1、儿童的工作记忆广度l37儿童的工作记忆广度顾敏敏鲁忠义(河北师范大学教科院,石家庄,050091)摘要针对儿童的工作记忆广度问题,介绍了国内外有关研究的方法及成果,并对影响儿童工作记忆广度的几个因素,如加工速度,领域特殊性和存储能力等进行了,分析.关键词:儿童工作记忆广度加工速度领域特殊性存储能力1 前言工作记忆(WorkingMemory,WM) 是一个有限的容量系统,负责存储和加工暂时性信息.因此,工作记忆既反映信息加工,又反映信息保持.许多研究指出,工作记忆在问题解决,推理,内隐学习,及重要的认知技能,如阅读,运算等复杂认知活动中有着重要的作用.工作记忆广度(WorldngMemoryS
2、pan),即工作记忆容量(WMCapacity),是工作记忆研究的一个主要方面.工作记忆广度的使用起源于 Daneman 和 Carpenter(1980)的一项研究】.在这项研究中,以大学生为被试,让被试大声朗读一系列句子,序列长度不断增长,要求他们回忆每个序列中所有句子的最后一个词,并且要理解每一个句子.被试既能理解句子,又能把句子最后一个词正确回忆出来,在这两种条件下所完成的最大句子数,就是工作记忆容量,亦称阅读广度.工作记忆容量反映了加工操作和暂时存储的结合.实验结果发现,在大学生中,阅读广度的变化幅度一般为 22.5 个句子.目前,此方法已成为测量言语工作记忆的标准方法.另外,Dan
3、eman 和 Carpenter 还发现,被试的工作记忆广度与其在阅读理解测验中所得的分数度高相关,阅读广度比作为短时记忆容量的标准量度的数字广度能更好预测学习成绩.Daneman 和 Carpenter 在一项类似的作业中对听力广度进行了研究,在这项任务中,加工成分包含听力理解,而不是阅读理解.实验结果发现,听力广度与阅读广度相类似.其他涉及不同加工需求的工作记忆广度任务也得到了研究.着名的例子有计数广度(countingspan),它是指被试对一系列被觉呈现的目标阵列进行计数,同时要求记住这些数目,然后对数目进行回忆(Case,Kurland,Goldberg,1982)L2t, 还有运算
4、广度(operationspan),其加工成分是算术计算,并要求被试以正确顺序对运算结果进行回忆(TurnerEngle,1989)f 引.如前所述,Daneman 和 Carpenter 发现,阅读广度能较好地预测学习成绩.随后的计多研究也充分证实,工作记忆广度的测量与一般成绩和能力的测量高度相关.另外,只有通过理解儿童期记忆能力的变化,才能获得关于心理系统的完整解释;有效的教育方法依赖于教师对不同年龄儿童的学与记能力的理解;记忆的评估对于理解学习困难有重要的作用.所以,鉴于以上诸多原因,儿童的工作记忆广度的研究,对于理解儿童的高级认知过程,促进儿童的认知发展等多方面都具有重要的意义.2 儿
5、童工作记忆广度的已有研究成果2.1 国外的相关研究早在 1982 年,Case 等人就对 6 至 12 岁的儿童的计数广度进行了研究】.他们观察了计数广度和计数操作的速度之间的经验关系,实验结果发现 6 至 12 岁儿童广度的发展与完成计数所需时间的减少呈线性相关.Towse,Hitch 和 Hutton 等人对儿童的计数广度,阅渎广度和运算广度等进行了多项研究.6J.以阅读广度为例 .Towse,Hutton,和 Hitch(1997)以小学儿童(平均年龄为 9 岁)为被试,要求他们阅读一系列句子,每个句子缺少最后一个词,要求被试补充这个空缺词.例名如下(括号内为目标词):AtOt.Ueat
6、s.(grass);“quackquack“saidthe(duck);jsitdownandeatmydinnerwithaknireand.(fork).句子以卡片的形式在计算机上呈现.实验要求儿童在完成句子填充任务的同时记住他们填充的词,随后有一个回忆练习.最初,句子以两个一组呈现.如果儿童能在两组测验中以正确顺序回忆出所有填充的词,则增加一个句子,且继续实验.如果儿童不能以此原则完成,则测验结束.广度分数的整数部分是两组测验中能被完全正确回忆出来的句子的最大数量,小数部分是根据测验结束时那组句子(没有被完全回忆出来)的正确回忆量得到.运算广度的测验与阅读广度测验类似,不同的是使用的材料
