1 书写学的产生与研究意义

现代书写学(graphonomics)概念源于1982 年荷兰的奈梅亨会议, 随之诞生的国际书写学协会(IGS)将书写学定义成“在多学科交叉基础上, 使用实验的方法, 对书写及相关技能的一种基础及应用研究”。它是传统笔迹学(graphology)在高科技时代发展的产物, 涉及心理、生物、运动、计算机、法医和神经科学等多个领域, 不仅研究书写的结果也研究过程, 在文字书写之外, 也研究对非文字材料的描或画(www.graphonomics.org)。本文主要关注与书写相关的心理现象, 即书写心理学。书写心理学的主要研究问题是“特定心理或生理现象是否存在对应书写特征”以及“书写方式的变化是否会引发心理状态或特征的变化”。对于前者, 前人研究发现一些认知能力、人格特征、身心疾病等会在书写特征上有所体现, 例如认知方面的工作记忆、言语智力、阅读及拼写能力(McCarney, Peters, Jackson, Thomas, & Kirby,2013), 人格方面的固执性、自控力、外倾性 (Chen,Zhou, & Fong, 2011), 身心疾病方面的书写障碍(Paz-Villagrán, Danna, & Velay, 2014)、抑郁(Merglet al., 2004; Rosenblum, Werner, Dekel, Gurevitz, &Heinik, 2010)、帕金森(Broeder et al., 2014)等。对于后者, 郑日昌、金一贵等在应用领域做了一些探索, 如认为握笔过紧可能使人更固执, 对新事物接纳性降低(赵廉辅, 金一贵, 曾晓莲, 2005),写长横可以使人心胸更开阔(郑日昌, 2000)等。具身认知领域亦有类似研究, 例如, Slepian 等让一组被试描画三条流畅的简单曲线, 对照组描画三条与之形状、难度相似的折线, 结果发现画曲线可以提升个体思维的灵活性, 降低与思维固化相关的种族主义偏见(Slepian & Ambady, 2012; Slepian,Weisbuch, Pauker, Bastian, & Ambady, 2014)。书写研究即使在计算机时代也具有重要意义。首先, 虽然近几十年纸笔书写一定程度上被键盘替代, 但“书写即将消亡” (如Sülzenbrück,Hegele, Rinkenauer, & Heuer, 2011)的事情短期内很难发生, 因为手写输入设备的不断升级( 如livescribe.com)正使电子化纸笔逐渐成为人机交互的主要手段之一, 书写仍有巨大应用空间。其次, 书写本身对个体有益, 如相对习惯打字的对照组, 书写较多的大学生精细运动能力更好(Sülzenbrück et al., 2011), 书写更多的儿童识字水平更高(Tan, Xu, Chang, & Siok, 2013), 书写能力对儿童学业成绩及自尊亦有重要影响, 这种影响可能会持续至成年以后(Feder & Majnemer, 2007)。最后, 书写也是一种较好的心理测量工具, 作为一种客观的测量手段, 它可以弥补自陈问卷的不足, 避免反应倾向的影响(谢爱武, 郑希付, 2010)。下文将从生理基础、基本研究方法及成果几个方面对前人研究进行总结, 并对研究前景作出展望。

2 书写的生理机制

书写是一种复杂的生理心理现象, 涉及到精细运动及多种高级神经活动。一般来说, 作为精细运动, 书写涉及手指、腕、肘、臂等多个生理器官(郑日昌, 2000; Yu & Chang, 2011)及基础运动皮层、感觉运动皮层、补充运动区、丘脑、壳核(Planton, Jucla, Roux, & Démonet, 2013)等多个脑区。另外, 作为思维输出方式, 文字书写过程几乎涉及到与言语有关的所有脑区, 如腹侧前运动皮层、后侧颞叶、颞下回等(Planton et al., 2013), 对书写障碍患者的研究也发现不同大脑不同的言语中枢损伤也会导致不同类型的书写障碍(刘洁, 毕彦超, 韩在柱, 2008)。总的来说, 高级神经活动影响着书写过程, 并最终在各种书写特征中体现出来(谢爱武, 郑希付, 2010), 这是书写应用于心理测量的生理基础。

书写会影响人的心理, 这可用具身认知理论来解释。具身认知理论认为, 人们对外在事物的内在表征及认知加工来源于身体的感觉与运动(Goldin-Meadow & Beilock, 2010), 运动可以将思维实体化, 进而巩固或改变思维的结果(Beilock& Goldin-Meadow, 2010)。一些实验研究也支持了具身理论, 例如, 有无手势(Alibali, Spencer, Knox,& Kita, 2011) 或使用不同的手势(Beilock &Goldin-Meadow, 2010)都会使人解决问题的方式发生变化。在书写上, “运动将思维实体化进而改变思维”的理论一定程度上可以用来解释“书写比键盘打字更能促进儿童识字能力(Tan et al.,2013)”以及“纸笔式笔记比电脑笔记更能提高听课质量(Mueller & Oppenheimer, 2014)”等现象。认知神经方面也有类似的发现, 比如, James (2010)通过研究学龄前儿童发现, 书写可能是引起大脑左侧梭状回对语言产生特异性反应的行为基础。

