近20年国际阅读眼动研究综述

邹 申，孔菊芳，王玉山

(1. 上海外国语大学 英语学院，上海 200083；2. 淮阴师范学院 外国语学院，江苏 淮安 223300)



近20年国际阅读眼动研究综述

邹 申1，孔菊芳1，王玉山2

(1. 上海外国语大学 英语学院，上海 200083；2. 淮阴师范学院 外国语学院，江苏 淮安 223300)

眼动分析是阅读研究的一个重要领域，研究基于科学知识图谱分析软件CiteSpace III，对1995—2014年间Web of Science数据库中阅读眼动研究的973篇文献引文数据进行分析，通过考察其学科分布、高影响力和关键节点文献及热点研究课题，梳理阅读眼动研究近20年发展的整体脉络，在一定程度上厘清其知识结构，为未来研究提供一定启示。研究表明近20年阅读眼动研究进入高速发展阶段，且出现了多学科交叉合作研究的态势，同时，研究主要延续传统研究主题，即句子及句子以下层次的认知加工，眼动控制模型仍处于基础研究和应用研究的积累阶段，该时期未出现具有转折革新意义的文献或研究热点。

眼动；阅读；CiteSpace

一、引 言

16世纪法国解剖学家兼医学家Du Laurens曾将人的眼睛比做“心灵的窗户”，因为眼球运动能够即时反映信息加工过程、大脑活动和思维活动。人在阅读时必须将眼睛移动至文本的不同位置以获取必要的信息帮助理解文本，所以研究者可以通过眼动仪记录眼球在观察文字、图片或视频时运动的轨迹，将实时记录的眼动数据与认知加工过程对应起来，借以推断大脑处理诸如注意、记忆、语言、问题解决和决策等无法直接观察的认知过程。眼动的基本形式有注视(fixation)和扫视(saccade)。注视是指眼睛的中央凹对准某一物体的时间超过100毫秒，在此期间被注视的物体成像在中央凹上，获得更充分的加工而形成清晰的像[1]，视网膜的中央凹视觉清晰度最高，是唯一能够用于阅读的视觉部位，中央凹边缘视觉清晰度下降[2]，注视期间视觉信息得以加工。扫视是指注视点从一位置转移至另一位置或注视方位突然改变……扫视的幅度为2分度至20度[1]。扫视期间物体几乎不能清晰成像，扫视的目的在于实现对视野的快速搜索及为认知系统选择新的视觉信息。通常扫视是前进式的，但10%～15%的扫视是后退式的，称为回视(regression)[3]，回视的目的在于对物体进行深层次的加工。高分辨率的视觉局限于视网膜中央凹很小的区域及很小度数的视觉角度。视觉抽样的局限性决定清晰度高的视觉是稀缺的资源，必须合理分配资源满足当前之用[4]，眼睛的落脚点取决于待处理信息的重要程度。借助眼动仪开展阅读研究，可以通过注视和扫视时间和空间上的精确指标，分析受试阅读时的眼动特征，此外，眼动仪对受试正常阅读行为的干扰较小，是非介入性的研究工具。

Rayner[5]认为，阅读眼动研究的历史最早可追溯至19世纪后半叶，迄今为止阅读眼动研究可分为四个发展阶段①根据Rayner(2009)的划分，1879-1920年为眼动研究第一阶段，该阶段侧重眼动的基本事实和特征；1920-1975年为眼动研究第二阶段，该阶段侧重眼动的表层特征，极少涉及从眼动数据推断心理过程；20世纪70年代中期至90年代末为眼动研究第三阶段，该阶段眼动记录系统更为精确便捷，对语言理解进行了更好的描述；20世纪90年代末至今为眼动研究第四阶段，该阶段侧重复杂的眼动控制计算模型。，目前属于阅读眼动研究的第四阶段(20世纪90年代末至今)，研究侧重复杂的眼动控制计算模型。Rayner曾对阅读眼动研究做过两次综述[3][6]，分别对阅读眼动研究的第一二阶段与第三阶段重要事件和内容进行综合性的回顾，并于2009年对阅读眼动研究的模型进行综述。阅读眼动研究进入第四阶段后经历了近20年的发展，研究课题除眼动控制模型外，是否延续前3个阶段的研究课题？抑或出现了新的研究前沿和热点课题？为了把握阅读眼动研究近20年发展的整体脉络和知识结构，本文借助新兴的科学知识图谱分析工具CiteSpace，对1995—2014年间Web of Science数据库中阅读眼动研究的973篇文献引文数据进行分析。

