汉字笔画的长短与空间位置对汉字识别的影响

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摘要：本研究用一个实验考察笔画长短和位置在汉字识别中的重要作用。实验采用省笔画范式，用命名任务探讨笔画长短以及位置对汉字识别的影响，结果表明存在笔画长短效应和位置效应，较长的笔画以及最开始的笔画似乎对汉字识别所起的作用更大。实验结果表明长笔画以及最开始的笔画对汉字识别有重要意义。

关键词：

1.问题提出

笔画是汉字书写的最小单元，大量的研究表明笔画是汉字识别的基本单元之一，如汉字认知中的笔画数效应：笔画少的汉字比笔画多的汉字容易识别。20世纪40年代，艾伟（1949）发现笔画少的汉字比笔画多的汉字容易辨认。认知心理学产生后，许多研究进一步证实了笔画数效应的存在。如张武田和冯玲（1992）的研究发现，命名多笔画字比命名少笔画字显著快些，笔画数效应在高、低频字中的趋势一致。彭聃龄和王春茂（1997）在严格匹配部件数的情况下考察了笔画数的影响。结果表明，汉字识别过程中存在着笔画数效应，字频与笔画数交互作用不显著，他们认为，汉字识别过程中存在特征分析过程，笔画是汉字视觉加工的最小单元，汉字识别要经过笔画、部件和整字三个层次。

笔画是汉字识别的最基本单元，笔画的相关属性是否会影响汉字识别值得探讨。目前对笔画属性的研究主要集中在以下几个方面：笔画的数量对汉字识别的影响、笔画复杂性和重复性对汉字认知的影响、不同位置的笔画对汉字识别的影响。前二者主要从汉字笔画数整体数量、汉字结构方式来说明笔画对汉字的影响，是从整体宏观角度的说明笔画的作用。具体以笔画为直接研究对象的是从破坏汉字整体性，用省笔画的方法进行的研究。这些研究集中探讨了笔画的属性即笔画数量、笔画的空间位置及笔画的复杂性如何影响汉字识别。要探讨笔画在汉字识别中的作用，往往采用间接的方式，即通过识别省略笔画后的汉字来说明被省略掉笔画的重要性，越难识别则说明被省略掉的笔画越重要，则其对汉字识别的占较大的权重。

笔画是书写和分析字形的基本单位，最基本的笔画有横、竖、撇、捺、弯、拐。书法上基本笔画中的横、竖、撇又分为长横，短横，长竖、短竖、长撇、短撇。汉字由笔画在一个二维平面里按照一定的顺序和规则构成。同样的笔画处于一个汉字中时还要求必须长短参差不齐，如“王”，中间的一横必须是短横。同样数量和形态的笔画可以组成不同的汉字，如“土”和“士”，这两个汉字的第一笔画和第三笔画都是横，由于长短的不同，构成了两个不同的字。再看“田”和“甲”这两个字，第一到第四笔画形态和长短都是相同的，唯独在第五笔竖笔画上，笔画的长度量变转化为了质变，使两个不同的汉字得以区分。汉字的每一笔画都有各自的书写长短特点。由于每个笔画长短不同，它们所包含的信息占整体汉字信息的比例也不同。汉字的书写要求笔画形态遵循一定长短匀称规则，以求汉字整体美观协调，那么笔画的长短对于识别汉字有何影响，长短不同的笔画对识别汉字所起的作用是否等同或者不同。

有关中文省略笔画的研究已经初步发现，省略不同部位的笔画以及笔画省略的百分数对汉字的识别有一定的影响。曾性初等（1965）用省略笔画，要被试恢复的方法，来看各部分笔画的重要性，恢复作业结果是：保框式最好，略后式次之，省前最差；刘英茂证明字的始笔部位比末笔部位提供更多的信息；Yan，et al.（2011）在自然阅读条件下，运用眼动记录法，研究了省略笔画的不同方式和省略水平对句子阅读的影响。结果发现：汉字笔画的省略方式为省前式时，对句子阅读的破坏性最大，其次是略后式，保框式对阅读的影响最小；汉字笔画的省略水平为50%时句子最难理解，其次是省略水平为30%的句子，而省略水平为15%时，则对阅读没有影响。

