英语句子理解水平上的眼动实验研究
摘要：从语言的角度来看，句子理解涉及词义理解、短语理解和语法理解等。本文从语言的角度对英语句子的理解进行实验，采用2（被试：高水平组、低水平组）×3（句子类型：词汇、语法、长句）的混合因素设计，并采用SPSS（13.0版）软件对实验数据进行分析。结果发现：高、低两组被试在三类句子上的正确率存在显著性差异；主句和判断句平均阅读时间与被试英语水平显著负相关；在三类主句和判断句注视点的平均注视时间上，高水平组被试显著低于低水平组被试。两组被试均对长句加工得最细致（总跳频大、跳幅小），而长句平均得分显著低于其他两类句子。进一步分析发现，语法类句子是低水平组英语阅读的主要障碍，是低水平被试得分低的主因素。
关键词：句子理解 眼动数据 混合因素设计
一、引言
根据现代英语语法结构的划分，句子是最高一级的语法单位，也是构成话语语境和篇章的基本语言单位。语篇是由句子构成的，因此句子理解是阅读理解的基础。要了解语篇必须先了解其中的句子，而句子的意义取决于它的词语意义以及词语之间的结构关系（桂诗春，2007）。句子是由词汇和语法构建起来的。读者在阅读一个句子的时候，需要了解句子中词的意义，而且读者还能够通过对句中的词如何搭配才能产生意义来确定这句话的含义（张必隐，2004）。句子加工与理解是语言整体理解的基本形式与核心，因为该过程不仅包括基本的（视觉或听觉）信息编码过程、单词识别，而且还涉及对单词串进行句法与语义分析等较为复杂的心理过程；除了句子水平和语篇水平，其他的语言理解研究水平均无法解释语言理解的整体动态过程（常欣等，2007）。
神经语言学对句子的研究主要集中在探讨句子加工过程中句法信息和语义信息的相互关系以及它们的神经过程（徐晓东等，2008）。在电生理和脑成像方面的实验研究（Friederici et al., 2003）结果认为句子理解有三个阶段：一是基于词类信息形成句法结构；二是对词的语义和句法形态进行加工；三是对各项信息进行整合。对句子理解的眼动研究（Ni,1998）结果发现一种明确的时间历程违例模式：句法违例会导致对动词与其后单词的回视，而语义违例则会引起对整个句子的回视。
人们普遍认为，读者通过建立能够抓住本质思想及因果关系的命题来构建文本意义（Clark et al., 1977; Collins et al., 1980; Van Dijk et al., 1983; Foss, 1982; Graesser, 1981;Jarvella 1979; Kintsch et al., 1978; Perfetti et al., 1977）。一些研究（Landauer et al., 1997;Lund et al., 1996）发现上、下文内容对于句子的理解十分重要。这表明在获取新词词义时上、下文是主要的决定因素。就信息加工来说，句子水平的上、下文似乎使词和短语更加容易理解。尽管上、下文的影响在新词学习中的作用不是一个新发现（Nagy et al., 1987），但是最近的心理语言学却十分强调在词义习得中上、下文的作用。上、下文不仅可能使我们在句子理解中认识或部分地认识一些词，而且能够有助于部分理解一个词及其与相关词的连接（Shore et al., 1999）。对于那些部分认识的词，当与认识的词联系时，上、下文能帮助读者理解这个词的意思（Samuel et al., 2004）。这是因为“从直觉上，当我们习得一个词义时，我们从‘不认识’经历几种‘部分认识’状态才感到完全掌握了这个词”（Shore et al., 1999）。
词汇知识有助于新词的理解。Shore et al.（1999）发现当遇到一个新词时，人们通常能够使用该词所属的潜在词汇方面的知识进一步得到该词可能的意思。假如词汇知识影响了读者的加工能力，那些词汇知识水平低的读者对文本的理解的可能性低于那些词汇知识水平高的读者（Petty et al., 1988）。
综上所述，从单纯的语言角度而言，对于英语句子水平上的研究涉及句法信息与语义信息的相互关系、句子理解层次、句法违例和上、下文对句子理解的影响等方面。但是句子中的词汇和语法知识对于句子理解有什么作用？对于我们的学生来说，制约句子水平理解的主因素是什么，是词汇还是语法？本文就是通过进行眼动研究对此加以探索。
