阅读研究中常用眼动控制模型的对比分析

建立于序列加工理论、平行加工理论和交互激活理论,一些经典的眼动控制模型对阅读过程中常见的眼动行为、实验效应及其背后可能的信息加工认知机制进行了模拟和探究。阅读研究中的5种经典眼动控制模型——E-Z Reader 10th、SWIFT、Glenmore、OB1 Reader和CRM,在模型结构、模型基本逻辑、解释常见眼动行为、解释常见实验效应上存在相似性亦有独特性。基于对上述模型的对比分析,未来模型需要考察词汇后整合的问题、语序的问题、语言外因素的问题,可尝试对偏好注视位置的最新实证研究结果进行一定程度的解释,建立模型对比的统一标准,探索各个模型的跨语言解释力。

阅读过程眼动控制理论模型:E-Z Reader

简要介绍了一个新近出现的阅读过程中的眼动控制理论模型——E-Z Reader模型,并对该模型的特点进行了深入讨论。文中还涉及了其它几个相关的理论模型,如Morrison(1984)模型和Mr.Chips:理想观察者模型等。最后就E-Z Reader在中文阅读过程认知研究领域中的应用前景进行了讨论。

汉语阅读眼动控制:20年研究的总结

本文系统总结了20年来汉语阅读眼动控制的研究成果。在阅读过程中眼动控制主要回答两个问题:(1)哪些因素决定眼睛的注视时间(when);(2)哪些因素决定眼睛的注视位置(where)。对于第一个问题,已有研究从词边界信息、词频、熟悉性、预测性、语义透明度、具体性、非注视词的特性、词汇获得年龄进行了探讨;对于第二个问题,已有研究从汉字字号、笔画数、字结构、词长、词结构、词间空格、词频、预测性、合理性、年龄和阅读能力进行了探讨。通过比较发现,汉语阅读的眼动控制特点与拼音文字的眼动控制特点既有共同之处,又有差异之处。因此,汉语阅读的研究者需要在现有眼动控制模型的基础上,构建适合于汉语特性的眼动控制模型。

视网膜与阅读:眼动控制的理想观察者模型

该论文主要阐述了近来出现的一个关于阅读活动中眼动控制理论的模型,“Mr.Chips:理想观察者模型”,该模型特别重视视觉的、语义的和眼球运动的信息的整合过程。模型以字母为认知加工基本单元,强调视觉广度的概念(单个注视中所能识别的字母数目)。模型为人类阅读过程中的眼动行为提供了一个量化体系,同时还为一些应急行为(如回跳和最佳注视位置)等提供了新的诠释。模型还是第一个就各种盲区对人类阅读的影响做出解释和预测的量化模型。该文还深入讨论了模型的特点,并展望了其在中文阅读眼动研究中的应用前景。

中文词汇的视觉编码和识别难度对阅读眼动控制的影响

通过两项消失文本实验分别考察了中文词汇的视觉编码和识别难度（以词频代表）对中文阅读眼动控制的影响。实验一的结果显示,注视词呈现50~60 ms后消失就不再影响总阅读时间,表明预视加工后对注视词的视觉信息的重新编码是识别该词的必要加工阶段。实验二发现,在正常阅读条件下,词频影响凝视时间、首次注视时间、再注视概率和跳读概率,而在消失条件下（50~60 ms延迟消失）词频对这些指标的影响作用消失,此时出现比正常呈现条件下更高的跳读概率。综合两个实验的结果可见：对注视词进行视觉再编码是识别该词的必要过程;词汇的视觉编码和识别难度都影响中文阅读中的眼动控制,其中词汇加工对眼动控制过程的影响是间接的。

语境因素对阅读时眼动控制的影响:来自汉语句子语境的证据

采用眼动记录法,探讨了语境因素对阅读过程中眼动的影响。实验为2(工作记忆容量:高、低)×2(语境:高预期性、控制性)×2(靶词:一致性、不一致性)混合因素设计。以首次注视时间、凝视时间、第二次加工时间以及向右跳的潜伏时间为因变量指标。结果发现:(1)在初步表征阶段,读者的眼动受低水平的视觉因素所控制;但在文章的整合阶段,眼动却由高水平的语义因素所控制;(2)工作记忆容量的高低影响读者整合阶段中的眼动。

