《二语习得和双语中的眼动追踪：研究综述与方法指导》评介

北京外国语大学 王 震 李 驰

1. 引言

眼动追踪技术主要通过记录与眼跳和注视相关的眼动指标数据揭示实时认知加工过程。该技术因最接近自然阅读过程(Copetal.2015; Patersonetal.2020)而备受阅读领域研究者的青睐。近年来，眼动追踪技术已逐渐被应用到应用语言学、二语习得和双语研究中。2020年，Routledge出版社出版了密歇根州立大学Aline Godfroid的《二语习得和双语中的眼动追踪：研究综述与方法指导》(EyeTrackinginSecondLanpuagaeAcquisitionandBilingnalism:AResearhSynthesisandMethedolopicalGuide)。该书是眼动追踪技术应用于二语习得和双语研究领域的力作。该书浓缩了二语习得和双语领域眼动追踪研究成果，着眼于眼动追踪在二语习得和双语研究领域中的应用，对从事二语习得和双语眼动研究以及采用该技术进行研究的学者具有重要的参考价值，值得研读。该书共9章，本文首先简要阐释各章内容，然后予以评述，以飨读者。

2. 内容简介

第1章主要介绍语言加工研究中的实时方法，具体涉及有声思维、自定步速、眼动追踪以及事件相关电位(event-related potentials, ERPs)，并对比分析这4种方法的利弊。不同于眼动追踪和事件相关电位，有声思维需要被试进行言语产出，但并不影响被试理解语篇，这一点与眼动追踪技术相似，说明眼动追踪技术是最接近自然阅读加工的实验方法。自定步速阅读是与眼动追踪最相似的方法，该方法将句子切分成不同片段加以呈现，被试能够按照自身习惯进行阅读，但研究话题会对自定步速阅读产生影响，使其与自然阅读过程大相径庭，而眼动技术则可做进一步的探索和求证。事件相关电位通过电极记录电位变化，该技术与眼动技术均可揭示不同任务的实时加工过程，但眼动技术具有事件相关电位技术不具有的优势，即与自然阅读条件的高度契合。作者进而对采用眼动技术的原因做出阐释，指出眼动技术揭示认知加工过程，个体的注视点和眼动轨迹均是认知加工的指标。

第2章主要阐释眼动的基本知识，这些知识是开展语言习得和加工研究的基础。视野可分为中央凹(fovea)、副中央凹(parafovea)和边缘(periphery)3个功能区域，与视网膜的视锥(cones)和视杆(rods)紧密相关。注视和眼跳是最常见的眼动行为，但平滑追随(smooth pursuit)、聚散(vergence)眼动、前庭-眼动反射(vestibulo-ocular reflex)也是必要的眼动类型。知觉广度分为一般知觉广度/词长广度、字母特征广度(letter feature span)和字母识别广度(letter identity span)，其加工情况可反映任务复杂程度。眼动位置主要包含偏好注视位置(preferred viewing location)和最佳注视位置(optimal viewing location)。注视时间可衡量加工负荷，受词频、预测性、词长、词汇熟悉度、习得年龄、词性、具体性等的影响。另外，作者阐释了阅读研究中的两类眼动控制计算模型，即认知控制模型和眼动模型(oculomotor models)。前者主张认知(如词汇加工)影响眼动、眼和脑的紧密耦合，而后者则更大程度地强调低水平视觉信息(如词长)和眼动因素(如眼跳时间)的作用、眼睛注视和认知加工间的间接关联(即眼和脑间的弱关联)。认知控制模型和序列加工具有更强关联，而眼动模型则与平行加工关联更强，但序列加工的眼动模型(如SERIF或竞争/互动模型)和平行加工的认知控制模型也存在。作者通过坐标方格对SWIFT和E-Z读者这两种眼动控制模型进行了比较(如图1)。其中SWIFT模型是一个产生自动眼跳的平行加工或注意力平行处理模式模型，主张眼睛以或多或少固定的时间间隔于句间前移，而E-Z读者则是一个注意力序列处理模式的认知控制模型，其词汇识别的第一阶段和第二阶段将启动眼跳计划，且注意力以严格的注意力序列处理方式从一个词分配到下一个词。最后，作者指出认知、运动行为和视觉制约以何种方式相互作用仍有待进一步探究。

