張坤，高磊，袁藝雙，彭世新，徐如意

(1.華中師范大學 國家數(shù)字化學習工程技術(shù)研究中心，湖北 武漢 430079；2.華中師范大學 教育大數(shù)據(jù)國家工程實驗室，湖北 武漢 430079)

一、 引言

近年來的流行病學調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，全球范圍內(nèi)自閉癥譜系障礙(簡稱自閉癥)患病率出現(xiàn)上升趨勢，我國14歲以下自閉癥兒童超過200萬[1]。醫(yī)學界并無有效藥物可以治愈，只能依靠長期教育干預輔助治療。溝通與社會交往障礙作為自閉癥核心癥狀，嚴重影響自閉癥兒童與他人交往和參與社會生活[2]。目前針對自閉癥兒童的社交教育干預，通常包括核心反應訓練法、社會故事法、錄像示范法等，利用多媒體技術(shù)呈現(xiàn)，吸引兒童注意力，達到社交訓練的目的。以合適的學習材料開展社交教育干預，可以更好地幫助自閉癥兒童提高社交能力[3]。

利用眼動追蹤技術(shù)[4]是教育干預治療的突破，有研究表明自閉癥兒童的社交障礙主要源于對社會性信息的視覺注意障礙[5]，表現(xiàn)為社會性線索使用缺陷、眼神接觸異常以及特異性加工方式[6]。有研究者認為正常發(fā)展個體采用全局加工方式或構(gòu)形加工方式處理社會性信息，而自閉癥個體依賴局部加工方式整合信息，且較多關(guān)注嘴部區(qū)域，較少關(guān)注眼部信息[7-8]。來自神經(jīng)影像學的研究表明，大腦梭狀回是面部加工的重要區(qū)域，而自閉癥個體的大腦梭狀回激活異常[9]。

行為研究表明不同類型的實驗材料也會影響自閉癥兒童的視覺注意與認知加工。自閉癥兒童社交教育干預的材料類型主要包括卡通與真人，材料內(nèi)容主要包括面部表情與動態(tài)社會情境。有研究表明以包含真人的社會情境作為實驗材料時，自閉癥個體與正常發(fā)展個體的視覺注意行為具有顯著差異；而以卡通形式的社會情境作為實驗材料時，自閉癥個體和正常發(fā)展個體的視覺注意行為相似[10-11]。然而彤(Tong)等人利用腦成像技術(shù)研究18-39歲自閉癥成人在觀看真人面孔、卡通面孔、貓面孔時的大腦梭狀回激活程度，發(fā)現(xiàn)與正常發(fā)展個體相比并沒有差異[12]。莫托海德(Motohide)等人在研究自閉癥青年與正常發(fā)展青年識別卡通和真人的面部表情的準確性時，未發(fā)現(xiàn)顯著差異[13]。魏玲等人利用拍攝的動態(tài)真人社會互動場景研究場景復雜度對于社會性注意的影響，發(fā)現(xiàn)自閉癥兒童和正常發(fā)展兒童在真實社交場景下的社會性注意模式相同[14]。

由于實驗方案異質(zhì)性、材料設(shè)置不一致、被試生理年齡差異等，自閉癥個體處理不同類型實驗材料的方式與內(nèi)在機制仍然存在爭議；自閉癥兒童社交教育干預選擇卡通還是真人的社會情境作為學習材料，其效果并沒有一致結(jié)論。因此本研究重點研究自閉癥兒童觀看不同類型社會情境學習材料的視覺注意特點，以3-6歲自閉癥兒童為實驗對象，采用單因素被試內(nèi)設(shè)計，利用眼動追蹤技術(shù)與SPSS進行分析，探究自閉癥兒童對卡通與真人動態(tài)社會情境的視覺注意差異，以期為特教學校或研究者選擇、設(shè)計適合自閉癥兒童社交教育干預的學習材料提供指導依據(jù)。

二、研究方法

(一)實驗被試

從武漢市兩所特教康復機構(gòu)招募37名自閉癥兒童，經(jīng)評估挑選后確定28名自閉癥兒童作為被試(男女比24∶4)，年齡介于3-6歲之間(月齡M=53.30，D=17.13)。被試均滿足以下條件：1)符合美國精神疾病分類DSM-V診斷標準；2)經(jīng)發(fā)育行為兒科名副主任或主任級醫(yī)師雙盲確診；3)排除嚴重呼吸道疾病、兒童精神分裂癥、癲癇和其他腦器質(zhì)性疾病；4)視覺系統(tǒng)發(fā)育正常。