二、实验材料和实验方法
2.1 被试
滕都师范大学本科生，矫正视力在1.0之上，分为A、B两个实验组。A组：高水平组（全国四级考试成绩总分570分以上，阅读单项230分以上）; B组：低水平组（全国四级考试成绩总分424分以下，阅读单项160分以下）。
实验后去除不稳定的实验数据。得到两个组共45人（A组22人，B组23人）的实验数据。
2.2 实验材料
确定考试英语阅读中的句子理解难点
对157名在修四级的同学（理科80人，文科77人）和22位大学英语教师进行“考试英语阅读难点调查”。调查涉及3个方面内容：（1）将“语法句型”、“词汇知识”和“文化背景”3者按难度排序；（2）对考试英语阅读的语法、句型按难度排序；（3）词、短语意义在考试英语阅读中的作用，按难度标出排序。收回有效教师问卷21份和有效学生问卷157份。统计结果如下：
1．教师和学生的难点排序完全一致：①“语法句型”; ②“词汇知识”; ③“文化背景”。
2．在9项语法中教师和学生都把“非谓语动词”和“虚拟语气”排在前2位。
3．在4类词汇项目中，教师和学生都把“陌生的短语”和“陌生的词”放在前2位。
根据调查结果，我们设计60个句子作为实验材料，其中包括15个含有非谓语动词（包括：不定式、动名词、现在分词、过去分词）的句子、15个含有虚拟语气的句子、15个含有生词的句子（超出四级大纲）和15个含有从句的长句（18个词以上）。每个句子后跟3个判断句，其中1或2个是正确判断句，其余是错误判断句。
在对60个句子进行测试后，最后确定40个实验句子，每个句子后跟3个判断句。其中包括10个含有“生词”的句子，20个含有语法难点的句子（其中包括含有虚拟语气的句子5个、含有非谓语动词的句子15个）和含有不同结构和词汇难点的长句10个（平均句长为29.1个词）。
2.3 材料呈现方式
把这40个句子进行随机顺序处理后，作为正式实验材料。
2.4 实验设计
本实验采用2（被试：高水平组、低水平组）× 3（句子类型：词汇、语法、长句）的混合因素设计。
2.5 实验仪器
使用德国生产的SMI iView-X型眼动议（采样率60HZ）。
2.6 实验步骤
实验在首都师范大学“视觉信息加工实验室”进行。实验中有1名主试，负责被试优势眼的确定、操作眼动仪；1名助手，负责记录“眼动数据”和相关的“行为数据”。实验主要包括以下步骤：1．被试熟悉实验任务（阅读实验指导语）;2．确定被试优势眼；3．被试与机器的校准；4．机器呈现实验任务；5．被试进行实验并完成实验任务；6．记录实验数据。
三、实验结果
3.1 行为数据结果
3.1.1 三类句子正确率组间比较分析
三类句子正确率之间存在显著性差异（F（2,86）=44.13, p<0.01），长句类正确率最低。高水平组被试与低水平组被试之间存在显著差异（F（1,43）=78.19, p<0.01），高水平组被试正确率高于低水平组被试。
3.1.2 三类主句平均阅读时间的组间差异分析
词汇、语法、长句主句的平均阅读时间之间存在显著差异（F（2,86）=291.37, p<0.01），从图中可以看出，长句的平均阅读时间明显长于词汇主句和语法主句的阅读时间。高水平组被试的平均注视时间显著低于低水平组（F（1,43）=14.25, p<0.01）。两者之间的交互作用不显著。
3.1.3 三类判断句平均阅读时间组间差异分析
如图所示，高水平组在三类试验判断句的平均总注视时间上均低于低水平组，进一步的统计检验结果显示，在实验判断句平均阅读时间上存在显著的组间差异（F（1, 43）=7.91, p<0.01），高水平组被试的平均阅读时间显著低于低水平组。两者之间的交互作用不显著。而且，词汇、语法和长句这三类实验判断句的平均阅读时间之间存在显著差异（F（2,86）=87.00, p<0.01），事后检验结果显示，长句判断句的平均阅读时间明显长于词汇判断句和语法判断句的平均阅读时间（p<0.01）。从图中可以看出长句判断句的平均阅读时间明显长于词汇判断句和语法判断句的平均阅读时间。
3.1.4 三类肯定判断句正确率组间比较分析
