人工耳蜗植入儿童汉语轻声习得研究

沈娅南 任昱君 祖拉亚提·吾甫尔 汤平

1 引言

人工耳蜗技术帮助众多听障儿童重建听力，获得言语交际能力[1]。然而，受编码通道数量所限，人工耳蜗设备并不能有效地传递基频信息[2]。在汉语等声调语言中，基频信息是区别不同声调从而区分语义的关键因素。人工耳蜗植入儿童在言语交际中只能感知到有限的基频信息，并使用这些信息学习声调发音并辨别词义，从而面临着声调习得和言语交际两方面的困难。

汉语有4种字调（lexical tone）：平调（一声）、升调（二声）、曲折调（三声）和降调（四声）。此外，汉语还有轻声（neutral tone），也称第五声[3]。本文使用声调指代字调和轻声的集合。轻声词在汉语的日常交际中大量存在，常出现于重叠词（如亲属重叠词“妈妈”）的第二个音节以及虚词（如“的”、“了”、“着”等）[4]。轻声拥有“短而轻”的发音特点，即无固定调型，其调型由前字字调调型决定，在一、二、四声后是降调，在三声后是平调；时长较短，只有正常音节时长的50%～70%[3,5]。其中，轻声调型主要依赖于其前字声调这一特性表明，准确地发出字调是准确地发出轻声的先决条件。

以往研究对以汉语为母语的人工耳蜗植入儿童语言习得多集中在字调的习得上，研究结果发现早期植入对其字调的习得有较大帮助，越早植入的儿童往往能获得更好的字调发音[6,7]。Tang等[8]考察了早期植入儿童的轻声发音，发现早期（1～2岁）人工耳蜗植入的儿童基本可以说出与3岁健听儿童类似的轻声发音。然而，该研究中只有7名1～2岁人工耳蜗植入的儿童，被试数量较少，其研究结论需要通过更多的被试印证。

鉴于轻声词在汉语中的丰富数量以及言语交际中的重要地位，了解其轻声的习得成为人工耳蜗儿童言语康复的重要一环。本研究基于Tang等[8]的研究，扩充了早期植入（1～2岁）儿童的数量，采用声学分析法考察不同植入年龄的人工耳蜗儿童汉语字调和轻声发音的声学特性，并与健听儿童相比较。旨在考察人工耳蜗儿童轻声发音的声学模式，以及字调发音能力对轻声发音能力的影响，并探索植入年龄与其轻声习得的关系。

2 方法

2.1 被试

选择85名1～6岁语前聋人工耳蜗植入儿童（均为单侧人工耳蜗植入，对侧配戴助听器）和44名3岁健听儿童。已有研究发现健听儿童在3岁时已经完全习得轻声[4]。为了考察植入年龄对轻声习得的影响，将人工耳蜗植入儿童根据植入年龄不同分为3组，包括1～2岁21名、2～3岁33名及3～6岁31名。其中，2岁前植入的儿童定义为早期植入组，2岁后植入的儿童定义为晚期植入组。

2.2 实验器材

AKG-C520头戴式麦克风和Marantz PMD661MKII型固态录音机。

2.3 实验材料

选择12个可以用图片描述的目标词，包括4个单音节词和8个双音节轻声词。其中，4个单音节词承载4种不同的字调，如书、球、鼓、画。依据CHILDES数据库[9]中的Chang语料库[10]和Tong语料库[11]，这些词均为儿童语言中的高频词。虽然其韵母不同，但韵母对声调的影响较小。8个双音节轻声词的第一个音节均承载不同的字调，而第二个音节均承载轻声调，由两类词承担：4个亲属重叠词（“哥哥”、“爷爷”、“姐姐”、“弟弟”）和4个虚词轻声词（“猪的”、“牛的”、“狗的”、“鹿的”）。

