無關言語對一年級小學生閱讀影響的眼動研究*

張蘇媛 蘭澤波 張 水 孟 珠 閆國利

(1 教育部人文社會科學重點研究基地天津師范大學心理與行為研究院，天津 300387)(2 天津師范大學心理學部，天津 300387) (3 學生心理發展與學習天津市高校社會科學實驗室，天津 300387)(4 天津商業大學馬克思主義學院，天津 300134) (5 天津市北辰區佳寧里小學，天津 300400)

1 引言

小學生的日常學習中充滿各種各樣的背景聲音，它可能是在家中學習時電視節目或打電話的聲音，也可能是課堂上各種交談的聲音，或是窗外汽車發出的轟鳴聲等，這些無關的背景聲音是否會對兒童正在進行的認知任務產生干擾是老師和家長比較關注的問題。正在進行的視覺認知任務受到無關的背景聲音干擾的現象被稱為無關言語效應（Elliott,2002;Jones & Macken,1993）。

最早的無關言語效應是在成人的記憶任務中發現的。Colle 和Welsh（1976）考察短時記憶任務時發現了無關言語干擾記憶，與安靜條件下相比，被試在無關言語條件下的記憶成績顯著下降。成人除了在記憶任務中（Jones,Madden,& Miles,1992;Neath,2000），在復雜的閱讀任務中也同樣存在無關言語效應（何立媛,黃有玉,王夢軒,孟珠,閆國利,2015;孟珠,閆國利,2017;Hy?n? & Ekholm,2016;Oswald,Tremblay,& Jones,2000）。近年來，兒童閱讀中的無關言語效應研究主要聚焦于背景音的不同特征的作用（Guerra et al.,2021）。

目前，閱讀任務中無關言語效應的發生機制有語音干擾假說（phonological disruption）和語義干擾假說（semantic disruption）兩種理論（Hughes,2014）。

基于工作記憶模型理論提出的語音干擾假說（Salamé & Baddeley,1982）認為，任何言語信息（有意義或無意義）都會自動進入工作記憶中的語音回路并保存在語音儲存裝置中，并與視覺材料轉換的語音編碼在語音儲存裝置中發生混淆，從而干擾閱讀信息的編碼和提取。Salamé和Baddeley（1989）認為所有類似言語的輸入，無論被試是否可理解，都會自動激活工作記憶中的語音回路從而導致干擾效應產生。Klatte，Lachmann，Schlittmeier和Hellbrück（2010）考察了一年級（7 歲）兒童和其他年級兒童在無關言語（有意義言語）和教室噪音（無意義言語）條件下對名詞圖片的記憶任務，發現一年級兒童除了受到有意義言語干擾外還受到無意義言語的干擾。有研究者認為語音干擾理論雖然是在記憶任務中發現的，但在閱讀過程中，記憶也是一個重要的環節，因此在閱讀任務中也可能會觀察到類似的干擾（Salamé & Baddeley,1989），該觀點在之后的研究中得到證實。Dockrell和Shield（2006）考察了教室噪音（無意義言語）對8 歲兒童閱讀理解的影響，發現與安靜條件相比，兒童閱讀受到教室噪音影響。

語義干擾假說認為，無關言語的干擾主要是來自無關言語的語義特征，而不是聲學或語音特征。在以成人為被試的研究中，Martin，Wogalter和Forlano（1988）發現有意義言語（英語）比無意義言語（俄語）對英語讀者的閱讀理解干擾更大，進而提出語義干擾假說。該假說認為被試對無關言語語義的自動加工干擾了閱讀文本中語義內容的提取，也就是說無關言語的語義特征影響了閱讀文本語義表征的構建。在以兒童為被試的研究中，Ljung，S?rqvist 和Hygge（2009）考察說話聲音和嘈雜的背景音（無意義言語）疊加在一起對12 歲和13 歲兒童閱讀的干擾，發現兒童閱讀速度和閱讀理解均未受到影響。這可能是無關言語語義缺失所致。另一項研究發現有意義言語對干擾控制能力較弱的8～10 歲兒童的閱讀產生了更大的干擾（Guerra et al.,2021）。