图1 E-Z读者和SWIFT模型的坐标方格(Godfroid 2020: 53)

第3章主要论述了眼动技术在二语习得和双语研究中的应用，以及眼动技术成功解决了二语习得和双语研究领域中的哪些问题，并为明确研究问题和利用眼动技术开展相关研究提供基础。首先，作者针对寻找研究话题提供了对策，指出眼动研究与其他研究一样旨在增进人类对世界的了解。研究者应基于现有文献的研读以及提供反应时和正确率指标的行为研究或观察性研究的品读，凝练出研究问题与话题。其次，作者对二语习得和双语领域2003至2017年的52篇基于文本的眼动追踪文献进行了梳理和分析，发现基于文本的眼动追踪研究主要关涉语法、词汇和双语词典(bilingual lexicon)、授课式二语习得(instructed SLA)、字幕加工(subtitle processing)以及语言测评这5个领域，这些眼动研究无疑证实了眼动追踪技术在二语习得和双语研究中的有效应用，也使采用不同范式开展研究的学者意识到衡量语言知识和语言加工的价值。例如，句法加工眼动研究中，研究者会编制同一个项目的符合语法和不合语法的版本(受试通常只阅读其中一个版本)，从整体上对两个句子的阅读时间进行分析，并对句中的关键区域的眼动指标(如首次注视时间、注视次数、回视路径时间等)加以对比。Hopp & León Arriaga (2016)采用违例范式(anomaly paradigm)考察了母语者和二语者西班牙语的格加工。句子示例中的粗体部分代表句子的关键区域，但正式实验过程中均为正常印刷体。

(1) Federico prometióalvecinouna revista sobre barcos. (符合语法)

(2) Federico prometióelvecinouna revista sobre barcos. (不合语法)

Federico promised the neighbor a magazine about ships.

西班牙语中，双及物动词后面接间接宾语需用宾格标记a(al是a和el的合写)，故例(1)是符合语法的，而例(2)则不合语法。再次，作者指出未来可开展更多二语或双语眼动研究，同时眼动技术并非适用于二语习得和双语领域的所有研究，研究者应根据其需求和兴趣进行使用。

第4章主要对视觉情境范式下探究口语理解过程的32篇眼动文献进行梳理和回顾。视觉情境眼动研究与基于文本的眼动研究存在诸多差异，但均涉及解决语言加工、习得和表征等类似问题。基于视觉情境眼动研究是对基于文本的眼动研究的补充，大致分为词汇识别、预期、指称加工(referential processing)和产出4类。以指称加工为例，Cunningsetal.(2017)考察了一语背景对主格代词消解的影响。希腊语/英语双语者、英语本族语者、希腊语本族语者看图片刺激时会听到英语或希腊语句子，按键后完成理解性问题判断。图片刺激和听力句子示例如下：

(3) While Peter helped Mr. Smith by the sink in the kitchen,hecarefully cleaned the big cup that was dirty.

(4) While Mr. Smith helped Peter by the sink in the kitchen,hecarefully cleaned the big cup that was dirty.

希腊语为空主语语言(null subject language)，显性代词aftós(he) 在主句中代表主题转换(即从主语到直接宾语)，故aftós在例(3)中指代Mr. Smith，在例(4)中则指代Peter。而在英语中却截然相反。对图片Peter和Mr. Smith的注视可揭示受试对代词he/aftós的主语或宾语先行词的偏好。最后，作者不仅明确指出研究者可将视觉和听觉语言进行整合，从最底层的亚词汇水平，到词汇识别、形态句法、语义，再到语篇层面开展研究，还强调视觉情境范式应用于二语习得和双语研究是一种新的发展趋势，研究者应该继续关注视觉情境眼动研究，以解决二语习得领域的重要问题。

第5章主要阐述定量实验研究的一般原则，涉及项目、设计、试次、任务等。项目也称刺激或实验材料，眼动研究中的实验材料包括句子、图片、视频、网页以及视觉呈现的其他类型。研究者需要编制不同版本的实验材料，以操控自变量对因变量的影响。其他变量，如混淆变量、分类变量、连续变量也需加以考虑。研究设计可分为被试内、被试间以及混合设计，其中被试内设计更受青睐。研究者应基于设计对材料进行平衡或拉丁方处理。试次包括练习试次、关键试次和填充试次3类，其中填充试次旨在平衡按键反应，避免被试知晓实验目的。任务有主次之分，如在句子阅读研究中，阅读为主任务，回答问题为次任务。作者还对二语文本和视觉情境眼动研究每种条件下的项目与被试数量进行了统计，为后续有效地开展二语习得和双语领域眼动研究提供借鉴。