7、为加减法算术题.Towse,Hitch 和 Hutton 对儿童的工作记忆广度作了纵向追踪式的研究,即在一年之后进行复测.结果是,平均年龄为 10 岁 4 个月的儿童,阅读广度为 2.793.35,运算广度为4.044.92.Swanson(1999)从毕生发展的角度对工作记忆广度进行了研究】,在研究中调查了不同年龄间的工作记忆广度差异是否归因于特殊或一般的加工操作.研究比较了 9 个年龄组(6,8,10,13,16,24,35,45,57 岁)的言语和视觉空间工作记忆.言语任务包括数字/句子广度任务,语义联想任务 ,视觉空间任务包括映射与方向任务,视觉矩阵任务.工作记忆任务的设计遵循 Bad
8、deley(1986)的定义,即“需要同时对信息进行加工和存储“8.评价信息加工是通过询问被试关于要记的材料的一些简单问题(存储+加工要求), 而评价存储是利用项目提取的正确率(只有存储要求).加工问题一般需要对新,旧项目的简单再认,要对先前呈现的信息作判断.研究结果说明,与年龄相关的工作记忆广度的变化由存储能力的变化来预测,而不是由加工效率的变化来预测;另外,与年龄相关的变化不是领域特殊的,可以认为工作记忆容量是预测认知成绩的年龄差异的一般来源.Nation 等人(1999)以 6 至 11 岁的儿童为被试,对正常儿童和低理解力(poorcomprehenders)儿童的听力广度和空间广度进
9、行了比较研究 9.在听力广度任务中,儿童听一系列?第一作者简介 :顾敏敏,女,河北师范大学教科院,硕士生.Email:138 理科学第 7 卷短句,要求评价每个句子的正确性,以“对/错“ 来反应.例如“Buttergoesonbread“(true),同时要求记住每个句子最后一个词并以正确顺序回忆.广度分为两个,三个和四个句子.每个广度测验要进行五次试验.如果儿童在一个广度测验中出现三次错误,则测验结束.空间工作记忆广度任务是在计算机屏幕上显示从左至右排列的一定数量的长方形,每个长方形中有三个白色正方块.从最左一个长方形开始,在每个方块中显示复杂图形,有一个与另两个不同,要求儿童指出这个特殊图
10、形,作出反应后,图形消失并随机显示在下一个(从左向右) 长方形中 ,再次要求指出特殊图形,依次类推.这是加工任务.当这种长度的试验完成后,要求儿童从左至右指出所有特殊图形的空间位置.每种长度要做三次试验,如果有两个试验错误则测验结束.广度分数是儿童在三个试验中有两个正确时的最大长方形数量,如果下一个长度的试验中有一个正确,则用此长度来计算小数.结果发现,正常儿童的平均听力广度和空间广度分别为 5.53 和 4.56,低理解力儿童的平均听力广度和空间广度分别为 3.69 和4.57.这说明低理解力儿童在听力广度上比正常儿童低,但在空间工作记忆上的测量相等.Kail 和 Hall(2001)以 7
11、 至 13 岁的儿童为被试,对工作记忆和短时记忆进行了比较研究 Ll 引.他们采用三种任务来评定工作记忆,这三种任务分别为阅读广度任务,听力广度任务和最小数字广度任务(1eastnumberspan).阅读广度任务以 Daneman 和 Carpenter(1980)的阅读广度任务为范式.听力广度任务和阅读广度任务类似,只是材料以听觉方式呈现,而不是以视觉方式呈现.最小数字广度任务是这样的,先给儿童呈现一张卡片,卡片上有三个不同的数字,一个是 1到 22 之间的数字,一个是 23 到 44 之间的数字,还有一个是45 到 66 之间的数字.要求儿童大声读出这三个数字,然后说出最小的数字.接着呈
12、现类似的另一张卡片,儿童要完成同样的任务.最后呈现的一张卡片上只有两个空格,要求儿童按顺序回忆出前两张卡片中的最小数字.如果在两组这样的试验中儿童都能按顺序正确回忆出最小数字,则在下面的试验中增加一张卡片,即增加一个要记住的最小数字.依此类推,直到儿童不能正确回忆最小数字序列为止.最小数字广度就是儿童在两组试验中都能按顺序正确回忆出最小数字的最大卡片数量.短时记忆任务包括数字广度,字母广度和单词广度任务.实验结果发现,对于较小的儿童其短时记忆与工作记忆有明显区别,工作记忆广度与词语编码技能和加工速度均有关.2,2 国内的相关研究国内心理学关于工作记忆的研究多以大学生为被试,只有部分研究涉及到儿
