數(shù)量大小比較任務(wù)中兩位數(shù)加工方式的眼動(dòng)研究

1、    數(shù)量大小比較任務(wù)中兩位數(shù)加工方式的眼動(dòng)研究    金美貞【摘要】 本研究利用眼動(dòng)技術(shù)揭示了兩位數(shù)大小比較過(guò)程中的眼動(dòng)行為，并據(jù)此探討了兩位數(shù)的加工方式.結(jié)果顯示：（1）兩位數(shù)上的平均注視點(diǎn)的個(gè)位十位一致性主效應(yīng)顯著；（2）個(gè)位十位一致性對(duì)下面兩位數(shù)中十位數(shù)的注視點(diǎn)數(shù)影響顯著，但對(duì)個(gè)位數(shù)的注視點(diǎn)數(shù)影響不顯著.這些結(jié)果表明兩位數(shù)的個(gè)位和十位是以分解的方式加工的.【關(guān)鍵詞】 兩位數(shù)；十位個(gè)位一致性；注視點(diǎn)；加工方式一、引 言關(guān)于兩位數(shù)的加工方式，研究者在早期提出了整體加工的觀點(diǎn)，該觀點(diǎn)認(rèn)為在進(jìn)行數(shù)量比較或心理數(shù)字操作前兩位數(shù)的個(gè)位和十位數(shù)被整合成一個(gè)整

2、體的實(shí)數(shù)，其十進(jìn)制結(jié)構(gòu)在數(shù)量加工中不再發(fā)揮作用，兩位數(shù)作為一個(gè)整體數(shù)量與一位數(shù)一起被模擬表征在一條心理數(shù)字線上.該觀點(diǎn)的提出是基于在數(shù)字加工中發(fā)現(xiàn)的整體數(shù)量距離效應(yīng)，該效應(yīng)是指兩個(gè)數(shù)間的相對(duì)整體數(shù)量距離越大，其加工速度越快，錯(cuò)誤率越低.hinrichs等（1981）采用標(biāo)準(zhǔn)數(shù)比較，要求被試將單獨(dú)呈現(xiàn)的一個(gè)兩位數(shù)與記憶中的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)55相比，結(jié)果發(fā)現(xiàn)隨著目標(biāo)數(shù)與55之間整體數(shù)量距離的減少，其反應(yīng)時(shí)增大，表現(xiàn)出整體數(shù)量距離效應(yīng)，表明兩位數(shù)是被整體加工的；dehaene等（1990）采用相同的實(shí)驗(yàn)范式，但十位和個(gè)位數(shù)分別以50，0，-50 ms三種時(shí)間間隔（soa）呈現(xiàn)，結(jié)果整體反應(yīng)時(shí)曲線不受呈現(xiàn)方式的

3、影響，支持整體加工觀點(diǎn).此外，來(lái)自數(shù)字自動(dòng)加工任務(wù)也支持上述觀點(diǎn)，reynvoet等（1999）要求被試判斷7-12范圍內(nèi)數(shù)字的奇偶性，結(jié)果表明一位數(shù)和二位數(shù)是表征在同一條心理數(shù)字線上的.然而近幾年，兩位數(shù)整體加工觀點(diǎn)受到了質(zhì)疑.nuerk等（2001）在數(shù)字比較任務(wù)中發(fā)現(xiàn)了個(gè)位-十位一致性效應(yīng)（簡(jiǎn)稱一致性效應(yīng)），此效應(yīng)是指在比較兩位數(shù)的大小時(shí)，當(dāng)兩個(gè)十位數(shù)的比較結(jié)果與兩個(gè)個(gè)位數(shù)的比較結(jié)果一致時(shí)（如42-57，4<5，2<7，稱為個(gè)位十位一致數(shù)對(duì)），其反應(yīng)時(shí)比不一致時(shí)（如37-52，32，稱為個(gè)位十位不一致數(shù)對(duì)）更快，錯(cuò)誤率更低，盡管兩組數(shù)對(duì)的整體數(shù)量距離（15）和問(wèn)題大小保持匹配

4、.此效應(yīng)無(wú)法用整體加工觀點(diǎn)加以解釋，因?yàn)閮山M數(shù)對(duì)的整體數(shù)量距離相等，根據(jù)該觀點(diǎn)反應(yīng)時(shí)應(yīng)該無(wú)差異.于是，研究者提出了另外一種解釋，他們認(rèn)為被試在進(jìn)行大小比較時(shí)，個(gè)位和十位上的數(shù)量信息是各自得到激活的，當(dāng)個(gè)位數(shù)的比較結(jié)果與十位數(shù)的比較結(jié)果一致時(shí)，會(huì)促進(jìn)反應(yīng)；不一致時(shí)，會(huì)互相干涉，從而延長(zhǎng)反應(yīng)時(shí)間，并提出了分解加工的觀點(diǎn)，即兩位數(shù)的個(gè)位十位是被分解加工的，個(gè)位數(shù)和十位數(shù)被表征在各自的心理數(shù)字線上，它們的位值關(guān)系也會(huì)被標(biāo)簽到心理數(shù)字線上.在隨后的一系列研究中，如改變數(shù)字對(duì)的呈現(xiàn)方式或用語(yǔ)言數(shù)字代替阿拉伯?dāng)?shù)字，結(jié)果均發(fā)現(xiàn)了一致性效應(yīng)，可見(jiàn)該效應(yīng)較為穩(wěn)定.因此，研究者把一致性效應(yīng)作為兩位數(shù)分解加工的一個(gè)重