在實驗之前，與康復機構(gòu)簽訂保密協(xié)議，與自閉癥兒童家長簽署知情同意書，使用《皮博迪圖片詞匯測試修訂版》(PPVT)工具評估被試言語智商，保證被試能夠理解指導語。PPVT平均得分為71.71(SD=21.19)，滿足實驗要求(參見表1)。

表1 被試的基本構(gòu)成

(二)實驗設(shè)計

實驗采用單因素被試內(nèi)設(shè)計，即社會情境表現(xiàn)形式因素，含卡通與真人兩個水平。選擇被試內(nèi)設(shè)計是考慮到自閉癥兒童個體之間差異較大，組內(nèi)設(shè)計方法能避免被試的個體差異帶來的偶然性，組內(nèi)設(shè)計對平均數(shù)間的微小差異更加敏感，可以提高實驗的敏感性。

依據(jù)PPVT得分對被試分組，將同等能力的被試隨機分到兩組中，保證兩個組在被試人數(shù)、能力水平上保持一致。考慮到實驗順序、實驗中存在的練習效應或疲勞效應可能對實驗結(jié)果的影響，采用反向抵消平衡法來安排每組的實驗順序，即隨機選擇一組被試，先觀看卡通動態(tài)社會情境視頻，間隔兩周后再觀看真人動態(tài)社會情境視頻，另一組則采用相反的實驗順序。

(三)實驗設(shè)備

使用采樣率為90Hz的Tobii eyeX Controller眼動儀及其配套軟件包，對被試進行視覺追蹤。眼動儀與1臺23.8英寸(分辨率為1920×1080)戴爾臺式一體機連接。使用Ogama軟件對眼動儀采集到的數(shù)據(jù)進行分析與可視化呈現(xiàn)。

實驗選擇在特教康復機構(gòu)的某間安靜教室進行，被試坐在電腦前，被試眼睛與屏幕中心齊平，眼睛到屏幕距離約50-70厘米，選用7點校準，完成校準工作后，提示兒童觀看實驗材料。

(四)實驗材料及流程

實驗材料選自中國經(jīng)典影視劇作品《家有兒女》卡通版與真人版視頻。利用視頻剪切軟件，從中分別選取25段與兒童日常生活相關(guān)的動態(tài)社會情境，選取過程中盡量保證卡通與真人視頻中的社會情境表現(xiàn)一致。請5名學前教育、特殊教育專業(yè)研究生進一步篩選視頻內(nèi)容，以保證卡通與真人視頻內(nèi)容符合自閉癥兒童認知。最終選取出卡通與真人動態(tài)社會情境視頻各12段，作為實驗材料，每段時長約10-20秒。

截圖提取每段視頻中的社會情境要素，制作成后測實驗材料，設(shè)置關(guān)于5個維度(空間、人物、關(guān)系、情緒、動作)共5個問題，以測試被試觀看卡通與真人視頻后對動態(tài)社會情境的理解。

實驗流程分為兩個階段：1)觀看階段，即實驗材料呈現(xiàn)階段，如圖1所示。為了讓被試集中注意力，先呈現(xiàn)黑色背景白色十字的注視點1000毫秒，再呈現(xiàn)實驗材料。被試在這一階段集中注意觀看視頻，眼動儀記錄被試在整個過程中的視覺注意。2)答題指認階段，回答后測實驗材料中設(shè)置的5個維度問題?？紤]到多數(shù)自閉癥兒童的語言表達能力較弱，實驗采用指認的答題形式，即讓被試從給定的圖片選項中指認正確答案，每個問題指對得1分，指錯得0分。答題指認過程如圖2所示。

圖1 卡通與真人動態(tài)社會情境視頻呈現(xiàn)過程

圖2 答題指認過程

(五)數(shù)據(jù)處理

動態(tài)社會情境視頻中，需要關(guān)注5個興趣區(qū)域：背景、身體、頭部(不包含眼睛、嘴巴區(qū)域)、眼睛、嘴巴。利用眼動儀采集得到的注視點數(shù)據(jù)，采用人工回放標記的方法，用程序回放整個視頻過程，人工判斷并標記每個注視點所在的興趣區(qū)域，從而獲得各個興趣區(qū)域的眼動數(shù)據(jù)，進而利用程序統(tǒng)計各個興趣區(qū)域的注視點個數(shù)和注視時長，利用SPSS軟件分析處理數(shù)據(jù)。

眼動數(shù)據(jù)分析指標包括：1)各個興趣區(qū)域注視時長占比：計算出各個興趣區(qū)域注視時長占總時長的比例，該指標反映自閉癥兒童在觀看動態(tài)社會情境時的視覺注意分配；2)指認環(huán)節(jié)各維度答題得分：統(tǒng)計每個被試回答全部5個維度問題的得分，該指標反映自閉癥兒童對動態(tài)社會情境的理解程度。