阅读中重要眼动控制模型的核心架构

着重分析目前两个最重要的阅读中眼动控制模型:EZ读者模型和SW IFT模型的核心架构,并比较这两个眼动控制模型的异同。这两个模型相同的地方为:两个模型都认为语言加工系统和眼球运动系统共同决定了眼动行为;眼球运动系统不受语言属性的影响。两个模型不同的地方为:EZ读者模型认为词汇加工是串行的,而SW IFT模型支持词汇的并行加工;SW IFT模型认为词汇的激活水平决定眼跳目标,而EZ读者模型用眼跳取消机制解释跳词现象。最后对比两个重要英文模型的异同,为发展中文模型提供参照。

阅读中关于眼动控制的研究进展

简要介绍阅读中眼动控制的研究进展,具体探讨了阅读过程中关于注视点停留位置、跳读、回视和注视时间等方面的研究,并对Morrison的眼动理论模型、O'Regan的战略战术模型和Reichle最新提出的E-Z读者模型进行了评述。最后,提出在吸收国外的这些研究成果的同时,要注意考虑中文与西文阅读的差异性。

基于极小值原理的最优眼动控制模型

在眼动系统中,由于视网膜中央凹区域受到噪声的干扰,使得眼跳时间和准确度不能同时达到最优化。为了得到最优眼动轨迹,在权衡眼跳时间和准确度的基础上,从眼动消耗最小入手,应用最优控制理论和Pontryagin极小值原理,提出了最优眼动控制模型;并利用眼动主序关系对此模型进行了分析;结果表明,任何给定的眼跳幅度条件下,都有唯一的最优眼跳时间使眼动总消耗达到最小,并且此时的眼动轨迹为最优眼动轨迹。该模型对优化飞行员、管制员等工作人员的眼动策略和眼动轨迹具有一定意义。

数字化时代文本阅读眼动控制模型研究

随着数字化时代的到来,手机阅读、电子阅读等开始逐渐成为年轻一代的主要阅读方式,无论是"读书"还是"读屏",阅读中视觉信息的获取都是通过眼睛运动来实现。通过实时追踪读者在阅读过程中的眼动轨迹来构建眼动控制模型,据此推断文本阅读中的认知加工过程,对进一步理解阅读的本质规律以及认识阅读方法论具有重要意义。

视动震颤(OKN)眼动控制系统中的颜色通道

用亮度相等的不同颜色构成的等亮度彩色运动条纹(Isoluminant chromatic moving gratings)来进行OKN眼动跟踪实验,探讨它是否与由亮度差别构成的黑白运动条纹图象一样引起OKN反应。实验结果表明在等亮度彩色运动条纹图象(没有亮度差别只有颜色差别)刺激下,视动系统可产生与黑白运动条纹刺激下同样的OKN反应,并且与各单原色运动条纹刺激下的OKN反应也一致。说明0KN眼动跟踪中的运动检测存在颜色通道。本文并提出了一种基于颜色的运动检测模型。

中国聋生阅读眼动控制特点:词汇加工效应证据

以50名聋生、76名健听学生为被试进行的阅读眼动研究发现:词长对高阅读技能聋生首次注视时间、凝视时间和再注视概率的影响程度大于健听学生,对其跳读概率的影响程度低于能力匹配健听学生;词长对高阅读技能聋生凝视时间和再注视概率的影响程度低于低阅读技能聋生,对其跳读概率的影响程度大于低阅读技能聋生;词频对高阅读技能聋生再注视概率的影响程度大于能力匹配健听学生。聋生阅读中的眼动控制与健听学生有所差异,聋生阅读中视知觉与词汇加工不同于健听学生。

