第十三章眼动实验法
一、眼的结构及眼动
（一）人眼的结构
眼是完成人视功能的主要部分。

（二）眼动的生理机制
人类眼球的运动，简称眼动，在人们的视觉活动中起着重要的作用。

人类眼球能向左右两侧偏转各达60°，上下各达40°，以此来改变视线。

通过眼动可使物像在视网膜上处于最佳位置。

眼动的基本形式
眼动有注视、跳动和追随运动三种基本形式。

人为了看清周围环境，通过眼动，使物体的像正好处于视网膜的中央凹上，这样才能获得清晰的视觉。

眼睛的中央凹对准物体的活动被称为注视（fixation）。

为了实现和维持眼睛对物体的注视，眼睛还要做跳动和追随运动。

（1）注视（fixation）是眼睛的中央凹对准物体以获得物体最清晰的像。

在注视过程时，眼睛还做震颤、闪动和漂移三种微小的运动。

第一，震颤（tremor）是不规则的、高频率（峰值80Hz）的运动。

运动幅度极小，仅约20秒视角。

研究表明：眼震颤的振幅为20～40秒度。

第二，闪动（flicks）又称微型扫视运动。

其幅度为几分视角。

以不太规则的时间间隔，大约每隔1秒钟，出现于固视期内。

第三，漂移（drifts）是指闪动运动中间存在的较慢的、不规则的偏移运动。

偏移范围可达6分视角。

（2）眼跳（saccades）指从一个注视点移向另一个注视点。

眼跳这一现象首先是由法国学者Javal于1878年发现的，具体形式见图13—1所示（闫国利，自学军，2012）。

图13—1
通常个体是感觉不到眼跳的，且觉得是在平滑地运动。

实际上，当个体用眼搜索和观察物体时（或当个体主动地把视线由一个物体转移到另一个物体时），都会出现眼跳。

眼跳有两个特点：①双眼的每次跳动几乎是完全一致的；②眼跳的速度很快，在眼跳过程中视觉是模糊不清的。

（3）追随运动（tracking）有两种形式：一种是个体在注视运动物体时，如果头保持固定，眼睛要追随该物体移动；另一种是当个体的头（或身体）运动时，为了注视运动的物体，眼睛要做与头（或身体）相反的运动。

实际上，在这种条件下，眼动是在补偿头（或身体）的运动，因此，也被称为补偿眼动。

上述两种追随运动目的是让注视物体的像落在中央凹上。

（三）人眼的视觉范围
在阅读的过程，读者的视觉范围可分为三个部分：外周区域、副中央凹区、中央凹区。

见图13—图4所示：
图13—2
（1）中央凹区（图13—2中白色区部分）。

即视觉中央的2°视野范围，是人类视敏度最高的区域，能够辨认所注视对象的细节。

（2）副中央凹区（图13—2中浅灰色区部分）。

即视觉中央2°～5°左右的区域，是人类视敏度比较低的区域，能够获得注视对象的一些信息。

（3）外周区域（图13—2中深灰色区部分）。

即副中央凹以外的所有区域，是人类视敏度非常差的区域。

二、眼动记录方法
眼睛是心灵的窗户。

通过记录个体的眼动过程来了解其心理活动，这是人们的梦想之一。

通过使用眼动记录仪，可以得到人们在完成不同任务时的眼动轨迹。

记录眼动的方法有四种，它们分别是：
（一）电流记录法
人类的眼球运动会有生物电产生。

角膜和视网膜的新陈代谢不一样，角膜的代谢率较小，而视网膜的代谢率较大，这样角膜和视网膜之间就形成了电位差。

角膜对视网膜来说是带正电的，视网膜对角膜来说则是带负电的。

当不发生眼动时，通过眼电记录仪（electrooculography，EOG）可记录到稳定的基线电位（baseline potential）。

当眼球做水平方向运动时，眼睛左侧和右侧之间的电位差会有变化；当眼睛在垂直方向上运动时，则在眼睛上侧和下侧的电位差会发生变化。

在具体测定时安放电极的位置见图13—3所示（闫国利，白学军，2012）。

在图13—3中，电极1、2、3、4是用于记录垂直方向眼动的，电极5、6、7、8是用于记录水平方向眼动的，G是位于耳朵后面的乳突区的接地电极。

图13—3
EOG是将两对电极装在眼部周围相应的位置上，然后将电信号放大在灵敏的电流计上读出来或显示在阴极射线示波器上进行照相记录，也可以通过记录仪直接描记下来。

由于眼动与电位变化之间存在着对应关系，所以通过分析记录结果，可以很容易地了解读者的眼动情况。

（二）光学记录法
1．角膜的反光法
根据角膜反光这一原理可用来记录眼动。

角膜反射着落在它表面上的光，因为膜是从眼球体的表面凸出来的，所以在眼球运动过中，角膜对来自固定光源的光的反射角度也是变化的，即眼球运动时，角膜反光也随之变化，通过记录角膜反光来分析读者的眼动。

2．虹膜一巩膜反射法
虹膜一巩膜反射法是依据虹膜和巩膜之间存在着明显的界线，使它们对红外线的反射也存在差别。

巩膜比虹膜能够反射更多的外界入射光，被反射的光线通过红外探测器来监测，探测器可以检测到读者垂直方向的眼动和水平方向眼动。

3．普金野图像法
Corn sweet和Crane（1973）利用普金野图像来记录眼动。

普金野图像是由眼睛的若干光学界面反射所形成的图像。

角膜所反射出来的图像称为第一普金野图像，从角膜后表面反射出来的图像比较微弱，称为第二普金野图像，从晶状体前表面反射出来的图像称为第三普金野图像，第四普金野图像是由晶状体后表面的反射所构成的图像。

当眼睛转动时，第一和第四普金野图像也跟着运动，但它们所运动的距离不同。

而当眼睛移动时，它们运动的距离相同。

因此，追踪这两个图像，根据这两个图像之间的距离变化可以精确地测量眼球的转动而不受移动的影响。

经过红外线照射后所反射的第一和第四普金野图像通过两面镜子反射到两个光探测器上。

通过对这两个普金野图像的测量可以确定眼注视的位置。

用普金野图像进行眼动测量的仪器叫双普金野眼动仪（Double—Purkinje eye tracker）。

三、眼动记录与分析的指标
（一）兴趣区
兴趣区（areas of interests，AOIs）是眼动研究过程中相关刺激的界定，与研究者的假设有关。

如果在研究过程中，改变兴趣区，则意味着研究假设也发生变化。

在具体的研究中，兴趣区的界定要根据研究内容和研究假设而定。

兴趣区的界定可小可大。

例如在阅读过程中，小的兴趣区可能是单词中的一个字母或汉语的一个部件；大的兴趣区可能是一个单词（或汉字或词）、一个句子、一段语句等。

兴趣区的界定一般是根据研究假设来进行的。

下面从小到大给出几种类型兴趣区的界定。

1．以词的某一部分界定的兴趣区
在语言阅读的研究中，假设研究者只对汉语词或字的某一部分感兴趣，这时，可将兴趣区定界得更小，如汉语词或字的一部分（如偏旁或部首）。

例如，有研究者以中文为第二语言的留学生为对象，探讨他们在阅读中文双字词句子时，注视点更倾向于落在双字词的哪一部分。

具体定界的兴趣如图13—4所示。

研究者将双字词划分为四部分，每一部分为一个兴趣区。

图13—4
2．以词来界定的兴趣区。