二、研究方法与数据来源

CiteSpace是由美国德雷赛尔大学(Drexel University)陈超美教授开发的基于JAVA语言的信息可视化软件，目前已更新至第3版。CiteSpace通过文献引文数据中的共被引(co-citation)分析，挖掘某一领域的知识基础(intellectual base)和研究前沿(research front)，知识基础对应某一领域持续的研究核心，而研究前沿对应某一领域曾经或正在出现的短暂趋势[7]。某一领域的研究前沿由研究者引用的40～50篇最近发表的文献引文组成[8]，被引文献组成知识基础，知识基础长时期内保持稳定。CiteSpace的工作原理在于通过时区分割(time slicing)拍摄每一时间分区共被引网络快照，同时通过累计渐进的方法，将一系列快照综合为一个全景共被引网络[7][9]，为研究者揭示某一领域一定时期内的发展趋势与前沿动态。

本研究以美国科学情报研究所(Institute for Scientific Information, 简称ISI)编制的Web of Science(WOS)数据库中的Web of ScienceTM核心合集为数据源，Web of ScienceTM核心合集内容涵盖各个研究领域，能够代表国际权威期刊文献。本研究以“‘eye movement’”②研究者在eye movement上添加引号，旨在将两个词合并为一个名词短语进行搜索，以避免分别搜索出 “eye”或“movement”主题的文献，从而使搜索出的文献更符合本研究目的。AND“reading”为“主题”进行检索，虽然根据Rayner的划分，阅读眼动研究第四阶段起始时间为20世纪90年代末，适度前推时间可以容括更多的文献，避免遗漏影响阅读眼动研究跨阶段的重要数据，因而本研究将时间跨度设定为“1995—2014年”，共命中阅读眼动研究为主题的973篇来源文献。本研究继而将上述文献的所有引文数据(包括作者、标题、来源出版物、摘要、参考文献字段)导入CiteSpace III，并进行相关参数设置，将“Time Slicing”设为“1995—2014”、时间分区设为“1”年一个分区，选取每个时间分区内刊发的被引频次最高的50篇文献的引文数据形成该时间分区最小生成树(MST)修剪的共被引网络，分别选择节点类型(Node Types)为学科(Category)、被引文献(Cited Reference)和关键词(Key Word)，通过3个不同维度对阅读眼动研究的引文数据进行分析。

三、阅读眼动研究的科学知识图谱分析

(一) 阅读眼动研究的时间分布与学科分布

某一领域一定时期内所刊发文献的数量在一定程度上反映该领域该时期内研究的热度。如图1所示，近20年阅读眼动研究领域刊发文献数量迅速增长，20世纪90年代中期至21世纪初，每年刊发文献数小于30篇；21世纪初的10年，除个别年份(2005年和2009年)外，每年刊发文献数维持在50篇左右；最近4年，每年刊发文献数维持在70篇以上。由此可见，近20年学术界对阅读眼动研究保持着持续的兴趣，且对该领域研究的热度整体呈现逐年增强的态势。

图1 阅读眼动研究领域刊发文献

科学知识图谱由彩色的节点和节点间的连线组成，在学科共现网络中，节点代表学科，节点由不同颜色的年轮构成，半径越大，表明该学科被引文献频次越高，节点若出现紫色外圈，表明该学科在某一领域具有重要意义；图谱顶部的彩色渐变轴表征各个时间分区，颜色越偏向暖色表征越离近现在；节点标签字体大小与节点大小成正比。依据阅读眼动研究学科分布科学知识图谱和被引频次表，发现阅读眼动研究是一个多学科共同参与的研究领域，最大的节点为心理学(Psychology)，被引频次为576，该节点大小显著地大于其他节点，是开展阅读眼动研究最主要的学科，这与阅读眼动研究的历史吻合。阅读眼动研究对眼动仪的依赖性极强，建设眼动实验室投资成本较高，一般高校中心理学系最有可能建设眼动实验室，因而阅读眼动研究相对集中于心理学专业。阅读眼动研究的第二大节点为神经科学(合并Neurosciences和Neurosciences and Neurology)，被引频次为433。第三大节点为眼科学(Ophthalmology)，被引频次为157，神经科学和眼科学将阅读中的眼动作为研究客体，探索其学科研究主体——神经与眼球。纵观阅读眼动研究的历史，从达尔文等生物学家对于人类眼球的研究，到通过眼球等生物特征研究人类深层次心理过程，再到开发并不断升级眼动工具以探索眼球本身规律及认知心理规律，阅读眼动研究自身发展体现出人类对本体的不断认识，这些认识有助于对与本体相关客体的认识，对客体的认识以及新工具的开发反过来促使人类对本体的认识和新客体的研究。一项研究的持续发展是各领域、各学科研究者共同合作努力的结果。目前，阅读眼动研究的难题——眼-脑距离，即眼动是由低水平眼球运动(如肌肉收缩)所控制，还是由即时的高层次认知加工过程所控制这一课题远未得到圆满的解决，因而对阅读眼动研究本体的研究亦非常必要。最大的3个节点均有紫色外圈，表明三大学科在阅读眼动研究中具有重要意义。