交互激活眼动控制的Glenmore模型述评

Glenmore模型是由Reilly和Ralph提出的一种交互激活眼动控制模型,其主要由输入单元、字母单元、词语处理单元、特征单元、注视中心、眼跳触发器等模块构成。该模型认为,阅读时对词语的加工是以并行的方式进行的,同时高水平的认知加工会受低水平的眼球运动影响,而眼跳则是由注视中心决定触发的,并用特征地图这一概念来解释在阅读时自下而上的视觉信息和自上而下的词语特征对眼动的影响。该模型以简单的结构和简洁的加工过程很好地解释了阅读时的眼动过程,同时也可以很好地解释预示效应、溢出效应、回视、眼跳与再注视等的机制。该模型的基本理论结构与模型单元和实现方式,对中文阅读的适合性与仿真研究的可能性具有一定的启示意义。

3～6岁儿童图画书自主阅读的眼动控制研究

探讨儿童阅读图画书时的眼动控制问题有助于了解阅读时的有效眼动模式,为早期阅读教育及预防阅读困难提供证据。本研究以115名3~6岁儿童为对象,采用Tobii T60眼动仪记录儿童在自主阅读图画书过程中的眼动,基于视觉语法理论框架对儿童在图画形象区域上的眼动特征进行分析。结果发现:在限定的阅读时间里儿童大部分时间都在注视图画形象区域,且随年龄增长儿童在图画形象上的注视时间和次数比例显著增加;随面积等级由小到大、语义表征难度由高到低,儿童首次注视图画形象的时间由晚到早,在图画形象上的注视时间由短到长、注视次数由少到多;儿童在图画形象上的回视次数随年龄增长而显著增加,5岁后逐渐在具有语法关系的图画形象之间产生更多回视。

文本阅读中词切分依据及眼动表现

词切分是指在阅读过程中把连续的语言信息切分成有意义的单元,以促进文本的阅读与加工。拼音文字中的词间空格起到了词切分的作用;而中文属于表意文字,书写方式与拼音文字不同,没有词间空格。拼音文字阅读词切分的研究发现,词间空格标示了词切分的位置,是词切分的依据,而且,空格有效地引导读者的眼动行为;而中文的文本没有类似空格的词边界的标记,人为标记词边界不能促进阅读,但是人为添加的词间空格能够促进单词的早期识别。关于中文的词切分已有大量研究,但仍存在如下需要解决的问题:(1)对中文词切分的切分依据的研究还没有一致的结论;(2)中文阅读眼动控制模型的构建还不成熟;(3)词切分与初学者学习之间的关系有待研究;(4)对外汉语教学的教材如何有效处理词切分;等等。未来研究应在以上方面加以探讨。

西方关于阅读的眼动研究

阅读中的眼动能反应出阅读中的认知加工。本文对近期西方关于阅读的眼动研究进行了全面的回顾。文章主要讨论了阅读中的眼动特征、阅读的信息加工与眼动的关系、跳读中的信息整合的特点、影响阅读中眼动的因素以及两种重要的眼动控制模型。笔者对这些方面的眼动研究进行了评价和总结。

基于人眼瞳孔识别算法的智能眼镜

为了解决"渐冻人"等残障人士的生活障碍问题,研究了一款可通过检测人眼瞳孔转动行为数据的眼控智能眼镜,该眼控智能眼镜系统能有效捕捉人眼瞳孔转动行为,进而通过分析眼动转态得到相应指令,能够实现智能眼动控制,可实现高效快捷的人机交互,帮助残障人士实现与人沟通及辅助生活,通过摄像头不断拍摄眼睛的运动轨迹图像,经人眼瞳孔动态识别算法处理,判断用户的用眼行为,蓝牙模块将眼球移动信息传至控制端,从而实现对与控制端相连模块的任意控制,该智能眼镜可有效捕捉用户的需求,无需任何输入即可实现控制功能,可通过APP与手机、iPad互联,扩展性极强,较强的灵活性与移动性使得该系统具有很强的所实用价值。