5、要指標(biāo).兩位數(shù)的個(gè)位、十位數(shù)是以何種方式被加工的呢？以往常用反應(yīng)時(shí)和錯(cuò)誤率來(lái)判斷，本文擬利用眼動(dòng)儀記錄被試在數(shù)量大小比較過(guò)程中的眼睛注視位置（如某個(gè)數(shù)字），眼睛注視位置是該位置被加工的一個(gè)可靠指標(biāo)，通過(guò)分析個(gè)位和十位上注視點(diǎn)的分布特征，來(lái)直觀地揭示兩位數(shù)的加工方式.實(shí)驗(yàn)采用nuerk等（2001）的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，為了更具普遍性，同時(shí)加入相同數(shù)量的十位數(shù)相同的數(shù)對(duì).根據(jù)整體加工觀點(diǎn)，由于一致數(shù)對(duì)與不一致數(shù)對(duì)的整體數(shù)量距離相等，反應(yīng)時(shí)相同，因此我們假設(shè)兩組數(shù)對(duì)的眼睛注視模式相同，兩位數(shù)的個(gè)位、十位上分布的注視點(diǎn)數(shù)也相同.根據(jù)分解加工觀點(diǎn)，不一致數(shù)對(duì)的反應(yīng)時(shí)大于一致數(shù)對(duì)的反應(yīng)時(shí)，因此假設(shè)不一致數(shù)對(duì)的注視

6、點(diǎn)數(shù)將多于一致數(shù)對(duì)的注視點(diǎn)數(shù)；在不一致數(shù)對(duì)中，因?yàn)橐朔趥€(gè)位數(shù)的干擾而必須對(duì)十位數(shù)進(jìn)行較精細(xì)的加工，導(dǎo)致不一致數(shù)對(duì)中十位數(shù)的注視點(diǎn)數(shù)將多于一致數(shù)對(duì)中十位數(shù)的注視點(diǎn)數(shù).二、研究方法1.被 試大學(xué)本科生共12人，男女各6名，年齡為22±0.67歲，視力或矯正視力均正常，無(wú)色盲色弱，均為右利手，且無(wú)類似實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn).2.儀器和材料采用smi公司的eyelinkii眼動(dòng)儀，實(shí)驗(yàn)由dell optiplex 380計(jì)算機(jī)控制，程序用eb編寫.刺激呈現(xiàn)在19英寸液晶顯示器上，分辨率為1024×768，刷新率為60hz.480對(duì)數(shù)對(duì)，其中240對(duì)為十位不同的數(shù)對(duì)，包括120對(duì)個(gè)位十位一致

7、數(shù)對(duì)和120對(duì)不一致數(shù)對(duì)，數(shù)量的范圍為21-98，剔除整十倍數(shù)及個(gè)位和十位相同的數(shù)，并保證數(shù)對(duì)中個(gè)位十位上的數(shù)字均不同，一致數(shù)對(duì)中兩個(gè)數(shù)平均和為117.05，差為37.38；不一致數(shù)對(duì)為117.15和37.45.其余240對(duì)為十位相同數(shù)對(duì).數(shù)字采用黑色羅馬字體，大小為52號(hào)加粗，十位和個(gè)位之間隔一個(gè)空隔.數(shù)對(duì)中的兩個(gè)數(shù)分別呈現(xiàn)在離屏幕中心5 cm的上下方，背景顏色為白色.3.實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)采用2×2×2被試內(nèi)設(shè)計(jì)，三個(gè)自變量為：個(gè)位十位一致性（一致、不一致）；兩位數(shù)的呈現(xiàn)位置（上、下）；數(shù)位（十位，個(gè)位）.因變量為數(shù)位興趣區(qū)內(nèi)的平均注視點(diǎn)數(shù).興趣區(qū)是以數(shù)位中心為坐標(biāo)原點(diǎn)，橫向

8、100像素，縱向130像素.4.實(shí)驗(yàn)程序（1）被試坐在距離顯示器約60 cm處的被試椅上，下額置于u型托上，帶上頭盔.采用九點(diǎn)進(jìn)行視線追蹤系統(tǒng)校正，校正達(dá)successful水平后，檢驗(yàn)校正精度，達(dá)到good水平后開(kāi)始實(shí)驗(yàn).（2）告知指導(dǎo)語(yǔ)：“這是一個(gè)兩位數(shù)大小比較實(shí)驗(yàn).實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)，首先會(huì)在屏幕上方出現(xiàn)一個(gè)黑色方塊，請(qǐng)你注意看，過(guò)一會(huì)兒方塊消失，在方塊消失的地方會(huì)出現(xiàn)一個(gè)兩位數(shù)，同時(shí)在屏幕的下方也出現(xiàn)另一個(gè)兩位數(shù)，請(qǐng)你比較上下兩個(gè)數(shù)的大小，如果上方的數(shù)大，請(qǐng)用左手食指按鍵盤上的y，如果下方的數(shù)大，請(qǐng)用右手食指按b，要求按鍵又準(zhǔn)又快.”各被試間的按鍵進(jìn)行平衡.（3）被試先練習(xí)20次，然后正式進(jìn)行