13、童的工作记忆广度问题,这方面尚未有系统的专题研究.1994 年,刘凡等人对中美儿童计算能力差异的比较研究中,对幼儿的计数能力的工作记忆广度进行了测验 Ll.测验方法是主试读随机数字串,要求被试以同样顺序重复,成绩是被试能正确重复的最长数字串中数字的个数.测验结果显示中国儿童组平均值为 6.7,美国儿童组为 4.1,即中国儿童的数字记忆广度比美国儿童的大 2.6 个数字.这是由于中国幼儿比美国幼儿更常使用言语计数策略,因为汉语数词读音短,计数较快,因此使工作记忆容量相对扩大.将此结果与策略评估作业的结果对照分析发现,比较大的工作记忆容量增加了数字线索可利用的资源,为儿童早期言语计数能力的发展提供
14、了有利条件.金志成,隋洁(1999) 在学习困难学生认知加工机制的研究中,对学困生的工作记忆容量进行了研究【J 引.实验以中小学生为被试,分学困生和学优生,以嵌入数字系列的短句作为工作记忆容量的测试材料.编制测试工作记忆容量的材料的标准是此材料既能测试加工信息能力又能测试保持信息的能力,而且加工信息的难度在同一套材料系列中要保持致.不然,随着加工难度的变化.工作记忆容量也随之变化,就不易测得相对稳定的工作记忆容量.实验材料如下面的两个句子:“去三角形街 l 一 48 号的图书馆“;“去正方形街 685 一 I 号的公园“.材料分为两种难度:对难度 I 的材料,要求被试回答去什么街的什么地方(如
15、上面的例句);对难度的材料.不仅要回答去什么街的什么地方,还要回答去做什么.且地方与作什么不相匹配,如“去平行四边形街 47635 号的药店找人“(而不是买药 ).通过问被试 “去什么街的什么地方“ 来评价对语义信息的加工(包括加工和存储),而以被试按顺序回忆门牌号的正确性来评价存储(只有存储).实验结果说明,工作记忆容量受加工难度的影响,学困生的工作记忆容量不如学优生.另外,上述实验还研究了学困生的工作记忆容量的欠缺的原因,它是由加工效率造成,还是由存储能力造成,或是二者同时起作用.因此在实验中加以提示作进一步测试.提示方法是,当被试语义加工正确,只是门牌号的回忆出错时,根据被试在一组数字中
16、错在前,后还是中间的不同位置,给出提示.若被试回忆正确,则进行下一个句子;否则再从出错位置给出提示,直到被试不能按顺序回忆全部数字为止.结果发现,学困生和学优生利用的提示数量相同,说明其加工效率相同,而他们利用相同提示达到的最高工作记忆容量不同,说明学困生的工作记忆容量欠缺主要由存储能力造成.李德明,刘昌和李贵芸(2001)对数字工作记忆广度进行了研究 u.被试年龄范围为 1090 岁,4 年级以上教育程度.测验在计算机上进行,要求被试在完成 2 个 1 位数加减心算的同时记住答案,连续完成数题后将各题答案按顺序回忆出来,从 2 道开始,逐题增加,至出现 2 次错误时终止测验.结果发现,被试的
17、平均数字工作记忆广度为 5.92.0,数字工作记忆广度受工作任务难度的影响;在 10 岁至 90 岁范围内,数字工作记忆广度随年龄的对数呈抛物线变化;教育因素对数字工作记忆广度的随龄变化过程有重要影响.3 影响儿童工作记忆广度的几个因素3.1 加工速度Case 等人(1982)对计数广度的研究证明,不同年龄组的计数时间与计数广度存在一个线性的经验关系,即计数广度和计数速度有关 L2】.Towse,Hitch 和 Hutton(2001)对阅读广度和运算广度与加工速度之间的关系进行了研究.他们按 Case 等人 (1982)的方法,比较每项任务中每张卡片的加工时间与广度的函数关系,发现相对于加工
18、速度的增长,运算广度比阅读广度增长更大,而阅读广度和运算广度间的关系较为分散.若用加工速度(每秒加工的卡片数)与广度的函数关系进行分析,则阅读广度和运算广度较接近.总之,研究结果发现,阅读广度和运算广度分别与阅读和运算速度线性相关引.另外,在 Kail 和 Hall(2001)的研究中,他们使用Woodeock-Johnson 认知能力测验视觉匹配(VisualMatchilg)和勾销(Cross-Out)任务,来评定儿童的加工速度,实验结果也表明,加工速度与工作记忆有关.也就是说,较快的加工与复杂广度任务中较准确的信息保持有关.对此结果的一种解释是,加工速度的增长导致更有效的控制加-101.
