試論作為一種研究思路的結構方程模型

摘 要：結構方程模型（SEM）是一種采用驗證性研究路徑分析某一現象結構理論的統計方法。近年來已逐步運用于外語教育的多個研究領域，但在實際應用中卻存在明顯誤區，即SEM研究的設計方案多數是探索性分析。這既不同于國外學者的驗證性研究取向，也違背了SEM重在驗證性分析的基本原則。從方法論的高度審視SEM的實質，指出SEM不僅是一種非實驗研究范式，更是一種極具價值的研究思路，即先理論后實證具有普適性的研究思路。此外，還從理論的基本特征出發，結合語言研究的具體案例探討SEM的主要適用情況。

關鍵詞：結構方程模型；外語教育研究；驗證性分析；研究思路；適用情況

中圖分類號：H01

文獻標識碼：A 文章編號：1672-1101（2014）02-0069-06

收稿日期：2013-11-10

基金項目： 福建省教育廳社科項目“中國學生英語閱讀的內在結構研究”（JA10108S）資助

作者簡介：李光澤（1975-），男，福建德化人，講師，博士，研究方向：心理語言學、語言學方法論。

Structural equation modeling as a research approach

LI Guang-ze

（School of Foreign Languages， Fujian Normal University， Fuzhou 350007， China）

Abstract：Structural equation modeling （SEM） is a statistical methodology that takes a confirmatory approach to the analysis of a structural theory bearing on some phenomenon. In recent years， SEM has been applied in various areas of foreign language education research in China， but in practice， the majority of Chinese scholars took an exploratory approach， rather than the confirmatory one adopted either by the researchers in the West or by SEM itself. Therefore， the present paper examines the nature of SEM from the perspective of methodology， pointing out that SEM is not only a paradigm for non-experimental research，but also a worthwhile research approach， known as the “theory-then-research” approach. In light of basic theoretical features， the paper also discusses major scenarios using SEM illustrated by case study.

Key words：structural equation modeling； foreign language education research； confirmatory analysis； research approach； scenarios using SEM

結構方程模型（Structural equation modeling， 簡稱SEM）是一種采用驗證性研究路徑分析某一現象結構理論的統計方法[1]。目前，SEM已廣泛運用于教育學、心理學和社會學等研究領域，也逐步運用于外語教育研究[2]。SEM之所以受到眾多研究者的青睞，其中最主要的一個原因是，跟傳統的統計方法相比，結構方程模型具有無可比擬的優越性，主要體現在四個方面[1，3]。首先，SEM處理難以直接觀測的變量具有獨特的優勢。社會科學或行為科學往往會涉及到大量的不可直接觀測的變量，如智力傾向、語言能力、學習動機、幸福感等，這些概念大多也沒有公認的測量指標和統一工具。這些概念在SEM中即為所謂的“潛在變量”。從這個方面來講，SEM是可檢驗潛在變量（latent variable）和觀測變量（observed variable）之間關系的唯一一種多元統計方法，因為傳統統計方法只能處理觀測變量。其次，SEM采取驗證性（假設檢驗）而非探索性的數據分析路徑，相反，傳統統計方法，如相關分析、探索性因子分析，在性質上屬于描述性的。再次，SEM可同時處理多個因變量，而回歸分析或路徑分析每次卻只能計算一個因變量。SEM還容許自變量和因變量含有測量誤差，回歸分析和路徑分析卻要假設每個變量沒有測量誤差。最后，SEM可同時估計分析因子結構（潛變量與觀測變量的關系）和因子關系（潛變量之間的關系），并估計整個模型的擬合程度以及計算不同模型對同一樣本數據的擬合程度。