第6章详细阐释了眼动实验设计需要遵循的原则，这些原则不仅包括第5章提及的定量实验设计的一般原则，也涵盖自身所需的特定原则。本章介绍的特定原则主要针对兴趣区(area of interest/region of interest)的划分和基于文本及视觉情境眼动研究的特定范式。兴趣区的划分对眼动研究而言至关重要，二语习得和双语研究领域的兴趣区类型可分为基于字词的兴趣区、基于更大文本区域的兴趣区和图片兴趣区。另有移动兴趣区(moving interest areas)适用于产出和同步聊天(synchronous chat)研究。作者指出，研究者应结合以往研究和自身研究的需要设定兴趣区。随后，作者对基于文本的眼动研究中影响兴趣区划分的因素进行了介绍，涉及空间限制(spatial constraints)、艺术因素(artistic factors)和语言制约(linguistic constraints)。研究者需要设置空间界限以防止眼动仪追踪丢失，注重文本可读性(text legibility)和生态效度(ecological validity)以确保被试可以进行自然阅读，并根据内容和词汇构成(lexical makeup)进行字词或短语层面的兴趣区划分。另外，视觉情境研究主要以不含文本的视觉刺激和听觉刺激为材料，研究者需要在设计过程中对图片选择和音频材料准备予以充分考虑。

第7章介绍了以往基于52篇文本和30篇视觉情境眼动研究采用的眼动指标。作者将两类研究中使用的眼动指标分为注视、回视和眼动模式(eye-movement patterns)3类。其中基于注视的指标又可细分为注视次数和概率、注视时间、注视潜伏期(fixation latency)及注视位置；回视包括回视路径时间、回视入次数、回视出次数、第一遍回视出次数、第二遍回视出次数、总回视出次数等；眼动模式主要针对综合眼动指标，涵盖热图(heatmaps)、凝视图(gaze plots)和扫描路径(scanpaths)，用于注视空间分布和注视时间的可视化。注视时间是基于文本眼动研究中使用最频繁、占比最大的眼动指标，而注视次数则是视觉情境研究中最常用的指标。此外，眼动指标还可分为早期指标和晚期指标，其中早期指标主要反映初始阶段的自动加工和低水平加工，晚期指标则反映后期阶段的策略加工。最后，作者指出首次注视时间、凝视时间、总注视时间、回视路径时间为4大常用指标，主张利用Bonferroni校正控制眼动数据分析过程中可能遇到的假阳性结果。

第8章主要介绍了眼动数据处理过程的数据清洗和异常值处理(outlier treatment)两个关键步骤，并对当前眼动研究中的统计方法和新兴统计技术(如线性混合效应模型、时程分析)进行概述。眼动数据往往受外部因素(如嘈杂、混乱)干扰，研究者可以利用DataViewer、Tobii Pro Studio、BeGaze等清洗软件检查被试的记录和试次，并进行漂移校正(drift correction)来完成数据清洗。此外，4个步骤，即过长或过短注视点的处理、数据转换(data transformation)、极值说明、敏感度分析(sensitivity analysis)，可用于异常值处理，提高数据信度。大部分视觉情境研究采用ANOVA进行数据分析，但这也逐渐被可以提供更加精准结果的线性混合模型(LMM)和一般线性混合模型(GLMM)所取代。时程分析在视觉情境研究中最常见，主要涉及单独时间窗口分析和生长曲线分析(growth curve analysis)。作者还对研究者选择何种分析方法处理数据予以建议。