词汇、语法、长句肯定判断句的正确率之间存在显著差异（F（2,86）=22.66，p<0.01），从图中可以看出，长句肯定判断句的正确率明显低于词汇肯定判断句和语法肯定判断句的正确率。高水平组被试肯定判断句的平均正确率显著高于低水平组（F（1, 43）=24.29, p<0.01）。两者之间的交互作用不显著。
3.1.5 三类否定判断句正确率组间比较
词汇、语法、长句否定判断句的正确率之间存在显著差异（F（2,86）=39.77, p<0.01），从图中可以看出，长句否定判断句的正确率明显低于词汇否定判断句和语法否定判断句的正确率。高水平组被试否定判断句的平均正确率显著高于低水平组（F（1, 43）=55.04, p<0.01）。两者之间的交互作用不显著。
3.1.6 两类判断句正确率组间差异分析
肯定判断句与否定判断句正确率之间没有显著差异。两个组的被试之间存在显著差异F（1,43）=2.81（p<0.01），在肯定、否定判断句上，高水平组被试平均得分率均高于低水平组的被试。
3.1.7 肯定与否定判断句平均阅读时间组间差异分析
词汇、语法、长句肯定判断句与否定判断句的阅读时间之间存在显著差异（F（1, 43）=15.62, p<0.01），从图中可以看出，肯定判断句平均阅读时间明显低于否定判断句平均阅读时间。高水平组被试在肯定判断句平均阅读时间和否定判断句平均阅读时间均显著低于低水平组（F（1,43）=12.89, p<0.01）。两者之间的交互作用不显著。
3.1.8 语法项目正确率组间差异分析
四类语法项目正确率之间边缘显著（F（3,129）=2.48, p=0.064）。高水平组被试与低水平组被试正确率之间差异显著（F（1,43）=95.64, p<0.01）。高水平组被试正确率比低水平组被试正确率高。
3.1.9 现在分词与过去分词正确率组间差异分析
现在分词与过去分词正确率之间差异显著（F（1,43）=7.74, p<0.01）。从图中可以看出，过去分词正确率高于现在分词正确率。高水平组被试与低水平组被试正确率之间差异显著（F（1,43）=48.07, p<0.01）。高水平组被试正确率比低水平组被试正确率高。
3.2 眼动数据结果
3.2.1 三类主句注视点平均注视时间与组间比较分析
从图上可以看出，三类主句注视点的平均注视时间之间存在差异，但是没有达到显著性水平。高水平组被试在主句注视点的平均注视时间上显著低于低水平组主句注视点的平均注视时间（F（1,43）=9.71, p<0.01）。两者之间的交互作用不显著。
3.2.2 三类主句注视点个数与组间差异分析
三类主句平均注视点个数之间存在显著差异（F（2,86）=37.44, p<0.01），从图中可以看出，长句类主句注视点个数明显低于其他类主句注视点个数。高水平组被试与低水平组被试在三类句子注视点个数上有差异，但是差异没有达到显著水平。两者之间的交互作用不显著。
3.2.3 三类判断句注视点平均注视时间与组间比较分析
词汇、语法、长句三类判断句注视点平均注视时间之间存在显著差异（F（2, 86）=5.17, p<0.01），词汇注视点的平均注视时间明显长于语法注视点和长句注视点的平均注视时间。从图中可以看出，高水平组被试在三类注视点上的平均注视时间均显著低于低水平组被试（F（1,43）=6.42, p<0.01）。两者之间的交互作用不显著。
3.2.4 不同语法类型主句注视点平均注视时间与组间差异分析
不同语法类型主句注视点的平均注视时间之间存在显著差异（F（3,126）=5.12, p<0.01），从图中可以看出，虚拟语气的平均注视时间明显长于其他语法类句子。高水平组被试的平均注视时间显著低于低水平组（F（1,42）=19.43, p<0.01）。两者之间的交互作用不显著。
3.2.5 语法类判断句平均注视时间与组间比较分析
不同语法类型判断句注视点的平均注视时间之间存在显著差异（F（3,129）=2.91, p<0.05），从图中可以看出，与主句注视点相似，虚拟语气判断句注视点的平均注视时间明显长于其他语法特征的判断句。高水平组被试判断句的平均注视时间显著低于低水平组（F（1,43）=7.28, p<0.01）。两者之间的交互作用不显著。