綜上所述，語義干擾假說在成人閱讀研究中已經得到一些證實（Oswald et al.,2000;Vasilev,Liversedge,Rowan,Kirkby,& Angele,2019;Yan,Meng,Liu,He,& Paterson,2018），關于兒童閱讀中無關言語效應發生的言語特征的研究結果尚存爭議，也就是說語義是否為兒童閱讀任務中無關言語效應發生的關鍵尚需要進一步探討。在以語義加工為主的閱讀任務中，對于閱讀經驗較少，言語自動化加工水平不高的一年級小學生而言（Chein & Schneider,2012），相比語音成分，言語的語義是否成為兒童閱讀中無關言語效應發生的關鍵因素？根據閱讀發展理論（Chall,1996），小學一年級（7 歲）兒童處于學會閱讀階段（learning to read），也是正式的閱讀教學開始實施的階段，該階段兒童的主要任務是掌握詞匯、學會基本的閱讀方法等。因此研究這個階段兒童閱讀中無關言語效應的發生規律，將有助于為兒童創設適宜的學習環境，提高其閱讀和學習效率。

以往考察兒童無關言語效應的研究大多以閱讀正確率和反應時為因變量。本研究將運用眼動追蹤技術實時記錄閱讀句子的眼動指標，分析無關言語效應在一年級兒童閱讀加工中的時間進程。

本研究參考以往相關研究（俞錦旺等,2020;Vasilev et al.,2019;Yan et al.,2018），使用四種背景音條件，即普通話（有意義言語）、維吾爾語（無意義言語）、白噪音（非言語）以及安靜條件，來區分干擾是來自語音還是語義，以探討無關言語的哪種成分是干擾一年級小學生閱讀過程的重要因素。本實驗假設：如果干擾來自語音，則普通話和維吾爾語條件都會對閱讀產生干擾，且沒有顯著差異，支持語音干擾假說；如果干擾來自語義，則僅在普通話條件下對閱讀產生干擾，維吾爾語條件和白噪音條件都不會有顯著差異，支持語義干擾假說。

2 研究方法

2.1 被試

選取天津某小學一年級學生36 名（男生17 名，女生19 名），平均年齡7.58 歲，被試的視力和聽力均正常，母語均為漢語，完成實驗后可獲得一份禮品。

2.2 實驗設計

實驗采用單因素4 水平（背景音類型：有意義言語、無意義言語、白噪音、安靜）被試內設計。

2.3 實驗材料

我國小學生曾使用的語文教材有“部編版”（人民教育出版社）、“北師版”（北京師范大學出版社）、“蘇教版”（江蘇教育出版社）等版本。2019 年秋季全國小學生統一使用“部編版”語文教材，為了避免材料熟悉度對實驗結果的影響，本研究從“北師版”和“蘇教版”的語文課本（一年級上冊、下冊）中選取句子作為實驗材料。實驗共有98 個句子（示例見表1），其中練習句10 個，填充句8 個，實驗句80 個，句長10 個字，句中無標點符號，無句法歧義和語義歧義。由天津市某小學一年級的語文教師（8 名）根據一年級小學生閱讀要求分別對句子難度與句子的通順性進行5 點量表的評定，以確保句子材料的難度適合被試當前的閱讀水平。本實驗的句子難度評定結果M=1.4，SD=0.2（1 代表“非常簡單”，5代表“非常難”），句子通順性評定結果M=1.3，SD=0.2（1 代表“非常通順”，5 代表“非常不通順”）。為了檢驗被試是否認真閱讀句子，25% 的句子后面設置了閱讀理解判斷題。

表1 閱讀材料示例

實驗所用的無關言語參考了俞錦旺等（2020）的材料，言語內容是維漢雙語讀物中一篇文章。有意義言語材料由一位女大學生用漢語朗讀并錄音，無意義言語材料由同一位女生用相同語速的維吾爾語朗讀并錄音，時長均為12 分鐘。再選擇同樣時長的白噪音作為對照。音頻時長可以支持被試完成該條件下的所有實驗。背景音播放順序采用拉丁方平衡，確保每個被試隨機接受一種刺激呈現順序。背景聲音的音強為65 dB（A）。