在國內，SEM在外語教育研究的具體運用始于20世紀90年代末的寫作研究[4]，隨后逐漸擴展到學習動機、語誤分析、語言測試、情感因素、外語磨蝕等研究領域。總體而言，10年來外語研究者對SEM的認知和運用水平有了明顯提高，但深入分析現有研究并結合近期的文獻綜述[5]，不難發現SEM在外語教育研究中的使用存在兩大問題：一是尚未引起研究者的足夠重視，1999年以來的10年間共發表14篇實證研究，可謂鳳毛麟角。顯然，SEM及其運用還待于進一步推廣和普及。二是SEM具體研究方案大多以探索性分析為主，與國外學者用SEM來驗證事先假定的理論模型的傾向構成鮮明對照，也違背了SEM重在對事先假定好的理論模型進行驗證性分析的基本原則[2]84-89。造成目前外語界SEM運用誤區的主要原因可能在于研究者未能認清和把握SEM的實質，另一方面，可能是外語期刊專門介紹SEM的文章[6-7]過于重視SEM建模步驟和軟件技術操作，未能強調SEM研究所蘊含的理論先行的前提性條件，更疏忽了在SEM模型設定階段應如何根據理論和前人研究提出理論模型的關鍵論證，從而未能給研究者以正確的導向。

鑒于此，本文從方法論的高度審視SEM的實質，指出SEM不僅是一種非實驗研究范式，更是一種重要的研究思路，即先理論后實證的研究思路。此外，還從理論的基本特征出發，結合具體的研究案例探討SEM的主要適用情況。

一、結構方程模型的實質

想要探究SEM的實質，有必要了解SEM研究與分析的基本過程（見圖1）。

圖1 SEM研究步驟與過程大多書籍或文章討論SEM使用過程時主要側重模型設定、模型識別、模型估計、模型檢驗、模型修正等五個步驟的介紹，但本文采用的SEM研究過程示意圖卻旗幟鮮明把理論作為研究的起點，因而更好地揭示出SEM研究的特性。本文SEM研究過程示意圖引自Structural Equation Modeling using AMOS： An Introduction http：//www.utexas.edu/its-archive/rc/tutorials/stat/amos/。

從圖1可見，SEM研究首先從理論出發，根據理論構建一個或幾個模型，然后研制測量構建（constructs）的研究工具并進行數據收據，緊接著使用SEM統計軟件（如LISREL，EQS，AMOS）著手模型驗證，獲得分析結果之后，又重新回到理論背景中加以解釋，最終促進了理論發展。顯然，從研究過程來看，SEM研究在本質上是理論驅動的，它的過程實際上是檢驗模型的過程，也就是說，它是對事前假定的模型的檢驗，而不是作事后的判斷。正如SEM研究者所指出的“模型準備階段是結構方程模型分析的真正核心價值所在”[8]5。

上述分析與SEM主流研究者所持的SEM屬于驗證性分析的看法[1-3]一致。根據研究者對自己所提出模型的信心和把握，SEM通常可分為三類分析：純粹驗證（strictly confirmatory）、選擇模型（alternative models）和產生模型（model generating）。純粹驗證是指研究者只提出一個理論模型，然后驗證模型與樣本數據的擬合度，從而決定是接受還是拒絕該模型。這類的分析在實際研究中并不多見。選擇模型是指研究者提出多個不同的理論模型，在模型與數據擬合檢驗中，選取與數據最佳擬合的模型。選擇模型分析在研究中比較常見。可能在研究中最常見的SEM分析是產生模型，研究者首先提出一個或幾個理論模型，檢驗模型與數據的擬合程度，然后根據理論和相關研究分析模型中擬合欠佳的部分，不斷修改模型，直至產生一個最佳模型。由此可見，盡管產生模型的分析具有探索性成分，但SEM的三類分析都應具備堅實的理論基礎。

SEM理論驅動或模型檢驗的特點與常見的實驗研究范式又有何異同呢？一般認為，實驗研究的基本過程是提出假設和檢驗假設[9]，具體包括：（1）根據現有的文獻（理論模式和實證研究）提出具體的研究問題以及具體研究假設；（2）實施實驗方案，涉及調查方案、調查工具和調查步驟（受試的抽樣與分配和無關變量的控制）；（3）進行統計分析；（4）得出實驗結果，并解釋實驗結果。顯而易見，SEM研究與實驗研究具有高度一致的理論旨趣和研究思路，即由理論驅動，旨在檢驗變量之間的因果關系。主要差別在于，實驗研究注重嚴格實驗控制，如樣本的抽樣和無關變量的控制，而SEM則是一種非實驗方法，用于解決一些難以用實驗方法解決的問題，尤其是那些不具備檢驗理論方法或者出于倫理考慮實驗設計缺乏可行性的研究問題[1，10]。可見，SEM研究和實驗研究范式具有互補性，分別適用于非控制條件和控制條件的研究環境。