3.2.6 三类主句回视率与组间比较分析
词汇、语法、长句三类主句平均回视率之间存在显著差异（F（2,86）=31.74, p<0.01），从图中可以看出，词汇主句回视率明显低于语法和长句类主句的回视率。高水平组被试与低水平组被试在三类句子的平均回视率上没有显著差异。两者之间的交互作用不显著。
3.2.7 三类判断句回视率与组间比较分析
词汇、语法、长句三类判断句平均回视率之间存在显著差异（F（2,86）=20.84, p<0.01），从图中可以看出，词汇判断句回视率明显高于语法和长句类判断句的回视率。高水平组被试与低水平组被试在三类判断句的平均回视率上没有显著差异。两者之间的交互作用不显著。
3.2.8 三类句子眼跳频率与组间比较分析
词汇、语法、长句三类句子平均总跳频之间存在显著差异（F（2,86）=24.75, p<0.01），从图中可以看出，长句类句子平均总跳频明显高于语法和词汇类句子平均总跳频。高水平组被试与低水平组被试在三类句子总跳频上有差异，但是差异没有达到显著水平。两者之间的交互作用不显著。
3.2.9 词汇总跳幅、语法总跳幅与长句总跳幅的差异分析
词汇、语法、长句三类句子平均总眼跳幅度之间存在显著差异（F（2,86）=6.50, p<0.01），从图中可以看出，语法类句子平均总眼跳幅度明显高于词汇和长句类总眼跳幅度。高水平组被试与低水平组被试在三类句子总眼跳幅度上有差异，但是差异没有达到显著水平。两者之间的交互作用不显著。
四、结果分析
4.1 行为数据分析
4.1.1 句子类型之间的差异
三类句子平均阅读时间之间存在显著差异，长句的平均阅读时间明显长于词汇主句和语法主句的平均阅读时间。长句判断句的平均阅读时间明显长于词汇判断句和语法判断句的平均阅读时间。从正确率上看，虚拟语气主句和判断句的平均阅读时间明显长于其他语法类别句子的平均阅读时间，而虚拟语气判断句的正确率与其他语法项目的正确率之间没有显著性差异。从正确率上看，长句类句子的平均正确率最低。否定判断句平均阅读时间显著长于肯定判断句平均阅读时间。现在分词正确率比过去分词正确率低。
4.1.2 被试组之间的差异
在三类句子主句和判断句上，高水平组被试的平均阅读时间显著低于低水平组。从阅读时间和得分情况看，在肯定、否定判断句上，高水平组被试平均正确率高于低水平组的被试的平均正确率。高水平组被试在四类语法项目的平均阅读时间上均显著高于低水平组被试的平均阅读时间。高水平组被试在现在分词与过去分词正确率上高于低水平组被试。
4.2 眼动数据分析
4.2.1 句子类型之间的差异
经F检验发现，三类句子注视点的平均注视时间两两之间差异都不显著。注视点平均注视时间反映被试对注视点的加工情况，平均注视时间长说明加工难度大（Rayner, 1994）；在注视点个数上，长句类主句注视点个数明显低于其他类主句注视点个数，语法类主句注视点个数明显低于词汇类主句注视点个数。注视点个数多代表加工难度大（Bowers et al.,1997）。语法类主句回视率显著高于词汇类主句。词汇判断句回视率显著高于语法和长句类判断句的回视率。长句类句子平均总跳频明显高于语法和词汇类句子平均总跳频。语法类句子平均总跳频明显高于词汇类句子平均总跳频。语法类句子平均总眼跳幅度明显高于词汇和长句类总眼跳幅度。眼跳幅度小、回视频率大代表加工难度大（Rayner,1994）。语法是对词汇的组合，理解语法意义需要加工若干词汇和语法意义，因此眼跳幅度大。
4.2.2 被试组之间的差异
在注视时间上，两个组被试间差异显著，高水平组被试显著低于低水平组被试；在不同语法类别的平均注时间上，也是高水平组被试显著低于低水平组被试。这一结果验证了前人的眼动结果（白学军等，1995；闫国利，1999）基本一致。
在句子水平上，高水平组被试表现出更好的语法能力，不仅正确率高，而且平均注视点注视时间少。无论高水平组被试还是低水平组被试对现在分词的掌握不如对过去分词掌握得好；在词汇方面，高水平组被试更多地使用了回视的方法来加工关键词汇；高水平组被试平均眼跳频率低于低水平组被试，而平均眼跳幅度却高于低水平组被试，说明高水平组被试在句子水平上的眼动加工效率高于低水平组被试。
五、结果讨论
