中國英語學習者語音在線加工中的音系映射效應

陳春華 馬龍凱

(戰略支援部隊信息工程大學 洛陽校區， 河南 洛陽 471003)

0 引言

二語語音加工與句子加工、詞匯加工同屬語言加工的研究范疇是心理語言學研究領域的熱點和核心話題，具有重要的研究價值。該過程是準確聽音和發音的基礎，直接影響實際會話中的語言交流與理解，是二語聽力與語音教學的重要環節。語音意識和解碼能力是語音加工的重要組成(Wagner et al., 1987：192-212)，體現在反應速度和語義理解正確率兩個方面。

已有研究表明，二語語音知識的習得過程是不對稱的：當二語某一音素單獨映射到母語某一語音范疇時，稱為“一對一音系映射”，其習得過程更加容易；當目標語兩個以上音素共同映射到母語某一語音范疇時，稱為“二(多)對一音系映射”，其習得過程相對困難(Flege, 1987; Bohn et al., 1992)，上述難易差異即為語音知識習得過程中的音系映射效應。

目前，在線加工實驗路徑已廣泛應用于形態句法層面的加工研究，語音加工研究大多仍在采用離線實驗路徑。同時，二語語音加工研究主要關注印歐語系學習者，二語經驗因素的作用尚有爭議，現有心理模型未聚焦中國學習者的二語語音加工屬性，忽略了語音和語義層的交互關系。

有鑒于此，本研究擬采用自定步速聽力—圖畫驗證的實驗方法，著眼于語音意識和語音解碼兩方面，考察音系映射類型對其語音在線加工過程的影響，探明音系映射效應是否會受到二語經驗的制約，為語音加工研究提供在線實驗路徑，彌補傳統行為實驗的不足，并驗證現有的二語語音表征和加工理論，從而進一步提出基于心理語言學證據的中國學習者語音加工模式。

1 研究背景

1.1 二語語音知識習得中的音系映射效應

Flege(1995)的言語學習模型認為，當一個二語音素可以在一語語音范疇中尋找到相同音素時，二語學習者更容易完成相關語音知識的習得。Best(1995)的感知同化模型持有相似的觀點：當兩個二語音素分別映射到不同的一語語音范疇時，二語學習者可輕松感知并加以分辨。以上兩種模型還進一步指出，當某個二語音素與一語音素相似時，學習者常常將其映射到已有的一語語音范疇，不會為其建立新的語音范疇，出現二對一音系映射，給語音加工帶來一定難度。

為驗證上述觀點，Bohn 等(1992)運用了離線辨認任務的方法，探究了德國英語學習者對獨立詞匯中英語單元音/i, ?, ?, ?/的感知敏感度。其中，德語元音系統中存在元音/i, ?, ?/，但無元音/?/。實驗發現，德國學習者能準確分辨/i/和/?/的發音，但易混淆/?/和/?/。上述音系映射效應在法國學習者中同樣存在(Flege, 1987; Fowler et al. ,2008)。然而，以上研究的實驗材料均以詞匯為單位對目標元音進行敏感度測試，這種去語境化的離線加工環境未能考慮語言實際使用情況，不能真實反映學習者對隱性知識的在線使用。同時，相關模型的提出主要基于印歐語系學習者，理據不足。

1.2 漢英元音映射關系

雖然尚未有研究明確、系統地提出漢英元音的映射關系，但Kim et al.(in press)認為，元音映射關系的確定可以通過發音位置確定。美式英語有12個單元音(/i、 ?、 e、 ?、?、ɑ、 ?、、、 o、?、 u/)，漢語有六個(/ɑ、 o、 e、 i、 u、 ü/)。其中，英語元音/e/、/?/、/?/似乎與所有漢語單元音都無法建立映射關系。但由于漢語雙元音存在某些特性，部分英語單元音能和漢語雙元音發生映射。張金生(2002)認為，漢語雙元音的兩個音素之間響度區分并不明顯，發音用力平均而短促，和單元音相似。因此，部分英語單元音可劃入漢語雙元音的語音范疇，比如英語/?/、/?/向漢語/ɑi/映射，英語//、/o/向漢語/ɑo/映射(圖1)。

圖1 英漢元音舌位對比圖及映射關系

本研究主要基于張金生(2002)的英漢單元音舌位對比圖，將原有兩張漢英元音舌位圖疊放在一起，引入了部分漢語雙元音，并用圓圈表示漢英元音的映射關系(如圖1所示)。由于漢語單元音數量少于英語，形成了“多對少”的映射關系，使得中國英語學習者難以準確地感知英語元音，甚至會造成理解錯誤。