2.4 實驗儀器

實驗采用Eyelink1000plus 眼動儀記錄，儀器采樣率為1000 Hz。閱讀材料在22 英寸的顯示器上呈現，顯示器屏幕刷新率為120 Hz，屏幕分辨率為1024×768 像素，顯示器距離被試眼睛的距離為70 cm。實驗材料用宋體呈現，每個漢字在屏幕上的大小為27×27 像素，占據視角約0.98°。音頻材料使用小米5 手機QQ 音頻播放器，通過羅技H110頭戴式耳機向被試播放。

2.5 程序

（1）熟悉環境。被試進入實驗室后，讓其熟悉實驗環境。（2）熟悉實驗程序。主試要求被試戴上耳機，向被試簡述實驗指導語、實驗程序和注意事項，以確保被試對實驗程序的理解正確；告知被試，在實驗過程中只需要專心閱讀，忽略耳機里的聲音；并告知被試閱讀句子之后，有時會有一些問題需要通過按鍵“F”或“J”做“是”或“否”的判斷。（3）實驗校準。實驗采用三點校準，被試閱讀10 個練習句。（4）正式實驗。被試熟悉實驗程序之后進入正式實驗。整個實驗過程大約需要25 分鐘。

3 結果

被試在有意義言語、無意義言語、白噪音以及安靜條件下的閱讀理解判斷題的正確率（標準差）分別為83.36%（2.02%），83.33%（2.83%），85.67%（2.69%），83.25%（2.04%）。經單因素重復測量方差分析，不同背景音條件下的正確率無顯著差異，F(3,143)=0.23，p>0.05。

根據Rayner（1986）的標準對眼動數據進行刪除：（1）注視點少于3 個的句子；（2）注視時間短于80 ms 或者長于1200 ms 的注視點；（3）大于或小于3 個標準差以外的句子。剔除的無效數據占總數據的9%。

參考以往研究（閆國利,孟珠,2018;Meng,Lan,Yan,Marsh,& Liversedge,2020），本研究選取整體眼動指標和局部眼動指標。整體眼動指標反映被試在不同聲音條件下對句子閱讀的整體特征，包括總閱讀時間（句子上所有注視點時間的總和）、平均注視時間（句子上所有注視點的持續時間的平均值）、平均眼跳幅度（句子上所有從當前注視點到下一個注視點距離的平均值）、注視次數（句子上所有注視點的個數）和回視次數（從當前注視點返回到已經注視過區域的次數總和）。局部眼動指標反映被試在目標字（詞）上的局部眼動特征。本研究局部分析報告的是句子中所有漢字上各指標的平均值（Meng et al.,2020;Vorstius,Radach,& Lonigan,2014），包括首次注視時間（落在目標字上第一個注視點的持續時間）、凝視時間（從目標字首次注視點到注視其他漢字之前所有注視點持續時間的總和）以及總注視時間（目標字上所有注視點持續時間的總和）。

研究采用線性混合模型（linear mixed models,LMMs）分析眼動數據，使用R 語言（R Development Core Team,2014）環境下的lme4 數據包v.1.1-12。研究將報告回歸系數估計值b，標準誤SE，t值。|t|≥1.96 時視為效應顯著。

3.1 整體指標分析

對被試在不同背景音下句子閱讀整體分析的各眼動指標進行統計，結果見表2。

表2 不同背景音下句子閱讀整體分析的各項指標平均數

不同背景音條件下的總閱讀時間差異顯著，表現為有意義言語條件下的總閱讀時間顯著長于安靜條件（b=496.64,SE=127.63,t=3.89,p<0.05）、無意義言語（b=483.60,SE=127.70,t=3.79,p<0.05）和白噪音（b=422.40,SE=127.90,t=3.30,p<0.05）。無意義言語與安靜條件下的總閱讀時間差異不顯著（b=13.04,SE=127.57,t=0.10,p>0.05）。不同背景音條件下句子閱讀的注視次數的影響差異顯著，表現為有意義言語條件下注視次數顯著高于安靜條件（b=0.78,SE=0.30,t=2.60,p<0.05）和無意義言語條件（b=0.95,SE=0.30,t=3.19,p<0.05）。無意義言語與安靜條件下注視次數差異不顯著（b=0.18,SE=0.30,t=0.59,p>0.05）。白噪音和安靜條件下差異不顯著（b=0.31,SE=0.29,t=1.02,p>0.05）。