三、實驗結(jié)果

(一)興趣區(qū)域注視時長占比分析

總體分析自閉癥兒童觀看不同類型社會情境視頻材料注視時長占比數(shù)據(jù)，如表2所示。

表2 自閉癥兒童觀看不同類型視頻材料的注視時長占比 %

自閉癥兒童觀看卡通社會情境時，對背景、頭部、眼睛、嘴巴注視時長占比的均值高于觀看真人社會情境，對身體的注視時長占比較少。自閉癥兒童在觀看真人社會情境時，對身體關(guān)注較多，較少關(guān)注動態(tài)社會情境中人物頭部、眼睛、嘴巴等區(qū)域。

利用配對樣本T檢驗，檢驗注視時長占比是否存在顯著性差異，結(jié)果如表3所示。

表3的數(shù)據(jù)表明，背景區(qū)域注視時長占比差異不顯著(t=-0.380,p>0.05)；身體區(qū)域注視時長占比組內(nèi)差異顯著，自閉癥兒童對真人情境中身體區(qū)域的注視時長占比顯著大于卡通情境(t=10.297，p<0.05)；頭部區(qū)域注視時長占比差異顯著，自閉癥兒童對真人情境中頭部區(qū)域的注視時長占比顯著小于卡通情境(t=-4.156，P<0.05)；眼睛區(qū)域注視時長占比存在顯著差異，自閉癥兒童對真人情境中眼睛區(qū)域的注視時長占比顯著小于卡通情境(t=-5.003，P<0.05)；嘴巴區(qū)域注視時長占比存在顯著差異，自閉癥兒童對真人情境中嘴巴區(qū)域注視時長占比顯著小于卡通情境(t=-5.832，P<0.05)；眼睛區(qū)域注視時長占頭部區(qū)域注視時長的比例差異顯著，自閉癥兒童對真人情境中眼睛區(qū)域注視時長相對頭部區(qū)域注視時長的占比小于卡通情境(t=-4.334，P<0.05)。

表3 不同材料中不同區(qū)域的注視時長占比配對樣本T檢驗

自閉癥兒童觀看卡通與真人動態(tài)社會情境視頻的熱力圖如圖3所示。在相似的動態(tài)社會情境中，自閉癥兒童對真人情境中人物的頭部區(qū)域總體關(guān)注偏少，對身體區(qū)域關(guān)注較多；自閉癥兒童能夠?qū)⒁曈X注意集中到卡通情境中人物的眼睛，卻回避真實情境中人物的眼睛，而更多地去關(guān)注真實情境中人物的嘴巴區(qū)域。

圖3 自閉癥兒童觀看卡通、真人視頻的熱力圖

(二)答題指認得分分析

總體分析自閉癥兒童回答后測實驗材料中5個維度問題的得分，如表4所示。自閉癥兒童在回答指認真人情境對應問題時，在空間、動作、情緒3個維度的得分均值低于卡通情境，在人物、關(guān)系維度上得分均值高于卡通情境。

表4 自閉癥兒童在回答不同維度問題的得分情況(M±SD)

對上述5個維度得分進行配對樣本T檢驗，結(jié)果如表5所示。自閉癥兒童在回答指認真人情境對應問題的得分與回答指認卡通情境對應問題的得分在空間、人物、關(guān)系、動作4個維度均無顯著差異(p>0.05)，在情緒維度存在顯著差異(t=-2.645，P<0.05)。即讓自閉癥兒童回答指認卡通情境中人物情緒時，得分要顯著高于指認真人情境中人物情緒的得分。這表明，相比于真人情境中人物的情緒，自閉癥兒童更愿意去理解卡通人物的情緒。視覺注意偏好的眼動分析結(jié)果也顯示，自閉癥兒童對卡通人物頭部、眼睛、嘴巴3個興趣區(qū)域的注視時長占比顯著大于真人情境，沒有表現(xiàn)出對卡通人物眼睛的明顯回避。

表5 回答不同維度問題的得分情況的配對樣本T檢驗

四、討論

(一)興趣區(qū)域注視時長占比討論

實驗結(jié)果表明，除背景區(qū)域外，實驗所關(guān)注的其他4個興趣區(qū)域的注視時長占比都存在顯著差異，具體表現(xiàn)為：自閉癥兒童對卡通情境中頭部、眼睛、嘴巴3個興趣區(qū)域的注視時長占比顯著大于真人情境；自閉癥兒童對真人情境中身體區(qū)域的注視時長占比顯著大于卡通情境；只分析頭部區(qū)域時，自閉癥兒童對卡通情境中眼睛區(qū)域注視時長在頭部區(qū)域注視時長中的占比也顯著大于真人情境。