9、實(shí)驗(yàn).所有刺激分成4組，每組結(jié)束后被試休息2分鐘.數(shù)字對(duì)隨機(jī)呈現(xiàn)，單次實(shí)驗(yàn)流程如圖1.圖1 單次實(shí)驗(yàn)流程圖三、結(jié)果與分析首先分離出十位相同數(shù)對(duì)，對(duì)其不作數(shù)據(jù)分析.按下列標(biāo)準(zhǔn)剔除數(shù)據(jù)：被試反應(yīng)錯(cuò)誤、反應(yīng)時(shí)大于或低于平均值三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差（包括小于200 ms或大于2000 ms）的單次試驗(yàn)；然后對(duì)注視點(diǎn)進(jìn)行處理，剔除注視時(shí)間少于50 ms或大于1000 ms的注視點(diǎn).剔除數(shù)據(jù)占總數(shù)據(jù)1.67 % .眼睛注視行為分析：首先對(duì)數(shù)位興趣區(qū)內(nèi)的平均注視點(diǎn)數(shù)進(jìn)行描述性統(tǒng)計(jì)，結(jié)果如圖2所示.然后再對(duì)其進(jìn)行一致性×呈現(xiàn)位置×數(shù)位進(jìn)行重復(fù)測(cè)量方差分析，方差分析結(jié)果：一致性主效應(yīng)顯著f（1.11）=

10、23.46，p圖2 平均注視點(diǎn)數(shù)描述性統(tǒng)計(jì)一致性與數(shù)位交互作用顯著f（1.11）=40.26，p<0.01，再進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，不一致數(shù)對(duì)中下十位數(shù)的注視點(diǎn)數(shù)顯著多于一致數(shù)對(duì)中下十位數(shù)的注視點(diǎn)數(shù)；從另一水平分析，上兩位數(shù)在一致和不一致的條件下都是十位的注視點(diǎn)數(shù)顯著多于個(gè)位的注視點(diǎn)數(shù)，而下兩位數(shù)則在一致和不一致條件下都是個(gè)位數(shù)的注視點(diǎn)數(shù)顯著多于十位數(shù)的注視點(diǎn).四、討 論兩位數(shù)的加工方式是數(shù)字認(rèn)知中一個(gè)具有爭(zhēng)議的問(wèn)題，本研究利用眼動(dòng)技術(shù)對(duì)此問(wèn)題進(jìn)行了深入探討，擴(kuò)展了以往用反應(yīng)時(shí)、錯(cuò)誤率來(lái)說(shuō)明兩位數(shù)加工方式的局面.眼動(dòng)行為分析顯示，兩位數(shù)上的平均注視點(diǎn)的一致性主效應(yīng)顯著，即對(duì)不一致數(shù)對(duì)的注視多于

11、對(duì)一致數(shù)對(duì)的注視.該數(shù)據(jù)支持我們?cè)谝灾刑岢龅膬晌粩?shù)分解加工的眼動(dòng)模式假設(shè)，表明兩位數(shù)的分解加工.此結(jié)果與一些行為研究的結(jié)果一致，也與moeller等（2008）的眼動(dòng)研究結(jié)果一致.本研究更重要的發(fā)現(xiàn)是，不一致數(shù)對(duì)中下十位數(shù)的注視點(diǎn)數(shù)顯著多于一致數(shù)對(duì)中下十位數(shù)的注視點(diǎn)數(shù)，但下個(gè)位數(shù)的注視點(diǎn)數(shù)在一致和不一致條件下差異不顯著，這表明一致性對(duì)加工個(gè)位數(shù)和十位數(shù)的影響是不一樣的.在不一致數(shù)對(duì)中，為了克服基于個(gè)位數(shù)比較結(jié)果對(duì)反應(yīng)產(chǎn)生的干涉，被試對(duì)十位數(shù)進(jìn)行了回視，從而產(chǎn)生更多的注視點(diǎn)，這個(gè)數(shù)據(jù)同樣支持兩位數(shù)分解加工的眼動(dòng)模式假設(shè).另外，本研究也發(fā)現(xiàn)了一些與預(yù)期不一致的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù).如：上面的兩位數(shù)在一致和不一致情況下，都是十位數(shù)上的注視點(diǎn)數(shù)顯著多于個(gè)位數(shù)上的注視點(diǎn)數(shù)，而下面的兩位數(shù)則都是個(gè)位數(shù)的注視點(diǎn)數(shù)顯著多于十位數(shù)的注視點(diǎn)數(shù)，此現(xiàn)象無(wú)法用整體加工或分解加工觀點(diǎn)來(lái)解釋.我