不同背景音條件下被試的平均眼跳幅度存在差異，有意義言語的平均眼跳幅度顯著長于安靜條件（b=0.07,SE=0.02,t=3.69,p<0.05）、無意義言語（b=0.05,SE=0.02,t=2.89,p<0.05）和白噪音條件（b=0.09,SE=0.02,t=4.68,p<0.05）。無意義言語與安靜條件下（b=0.02,SE=0.02,t=0.87,p>0.05）平均眼跳幅度差異不顯著。白噪音和安靜條件下差異也不顯著（b=0.02,SE=0.02,t=0.99,p>0.05）。

有意義言語條件下的回視次數顯著多于安靜條件（b=0.43,SE=0.10,t=3.69,p<0.05），其他背景音條件下均不顯著。背景音在平均注視時間上沒有顯著差異（|t|s≤0.68）。

由以上結果可知，有意義言語對小學生閱讀產生的干擾最大，表現為總閱讀時間更長、注視次數和回視次數更多、平均眼跳幅度更長。

3.2 局部指標分析

對被試在不同背景音下句子閱讀局部分析的各眼動指標進行統計，結果見表3。

表3 不同背景音下句子閱讀局部分析的各項指標平均數

結果顯示：首次注視時間上不同類型的背景音之間的差異不顯著（|t|s≤0.39），凝視時間上不同背景音之間差異不顯著（|t|s≤0.63），說明背景音對小學生閱讀詞匯加工的早期階段沒有影響。總注視時間反映詞匯加工晚期的情況，結果發現不同背景音條件下的總注視時間有顯著差異，有意義言語條件下的總注視時間要顯著長于無意義言語（b=54.11,SE=8.42,t=6.43,p<0.05）、白噪音（b=44.44,SE=8.41,t=5.29,p<0.05）和安靜條件（b=55.49,SE=8.38,t=6.62,p<0.05）。無意義言語與安靜條件下總注視時間差異不顯著（b=1.38,SE=8.38,t=0.17,p>0.05）。白噪音和安靜條件下差異不顯著（b=11.05,SE=8.36,t=1.32,p>0.05）。結果顯示，被試在不同背景音條件下首次注視時間和凝視時間無顯著差異，有意義言語背景下的總注視時間顯著長于其他言語條件。根據以上結果可推測，有意義言語影響兒童詞匯加工的晚期階段。

4 討論

本研究主要探討了四種背景音（有意義言語、無意義言語、白噪音、安靜）條件下對一年級學生句子閱讀的影響。研究主要關注兩個方面：一是無關言語是否干擾了一年級小學生的句子閱讀行為，進一步探究無關言語干擾兒童閱讀主要來自言語的語義成分還是語音成分。二是考察無關言語對兒童句子閱讀影響的發生階段。結果表明，無關言語的語義成分干擾了一年級兒童句子閱讀，具體表現為：相對于無意義言語、白噪音以及安靜條件，有意義言語條件下的總閱讀時間更長，注視次數和回視次數更多，眼跳長度更大。局部指標分析結果顯示，一年級兒童的首次注視時間和凝視時間在不同背景音條件下無顯著差異，但總注視時間在有意義言語條件下顯著長于其他三種條件，說明有意義言語干擾了被試詞匯的晚期加工階段。

4.1 一年級小學生閱讀加工中的無關言語效應

本研究發現有意義言語（漢語）干擾了一年級小學生閱讀加工過程。本實驗操縱了無關言語的語義特征，對于一年級兒童而言，有意義言語是可理解的，具有語義特征的，而無意義言語（維吾爾語）對于被試是不可理解的，不具有語義特征。結果表明，有意義言語條件下的兒童閱讀受到了顯著的干擾，也就是說無關言語的語義成分干擾了兒童閱讀。這與成人在閱讀任務中的無關言語效應的研究結果一致（Cauchard,Cane,& Weger,2012;Hy?n? & Ekholm,2016;Yan et al.,2018）。