從上文討論的SEM研究過程、分析類型以及與實驗研究范式的異同來看，SEM絕不僅僅是一種多元統計方法，更是一種極具價值的研究思路。Ellis《第二語言習得研究》[11]一書總結區分了二語習得理論建構的兩種方法：先實證后理論的研究方法（the “research-then-theory” approach）和先理論后實證的研究方法（the “theory-then-research” approach）。其中，先理論后實證的研究方法要求研究者先提出明確的、具有因果關系的理論，并根據理論形成可驗證的預測，然后開展實證研究加以檢驗。如果預測未被證實，那么就修改理論，提出新的預測（或者一并放棄理論），如果研究發現證實了預測，那么就驗證一個新的預測。很顯然，上文描述的SEM研究過程和分析類型正好反映了先理論后實證研究方法的基本特征。換句話說，SEM研究是建構理論、修正理論和發展理論的重要途徑。不僅如此，SEM研究思路還與當代語言學理論的探索模式，即“假設→推衍→預測→觀察→新假設→新推衍→新預測→新觀察”[12]，如出一轍，有異曲同工之妙。在這個模式中，“假設→預測”與“觀察”分別屬于理論預測階段和實證檢驗階段，而且二者構成一個研究環，與SEM研究過程高度相似。簡言之，SEM是一種非實驗研究范式，體現了先理論后實證具有普適性的研究思路。

二、結構方程模型的主要適用情況

既然SEM是先理論后實證的非實驗研究范式，那么它主要適用于何種情形？這個問題在以往介紹SEM的文章[6-7]中很少提及，因而很有必要加以討論。SEM研究是理論驅動的，這就意味著SEM的具體使用情形與理論的基本特征息息相關。什么是理論呢？根據Kerlinger & Lee的定義[13]，理論是“一組相互聯系的概念、定義和命題，通過明示變量之間的關系系統提出對相關現象的觀點，其目的在于解釋和預測現象”。這一定義表明，理論是由一組定義明確而且相互關聯的概念構成的，理論還明確闡述了這些變量（概念）之間的相互關系。而一個好的理論必須是可驗證的，可驗證性是理論具備科學性的基本條件之一，因為只有能夠被驗證的理論才能修正其中的錯誤，使其得以更好解釋和預測現象[8]5-9。

因此，SEM至少在兩個方面大有可為：一是概念結構驗證（驗證性因子分析），用于驗證概念的屬性特征，特別是那些難以用單一任務測量的概念，如語言水平、跨文化交際能力等。具體而言，就是檢驗潛變量與觀測變量之間的關系是否合理有效；二是關系結構驗證（結構方程模型），用于驗證研究中所涉及的概念（變量）之間的關系，如語言水平與跨文化交際能力呈單向還是雙向關系。同時需要指出的是，一些調節變量（如性別）可能對模型整體產生影響[14]，也就說，有時研究者還應檢驗理論上設定的模型是否適用于不同的樣本，如不同區域、不同調查時間、不同性別。這就是SEM多組分析[15]。

以下，筆者結合自身的研究案例[16]就SEM的兩種基本適用情況分別給以討論和分析。本研究以346名小學生為研究對象，探討語音意識的實質及其在漢語閱讀中的作用路徑。語音意識（phonological awareness）是心理語言學一個非常活躍的研究領域，研究表明語音意識對兒童早期閱讀發展（詞匯閱讀）起到關鍵作用，語音意識與閱讀的關系還表現出跨語言的一致性或普遍性。但語音意識的內在本質特征及作用機制有待于研究。本研究以詞匯閱讀過程和詞匯表征的理論視角為切入點，詳細分析語音意識的內在特征及其對閱讀的作用路徑。理論分析結果表明，語音意識在本質上反映了語音表征質量，具體包括特定單詞語音表征和形音對應語音表征兩大特征，兩大特征在閱讀時獨立發揮作用。