3 书写学基本研究方法

3.1 书写学研究工具

计算机及相关技术的发展推动了书写的客观化研究。硬件方面, 智能笔、电子数位板、电子白板、平板电脑等设备可以实时将个体的书写数据转化为数字化信息, 由此对书写过程及结果进行精确的量化分析。一些学者还尝试结合其他周边设备来研究书写。台湾义守大学的研究团队将电子测角器缚于被试的手腕及手臂, 以此来研究手腕角度及仪器所带来的不适感对长时间书写的影响(Yu & Chang, 2011); Alamargot 等将眼动记录设备与书写板进行结合(Alamargot, Chesnet, &Caporossi, 2012; Alamargot, Chesnet, Dansac, &Ros, 2006); 一些团队将压力感应设备与电子笔进行组合以测量握笔力度及位置( 如Ghali,Mamun, & Chau, 2014; Kushki, Schwellnus, Ilyas,& Chau, 2011); Bashir 和Kempf (2012)则已经制作出了更高级的智能笔, 可以脱离电脑及书写板进行书写数据采集, 但性能还需要进一步的验证。软件方面, 目前书写学的研究团队一般使用基于Matlab 开发的数据包(如Rosenblum et al., 2010),也有一些团队(如Guinet & Kandel, 2010)在尝试开发新的书写分析软件。

3.2 实验范式

书写实验设计一般需要在贴近生活与标准化之间找一个平衡点。英语、法语及其他相似语言中使用最多的任务是在不提笔的情况下连续书写若干遍小写字母l (如Klöppel, Vongerichten, vanEimeren, Frackowiak, & Siebner 2007; Klöppel,Mangin, Vongerichten, Frackowiak, & Siebner,2010; Mavrogiorgou et al., 2001), 原因包括(1)连写“ll” (如单词all 中)在日常书写中出现频率较高,因此对多数人来说都是简单任务, 受语言能力、智力等影响较小; (2)标准化较容易, 数据处理难度较低; (3)从草书l 中可提取的笔迹特征较多, 如笔划长度, 高度, 宽度, 上、下行笔划的速度、压力及其变化特征等(如Teulings, Contreras-Vidal,Stelmach, & Adler, 2002)。此外, 各研究团队也会根据自己的研究对象调整实验内容, 比如, 请强迫症患者反复描画一个圆, 书写连续的a (如Mavrogiorgou et al., 2001), 请小学生抄写简单词语(Paz-Villagrán et al., 2014; Accardo, Genna, &Borean, 2013; Danna, Paz-Villagrán, & Velay, 2013)或汉字(如Poon, Li-Tsang, Weiss, & Rosenblum2010; Chen et al., 2011), 抄写简单句子(如Falk,Tam, Schellnus, & Chau, 2011; Mavrogiorgou et al.,2001; Accardo et al., 2013), 以及根据命题自由书写等(如Luria &Rosenblum, 2010)。在实验控制上需要考虑的因素包括年龄、教育水平、职业、精细动作活动历史、日常书写的频率和利手性等(Mergl et al., 2004), 其他因素如任务难度、材料熟悉度、纸张大小、有无格线及格线大小(Fitzpatrick,Vander Hart, & Cortesa, 2013)等也都需要标准化。

3.3 常见的书写指标

书写指标包括动态、静态、动静结合三类, 目前常见的主要为动态指标, 主要有以下几种：(1)时间指标, 包括平均每个笔划的提笔时长(Rosenblumet al., 2010)、停笔时长(Paz-Villagrán et al., 2014;Sumner, Connelly, & Barnett, 2013; Olive, 2010)等。提笔有低级与高级两种, 前者主要体现在机械抄写中, 涉及对书写内容的动作规划及书写执行的动力学机制, 如选择最优角度、尺寸、速度,调整手指、腕部姿势以及对视觉反馈的利用等,持续时间较短(Paz-Villagrán et al., 2014), 后者主要涉及认知因素, 如言语加工、工作记忆、计划、转化、复查等, 其时间一般超过250 ms (Peverly,2006)。(2)空间指标, 包括笔划宽度、高度、长度(Rosenblum et al., 2010)、大小(Kushki et al., 2011)等。(3)速度指标, 包括笔划内最大速度、最小速度、平均速度、加速度(如Accardo et al., 2013; Yu,Epps, & Chen, 2011a; Mergl, Tigges, Schröter,Möller, & Hegerl, 1999)、信号-噪音速度峰值差异(Danna et al., 2013)等。(4)压力指标, 包括笔划内最大压力、最小压力、平均压力等(Rosenblum et al.,2010; Yu et al., 2011a)。(5)握笔指标, 包括力度与位置等(如Ghali et al., 2014; Kushki et al., 2011)。(6)笔的倾斜(如Yu et al., 2011a)。静态或动静结合的指标包括单字的大小、长宽比例、倾斜, 篇章的紧密度、边距、字行间距等(Chen et al., 2011;Wang et al., 2009; 郑日昌, 2000)。静态指标分析难度略大, 但亦有人开始尝试, 如Falk 等(2011)曾尝试对明尼苏达书写诊断工具的可读性、形状、字阵等进行计算机自动化提取, 得出了与专家评定较为一致的结果; 谭铁牛团队研究中文书写同一性鉴定时发现, 动态与静态指标结合可以更好的提高鉴别效果(Jin, Wang, & Tan, 2005)。