High Variability Phonetic Training: Perception of Dental Fricatives by Advanced Learners of English

Mgr. Michaela Slezák Polónyová, Ph.D.

Doctoral thesis

Abstract:

Cílem této disertační práce je prozkoumat vztah mezi percepcí a produkcí řeči v oboru učení se druhému či cizímu jazyku (L2). Práce aplikuje paradigma fonetického tréninku s vysokou variabilitou (HVPT) s cílem pozorovat vnímání znělých a neznělých dentálních frikativ /ð/ & /θ/. Cílem HVPT je demonstrovat možnost percepčního učení u pokročilých dospělých studentů L2 a ilustrovat tak celoživotní plasticitu mozku. Výsledné experimenty porovnávají percepční schopnosti před a po tréninku ve dvou cílových skupinách, tj. u respondentů, pro něž je angličtina rodilým jazykem (pilot) a u pokročilých studentů angličtiny (vlastní HVPT) na sadě identifikačních úkolů zadávaných prostřednictvím nástroje English Accent Coach. Projekt je tak příkladem tzv. počítačem podporovaného jazykového vzdělávání a tréninku výslovnosti. K určení celkového efektu tréninku pro různé skupiny účastníků je použita sada metrik, jako jsou prevalence, přesnost (accuracy), preciznost (precision), míra úplnosti (rovněž známá jako výtěžnost, v angličtině recall) a f-skóre (f-score). Výsledky po dokončení HVPT ukazují protichůdné trendy pro dvě cílové třídy znělých a neznělých dentálních frikativ. U znělých dentálních frikativ /ð/ téměř všechny klíčové metriky, kromě metriky úplnosti/výtěžnosti, zaznamenaly pozitivní vliv po ukončení HVPT. To lze demonstrovat u obou skupin účastníků, tj. jak u skupiny se samostatným percepčním tréninkem (perception-only/Po), tak u skupiny s tréninkem kombinujícím percepci a produkci (perception-plus-production/PpP). Neznělé dentální frikativy /θ/ ukazují celkově negativní efekt zkoumané metody HVPT, zvláště pro skupinu participantů s přidaným produkčním tréninkem (PpP). Naopak skupina Po účastníků dosáhla 2.28% nárůstu f-skóre, zejména díky 14.2% zlepšení preciznosti. Nicméně zbývající metriky, tj. přesnost (accuracy), úplnost (recall) & chybovost (error rate) zaznamenaly zhoršení. HVPT pomohl identifikovat nejnáročnější zvukové kontrasty, tj. /θ/ vs. /f/ a naopak, a /ð/ vs. /v/ a naopak. Pro porovnání zúčastněných skupin, výsledky obou HVPT skupin (Po & PpP) jsou srovnatelné se skupinou rodilých mluvčích angličtiny (pilot) v neznělé /θ/ doméně. Po tréninku zde ale dochází ke zhoršení výsledků. V doméně /ð/ mají obě skupiny HVPT účastníků zpočátku horší výsledky oproti rodilým mluvčím, ty jsou ale po HVPT tréninku eliminovány. Efekt percepčního učení se projevuje jako zobecnění učení a lze pozorovat pro neznělou souhlásku /θ/ např. v rámci nárůstu metriky f-skóre o 4.25% a 3.88% pro skupiny Po a PpP. Stejné pozorování však nebylo možné pro znělé dentální souhlásky /ð/ z důvodu nedostatku sesbíraných dat. Celkové výsledky naznačují, že administrace dodatečného tréninku produkce řeči nevede k výhodě pro percepci jako takovou. Přínosem této práce je jak prozkoumání HVPT metodologie v kontextu primárně česky hovořících pokročilých studentů anglického jazyka, tak stanovení metodologických postupů (CAPT & EAC, vyhodnocení sesbíraných dat), které jsou cíleně interdisciplinární.

Abstract:

The objective of the present dissertation is to examine the relationship between speech perception and production in the field of second language learning. The thesis applies the High Variability Phonetic Training paradigm (HVPT) to target the perception of the voiced and voiceless dental fricatives /ð/ & /θ/. HVPT aims to demonstrate the possibility of perceptual learning in advanced adult L2 learners and consequently illustrate life-long brain plasticity. The resulting experiments contrast the pre and post-training perceptual abilities of two participating groups, i.e., native English speakers (pilot), and advanced English learners (HVPT proper) on a set of identification tasks administered via English Accent Coach. In this manner, the project exemplifies what is known as computer-assisted pronunciation training, a sub-domain of computer-assisted language learning. A battery of metrics such as prevalence, accuracy, recall, precision & f-score is used to determine the overall training effect for different participant groups. The post-training results show opposing trends in the two voicing domains. For the voiced /ð/ cues, almost all key metrics (except for recall) record a positive HVPT effect. This applies to both HVPT groups – perception-only (Po) and perception-plus-production (PpP). The voiceless /θ/ cues demonstrate an overall negative post-HVPT effect, especially in the PpP training group and the measures of accuracy, error rate, recall, and f-score. The Po participant group reached a 2.28% increase for the f-score metric, notably due to a 14.2% precision improvement, however, the remaining metrics (accuracy, error rate, recall) still deteriorate. HVPT identified /θ/ vs. /f/ and vice versa, and /ð/ vs. /v/ and vice versa, as the most challenging sound contrasts. Comparing the participating groups, both HVPT groups initially perform on par with the English native speakers in the voiceless /θ/ domain, but this performance deteriorates post-training. In the voiced /ð/ domain, both HVPT participant groups perform worse than the English native speakers but improve post-training. The effect of perceptual learning, manifested by a generalization of learning from the trained onset to the untrained coda environment, can be observed in the voiceless /θ/ domain. This conclusion is supported by 4.25% & 3.88% f-score post-training improvement for both Po & PpP groups, respectively. However, corresponding results could not be collected for the voiced / ð/ section. Based on these results it is concluded that the additional production training paradigm does not lead to an advantage in perceptual performance. The overall contribution of the present thesis is two-fold. Firstly, it examines the HVPT paradigm in the context of primarily Czech-speaking advanced students of the English language. Secondly, the thesis introduces a novel methodological approach, combining efficient data collection (CAPT & EAC) and evaluation metrics, resulting in an intentionally interdisciplinary approach.

Keywords

High variability phonetic training, computer assisted pronunciation training (CAPT), English as a foreign language, dental fricatives, perception learning, relationship between speech perception and production, non-native speaker, fonetický trénink (HVPT), počítačově podporovaný trénink výslovnosti (CAPT), angličtina jako cizí jazyk, dentální frikativa, percepční učení, vztah mezi produkcí a percepcí řeči, nerodilý mluvčí

Language used: English

Date on which the thesis was submitted / produced: 18. 4. 2023

Thesis defence

• Date of defence: 6. 9. 2023
• Supervisor: PhDr. Kateřina Tomková, Ph.D.
• Reader: prof. Mgr. Štefan Beňuš, PhD., Ron Thomson, PhD.

Masaryk University

Faculty of Arts

Doctoral programme / field:
English Linguistics / English Linguistics