這樣，本研究就有了2個研究目標：（1）驗證語音意識雙特征模型是否成立（見圖2）；（2）驗證語音意識兩大特征能否獨立作用于閱讀（見圖3）。根據研究目標以及SEM要求每個潛變量至少由兩個以上的觀測任務來測量的研究前提，本研究的語音意識任務包含聲母判斷任務和韻母判斷任務，而且均采用聽覺和視覺兩種測量方案。聽覺的聲母-韻母意識兩個任務用于測量語音意識的特定單詞語音表征，而視覺的聲母-韻母意識兩個任務測量形音對應語音表征。閱讀能力主要考察詞匯加工效率，具體任務是反義詞判斷和句子命題判斷。

在數據收集之后，運用AMOS 5.0統計軟件對上述研究目標分別進行驗證性因子分析和結構方程模型，關注的擬合指標有：卡方值（X2）、自由度（DF）、卡方值與自由度之比（X2/DF）、擬合優度指數（GFI）、規范擬合指數（NFI）、比較擬合指數（CFI）以及平方根殘差值（RMSEA）。此外，在SEM模型建構圖中（圖2、圖3），橢圓形表示潛在變量，矩形表示觀測變量，圓形則表示測量誤差。單箭頭表示預測與被預測的關系，而雙箭頭表示相關關系。

（一）概念結構模型驗證

為了檢驗語音意識兩大特征模型是否成立，本研究分別構建了單特征模型和雙特征模型（圖2）加以對比驗證。單特征模型是指四個語音實驗任務依附于單一因子，與雙特征模型形成對照。驗證性因子分析的結果見表1。一般認為，X2/DF值介于1到3（越小越好），擬合優度指數（GFI）、比較擬合指數（CFI）、規范擬合指數（NFI）等擬合指數應在0.90以上（越近于1越好），平方根殘差值（RMSEA）小于0.08（越小越好），可以較好地擬合數據，驗證模型。從表1的擬合情況來看，研究數據明顯拒絕單特征模型，而支持了雙特征模型，從而證實本研究理論分析提出的語音意識本質特征具有心理現實性。

表1 研究數據與語音意識特征模型的擬合情況

圖2 語音意識雙特征模型

注：ONSETVIS和RIMEVIS分別指視覺的聲母和韻母判斷任務，ONSETAUD和RIMEAUD分別指聽覺的聲母和韻母判斷任務，word-spe和graph-phon分別指特定單詞語音表征和形音對應語音表征。

（二）關系結構模型驗證

語音意識兩大特征能否獨立作用于閱讀是另一個需要驗證的問題。為此，本研究建構了3個結構方程模型：獨立作用模型（圖3）、特定單詞語音表征間接作用模型、形音對應語音表征間接作用模型。獨立作用模型是指語音意識兩大本質特征都直接作用于閱讀。特定單詞語音表征間接作用模型是指形音對應語音表征直接作用于閱讀，而特定單詞語音表征通過形音對應語音表征間接作用于閱讀。形音對應語音表征間接作用模型是指形音對應語音表征通過特定單詞語音表征間接作用于閱讀。表2的擬合數據分析表明，獨立作用模型與研究數據構成最佳擬合，進一步從語音意識的作用機制角度證實了語音意識兩大本質特征構成的適恰性。圖3進一步顯示，特定單詞語音表征與形音對應語音表征對閱讀的直接影響系數分別為0.37（P=0.002<0.01）和0.38（P=0.002<0.01），兩個因素共解釋閱讀50%的變異。

表2 研究數據與語音意識作用模型的擬合情況

圖3 獨立作用模型

注：ONSETVIS和RIMEVIS分別指視覺的聲母和韻母判斷任務，ONSETAUD和RIMEAUD分別指聽覺的聲母和韻母判斷任務，word-spe和graph-phon分別指特定單詞語音表征和形音對應語音表征，LEXICAL和PROP分別指詞匯判斷和命題判斷。

總之，本研究遵循SEM先理論后實證的研究思路，首先通過理論分析提出語音意識具有兩大本質特征，且兩大特征獨立作用于閱讀過程的構想，然后運用驗證性因子分析和結構方程模型加以檢驗。數據分析結果表明，理論模型與研究數據擬合比較理想，從而證實了本研究有關語音意識本質特征的論斷，其結果深化了對語音意識的本質認識。