1.3 二語經驗影響因素

目前，學界對語音加工中二語經驗的作用高度關注，該因素是否會制約一語和二語之間的音系映射效應仍存有爭議。二語經驗的概念相對寬泛，多數研究將二語學習的起始年齡、雙語/三語、教學條件、目標語國家居住時間等因素納入二語經驗的范疇(林韶容，2011)，但Trofimovich 等(2006)認為，二語經驗主要是指學習者在目標語國家的居住時間。

一方面，有研究發現，豐富的二語語言經驗會幫助學習者克服母語影響，從而發音更加準確(Flege, et al.，1997; Ingram et al.,1997)。另一方面，亦有其他研究持反對觀點(Munro, 1993; Cebrian, 2006)。比如，Munro(1993)和Flege et al.(1994)分別發現，二語經驗對阿拉伯語學習者和西班牙學習者的英語元音敏感度無顯著相關關系。

1.4 語音加工的在線實驗路徑

近年來，語音學與音系學進入了全面發展階段， 各種音系學理論層出不窮， 涉及音系研究的方方面面，呈現出全面發展的繁榮局面(馬秋武，2013)，但國內對語音加工研究未予以足夠重視。Ferreira等(1996)認為自定步速聽力實驗是考察語音在線加工能力的重要路徑，但該方法的運用仍不多見，鮮有研究借鑒Marshall等(2007)和Marinis(2008)的做法，將自定步速聽力和圖畫驗證任務相結合，同時考察語音意識和解碼能力，因此多數研究忽略了語音加工和語義加工的交互關系。相關研究更多采用辨認任務、辨別任務、Oddball 范式、詞匯任務等離線測試方法。

相比之下，許多學者采用其姊妹范式——自定步速閱讀，開展形態句法加工研究，譬如時體一致、主謂一致、關系從句掛靠、歧義句消歧等加工過程(Jiang, 2004；Roberts et al., 2013；馬龍凱 等, 2020)。從其姊妹范式的應用價值可以看出，自定步速聽力實驗方法理應具有廣闊的應用前景，但仍有待推廣。

綜上所述，二語語音在線加工研究更多采用離線測試方法來考察顯性知識的掌握情況，利用在線實驗路徑對隱性知識的考察不足，并忽略了對中國學習者及其特色學習環境的探究，二語語言經驗是否會消弭母語影響的話題仍有爭議，相關表征和加工理論需進一步驗證。因此，本研究將主要利用自定步速聽力實驗，并結合圖畫驗證實驗加以輔助，通過觀察反應時和圖畫驗證正確率兩項指標，考察語音加工過程中的語音意識和解碼能力，旨在探究音系映射類型對中國學習者語音在線加工的影響以及二語經驗在中間發揮的作用。具體研究問題如下：(1)中國學習者的語音在線加工過程是否存在音系映射效應，是否會受到二語經驗的制約？(2)中國學習者的語音表征和在線加工機制應如何進一步解釋？

2 實驗

2.1受試

經過調查問卷篩選，受試選定為某兩所高校40名英語專業的碩士研究生，第一語言為漢語，在留/訪學前均無國外居住史。如表1所示，少經驗組20人無出國經驗；多經驗組20人在英、美、澳等英語國家留/訪學時間超過半年。兩組受試在托福聽力水平、英語學習時長工作記憶容量方面均無顯著性差異。所有受試的聽覺正常，實驗結束后每人都得到一定報酬。

表1 受試基本情況(括號內為標準差)

2.2 實驗材料

實驗材料由103個句子組成，包括48個實驗句、48個填充句，以及七個練習句，其中實驗句主要參考Kim 等(in press)的研究。除練習句之外的96個句子偽隨機分布于三個實驗模塊，每一模塊包含16個填充句和16個實驗句，將材料分三個模塊打包是為了在模塊間隙給受試提供休息的機會，確保實驗效果。

2.2.1 實驗句

實驗句主要利用四個目標元音(/i/、/?/、/?/、/?/)形成的六對元音組合進行考察，其中四對是一對一音系映射，分別簡稱為類型一和類型二，圖2所示。

圖2 漢英一對一音系映射(類型一)及二對一音系映射(類型二)

如表2所示，為排除句法結構無關變量的干擾，所有實驗句限定為兩種相似的句法結構，關鍵單詞均在第三短語位置。48個實驗句在四個目標元音中平均分布，其中類型一和類型二實驗句各有24個，每種類型內各有12個實驗句的語義和屏幕呈現的圖畫匹配(簡稱匹配句)，其余12個不匹配(簡稱不匹配句)。

