数量大小比较任务中两位数加工方式的眼动研究

金美贞

【摘要】 本研究利用眼动技术揭示了两位数大小比较过程中的眼动行为，并据此探讨了两位数的加工方式.结果显示：（1）两位数上的平均注视点的个位十位一致性主效应显著；（2）个位十位一致性对下面两位数中十位数的注视点数影响显著，但对个位数的注视点数影响不显著.这些结果表明两位数的个位和十位是以分解的方式加工的.

【关键词】 两位数；十位个位一致性；注视点；加工方式

一、引 言

关于两位数的加工方式，研究者在早期提出了整体加工的观点，该观点认为在进行数量比较或心理数字操作前两位数的个位和十位数被整合成一个整体的实数，其十进制结构在数量加工中不再发挥作用，两位数作为一个整体数量与一位数一起被模拟表征在一条心理数字线上.该观点的提出是基于在数字加工中发现的整体数量距离效应，该效应是指两个数间的相对整体数量距离越大，其加工速度越快，错误率越低.Hinrichs等（1981）采用标准数比较，要求被试将单独呈现的一个两位数与记忆中的标准数55相比，结果发现随着目标数与55之间整体数量距离的减少，其反应时增大，表现出整体数量距离效应，表明两位数是被整体加工的；Dehaene等（1990）采用相同的实验范式，但十位和个位数分别以50，0，-50 ms三种时间间隔（SOA）呈现，结果整体反应时曲线不受呈现方式的影响，支持整体加工观点.此外，来自数字自动加工任务也支持上述观点，Reynvoet等（1999）要求被试判断7-12范围内数字的奇偶性，结果表明一位数和二位数是表征在同一条心理数字线上的.

然而近几年，两位数整体加工观点受到了质疑.Nuerk等（2001）在数字比较任务中发现了个位-十位一致性效应（简称一致性效应），此效应是指在比较两位数的大小时，当两个十位数的比较结果与两个个位数的比较结果一致时（如42-57，4<5，2<7，称为个位十位一致数对），其反应时比不一致时（如37-52，3<5，7>2，称为个位十位不一致数对）更快，错误率更低，尽管两组数对的整体数量距离（15）和问题大小保持匹配.此效应无法用整体加工观点加以解释，因为两组数对的整体数量距离相等，根据该观点反应时应该无差异.于是，研究者提出了另外一种解释，他们认为被试在进行大小比较时，个位和十位上的数量信息是各自得到激活的，当个位数的比较结果与十位数的比较结果一致时，会促进反应；不一致时，会互相干涉，从而延长反应时间，并提出了分解加工的观点，即两位数的个位十位是被分解加工的，个位数和十位数被表征在各自的心理数字线上，它们的位值关系也会被标签到心理数字线上.在随后的一系列研究中，如改变数字对的呈现方式或用语言数字代替阿拉伯数字，结果均发现了一致性效应，可见该效应较为稳定.因此，研究者把一致性效应作为两位数分解加工的一个重要指标.

两位数的个位、十位数是以何种方式被加工的呢？以往常用反应时和错误率来判断，本文拟利用眼动仪记录被试在数量大小比较过程中的眼睛注视位置（如某个数字），眼睛注视位置是该位置被加工的一个可靠指标，通过分析个位和十位上注视点的分布特征，来直观地揭示两位数的加工方式.实验采用Nuerk等（2001）的实验设计，为了更具普遍性，同时加入相同数量的十位数相同的数对.根据整体加工观点，由于一致数对与不一致数对的整体数量距离相等，反应时相同，因此我们假设两组数对的眼睛注视模式相同，两位数的个位、十位上分布的注视点数也相同.根据分解加工观点，不一致数对的反应时大于一致数对的反应时，因此假设不一致数对的注视点数将多于一致数对的注视点数；在不一致数对中，因为要克服基于个位数的干扰而必须对十位数进行较精细的加工，导致不一致数对中十位数的注视点数将多于一致数对中十位数的注视点数.

二、研究方法

1.被 试

大学本科生共12人，男女各6名，年龄为22±0.67岁，视力或矫正视力均正常，无色盲色弱，均为右利手，且无类似实验经验.

2.仪器和材料

采用SMI公司的EyelinkII眼动仪，实验由DELL optiplex 380计算机控制，程序用EB编写.刺激呈现在19英寸液晶显示器上，分辨率为1024×768，刷新率为60HZ.

480对数对，其中240对为十位不同的数对，包括120对个位十位一致数对和120对不一致数对，数量的范围为21-98，剔除整十倍数及个位和十位相同的数，并保证数对中个位十位上的数字均不同，一致数对中两个数平均和为117.05，差为37.38；不一致数对为117.15和37.45.其余240对为十位相同数对.数字采用黑色罗马字体，大小为52号加粗，十位和个位之间隔一个空隔.数对中的两个数分别呈现在离屏幕中心5 cm的上下方，背景颜色为白色.