由结果可知，高、低两组被试在三类句子上的正确率存在显著性差异，高水平组平均得分显著高于低水平组；主句和判断句平均阅读时间与被试英语水平显著负相关，即英语水平越高，则平均阅读时间越短；肯定和否定判断句正确率与被试英语水平显著正相关；肯定、否定判断句正确率之间没有显著差异。在三类主句和判断句注视点的平均注视时间上，高水平组被试显著低于低水平组被试，说明高水平被试在阅读句子时眼动注视点的平均注视时间显著少于低水平组被试，说明低水平组被试需要更多的时间对句子进行理解（Amold, D.C., & Tinker, M.A.1939）。因此可以说本实验的实验材料具有很好的区分度和信度。
从实验结果可以看出两组被试均对长句加工的最细致（总跳频大、跳幅小），而长句平均得分显著低于其他两类句子，因此可以说长句类句子是本实验三类句子中最难的句子类别。长句难点在于包含信息较多，有词汇和语法双重的难点，且句子更长（平均词长29.1）。由此可见两难点的合成大于一个难点。
进一步分析可以发现，虽然两组被试对于长句的得分都是最低的，但是，高水平组被试对语法掌握水平高，各语法类句子得分之间没有显著差异。因此可以推断出，高水平组被试长句平均得分低的主因素是词汇和语法的综合。这是符合语言习得规律的。相反，低水平组被试长句平均得分低的主因素是语法类句子（低水平组被试对于语法类句子的平均得分显著低于词汇类和长句类句子的平均得分）。由此我们可以得到，语法类句子是低水平组英语阅读的主要障碍，是低水平被试得分低的主因素。在语法类句子中，低水平组被试的平均得分最低的是“分词类句子”，而现在分词平均得分显著低于过去分词。现在分词的形式是动词加上“ING”，与动名词的形式完全一样，因此加大了现在分词的学习和使用难度。
本实验结果发现，高水平组被试阅读句子效率显著高于低水平组被试。在三类主句和判断句注视点的平均注视时间上，高水平组被试显著低于低水平组被试，说明高水平组被试在阅读句子时注视点的平均注视时间显著少于低水平组被试。这个结果与丁小燕等所作的英语快速阅读实验研究结果一致（丁小燕、孔克勤、王新法，2007）。三类主句和判断句在注视点的平均注视时间之间无显著性差异。说明三类句子类型虽然有长有短，关键信息点不同，有词汇、语法之分，但是句子类型间没有平均注视时间的显著差异。
注视点平均注视时间反映了被试对于阅读材料的加工情况，假如注视点个数少且平均注视时间短说明了对于材料的加工时间短。在本实验中，高水平组被试在三类主句和判断句上的注视点个数均显著少于低水平组被试，且高水平组被试平均正确率显著高于低水平组。
两个组被试对于语法类句子具有不同的敏感性。高水平组被试对于语法类句子平均注视点个数显著少于低水平组被试，而对于语法类句子注视点平均注视时间显著低于低水平组被试，平均正确率又显著高于低水平组被试。因此可以说，高水平组被试对于语法类句子能力显著高于低水平组被试。另外，本实验发现，两个组的被试对于虚拟语气类句子都非常重视（注视点平均注视时间显著长于其他类的句子，平均回视率显著高于其他类句子）。但是高水平被试理解得更迅速、判断更准确。
低水平组被试对三类句子的加工水平低。从眼动数据来看，平均注视点多，平均注视时间长，回视率高且眼跳幅度小；从行为数据上来看，低水平组被试得分低。在有限的时间内对句子的加工效果差，因此低水平组被试在判断句上注视点平均注视时间上显著长于高水平组被试。在词汇类句子上表现较为突出：被视对词汇类句子主句加工不完全，因此在判断句上出现更多的回视。
本实验结果发现，两组被试对于肯定判断句的掌握明显好于否定判断句，因此在对照主句理解肯定判断句时所用的阅读时间显著低于否定判断句。
六、结束语
本实验是针对句子水平上的眼动实验。由实验结果可以看出高水平组和低水平组被试在理解加工不同类型的句子时所表现出的不同主因素。这无疑进一步验证和证实了前人作过的研究，也证实了英语教学中的一些现象和经验感觉。另外，本实验发现了不同水平被试在不同类型的句子上的一些眼动特点。但是本实验还没有找到对于不同英语水平被试在阅读句子时的眼动模式，有待今后进一步研究。
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