2.4 实验步骤

实验者在电脑上呈现不同的目标词所对应的图片，引导儿童自然地说出图片中的目标词。在儿童发音的同时使用头戴式麦克风进行录音。

2.5 数据提取和分析

每个目标词提取韵母部分等步长的10个基频值以刻画其基频曲线。将基频值（Hz值）转化为半音值（以50 Hz为参考值），以更好地符合人耳对客观音高的感知。转换公式为：半音=12× log2(Hz值/50 Hz)。

对于轻声音节，额外提取其时长（ms），并将轻声音节的时长进行归一化处理：归一化时长=比率轻声音节时长/轻声前正常音节时长。如果轻声音节时长小于正常音节时长，其归一化时长应该小于1，反之亦然。

2.6 数据分析

对于提取到的基频半音值，使用生长曲线分析[12]进行拟合。对于任意一条声调曲拱，生长曲线分析可以分解出3个曲拱参数：截距（intercept）反映声调曲拱的高度，下文中将用“高度”代替;线性趋势（linear trend）反映声调曲拱上升和下降的趋势，下文中将用“斜率”代替;二次趋势（quadratic trend）反映声调曲拱的曲度，下文中将用“曲度”代替。随后，借助R软件的lme4包[13]使用线性混合模型（linear mixed-effects model）将声调曲拱参数和归一化时长进行组间比较，以考察不同植入年龄人工耳蜗儿童与健听儿童的声调发音的区别。

在比较儿童字调发音的基频曲线时，模型中纳入了两个固定因素被试组（包括听力正常组、1～2岁植入组、2～3岁植入组、3～6岁植入组4个水平）和声调（包括一、二、三、四声4个水平）；在比较轻声发音的基频曲线时，模型中纳入了3个固定因素被试组（包括同上4个水平）前字声调（包括三声、非第三声两个水平），以及类型（包括亲属重叠轻声词、虚词轻声词两个水平）；在比较轻声发音的（归一化）时长时，模型中纳入了1个固定因素被试组（包括同上4个水平）。

对于线性混合模式的结果分析，使用lmertest包的anova功能进行主效应和交互效应的F检验[14]；对于最显著的效应，使用emmeans包的lsmeans功能进行基于Tukey-HSD方法的成对比较[15]。以P＜0.05为差异具有统计学意义。

3 结果

3.1 字调

图1为被试字调发音的基频曲线图，3岁健听儿童的字调发音符合正确的基频曲线模式：平调（一声）、升调（二声）、曲折调（三声）、降调（四声）。早期人工耳蜗植入的儿童也可以基本发出正确的基频模式，但是字调间区分度没有健听儿童大。晚期人工耳蜗植入儿童随着植入年龄越来越晚，其基频曲线越偏平，字调之间的区分度较健听儿童和早期植入的儿童更小，尤其表现为二声与三声的基频曲线基本重合。

字调发音基频曲线的统计分析结果显示，被试组和声调的交互效应对于基频曲线的高度、斜率和曲度有极显著差异（高度：F（9,5027）=19.72,P＜0.001；斜率：F（9,5043）=9.40,P＜0.001;曲度：F（9,5048）=6.92,P＜0.001）。Tukey-HSD成对检验结果显示，早期植入人工耳蜗的儿童一、二、三声调与健听儿童的发音基本无调型（斜率、曲度）差异，但是四声降的程度不够大（斜率：β=-3.11,t(484)=-3.81,P＜0.001）；晚期植入的儿童相对于健听儿童总体调型偏平，反应为较低的斜率和较小的曲度。

3.2 轻声

3.2.1 基频 图2为被试两种不同类型轻声发音的基频曲线，对于两种轻声词（亲属重叠轻声词和虚词轻声词），3岁健听儿童在不同字调后的轻声调型符合变调规律：一、二、四声后是降调，三声后是平调。早期人工耳蜗植入的儿童亲属重叠轻声词的发音符合这一规律，但其虚词轻声词的发音无变调现象，在不同声调后均为降调。晚期人工耳蜗植入儿童的两种轻声词发音皆无变调现象。