表2 部分實驗句示例

2.2.2 填充句

如表3所示，同實驗句一樣，填充句限定在兩種相似的句法結構中，但為了避免受試意識到實驗句關鍵單詞的短語位置，根據反平衡法，填充句中的關鍵單詞平均分布在其余三個短語位置。因此48個填充句中，12個是匹配句，36個是不匹配句，不匹配句的關鍵單詞平均分布在第一、第二和第四短語位置。

表3 部分填充句示例

2.3實驗設計和程序

本研究在PsychoPy 3.1軟件支持下開展自定步速聽力—圖畫驗證實驗，受試首先完成練習句以熟悉流程，而后開始正式實驗。完成后，受試將對實驗句中的關鍵單詞進行熟悉度打分，分值為0-5，目的是確保受試熟悉目標單詞，排除無關變量影響。測試結果顯示，全體受試均熟悉關鍵單詞的發音和語義，平均值為4.2和4.9。

正式實驗中，電腦屏幕首先呈現出相關圖畫(圖畫內容與語音信息一致或不一致)，而后開始逐詞聽相關句子的音頻，受試每敲擊一次空格鍵，就播放下一詞的語音。整個過程中，圖畫始終出現在電腦屏幕，當一個句子的語音信息播放完畢，受試需要判斷語音信息和圖畫內容是否一致(是：按“Z”鍵；否：按“/”鍵)，完成后圖畫消失，呈現新的圖畫，開始下一句話的判斷。

2.4 數據分析方法

實驗需要統計自定步速聽力反應時和圖畫驗證正確率兩項數據，前者反映加工的效率，即語音意識；后者反映加工的效果，即語音解碼能力。圖畫驗證正確率方面,判斷正確計為1分,錯誤計為0分。反應時記錄的是兩次空格鍵的間隔時長,單位是毫秒(ms)。值得注意的是,只有圖畫判斷正確,相關句子的反應時數據才有分析意義,否則不納入統計。

圖3 反應時統計區域劃分(Kim et al. in press)

本研究利用R軟件構建廣義線性混合效應模型(GLME)和線性混合效應模型(LME)來分別分析圖畫驗證正確率和反應時。在模型輸出主效應和交互效應后,事后兩兩比較可對相關效應進行解釋。圖畫驗證正確率數據中的因變量為圖畫驗證正確率，自變量為二語經驗、語義—圖畫匹配性、音系映射類型，隨機變量為實驗材料、受試。反應時數據來自實驗句中的四個區域，分別是關鍵單詞及其前一單詞、后兩單詞(見圖3，R0、R1、R2、R3)。其中，因變量為反應時;自變量為區域、語義與圖畫的匹配性、音系映射類型；隨機變量為實驗材料、受試。

3 結果

3.1圖畫驗證正確率——語音解碼

兩組受試的填充句正確率分別為：少經驗組(M=96.28, SD=6.02)，多經驗組(M=98.21, SD=6.67)。獨立樣本T檢驗顯示，兩組無顯著性差異(p>0.05)，說明所有受試在實驗中精力集中，關注了語義信息的傳達并非純語音形式，相關數據具有分析意義。

表4 圖畫驗證正確率(括號內為標準差)

表4為二語經驗不同的受試的圖畫驗證正確率。在不同條件下，多經驗組的圖畫驗證正確率穩定在較高水平，少經驗組則受不同條件影響。GLME模型的效應分析顯示，圖畫驗證正確率數據中無任何主效應發生，但發生了二語經驗和語義—圖畫匹配性的二元交互效應(組二×不匹配：Estimate =-3.647, SE =0.498,z=-7.695,p<0.001)以及二語經驗、語義-圖畫匹配性、元音映射類型的三元交互效應(組二×不匹配×類型二：Estimate =-2.859, SE = 0.862,z=-2.985,p<0.005)。如表5所示， 事后兩兩比較發

表5 圖畫驗證正確率事后分析

現，多經驗組不受任何條件影響；少經驗組則受語義—圖畫匹配性和音系映射類型的影響。因此，語義—圖畫不匹配和二對一映射元音兩種因素均會降低少經驗組的正確率，音系映射類型通常依附于匹配性發生交互效應，但多經驗組不受以上兩種因素影響。