3.实验设计

实验采用2×2×2被试内设计，三个自变量为：个位十位一致性（一致、不一致）；两位数的呈现位置（上、下）；数位（十位，个位）.因变量为数位兴趣区内的平均注视点数.兴趣区是以数位中心为坐标原点，横向100像素，纵向130像素.

4.实验程序

（1）被试坐在距离显示器约60 cm处的被试椅上，下额置于U型托上，带上头盔.采用九点进行视线追踪系统校正，校正达successful水平后，检验校正精度，达到good水平后开始实验.

（2）告知指导语：“这是一个两位数大小比较实验.实验开始时，首先会在屏幕上方出现一个黑色方块，请你注意看，过一会儿方块消失，在方块消失的地方会出现一个两位数，同时在屏幕的下方也出现另一个两位数，请你比较上下两个数的大小，如果上方的数大，请用左手食指按键盘上的‘Y，如果下方的数大，请用右手食指按‘B，要求按键又准又快.”各被试间的按键进行平衡.

（3）被试先练习20次，然后正式进行实验.所有刺激分成4组，每组结束后被试休息2分钟.数字对随机呈现，单次实验流程如图1.

图1 单次实验流程图

三、结果与分析

首先分离出十位相同数对，对其不作数据分析.按下列标准剔除数据：被试反应错误、反应时大于或低于平均值三个标准差（包括小于200 ms或大于2000 ms）的单次试验；然后对注视点进行处理，剔除注视时间少于50 ms或大于1000 ms的注视点.剔除数据占总数据1.67 % .

眼睛注视行为分析：首先对数位兴趣区内的平均注视点数进行描述性统计，结果如图2所示.然后再对其进行一致性×呈现位置×数位进行重复测量方差分析，方差分析结果：一致性主效应显著F（1.11）=23.46，P<0.001，不一致数对的注视点（3.46）显著多于一致数对的注视点（2.99）；数的呈现位置主效应边缘显著F（1.11）=4.51，P=0.057，上两位数的注视点（1.74）多于下两位数的注视点（1.49）.一致性与呈现位置交互作用显著F（1.11）=34.88，p<0.001，简单效应分析显示，不一致数对中下两位数的 注视点数显著多于一 致数对中下两位数的注视点数；

图2 平均注视点数描述性统计

一致性与数位交互作用显著F（1.11）=40.26，p<0.001，简单效应分析表明，不一致数对中十位数的注视点数显著多于一致数对中十位数的注视点数；呈现位置与数位交互作用显著F（1，11）=66.72，p<0.001，简单效应分析表明，上十位数的注视点数多于下十位数的注视点数，而下个位数的注视点数多于上个位数的注视点数.一致性×呈现位置×数位的交互作用显著F（1，11）=15.951，p<0.01，再进一步分析发现，不一致数对中下十位数的注视点数显著多于一致数对中下十位数的注视点数；从另一水平分析，上两位数在一致和不一致的条件下都是十位的注视点数显著多于个位的注视点数，而下两位数则在一致和不一致条件下都是个位数的注视点数显著多于十位数的注视点.

四、讨 论

两位数的加工方式是数字认知中一个具有争议的问题，本研究利用眼动技术对此问题进行了深入探讨，扩展了以往用反应时、错误率来说明两位数加工方式的局面.眼动行为分析显示，两位数上的平均注视点的一致性主效应显著，即对不一致数对的注视多于对一致数对的注视.该数据支持我们在引言中提出的两位数分解加工的眼动模式假设，表明两位数的分解加工.此结果与一些行为研究的结果一致，也与Moeller等（2008）的眼动研究结果一致.

本研究更重要的发现是，不一致数对中下十位数的注视点数显著多于一致数对中下十位数的注视点数，但下个位数的注视点数在一致和不一致条件下差异不显著，这表明一致性对加工个位数和十位数的影响是不一样的.在不一致数对中，为了克服基于个位数比较结果对反应产生的干涉，被试对十位数进行了回视，从而产生更多的注视点，这个数据同样支持两位数分解加工的眼动模式假设.

另外，本研究也发现了一些与预期不一致的实验数据.如：上面的两位数在一致和不一致情况下，都是十位数上的注视点数显著多于个位数上的注视点数，而下面的两位数则都是个位数的注视点数显著多于十位数的注视点数，此现象无法用整体加工或分解加工观点来解释.我们认为这可能与平常从左至右，从上至下的阅读习惯有关.当然对于这种阅读习惯的影响还需要进一步探讨.

五、结 论

本研究利用眼动技术对两位数数量大小比较过程中的眼睛注视行为进行了记录和分析，结果支持两位数分解加工的观点.

【参考文献】

[1] 陈兰，瞿细春，周新林等，两位数的整体加工与局部加工[J] ，心理学报，2009，41（5），406-413.