轻声发音的基频曲线统计分析结果显示，被试组、前字声调和类型3因素对轻声音节基频曲线的斜率的交互效应显著，斜率：F（3,7272）=2.20,P＜0.05。Tukey-HSD成对检验结果显示，对于健听儿童，无论是亲属重叠轻声词还是虚词轻声词，第三声后的轻声音节的斜率显著高于非第三声后的轻声音节斜率，亲属重叠词：β=10.206,t(7271)=13.98,P＜0.001；虚词：β=11.427,t(7271)=15.51,P＜0.001，符合变调规律。对于1～2岁植入组来说，其轻声调型只在亲属重叠词中符合变调规律，三声后的轻声斜率极显著高于非三声后的轻声斜率，β=6.959,t(7271)=3.50,P＜0.001，而在虚词轻声词中则无变调，β=0.311,t(126)=2.43,P＞0.05；对于晚期植入的人工耳蜗儿童，其轻声调型在任何类型轻声词、任何声调组合中都无差异（P＞0.05)，说明其轻声无变调现象发生。

3.2.2 时长 图3为所有儿童轻声音节的归一化时长，大部分3岁健听儿童轻声音节的归一化时长（轻声与四声音节时长的比例）小于1，即中位数在1以下。早期植入的人工耳蜗儿童归一化时长的中位数也在1左右；而晚期植入儿童（2岁后植入）的中位数则均远高于1。

轻声音节（归一化）时长的统计分析结果显示，被试组的主效应显著：F（3,119）=8.51,P＜0.001。T u k e y-H S D 成对检验的结果显示，早期植入的儿童较3 岁健听儿童轻声音节的归一化时长无差异:β=0.311,t(126)=2.43,P=0.076;晚期植入的儿童轻声音节的归一化时长均极显著长于健听儿童（2～3岁植入组：β=0.49,t(122)=4.49,P＜0.001；3～6岁植入组：β=0.43,t(121)=3.91,P＜0.001）。

4 讨论

本研究结果发现，1～2岁植入人工耳蜗儿童可以发出与健听儿童相类似的字调，并掌握了轻声词“短而轻”的特性，对于部分轻声词（亲属重叠词）的变调模式也开始掌握；而晚期植入儿童，其产出的字调和轻声与健听儿童相差较大，主要表现为其字调的调型偏平、轻声的时长较长且未产生变调。

4.1 声调（字调）习得的“敏感期”

人工耳蜗儿童字调发音的准确率与其耳蜗植入时间有显著关系，即植入时间越早，字调发音的准确度越高。如Peng等[16]采用人工听辨的方式考察了30名儿童对台湾普通话字调的习得，结果发现人工耳蜗的植入时间与其字调发音的正确率呈显著负相关（正确率与植入时间相关性：r=-0.58,P＜0.001）。Han等[6]考察了14名北京地区的儿童普通话字调的习得，得出相似结果（正确率与植入时间相关性：r=-0.57,P＜0.05）。

本研究采用声学实验的方式，发现2岁人工耳蜗植入儿童字调的声学发音模式与健听儿童类似，这一结果说明2岁是人工耳蜗儿童汉语字调习得的敏感期[17～19]。先前已有研究发现人工耳蜗儿童的中枢听觉系统在某一年龄前保持最大的可塑性，即语音习得的敏感期。如Houston等[20]的研究发现，对于英语儿童来说，3岁可能是语言发展的敏感期，3岁前植入的儿童较其后植入的儿童在语音感知和词汇识别的能力上均占更大优势。然而，英语是非声调语言，主要靠元辅音区分不同词汇，而目前很少有研究涉及声调语言中声调习得的敏感期。因此本文将语音习得敏感期的研究从音段（元辅音）层面拓展到了超音段（声调）层面。结果发现，较音段而言，声调习得的敏感期较早（2岁）。这可能是因为相对于元辅音，字调的种类较简单（如汉语只有4个字调）且出现的频率较高（每个音节基本都承载声调），因此儿童在进行早期的语言统计学习时，更容易建立字调的音系表征（tonal representation），较早意识到字调的重要地位并习得字调。这也与之前的一些习得研究发现的字调的习得早于元辅音习得的结论相吻合[21,22]。