此外，值得一提的是，阅读眼动研究不仅仅局限于传统的心理学、神经学和眼科学视角，从教育和教育研究及语言学视角进行考察是近20年阅读眼动研究的一个新兴态势。阅读眼动研究第四大节点为语言学(Linguistics)，被引频次为100，最早出现在1998年；第五大节点为教育和教育研究(Education and Educational Research)，被引频次为87，最早出现在2000年，且该节点有紫色外圈。由此可见，近20年教育学与语言学对以往在心理学领域活跃的阅读眼动研究敏感度和关注度有所提高。事实上，与阅读行为或阅读教学相关度最高的学科是教育学和语言学，从教育学和语言学视角考察阅读眼动研究，对拓宽两大学科传统的研究方法极具意义。

(二)阅读眼动研究的整体发展脉络

在共被引网络中，若两篇文献同时被某一篇文献所引用，则这两篇文献之间存在共被引关系[7]，两篇文献的共被引关系反映两篇文献之间在研究主题、理论或方法上具有某种关联，共被引频次越高，这种关联越强。在文献共被引网络知识图谱中，节点代表被引文献，节点颜色对应不同时间分区，节点年轮厚度与该文献被引频次成正比。节点间的连线代表共被引关系，连线颜色对应首次共被引所发生的时间分区，连线越粗，表明共被引强度越大，文献之间的关系越紧密，同样，节点标签字体大小与节点大小成正比[10]。一篇文献的被引频次可以在一定程度上反映该文献的影响力[11]。任何领域的发展，都会经历一些具有重要意义的转折点，CiteSpace通过一系列自动运算计算出节点的“中间中心性”(betweenness centrality)，中间中心性越高的节点，在网络结构中的重要性越高，越具有产生革新性影响的潜质[7]。在文献共被引网络知识图谱中，中间中心性大于0.1的节点呈现紫色外圈，表明该文献在某一领域研究发展过程中起着知识“拐点”作用。通过梳理分析阅读眼动研究中间中心性和被引频次相对较高的节点文献的演进，可以在某种程度上把握阅读眼动研究高影响力文献和关键节点文献以及其整体脉络。

本研究通过共被引知识图谱突现出1995-2014年20年间阅读眼动研究领域所刊发文献中共被引频次最高的10大高影响力文献，结果发现6篇为1995年之前所刊发的文献，从一定程度上表明虽然目前处于阅读眼动研究第四阶段，该领域内高影响力文献主要集中于该领域研究的第三阶段(20世纪70年代中至90年代末)，第四阶段研究在很大程度上延续第三阶段的研究，在研究主题上具有极大的相似性；其中4篇中间中心性高于0.1，即具有转折性意义的文献，分别为Rayner[12]的《阅读中的认知广度和工作记忆》(The perceptual span and peripheral cues in reading)、Rayner[13]的《阅读中的眼动 ：单词上的注视点》(Eye guidance in reading: Fixation locations in words)、Just[14]的《阅读理论 ：从注视到理解》(A theory of reading: From eye fixation to comprehension)及McConkie[15]的《阅读中的眼动控制 ：单词上的首次注视点》(Eye movement control during reading: The location of initial eye fixations on words)。

进入20世纪90年代，出现了两篇高影响力文献，值得一提的是，阅读眼动研究最显著的节点，即Rayner[3]在1998年《心理学公报》(Psychological Bulletin)上刊发的《阅读和信息加工中的眼动 ：20年研究》(Eye movements in reading and information processing: 20 years of research)一文，被引频次442，是近20年该研究领域影响力最大的文献。该综述系统地阐释了20年间(1978-1998)阅读眼动研究基本课题，即眼动特征、知觉广度、扫视过程中的信息加工融合及眼动控制等，同时探讨了眼动数据相关理论和实践。遗憾的是，该综述虽然被引频次较高，但其中间中心性低于0.1，即其在阅读眼动研究领域的发展进程中未产生转折性的革新作用。

图2 阅读眼动研究领域5篇突变最强的文献(1995—2014年)