眼动追踪技术在注意缺陷多动障碍儿童筛查中的应用

目的:探讨眼动追踪技术辅助识别注意缺陷多动障碍(ADHD)儿童与正常发育儿童在视觉空间注意、反应抑制能力及眼动控制方面的差异,为ADHD的筛查提供更实时、客观的评估方法。方法:选取2023年1月至2024年1月温州市人民医院儿童保健科140名儿童,其中ADHD组儿童40例,同期健康体检(对照组)儿童100例。使用眼动追踪设备检测参与者在执行注视任务、眼跳试验和反眼跳试验时的眼动数据,包括平均注视时长、注视次数、首次注视前时长等。比较2组儿童眼动数据差异,使用Logistic回归分析评估眼动数据与ADHD诊断之间的关联性,并利用ROC曲线分析不同眼动参数的筛查效能。结果:多因素Logistic回归分析显示,注视任务中,ADHD组儿童的平均眼跳时长与ADHD诊断显著相关(OR=0.18,95%CI=0.05~0.68,P<0.05);正确反眼跳试验中,首次注视前时长与ADHD诊断存在显著相关(OR=0.96,95%CI=0.93~1.00,P<0.05);错误反眼跳试验中,ADHD组儿童的平均注视时长(OR=0.01,95%CI=0~0.31,P<0.05)、总注视时长(OR=0.56,95%CI=0.37~0.85,P<0.05)、最大注视时长(OR=0.06,95%CI=0.01~0.43,P<0.05)及注视次数(OR=0.83,95%CI=0.71~0.98,P<0.05)与ADHD诊断显著相关。ROC曲线分析结果显示,在筛查ADHD儿童方面,注视任务中的平均眼跳时长AUC为0.697,正确反眼跳试验中的首次注视前时长AUC为0.756,错误反眼跳试验中的平均注视时长、总注视时长、最大注视时长和注视次数的AUC分别为0.716、0.748、0.733和0.722,均显示出良好的筛查效能。结论:眼动追踪技术可以有效揭示ADHD儿童与正常发育儿童在视觉注意力和眼动控制方面的差异,为ADHD的筛查提供了一种新的实时、客观评估工具。

面向飞行交互任务的三种人机交互方式效率比较研究

目的针对飞行任务情境下的多通道人机交互系统,比较手动触控、眼动控制和语音控制三种人机交互模式的交互效率。方法以20名飞行员为对象,基于特定飞行任务情境,分别以三种人机交互模式完成一级(相对简单)和二级(相对复杂)交互实验任务。交互效率指标包括系统的交互时间、响应时间、融合计算时间和错误次数。实验完成后飞行员再进行主观评价,评价内容包括交互模式与任务的适配性、与使用预期的一致性、容错性、有效反馈性和对于该交互模式在未来飞行领域的应用倾向性。结果在飞行任务情境下的交互效率,手动触控、语音控制和眼动控制之间普遍存在显著性差异,但在一级和二级交互任务中的差异性各有不同。综合各级交互实验任务,得到的主要实验结果包括:(1)手动触控的交互时间最短,语音控制的交互时间最长,交互模式的主效应显著(F=18.214,P<0.001,η^(2)=0.565);(2)手动触控的响应时间最短,眼动触控的响应时间最长,交互模式的主效应显著(F=153.085,P<0.001,η^(2)=0.944);(3)手动触控的融合计算时间最短,语音控制的融合计算时间最长,交互模式的主效应显著(F=41.702,P<0.001,η^(2)=0.777);(4)语音控制的错误最少,眼动控制的错误最多,交互模式的主效应显著(χ^(2)=22.845,P<0.001,φ=1.097);(5)飞行员对语音控制的主观评价得分均高于眼动控制,且均具有统计学意义(P<0.001,P<0.01)。结论本研究针对飞行交互任务,通过实验和主观评价相结合的方式,对手动触控、语音控制和眼动控制三种交互模式的交互效率进行了比较研究,交互模式对交互效率有明显影响。手动触控在交互时间效率上有明显优势,语音控制在简单任务的准确性中占优,而眼动控制在时间效率和准确性方面均相对较弱;相比眼动控制,飞行员对语音控制表现出更高的评价和倾向性。研究结果可为多通道交互系统的未来设计、评估与应用提供参考。

E-Z阅读者模型的新进展

该文介绍了以序列加工假设为基础的眼动控制模型——E-Z阅读者模型的基本内容和最新进展(模型6-9)。新的E-Z阅读者模型可以有效解释阅读过程中认知加工的眼动控制机制。随着研究的深入,E-Z阅读者模型的结构不断发展完善,而且还促进了许多新的眼动研究。