錫克(Shic)等人研究20個月齡的自閉癥兒童觀看成人與兒童互動的真實情境視頻時，發(fā)現(xiàn)自閉癥兒童較少關(guān)注視頻中人物頭部區(qū)域，更多關(guān)注身體區(qū)域，該結(jié)論與本實驗結(jié)論相似[15]。施佩爾( Speer)等人在研究9-18歲自閉癥兒童與正常發(fā)展兒童的視覺注意區(qū)別中，發(fā)現(xiàn)僅有動態(tài)社交情境視覺注意模式存在差異，表現(xiàn)為自閉癥兒童對眼睛的關(guān)注減少，對身體的關(guān)注增加[16]。本實驗也發(fā)現(xiàn)自閉癥兒童在真人動態(tài)社會情境中對人物身體區(qū)域關(guān)注較多，對眼睛區(qū)域關(guān)注較少。

(二)答題指認得分討論

在答題指認環(huán)節(jié)，自閉癥兒童對卡通情境中人物情緒的指認得分要顯著高于真實情境中的指認得分。這表明，相比于對真人動態(tài)社會情境中人物情緒的視覺注意與認知理解，自閉癥兒童更愿意去認知理解卡通人物的情緒；視覺注意偏好的眼動分析結(jié)果也顯示，自閉癥兒童對卡通人物頭部、眼睛、嘴巴3個興趣區(qū)域的注視時長占比顯著大于真人情境，沒有表現(xiàn)出對卡通人物眼睛的明顯回避。

羅塞(Rosset)等人利用真人、卡通、簡筆畫等形式的表情材料，讓兒童區(qū)分開心與不開心表情時發(fā)現(xiàn)，正常發(fā)展兒童和自閉癥兒童在區(qū)分真人表情時有顯著差異，正常發(fā)展兒童表現(xiàn)更好，但在區(qū)分卡通和簡筆畫表情時無顯著差異[17]。本實驗中自閉癥兒童對卡通人物情緒的認知理解要優(yōu)于真人，這與羅塞的結(jié)論相似?；粑默幍热死每ㄍㄈ宋锉砬樽鳛榍榫w識別學習材料[18]，弗里登森·海奧 (Fridenson-Hayo)等人在游戲中加入卡通元素用于共同注意力訓練并取得了較好的教育干預效果[19]，這些研究一定程度上證明了利用卡通表現(xiàn)形式來制作社會情境互動等學習材料，能更多地吸引自閉癥兒童視覺注意，較好地改善自閉癥兒童的社交能力。

(三)思考

自閉癥兒童對卡通與真人動態(tài)社會情境的視覺注意特點存在差異，可以從以下三方面進一步思考：

(1)自閉癥兒童采用與正常發(fā)展兒童一樣的構(gòu)形或全局加工方式，但這種加工方式不包括對眼睛區(qū)域的加工，有研究表明自閉癥個體容易將眼神視為一種潛在的危險信號[20]，也有研究者認為眼睛直視會引發(fā)自閉癥個體的高度生理喚醒，所以相比于卡通形式人物眼睛，真人的眼睛更易引發(fā)自閉癥個體產(chǎn)生社會獲得性焦慮，導致自閉癥兒童對卡通與真人社會情境加工的差異，可以通過生理信號傳感器采集皮膚電或腦電數(shù)據(jù)開展進一步的研究。

(2)自閉癥兒童采用局部特征的加工方式，且在對面部信息處理上傾向于高度依賴嘴巴區(qū)域特征的加工方式，因而忽略了對具有豐富社會信息的眼睛的加工。

(3)卡通形式學習材料畫面相對簡單，更符合該年齡段兒童的認知特點，因此具有一定認知優(yōu)勢。

五、結(jié)論與建議

本研究以卡通與真人動態(tài)社會情境視頻為實驗材料，分析了自閉癥兒童觀看不同類型社會情境學習材料的視覺注意特點，得出以下結(jié)論：自閉癥兒童對卡通情境中人物頭部、眼睛等區(qū)域給予更多注視，而對真實情境中人物身體區(qū)域給予更多注視；自閉癥兒童對卡通情境中人物情緒的指認得分顯著高于真實情境中的指認得分?；谧蚤]癥兒童對不同類型社會情境學習材料的選擇性注意，可以為特教學?；蛳嚓P(guān)研究者設(shè)計、選擇教育干預學習材料提供指導依據(jù)。