三、結語

從以上有關SEM的研究過程、研究思路、適用情況以及具體實例的分析，可以得出：（1）SEM比起傳統的統計方法具有多個方面的獨特優勢，首先體現在處理難以直接測量的變量；（2）SEM研究在本質上是理論驅動的，其過程是檢驗模型的過程；（3）作為一種非實驗的研究范式，SEM研究凸顯了先理論后實證的研究思路；（4）SEM的適用情況與理論的基本特征有關，主要用于概念結構驗證和關系結構驗證。

由SEM的上述特點可以預見，SEM在外語教育研究領域具有廣闊的應用前景。原因有二：一方面，外語學習不僅涉及語言能力和語用能力的中介語系統，還受到智力、年齡、性別、學能、動機、策略、風格等學習者內部因素以及包括社會環境、家庭環境、學校環境、課堂環境和教學方法的學習者外部因素的影響[17]。這就意味著外語教育研究必然要考察這些因素和它們之間可能存在的關系，及其對外語學習者語言能力發展的影響；另一方面，在眾多的SEM統計軟件中，AMOS簡單易學，無需計算機編程，通過菜單式操作就可完成模型驗證的全過程[8]，這有助于外語研究者的掌握和運用。

參考文獻：

[1] Byrne B M. Structural Equation Modeling with AMOS： Basic Concepts， Applications， and Programming [M].New Jersey： Lawrence Erlbaum Associates， 2010： 3-4.

[2] 許宏晨. 結構方程模型在國內外應用語言學研究中的運用比較 [J].外語教學理論與實踐，2009 （1）：84-89.

[3] 侯杰泰，溫忠麟，成子娟. 結構方程模型及其應用 [M].北京：教育科學出版社，2004：15.

[4] 馬廣惠，文秋芳. 大學生英語寫作的影響因素研究 [J].外語教學與研究，1999（4）：34-39.

[5] 李久亮. 國內應用語言學界結構方程模型應用研究回顧 [J].戰略決策研究，2011（1）：91-96.

[6] 王立非，鮑貴. 應用語言學研究的路徑分析方法 [J].現代外語，2003（4）：404-409.

[7] 雷蕾. 結構方程模型及AMOS軟件在應用語言學研究中的應用 [J].中國外語，2009（1）：39-44.

[8] 林嵩. 結構方程模型原理及AMOS應用 [M].武漢：華中師范大學出版社，2008：5-9.

[9] 吳旭東，張文忠. 我國外語教學實驗研究質量調查 [J].外語教學與研究，2002（1）：35-44.

[10] 龍立榮. 結構方程模型：心理學方法變革的邏輯 [J].自然辨證法通訊，2001（5）：26-30.

[11] Ellis R. The Study of Second Language Acquisition [M]. 上海：上海外語教育出版社， 1999：677.

[12] 馮勝利. 從人本到邏輯的學術轉型 [J].社會科學論壇，2003（1）：7-27.

[13] Kerlinger F & H， Lee. Foundations of Behavioral Research （4th edition） [M]. Orlando： Harcourt College Publishers， 2000： 11.

[14] 溫忠麟，侯杰泰，張雷. 調節效應與中介效應的比較和運用 [J].心理學報，2005（2）：268-274.

[15] 許宏晨. 結構方程模型多組分析在應用語言學研究中的運用 [J].中國外語教育，2010（1）：59-67.

[16] 李光澤，李榮寶.語音意識的實質及其作用機制的實證研究 [J].福建師范大學學報：哲學社會科學版，2012（4）：87-94.

[17] 文秋芳，王立非. 二語習得研究方法35年：回顧與思考[J].外國語，2004（4）：18-25.

[責任編輯：吳曉紅]

參考文獻：

[1] Byrne B M. Structural Equation Modeling with AMOS： Basic Concepts， Applications， and Programming [M].New Jersey： Lawrence Erlbaum Associates， 2010： 3-4.

[2] 許宏晨. 結構方程模型在國內外應用語言學研究中的運用比較 [J].外語教學理論與實踐，2009 （1）：84-89.

[3] 侯杰泰，溫忠麟，成子娟. 結構方程模型及其應用 [M].北京：教育科學出版社，2004：15.

[4] 馬廣惠，文秋芳. 大學生英語寫作的影響因素研究 [J].外語教學與研究，1999（4）：34-39.