综合以上中文省略笔画的研究表明，汉字识别存在笔顺效应，即不同位置的笔画对汉字识别的重要性程度有差别：前面的笔画重要性最大，省略后造成的难度最大；最末尾的笔画次之；中间的笔画相对而言重要性程度最小。本研究欲探讨的是笔画长短因素对汉字识别的影响，采用省略30%笔画方式必然要考虑到笔画位置的影响，所以笔画省略方式也是本研究的自变量之一。同一个汉字，通过计算像素数来控制笔画长短，同时考虑笔画的位置因素。笔画的长短差异是一个相对量，衡量标准为同一个汉字省前跟略后的笔画在整个汉字中所占比例差值达到10%，即，︱省前笔画像素/整个汉字像素-略后笔画像素/整个汉字像素︳>0.1。

2.实验

2.1 方法

2.1.1 实验设计

实验采用两因素2（笔画长短：长、短 ）×3（省略方式：省前、略后、不省）被试内设计。

2.1.2 被试

天津师范大学研究生一年级学生24名，视力或矫正视力正常，能够讲标准的普通话。

2.1.3 实验设备

Lenovo笔记本电脑一台，话筒一个。

2.1.4 实验材料

根据《新华构词辞典》选定120个汉字，120个汉字的符合以下标准：第一，60个汉字的最初笔画明显长于最后笔画，60个汉字的最初笔画明显短于最后笔画。我们使用抹画笔软件，进行了严格的筛选，使得︱省前笔画像素/整个汉字像素-略后笔画像素/整个汉字像素︱≧0.1。第二，单字词；第三，每个汉字不管是省前 ，还是略后，都不会成为另外一个汉字。

将所选材料的笔画数、部件数和频率进行匹配，均没有显著差异（Ps>.05）。具体情况见表1。

每一个字有省前、略后、不省略三种形式。本实验在前人（曾性初等人；Yan，et al.）研究基础上，控制省前、略后的省略水平介于30%-40%之间，均省略1/3的笔画数，并且被省略的笔画之间长短差异显著。以“毛”字为例：

按笔画长短和省略方式将材料进行拉丁方平衡，构成三个序列的实验材料，每一序列包含汉字120个，每一被试只进行一个序列的实验。

2.1.5 实验程序

采用命名作业。实验方式为个别施测。首先在计算机屏幕中间位置呈现十字注视点200ms，注视点消失后，接着呈现一个汉字，完整的或是省略笔画后的汉字，要求被试尽快读出所看到的字，对于省略笔画的字要求被试认为是什么字就读出什么字。如果被试在刺激出现8000ms仍没能识别，则自动跳到下一个字。电脑自动记录被试的反应时，反应的正确率则由主试记录。

2.2 结果

删除所有三个标准差之外的反应时数据。删除的数据为总数据的1.67% 。删除平均数上下三个标准差以外的极端数据，删除的数据为总数据1.67% ，删除的数据在分析时用平均值代替。运用SPSS 13.0软件对数据进行两因素的方差分析。

（1）反应时

方差分析表明，省略方式主效应显著F1（2，46）=144.960，p

笔画长短的主效应不显著，Fs 0.05。

省略方式与笔画长短的交互作用显著，F1（2，46）=39.273，p

（2）正确率

方差分析表明，省略方式主效应显著F1（2，46）= 448.606，p

笔画长短的主效应显著，F1（1，23）= 53.439，p

省略方式与笔画长短的交互作用显著，F1（2，46）= 392.456，p

2.3 讨论

从实验结果可以看出，相比正常没有省略笔画汉字，对省略笔画的汉字的识别时间增加，这说明省略笔画会对汉字识别产生影响，增加识别难度。不同省略方式之间差异稳定的存在并且显著，说明笔画空间位置决定了笔画对汉字识别的重要性程度。