3.2 自定步速聽力反應時——語音意識

圖4為兩組受試在四個區域的反應時數據，下面將分別在兩組受試的組內構建LME模型，分析其中的主效應及交互效應，而后進行事后分析，解釋相關效應。

圖4 各區域的平均反應時

3.2.1 少經驗組反應時數據

LME模型分析結果顯示，少經驗組的數據中出現了區域主效應(R2: Estimate =-0.297, SE = 0.035, t =-5.427,p<0.001; R3: Estimate =-0.021, SE = 0.037, t =-6.214,p<0.001)和語義—圖畫匹配性主效應(不匹配：Estimate = 0.368, SE = 0.029, t = 4.693,p<0.001)，但無音系映射類型主效應發生。在二元交互效應方面，數據中出現了區域和語義—圖畫匹配性的交互效應(R2×不匹配：Estimate =-0.198, SE = 0.042, t =-4.985,p<0.001)以及語義—圖畫匹配性和音系映射類型的交互效應(不匹配×類型二：Estimate =-0.269, SE = 0.090, t =-2.005, p<0.050)。表6中的事后兩兩比較結果表明，語義—

表6 少經驗組反應時的事后分析

圖畫不匹配和二對一映射元音均會會帶來加工難度。在一對一映射條件下， R1和R2區域的反應時會因語義—圖畫不匹配而延長。但是在二對一映射條件下，由于少經驗組對該類型元音敏感度較低，反應時會普遍延長，語義—圖畫不匹配的影響則被掩蓋。對于匹配句，音系映射類型的影響可以在R1、R2觀察到(R1/R2×類型一×匹配vs. R1/R2×類型二×匹配)。

3.2.2 多經驗組反應時數據

LME模型分析結果表明，多經驗組的數據中出現了區域主效應(R2: Estimate =-0.122, SE = 0.081, t =-2.001,p<0.050; R3: Estimate =-0.096, SE = 0.081, t =-2.042,p<0.050)、語義—圖畫匹配性主效應(不匹配：Estimate = 0.366, SE = 0.034, t = 5.291,p<0.001)。二元交互效應方面，數據中出現了區域、語義—圖畫匹配性的二元交互效應(R2×不匹配：Estimate =-0.151, SE = 0.052, t =-4.078,p<0.001；R3×不匹配：Estimate =-0.213, SE = 0.052, t =-6.395,p<0.001)以及語義—圖畫匹配性和音系映射類型的交互效應(不匹配×類型二：Estimate =-0.139, SE = 0.082, t =-2.005,p<0.050)。表7的事后分析結果同樣說明，語義—圖畫不匹配和二對一映射元音會帶給該組來加工難度。該組在目標元音為一對一映射的條件下，匹配句和不匹配句的R1反應時有顯著性差異(R1×類型二×匹配vs. R1×類型二×不匹配)。在匹配句的條件下，音系映射類型的影響只出現在R1(R1×類型一×匹配vs. R1×類型二×匹配)。

表7 多經驗組反應時的事后分析

4 討論

4.1不同二語經驗水平中國學習者與本族語者的對比

Wagner等(1987：192-212)認為，語音意識和解碼能力是語音加工能力的兩個重要方面。語音意識是一組語言和元語言技能，包括對口語單詞的聲音結構的敏感性、在心理詞典中的獲取字母、數字和單詞的語音表征的效率、言語工作記憶中的語音加工。語音解碼能力則是理解語音信息的能力，即有效識別語音信息，根據語音信息形成的表象，使之與心理表征中的適當條目建立聯系同時提取出語義信息。

首先，我們分析圖畫驗證正確率，從而討論中國學習者的語音解碼能力。表7是中國學習者與本族語者在圖畫驗證正確率中的效應對比，其中本族語者的數據來自Kim等人的研究。雖無音系映射類型的主效應發生，但在少經驗組的數據中出現了語義—圖畫匹配性和音系映射類型的交互效應。這說明，當圖畫和實驗句的語義不匹配時，學習者的判斷正確率才會因二對一映射類型元音而降低；當圖畫和語義匹配時，存在語義啟動效應，學習者的解碼正確率始終保持較高水平。根據表8，二語經驗豐富的學習者已經完全克服了音系映射類型的相關效應，達到本族語者水平。因此，二語經驗可以明顯消弭語音解碼過程中的母語影響，制約音系映射效應，達到本族語者水平。

表8 圖畫驗證正確率中的效應對比

其次，我們分析自定步速聽力反應時，從而討論中國學習者的語音意識。表9是中國學習者與本族語者在自定步速聽力反應時中的效應對比，本族語者的數據同樣來自Kim等人的研究。擁有不同二語經驗的中國學習者數據中均出現了語義—圖畫匹配性和音系映射類型的交互效應，證明漢英音系映射類型會對語音意識產生影響。當圖畫和句子語義本身不匹配時，學習者的反應速度會因二對一音系映射類型元音而減緩，在線加工遇到困難。雖然兩組中國受試的效應表現相同，均與本族語者存在差距(表9)。但對比兩組受試反應時數據的事后分析結果可以發現，少經驗組的語義—圖畫匹配性和音系映射類型的交互效應存在于R1和R2(表6)，但多經驗組的此交互效應只存在于R1(表7)，無相關溢出效應。因此，無論中國學習者的二語經驗豐富與否，音系映射效應均存在于其語音意識中，但二語經驗還是在一定程度上消弭了母語的影響，制約了漢英音系映射類型的溢出效應，減少了其影響的區域。

