶段、类似母语者的被试群体。其余的中国被试分布在其他4类中,我们根据其感知特点将其归入到相应阶段。图3展示了处于不同阶段的中国被试所表现出的/1/-/i/感知模式,各小图分别按照各阶段人群中较典型的被试的数据制作而成。

图3 处于不同发展阶段的五位中国被试的/1/-/i/感知模式三维概率图

对各阶段被试的感知模式特点分别介绍如下。

0阶段:属完全无法区分/1/-/i/的初始阶段。只有2位中国被试处于该阶段,其中一位的表现如图3左上角部分所示。该被试语谱系数和时长系数较小(βspec=-.14,βdur=.45),可见两种信息都未被有效利用。两个概率平面均呈平板状,感知无范畴化倾向。

第1阶段:完全使用时长区分阶段,特点是未注意到语谱特征的差异,纯粹依赖时长信息来区别/1/-/i/感知范畴。该阶段包括3位被试,其中一位的表现(βspec=-.02,βdur=2.91)如图3中上部分所示。从右侧时长维度看,两个预测概率平面有明显的S状,这是具有范畴化认知的重要特征。然而,从左侧语谱特征维度上看,两个概率平面都比较平直,说明各点预测概率类似,语谱特征变化对感知结果没有影响。

第2阶段:时长依赖减少阶段。尽管语谱特征仍未给予必要关注,时长信息还是被用来区分/1/-/i/,但其作用已经比上一阶段大为减小。处于本阶段的被试有11人,以图3右上角所示的被试为例,其βspec和βdur系数分别为.05、1.13,表明/1/-/i/两个概率平面在时间维度上的S形走势已经不如第二阶段明显。

第3阶段:时长和语谱特征混用阶段,其特点是对时长和语谱特征两种信息都有所依赖。与第2阶段相比,对时长的依赖程度进一步下降,同时对语谱特征的依赖程度又有明显上升,但仍未达到母语者的程度。处于本阶段的被试有15人,图3左下部分是其中一位被试的表现(βspec=.86,βdur=.89)。在时间维度上该被试的各概率平面无明显的S形状走势;然而,从语谱特征维度上看,各概率平面又比前面所有阶段都更具有明显的升降现象,初步有S形范畴化感知的趋势。

第4阶段:语谱特征为主阶段。此阶段的被试对时长和语谱特征的依赖模式已接近美国被试的水平。本阶段有10名被试,图3右下部分是其中一位被试的表现(βspec=1.13,βdur=.33)。与前面各阶段的被试相比,在时长维度上,该被试的两个概率平面起伏已很小,说明时间变化对判断结果影响很小;相反,在语谱特征维度上,各概率平面呈现明显范畴化的S走势。

总体看来,中国被试除少部分人达到了高级阶段外,大多数人都处于中级阶段,即第2和第3阶段。同时,也只有个别人仍停留在低级阶段,即初始阶段和第1阶段。我们设想,这可能与本研究的被试群体特征有关。他们大都从小学或初一开始学习英语,至今都已有很长时间,语音感知经历较为丰富,感知能力已经有所发展。对此,我们对被试学习英语的经历长短与/1/-/i/感知发展阶段的关系进行了探索。

3.3 英语学习经历与/1/-/i/感知发展阶段的关系

我们采用Ordinal logistic回归对被试所处的/1/-/i/感知发展阶段是否受英语学习经历长短的影响进行了分析。结果表明,中国大学生被试的英语学习经历长短对其感知发展阶段所处位置有显著影响,系数达.38(Wald Z=2.50,p=.01)。这表明,被试学习英语的经历越长,其在感知发展过程中所处的阶段就越高。

4.讨论

本研究利用合成语音刺激探索了中国大学生在/i/-/1/感知中对语谱特征和时长信息的依赖模式,并对其感知模式按发展阶段进行了分析。结果表明,美国被试的感知主要依赖语谱特征,而中国大学生则偏重于时长,但也有少数人能达到或接近美国被试的表现。该结果与Bohn(1995)和Flege等(1997)等现有二语研究都比较一致。那么为何中国学生容易形成依赖于时长而非语谱特征的范畴性感知呢？我们认为有以下几种可能性。