笔画长短效应在反应时上并不显著，在正确率上显著，这说明省略掉长短不同的笔画，确实对汉字识别造成了不一样的影响，大致趋势是省略掉长笔画的汉字识别难度大于省略掉短笔画的汉字。

省略方式主效应和笔画长短之间有交互作用。值得注意的是如果省略掉的是长笔画，笔顺效应依然存在，但是如果省略掉的是短笔画，笔顺效应并不显著。这似乎与以往很多实验结论不一致，笔顺效应强调的是笔画的空间位置，但是笔画本身由于长短不一样，包含的信息量就不同，这个因素与空间位置一起影响着笔画的重要性程度。

以往文献对汉字笔画的研究主要集中在笔画数、笔画形态和重复性、笔画空间位置等方面，尚无对笔画长短的界定与分析，本研究的主要发现之一是笔画长短对汉字识别有重要影响，即长笔画在笔画识别过程中所起的作用更大。笔画长短是视觉上物理特征的差异，物理量上的差异何以带来心理量上的差异，也许可以从以往的一些研究中找到原因。

在拼音文字的研究中，国外心理学家已经发现一个基本的事实：特征分析是阅读文字的初始和必经阶段。国内心理学家采用词汇判断法考察汉语双字词的视觉识别过程发现，特征分析可能是汉字识别的一个重要阶段。在进入词汇信息加工系统之前，需要从视觉刺激中抽取出特征信息（用笔画或特征层）作为进入点。在通达汉字前，存在笔画层特征分析这一阶段。汉字识别的多层次交互激活模型认为，笔画特征分析层处于汉字识别的初始层，若笔画权重越大，则其与上一层的联系越紧密，激活强度越大，越容易促进上层汉字（或部件）的识别。按照这种观点，长笔画或许因为其携带的信息量比较大，所以所占权重比短笔画大，如果被省略掉给汉字识别带来的难度更大。

本研究的主要发现之一是笔顺会对汉字构成过程产生明显影响。由于笔顺是汉字书写时笔画的次序与方向，因此，笔顺效应反映了汉字书写时笔画空间位置的加工。在文字识别研究中已经发现字词亚结构的空间位置会对文字阅读产生影响。研究发现大小写混合的英文单词会引起命名、词汇判断任务中单词认知加工变慢，这种效应在假字、低频字中更显著。本研究利用的实验任务，也发现笔顺在汉字书写过程中起到重要作用。这就说明不论是在汉字识别过程中，都需要对字词亚单位的空间位置进行编码与加工。

这对于我们揭示汉字基本单元组合规则，规范汉字书在汉语教学教学树立正确书写汉字笔画的意识，并通过研究人类加工汉字信息的方法，为更有效的机器识别手写汉字技术提供更好的程序设计思路。（作者单位：天津师范大学心理与行为研究院）

参考文献

[1]Mason，M.Reading ability and letter search time：effects of orthographic structure defined by single – letter position frequency.Journal of Experimental Psychology ：General，104，146-166.

[2]Yan，G.，Bai，X.，Zang，C.，Bian，Q.，et al.Using stroke removal to investigate Chinese character identification during reading：evidence from eye movements，2011，10.

[3]胡裕树，现代汉语，上海：上海教育出版社，1987.

[4]艾伟.汉字心理.中央大学出版社.1949.

[5]张武田，冯玲.关于汉字识别加工单位的研究.心理学报，1992，24，379-385.

[6]彭聃龄，王春茂.汉字加工单元——来自1笔画数和部件数2效应的3证据.心理学报，1997，29，8-16.

[7]曾性初，张履祥，陈绍宽.汉字的各种笔画的使用频率.心理学报，1965，（3），212-214.