进入21世纪，同样出现了两篇高影响力文献，其中Engbert等[16]在2005年《心理学评论》(Psychological Review)上刊发的《SWIFT ：阅读中扫视产生的动态模型》(SWIFT: A dynamical model of saccade generation during reading)是最近的高被引文献，相对其出版时间而言，在阅读眼动研究领域的影响力不容小觑。21世纪两篇高影响力文献均探讨阅读中的眼动控制模型，但其中间中心性均低于0.1，同样未能产生转折性的革新作用。

突变(burst)是指某一时段被引激增的文献或主题。文献出现被引激增，表明该领域对该文献的关注度在某一时段出现了显著的增加，研究关注的骤然兴起是研究热点出现的信号，通过突变可以探测某一领域特定时间段出现的新趋势[17]。如图2所示，阅读眼动研究领域近20年突变最强的5篇文献中，有2篇文献属于减弱型突变，分别为Pollatsek[18]的文献(被引激增出现在2007—2010年)及Oregan[19]的文献(被引激增出现在1997—2006年)，阅读眼动研究领域对这2篇文献的兴趣和关注已减弱。此外，突变最强的3篇文献在近5年内被引激增，其被引激增持续到2014年，成为阅读眼动研究领域的新兴研究热点文献，下面将分别阐述这3篇研究热点文献。

Rayner[2]在《Eye movements and attention in reading, scene perception, and visual search》一文中不仅综述了阅读眼动研究中的基本课题，即知觉广度(或称有效视觉广度)、预视效应、眼动控制和眼动模型，更提出了阅读过程中的眼动研究比真实情景下的眼动研究更成熟，建议将现有阅读眼动研究的范式运用于真实情景下的眼动信息加工和视觉搜索研究，即完成“真实世界”中任务时的眼动研究，为未来眼动研究提出了新的方向。Reichle等[20]在《使用E-Z读者模型阅读中高水平语言加工对眼动的影响》(Using E-Z reader to model the effects of higher level language processing on eye movements during reading)一文中讨论了阅读过程中的眼动控制计算模型，指出以往眼动控制模型的不足，即可以很好地解释视觉限制、注意分配和词义加工对阅读过程中眼动的影响，但不能解释高层次(词义以上层次)语言加工对眼动的影响。同时，Reichle等提出E-Z读者模型，并通过实验证明E-Z读者模型可以解释高水平语言加工速度放缓或中断时，高水平语言加工对眼动的影响。迄今为止，E-Z读者模型是阅读眼动研究中最成熟的眼动控制模型。Schotter等[21]在《阅读中的副中央凹加工》(Parafoveal processing in reading)一文中综述了阅读中研究副中央凹加工的方法，如语料库分析和实验操作，包括边界、移动窗口、移动遮蔽和快速启动等研究范式，同时回顾了副中央凹加工研究中具有争议的课题，包括副中央凹-中央凹效应、n+1与n+2预视效应，重点讨论了阅读眼动模型如何解决中央凹和副中央凹的加工问题。

(三)阅读眼动研究的热点

关键词是文献核心内容的浓缩与提炼，如果某一关键词在其所在领域的文献中反复出现，则该关键词所表征的研究课题是该领域的研究热点[22]。通过文献关键词共现关系知识图谱，我们可以对关键词的节点、突变和聚类进行分析，研究某一领域特定时期有内在联系的、数量相对较多的文献所探讨的研究问题。CiteSpace时区视图(Time-Zone View)可以呈现共现网络中节点随时间变化的结构关系，便于研究者对某一领域进行深入的剖析[23]。依据阅读眼动研究时区视图，聚类指标(Modularity Q)为0.548，一般在0.4～0.8之间都可以接受，聚类内部相似度指标(Mean Sihouette)为0.6121，该指标为0～1之间的小数，数值越大，相似度越高[24]，表明关键词共现关系聚类具有较高的同质性。聚类标签呈现在时区视图右侧，字体呈红色。节点代表关键词，节点年轮厚度与该关键词被引频次成正比，其所在时期与其视图下方的年份对应，节点标签呈黑色，标签字体大小与被引频次成正比。连线表征关键词共现关系，其颜色表征关键词首次共被引时间分区。