本研究結果支持了語義干擾假說，該假說認為無關言語的語義特征會干擾閱讀文本的語義整合。相比之下，無意義言語（維吾爾語）與白噪音和安靜條件相比并沒有顯著差異，也就說具備言語聲學特征的無意義言語沒有對兒童閱讀產生干擾，因此，本研究結果并不支持Salamé和Baddeley（1982）提出的語音干擾理論。根據該假說的觀點，任何言語（有意義言語和無意義言語）對視覺加工任務都會產生干擾，而在本研究中，無意義言語并沒有產生顯著的干擾。

雖然本研究不支持語音干擾假說，但是，對于兒童閱讀的無關言語效應無語音干擾的結論應該謹慎對待。本研究中，無意義言語沒有產生干擾可能與選取的語音干擾的類型有一定的關系。本研究選取維吾爾語作為無意義言語，但是，如果選擇漢語的語音作為干擾刺激，比如將句子中漢字的語序隨機打亂，這種條件下可能由于部分字水平上可通達語義從而出現干擾，這值得進一步探討。

4.2 無關言語效應對一年級小學生詞匯加工的影響

閱讀中的詞匯加工包含不同的階段，眼動技術能夠有效反映詞匯加工的早期階段和晚期階段（閆國利,熊建萍等,2013），其中首次注視時間和凝視時間反映詞匯通達的早期加工效率，總注視時間則反映詞匯通達的晚期加工水平（Rayner,1986）。

在以成人為被試的研究中，無關言語影響詞匯加工哪些階段的結論并不一致。Yan 等（2018）發現僅在首次注視時間和凝視時間上表現出背景音和詞頻效應的交互作用，說明無關言語干擾了詞匯加工早期階段。也有研究發現無關言語影響詞匯的晚期加工，Cauchard 等（2012）發現在電視節目聲音（有意義言語）的條件下閱讀篇章，重新閱讀時間（look-back fixation time）顯著增加，表明無關言語影響了語義信息（晚期）的整合階段。那么，有意義言語如何影響兒童閱讀中的不同加工階段？

本研究發現，背景言語的語義成分影響了兒童詞匯加工中的眼動特征，有意義言語條件下總注視時間顯著長于其他條件，可以推測有意義言語影響了兒童句子閱讀晚期加工階段，即有意義言語干擾了詞匯通達。

值得注意的是，與成人被試不同，兒童在有意義言語條件下眼跳幅度顯著大于其他三種條件。一般而言，熟練的閱讀者在閱讀過程中會表現出眼跳幅度大于初級閱讀者的眼動特征（閆國利,張巧明,白學軍,2013）。較大的眼跳幅度說明讀者在一次注視時獲取信息范圍較大。但是，本研究發現，與其他條件相比，有意義言語條件下被試出現了較大眼跳幅度。將研究中使用的幾個眼動指標綜合考察得知，反映閱讀效率最關鍵的眼動指標，即總閱讀時間，在有意義言語條件下顯著長于其他條件。而且，有意義言語條件下被試的注視次數和回視次數顯著增加。回視反映了詞匯通達和句子整合的過程（閆國利,熊建萍等,2013），是讀者閱讀加工出現困難而采取的策略（Rayner,1986）。可以推測在本研究中，兒童采取了較大的眼跳幅度瀏覽（加工）句子，但沒有很好地理解句子語義，因此，需要采取更多的回視來重新加工之前跳過去的信息以進行彌補。因此，可以說無關言語的語義成分加重了漢語初學者的認知負荷，并對句意的整合過程產生了干擾。

從實踐的角度，本研究可以幫助老師和家長認識到學習環境對兒童閱讀的干擾。因此，在學校開展教學活動時，教師要努力排除不必要的干擾，營造安靜的學習氛圍。在家里，家長應盡量避免在兒童學習時看電視、打電話或聊天，這些行為都會影響兒童學習。

5 結論

本實驗條件下得出如下結論：無關言語的語義成分干擾了小學生閱讀加工過程，無關言語對小學生閱讀的影響發生在詞匯加工晚期階段。實驗結果支持了語義干擾假說。