表9 自定步速聽力反應時中的效應對比

綜上所述，中國學習者語音加工過程受音系映射類型的影響，體現在語音意識和語音解碼兩個方面。二語經驗對上述兩方面的音系映射效應均存在制約作用，但強度不同：一方面，可幫助中國學習者完全克服語音解碼中漢英音系映射類型的影響，達到本族語者水平；另一方面，僅能制約語音意識中的溢出效應，削減部分影響。因此，語音解碼過程對二語經驗的因素更為敏感。

4.2 中國學習者的語音表征及加工機制

前人主要提出了四種二語語音加工模型：Flege(1995)的言語學習模型、Best(1995)的感知同化模型、Kuhl(1994)的母語磁塊模型和Hancin-Bhatt(1994)的特征模型。本研究的實驗結果表明，相比于語音意識，二語經驗在語音解碼過程中的作用更強，突出了語義加工的優先性，這似乎違背了語音到語義的加工程序，以上模型無法給予充分的解釋。更值得注意的是，學習者的反應時和圖畫驗證正確率數據中均出現了語義—圖畫匹配性主效應，即受試更傾向于做出圖畫和語音信息一致的判斷，說明圖畫傳遞出的語義信號對語音表征存在啟動作用，體現了語義加工和語音加工的交互作用。

近年來， 國內外學者開始著手從語音、詞匯、句法、語用以及概念認知等多個層面探討二語對母語的影響(潘雪瑤 等，2018)，但語音加工研究對象均為印歐語系學習者。印歐語言大多是表音(拼音)文字，而漢語是表意文字，因此中國學習者的母語語音加工機制本就不夠活躍，而語義表征相對積極，因此語義表征在中國學習者語音加工過程中發揮更為重要的作用，語義和語音的交互作用顯著。陳寶國、彭聃齡(2001)利用啟動實驗發現，英文表現為形—音—義的時程，而漢語表現為形—義—音的時程。

因此，本研究基于實驗結果和漢語語音特點，融合了McClelland等(1986)的跟蹤模型和董燕萍(1998)的共享分布式非對稱模型的部分觀點，并引入了二語經驗因素，提出中國學習者的英語語音表征和加工機制(圖5)。

圖5 中國學習者的英語語音表征和加工機制

實驗發現，二語經驗雖未完全抑制語音意識中的音系映射效應，但已經克服相關溢出效應，說明學習者在二語經驗的影響下已有生成二語語音范疇的傾向(虛線表示)，但未能完全克服母語影響，二語語音范疇與語音表征的聯結強度仍低于一語語音范疇，同時考慮到兩語音范疇存在相同或相似之處，共享一部分表征信息，因此一語和二語語音范疇呈現出共享分布式非對稱關系(董燕萍，1998)。不同于印歐語系學習者，中國學習者受漢語表意文字特點及形—義—音加工時程影響，二語語音表征和語義表征間的交互作用更為明顯，用雙向實線箭頭表示，母語語義加工的優先性使得二語經驗對語音解碼能力的作用更為明顯，可幫助學習者具備本族語者的解碼能力。因此，雖然二語經驗對語音意識和語音解碼均有影響，同時提高語義激活語音表征和語義提取的能力，但在后者中更為凸顯，故用實線多箭頭表示。二語經驗對語音意識的影響用虛線箭頭表示。

5 結語

本研究從語音意識和語音解碼兩方面入手，考察了擁有不同二語經驗的中國學習者語音在線加工中的音系映射效應。研究發現：(1)語音意識方面，學習者對二對一映射類型元音的敏感度較低，雖然二語經驗的增加無法幫助學習者達到本族語者的能力，但可克服相關溢出效應；(2)語音解碼方面，二語經驗較少的學習者在提取語義過程中受漢英音系映射類型的影響，但經驗豐富者已達到本族語者水平，二語經驗的作用顯著；(3)中國學習者在以上兩方面均出現語義—圖畫匹配性主效應，說明語義對語音加工存在啟動效應。本研究認為，以上結果源于漢語語音的跨語言影響，漢字是表意文字，語義加工的活躍性高于語音加工，兩者間的交互作用明顯，正是由于母語語義加工的優先性，語音解碼對二語經驗的作用更為敏感。