第9章主要总结了眼动实验室创建过程中的注意事项以及学习眼动技术的研究话题。首先，基于视频的眼动仪可具体分为静态和动态两类。头戴式眼动仪(head-mounted eye tracker)、遥测式眼动仪(remote eye tracker)通常属于动态；塔式眼动仪(tower-mounted eye tracker)则属于静态。研究者应基于研究需求、被试群体和预算选择眼动仪。自由头动式设备常用于儿童和临床群体，以及二语习得和应用语言学领域的视觉情境，语言测试，基于任务的语言教学、阅读、写作和翻译，计算机辅助语言学习，互动与反馈等研究。头部固定式静态眼动仪适用于包含字词兴趣区的阅读、写作、翻译、句子加工等研究。其次，作者对眼动仪运行过程中的速率、准确度(accuracy)、精准度(precision)加以阐述，并建议从现实考量、空间和技术需求、实验室运行等方面对眼动实验室建设加以考虑。再次，作者进一步指出可由浅入深地学习眼动技术，实现从初阶、中阶到高阶眼动研究的转变。最后，从设备、数据收集和数据分析3个方面为初学者提供有益建议。

3. 简评

我国眼动研究较国外起步较晚，且多集中在心理学领域。近年来，语言学界开始着手开展应用语言学、二语习得、双语领域的眼动研究，但尚处于摸索阶段。目前，介绍眼动技术原理和操作的书籍也多涉及心理学相关领域，较少涉及应用语言学、二语习得及二语研究领域的内容。除2018年剑桥大学出版社出版的Eye-tracking:AGuideforAppliedLinguisticsResearch(Conklinetal.2018)介绍了眼动技术在应用语言学中的应用外，迄今尚无针对该技术在二语习得、双语研究领域的书籍。因此，国内语言学研究者亟需一本全面介绍眼动技术原理、方法及其在二语习得和双语研究中应用的书籍，《二语习得和双语研究中的眼动追踪：研究综述与方法指导》的出版恰逢其时。该书小到实验刺激的数量控制、极值剔除，大到眼动技术在二语习得、双语研究领域的应用、眼动实验室的建立，具有极高的学术价值和实用价值。具体而言，该书有以下几大鲜明特色。

第一，内容丰富，立足前沿。该书不仅全面介绍了眼动技术基础知识(第1章)、眼动实验的设计(第6章)、眼动指标的选取(第7章)、眼动数据的清洗与分析(第8章)，还概述了眼动技术在基于文本研究和视觉情境研究中的应用(第3章、第4章)。既关注了英语、法语、西班牙语、希腊语等拼音文字眼动研究，也涉及以汉语为代表的表意文字眼动研究，体现了跨语言视角，有助于深化对眼动特征的理解。作者还提供了一些初级、中级、高级阶段具有代表性的眼动技术研究话题以及研究示例(第9章)，一定程度上为未来开展二语习得和双语领域的眼动研究指明了方向，也为研究者更好地开展这些主题的相关眼动研究提供了可能的方案。

第二，理论结合实践，实用性强。作者对眼动实验设计、眼动指标选取、眼动数据处理方法等均做了详细的介绍，层次分明，论述清晰，适用于在诸多领域开展眼动研究的学者，尤其是语言学领域的初学者，便于短期内学以致用。该书将二语习得理论与该领域的眼动实证研究结合，基于眼动技术原理提供眼动实验室建设过程的具体建议，这些均是理论结合实践的力证。

第三，论述客观，无偏无颇。作者对有声思维、自动步速、眼动追踪和事件相关电位技术进行了对比，客观指出眼动技术存在文本布局受限、反应证据不足等缺点，主张提供定性数据的有声思维法和获取定量数据的眼动追踪技术应该结合起来，为语言习得或加工提供全貌，以加深对语言习得或加工过程的认识。

该书虽对二语习得和双语研究领域的代表性成果进行了梳理，也为不同研究话题提供了代表性案例，但并未针对某一具体研究的实验设计、实验设备、实验程序、数据处理与分析，尤其是实验编程、R语言数据处理等环节，进行翔实阐述，以便为研究者提供更具操作性的、系统的眼动实验指导。另外，作者对静态和动态眼动仪及其优缺点进行了具体介绍，但并未对最常用于当前研究的EyeLink和Tobii系列进行详介并分析其利弊，这也是该书的小缺憾。这些知识对于眼动初学者而言均十分重要。但是，瑕不掩瑜，该书从原理、方法、实践等方面对眼动技术进行了介绍，不仅对语言学领域，还对心理学、广告学、教育学、医疗等领域具有重要参考价值。该书理论与应用并重，是一本不可多得的眼动技术应用于二语习得和双语研究领域的参考书。