[5] 李久亮. 國內應用語言學界結構方程模型應用研究回顧 [J].戰略決策研究，2011（1）：91-96.

[6] 王立非，鮑貴. 應用語言學研究的路徑分析方法 [J].現代外語，2003（4）：404-409.

[7] 雷蕾. 結構方程模型及AMOS軟件在應用語言學研究中的應用 [J].中國外語，2009（1）：39-44.

[8] 林嵩. 結構方程模型原理及AMOS應用 [M].武漢：華中師范大學出版社，2008：5-9.

[9] 吳旭東，張文忠. 我國外語教學實驗研究質量調查 [J].外語教學與研究，2002（1）：35-44.

[10] 龍立榮. 結構方程模型：心理學方法變革的邏輯 [J].自然辨證法通訊，2001（5）：26-30.

[11] Ellis R. The Study of Second Language Acquisition [M]. 上海：上海外語教育出版社， 1999：677.

[12] 馮勝利. 從人本到邏輯的學術轉型 [J].社會科學論壇，2003（1）：7-27.

[13] Kerlinger F & H， Lee. Foundations of Behavioral Research （4th edition） [M]. Orlando： Harcourt College Publishers， 2000： 11.

[14] 溫忠麟，侯杰泰，張雷. 調節效應與中介效應的比較和運用 [J].心理學報，2005（2）：268-274.

[15] 許宏晨. 結構方程模型多組分析在應用語言學研究中的運用 [J].中國外語教育，2010（1）：59-67.

[16] 李光澤，李榮寶.語音意識的實質及其作用機制的實證研究 [J].福建師范大學學報：哲學社會科學版，2012（4）：87-94.

[17] 文秋芳，王立非. 二語習得研究方法35年：回顧與思考[J].外國語，2004（4）：18-25.

[責任編輯：吳曉紅]

參考文獻：

[1] Byrne B M. Structural Equation Modeling with AMOS： Basic Concepts， Applications， and Programming [M].New Jersey： Lawrence Erlbaum Associates， 2010： 3-4.

[2] 許宏晨. 結構方程模型在國內外應用語言學研究中的運用比較 [J].外語教學理論與實踐，2009 （1）：84-89.

[3] 侯杰泰，溫忠麟，成子娟. 結構方程模型及其應用 [M].北京：教育科學出版社，2004：15.

[4] 馬廣惠，文秋芳. 大學生英語寫作的影響因素研究 [J].外語教學與研究，1999（4）：34-39.

[5] 李久亮. 國內應用語言學界結構方程模型應用研究回顧 [J].戰略決策研究，2011（1）：91-96.

[6] 王立非，鮑貴. 應用語言學研究的路徑分析方法 [J].現代外語，2003（4）：404-409.

[7] 雷蕾. 結構方程模型及AMOS軟件在應用語言學研究中的應用 [J].中國外語，2009（1）：39-44.

[8] 林嵩. 結構方程模型原理及AMOS應用 [M].武漢：華中師范大學出版社，2008：5-9.

[9] 吳旭東，張文忠. 我國外語教學實驗研究質量調查 [J].外語教學與研究，2002（1）：35-44.

[10] 龍立榮. 結構方程模型：心理學方法變革的邏輯 [J].自然辨證法通訊，2001（5）：26-30.

[11] Ellis R. The Study of Second Language Acquisition [M]. 上海：上海外語教育出版社， 1999：677.

[12] 馮勝利. 從人本到邏輯的學術轉型 [J].社會科學論壇，2003（1）：7-27.

[13] Kerlinger F & H， Lee. Foundations of Behavioral Research （4th edition） [M]. Orlando： Harcourt College Publishers， 2000： 11.

[14] 溫忠麟，侯杰泰，張雷. 調節效應與中介效應的比較和運用 [J].心理學報，2005（2）：268-274.

[15] 許宏晨. 結構方程模型多組分析在應用語言學研究中的運用 [J].中國外語教育，2010（1）：59-67.

[16] 李光澤，李榮寶.語音意識的實質及其作用機制的實證研究 [J].福建師范大學學報：哲學社會科學版，2012（4）：87-94.

[17] 文秋芳，王立非. 二語習得研究方法35年：回顧與思考[J].外國語，2004（4）：18-25.

[責任編輯：吳曉紅]