19、3.2 领域特殊性发展的领域特殊性和领域一般性问题是当前认知发展顾敏敏等:儿童的工作记忆广度 L39理论中的一个争论焦点.那么,工作记忆广度的发展是领域一般性的,还是领域特殊性的.或是二者兼有?许多学者对此问题都作了讨论.Daneman 和 Carpenter(1980)提出,阅读广度和听力广度度量一个专用于语言的工作记忆形式.Kyllonen 和 Christall(1990)发现不同工作记忆广度与一般能力高度相关 t5.Shah 和 Miyake(1996)在研究中发现,在一项言语工作记忆广度任务中的成绩与言语能力测量相关,但与空间能力无关,而空间广度显示相反的结果,由此.他们提出言语和空
20、间工作记忆的分离【t61.关于儿童的领域特殊性问题,在一项研究中,Leather 和Henry(1994)报告的听力广度和计数广度,说明了在儿童阅读和算术成绩中的共同变异和单一变异,他们以工作记忆的一般领域和特殊领域来说明这个结果 l.在 Fowse,Hitch和 Hutton(2001)的一项研究中 L6J,用工作记忆测验测量学龄儿童的阅读广度和运算广度,从辨认图画测验和数字比较测验由得到一般加工速度,使用 BAS(BritishAbilitiesScale)词语阅读测验和 BAS 基本数字技能测验分别评定儿童的阅读和运算成绩,然后进行一系列层次次化的多元回归分析.结果发现,广度和速度均说明
21、成绩中的共同变异和单一变异,两项广度任务解释单一变异,这一发现与广度任务测量一般领域能力的观点相反(TurnerEngle,1989);然而,它们也解释了大量共同变异,说明这两项任务仍用于评价一般领域能力.结论就是,工作记忆广度测量一般领域加工和专门领域加工的结合体,阅读和算术技能有不同的机制,阅读技能与加工速度有更密切的关系.此外,此研究通过纵向追踪研究,还发现工作记忆广度能用来预测儿童一年后的阅读和算术成绩.3.3.存储能力Swanson(1999)的研究中提到,不同年龄间的工作记忆容量差异主要和存储能力有关,而和加工效率关系不大 L7J.上述金志成,隋洁(1999) 的研究也已发现,学困
22、生的工作记忆容量欠缺主要由存储能力造成.这个结果经人们一个提示,l!PJL 童或学生的培养不仅要注意加工效率的训练而更应该注重存储能力的训练 Ll 引.总之,目前的研究中,儿童的工作记忆广度的发展主要受以上几个因素的影响,另外,跨文化的研究(刘凡等人,1994)发现 ,由于文化差异,所以儿童在基本算术技能上的水平差异与以语言为中介的工作记忆广度有关 Ll 引.4 结语综上所述,儿童的工作记忆广度水平能够预测其一般能力和学习成绩,其工作记忆广度的发展对其一般认知加工能力和专业能力的发展均有重要作用.鉴于影响儿童工作记忆广度的几个因素,要促进儿童工作记忆广度的发展,就要结合加工速度,存储能力进行训
23、练,不仅要注重特殊技能的提高,还要注重一般技能的提高.另外,由于国内缺乏对于儿童的工作记忆广度的系统研究,尤其是重要的阅读广度的研究,因此需要结合中国儿童的特点,设计适当的工作记忆测验,对此进行实验研究.而且,对儿童的工作记忆广度的研究不能仅仅停留在量的研究上.对于其他相关问题,如工作记忆广度受哪些因素限制的问题还需作更多的讨论.5 参考文献1DanemanM.,CarpenterP.Amemoryandrading.JournalBehavior,1980,19:450466.IndividualdifferencesinworkingofVerbalLearningandVerbal2Ca
24、seR.,KurlandM.,GoldbergJ.Operationalefficiencyandthegrowthofshort.terramemoryspan.JournalofExperimentalChildPsycholoy,1982,33:3864043TurnerM.L,EngleR.W.Isworkingmemorycapacitytaskdependent?JournalofMemoryandLanguage,1989,28:1271544TowseJ.N.,HuttonU.,HitchG.J.HumptyDumptyhadagreat.banana?Childrenssentencecompletionsonaworkingmemoryreadingtask.Tech.Rep.No.CDRG1,RoyalHolloway