近20年阅读眼动研究最大的5个节点分别为阅读(reading)、眼动(eye movements)、眼动控制(eye-movement control)、信息(information)及频次(frequency)，是近20年阅读眼动研究中高影响力的5个关键词。同时，这5个节点的中间中心性均高于0.1，表明该5个节点在近20年阅读眼动研究中具有转折性意义，值得一提的是，该5个节点均集中在1995—1996年间，表明近20年阅读眼动研究最具影响力且最具转折性意义的关键词均出现在20世纪90年代中期，此后没有出现极具影响力或极具转折性意义的研究热点。Rayner[2]提出目前阅读眼动研究侧重复杂的眼动控制计算模型。其中最具代表性的是Reichle等[25]提出的E-Z读者模型，属于较新的认知控制模型，认为阅读中语言加工在很大程度上决定了眼动的时间，阅读过程包括4个阶段 ：(1)对词的熟悉度验证；(2)对词的词汇通达；(3)制定眼动计划；(4)实际的眼动。E-Z读者模型可以成功地解释阅读中副中央凹预视效应和跳读现象，但迄今为止还没有一个模型可以完全解释阅读中的所有眼动现象。

近20年阅读眼动研究最大的5个聚类，分别为 ：句子理解(sentence comprehension)、副中央凹(parafoveal)、眼动的发展(developmental eye movement)、单目遮挡(monocular occlusion)及非语言任务(non-linguistic task)，它们是近20年阅读眼动研究的关键课题。Pollatsek和Rayner[26]认为“我们目前对句子阅读的认识还相当少”。句子理解是近20年阅读眼动研究的主要研究内容。研究者对副中央凹的关注源于对阅读眼动控制模型的探索和验证，通过实验对位于副中央凹信息(即通常注视点右侧附近信息)预视效应的考察，验证眼动控制模型的合理性。随着人年龄的增长和不断的学习，阅读技能也发展变化，对阅读过程中眼动的发展研究，也是近20年阅读眼动研究的重要内容之一。随着眼动仪的便携式开发应用，对于真实情景下活动的研究也有所深入，如进行非语言任务和单目遮挡相关的研究等。

四、结 语

研究者通过科学知识图谱分析软件CiteSp-ace，可以对某一研究领域特定时期作者、机构和国家进行合作分析，对特征词、关键词和学科进行共现分析，对文献、作者和期刊进行共被引分析，对文献和基金进行耦合分析。相较于传统分析方法，CiteSpace能够客观、直观地揭示某一研究领域的知识结构和研究演进。

本研究运用CiteSpace软件对近20年阅读眼动研究领域进行分析研究发现 ：

1.近20年阅读眼动研究进入高速发展阶段，刊发文献数呈现逐年增长的趋势。从学科分布看，近20年阅读眼动研究仍然主要集中在心理学领域，但与第三阶段不同的是，近20年出现了多学科交叉合作研究的态势，尤其教育学和语言学学科也开始介入阅读眼动研究领域，运用多学科研究视角和研究方法进行阅读眼动研究将成为未来阅读眼动研究的方向。

2.除延续阅读眼动研究第三阶段所关注的句子及句子以下层次认知加工的传统课题外，近20年阅读眼动研究中各眼动控制模型百花齐放，与Rayner[2]对眼动控制模型的综述吻合，但遗憾的是，迄今为止仍未发现一个能够解释阅读中所有眼动现象的模型，对阅读中低水平认知因素与较高水平认知因素更深入的认识，探索更成熟、合理的阅读眼动控制模型仍是未来阅读眼动研究的重点。

3.近20年阅读眼动研究领域虽出现了高影响力的文献，但未出现具有转折革新意义的文献，而高影响力和具有转折革新意义的研究热点主要出现在20世纪90年代中期，目前研究课题虽出现多样化，但仍处于基础研究和应用研究的积累阶段。

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【责任编辑 郭玲】

Eye Movement Studies in Reading (1995-2014)

ZOU Shen1, KONG Ju-fang1, WANG Yu-shan2

(1. School of English Studies, Shanghai International Studies University, Shanghai 200083;2. School of Foreign Languages, Huaiyin Normal University, Huai’an, Jiangsu 223300, China)

The analysis of eye movements in reading is an important field of reading research. Based on the citation data of articles published between 1995 and 2014 retrieved from Web of Science database, this paper conducts an analysis on eye movement studies in reading via CiteSpace III software from the perspectives of the nodes of category, cited reference as well as key word. The research shows that the past 20 years of the studies of eye movement in reading have witnessed a rapid development and a trend of interdisciplinary cooperation, a continuation in research focus—cognitive processing in a sentence, an accumulation stage in basic and applied researches of eye movement control model, and the lack of articles or research topics which are of “turning point” significance.

eye movement; reading; CiteSpace

2015-10-02

邹申(1956—)，女，上海人，上海外国语大学英语学院教授，主要研究方向 ：语言测试。

G442

A

1005-6378(2015)06-0109-08

10.3969/j.issn.1005-6378.2015.06.019