首先,区别语音所依赖的声学特征自身就存在凸显度及习得的容易度差异问题(Burnham 1986;Francis & Nusbaum 2002)。在/1/-/i/感知中,可能时长特征比语谱特征的凸显度更高(Kondaurova & Francis 2008)。Bohn(1995)提出的感知脱敏假设(desensitization hypothesis)也认为,无论听音者具有何种母语背景,如果以前的语言经历难以让其对特定语音有语谱特征上的敏感性,则在区分这些语音时,他们就会依靠时长差异进行辨别。而时长特征之所以比语谱特征更易利用,可能是因为时长只涉及时间长短,属单维度变化,加工容易;而语谱特征的变化往往涉及多个共振峰频率向不同方向的改变,不易加工。

Escudero和Boersma(2004)的观点提供了另一种可能性。他们指出,学习者在学习二语时与学习母语时有同样的加工机制,但不同点是,二语学习者的起始状态是其当前母语状态,而非空白状态,从而导致二语语音受同化作用干扰,影响其感知发展。一般情况下,在以前未用过的维度上建立新范畴往往比通过在现有维度上分裂旧范畴而产生新范畴更容易。可以推测,由于汉语语音的语谱维度上并没有区分/1/-/i/,因此分裂出新的范畴就较困难。与此相反,汉语并不存在时长维度以区分元音,所以可认为是类似于开始母语习得时那种“未经污染的白纸”的状态,因而单纯靠时长来区分英语/1/-/i/就不会有困难。

另外,中国学生对时长的过度依赖与基础英语教学可能也存在一定关系。很多被试在实验后报告以前曾被老师告知/1/-/i/的差别主要在于时长变化。可见,/1/-/i/的区分仍然是语音教学的难点,值得引起重视。

我们还发现,尽管Escudero(2000)感知阶段假设主要针对母语为西班牙、英语为二语的学习者,但其同样适用于英语作为外语的中国学习者。按照该假设和中国学生的实际表现,可将中国学生的感知发展过程分为5个阶段。需指明的一点是,与Escudero(2000)的框架相比,本研究多增加了一个阶段,即第2阶段(时长依赖减少阶段)。尽管如此,我们认为两者并不矛盾。正如Morrison(2008)所指出,虽然Escudero(2000)的阶段划分假设极大地方便了语音习得定性描述,但这里的阶段不特指感知习得过程一定是离散式的跳跃性发展,该过程实际上可被看作沿特定路线逐渐前移的过程。本研究中,时长依赖减少阶段是从完全依靠时长阶段逐步过渡到时长、语谱特征混用阶段的中间阶段,并未独立于这一发展过程之外。

中国学生之所以在感知上存在较大差异,是因为各自所处的发展阶段不同,而这种现象又与其学习英语的经历长短有关。结果显示,学习经历的长短与感知发展阶段的高低有正相关关系,经历越长,则所处阶段越高。可见,Escudero(2000)所提出的感知发展阶段假设在时间维度上有其合理性。以往的研究并未注意到时间因素与该假设的关系,本研究的这个结论给予该假设实证支持,具有一定理论价值。不过,本研究并非严格意义上的纵向研究,要想准确了解外语学习者的感知能力如何随时间的变化而发展,还需进一步的探索。

5.结论

在对英语/i/-/1/的感知中,中国大学生总体上主要靠时长进行辨别,对语谱特征的变化关注较少。但因所处感知能力发展阶段各异,其感知模式个体差异较大:既有人处于对时长和语谱特征变化都不敏感的初级阶段,也有人能达到类似英语母语者那样主要靠语谱特征来区分的高级阶段,其总体分布格局基本符合Escudero(2000)的假设。同时,其感知发展又与学习英语的经历长短密切相关:学习英语的经历越长,所处的感知发展阶段位置就越高。

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