4.2 人工耳蜗植入儿童的轻声习得

轻声词在儿童日常口语交际中大量存在，本研究结果发现，早期植入的儿童可以习得轻声，但主要习得了亲属重叠词，其虚词轻声词的习得仍在发展中；晚期植入的儿童，无论是亲属重叠词还是虚词轻声词均尚未习得。

早期植入人工耳蜗儿童的轻声习得集中在亲属重叠词的主要原因可能是这一类轻声词在日常生活中大量出现，儿童对其比较熟悉，并建立起了比较稳健的词汇表征。这意味着在儿童的心理词典（mental lexicon）中，这些词（如“爷爷”）可能是作为整体进行表征的。由于轻声的一大特性是其调型受前字声调影响，因此整体表征可以帮助儿童在言语准备（speech planning）阶段更好地将轻声词中的两个音节紧密联系起来并连贯发出，从而产出正确的调型。然而，由于虚词轻声词（如“猪的”）由两个成分造成，且出现频率没有亲属词高，儿童可能将其两个成分进行单独表征，并在发音准备时进行分别处理，从而割裂了两个音节之间的联系，导致无变调现象的产生。

对于晚期人工耳蜗植入儿童，其轻声习得可能很大程度上受其字调习得的影响。由于轻声音节的调型很大程度受其前字字调影响，而晚期植入儿童因为没有很好地习得字调并建立起正确的声调表征，其字调之后的轻声音节的调型也无法正确发出，导致在各种声调后均无变调现象发生。此外，在时长方面，晚期植入儿童没有习得轻声音节“短而轻”的特征。造成这一情况的原因可能是他们对短而轻的音感知能力较差，未能辨别轻声和字调的音长差异。

4.3 对康复训练的启示

本研究结果发现，人工耳蜗植入儿童在发字调的二、三声时面临困难。这可能是由于二、三声在基频曲线上十分相似造成的。因此，言语康复师在训练时可以强化对这两种字调对的训练，并强调这两种字调在非基频信息之外的差别，如时长区别（三声往往长于二声），帮助人工耳蜗植入儿童更容易地感知两种字调的差别。对于轻声，康复师应建立汉语的词意识，将轻声词作为一个整体进行训练，从而突出轻声短而轻的特征，帮助人工耳蜗植入儿童习得自然的轻声发音。

4.4 未来研究

本研究结果表明，虽然1～2岁植入人工耳蜗儿童的声调发音能力普遍较好，但仍然有不足之处，如其二、三声基频曲线的区别度仍然较低，虚词轻声词也无变调现象等。植入时间在1岁前的儿童，其总体语言习得情况好于1岁后植入的儿童[23]。这预示着要想获得更佳的声调能力，听障儿童可能需要更早地进行人工耳蜗植入，也呼吁今后应测试更早植入人工耳蜗儿童（如1岁前）的声调习得情况。此外，本文只考虑了植入时间这一个因素对轻声习得的影响，之后的研究可以考虑植入时长、听损程度、助听器的配戴时长、家庭因素和康复时长等其他因素，从而更全面地探讨影响人工耳蜗儿童轻声习得的因素。

5 结论

本研究采用声学分析的方式考察了人工耳蜗儿童字调和轻声的习得情况，结果表明，2岁前植入的人工耳蜗儿童可以产出与健听儿童相似的字调发音模式，而2岁后植入人工耳蜗儿童则面临着调型偏平、调类之间区分度较小的问题。对于轻声词，2岁前植入的儿童已经习得了轻声“短而轻”的特征及其变调模式，但仅限于熟悉的亲属重叠词，对于不熟悉的虚词的习得则无变调现象。植入年龄晚于2岁的儿童，不论是熟悉词还是虚词的轻声，习得情况都较差。这一结果预示着2岁前植入耳蜗对于听损儿童习得汉语声调系统，包括字调和轻声，发挥着关键作用。