康廷虎，張 豐，范小燕

（西北師范大學(xué) 心理學(xué)院，甘肅 蘭州 730070）

一、引言

工作記憶（working memory）是一種對(duì)信息進(jìn)行暫時(shí)性加工和貯存的能量有限的記憶系統(tǒng)，對(duì)語(yǔ)言理解、學(xué)習(xí)、推理、思維等復(fù)雜認(rèn)知任務(wù)的完成起關(guān)鍵性作用。［1］Baddeley和 Hitch（1974）在分析記憶信息三級(jí)加工模型基礎(chǔ)上，提出工作記憶的三系統(tǒng)模型，該模型認(rèn)為工作記憶由視覺(jué)空間模板、語(yǔ)音回路和中央執(zhí)行系統(tǒng)三部分構(gòu)成。［2］

在信息的儲(chǔ)存、加工過(guò)程中，不同的系統(tǒng)起著不同的作用。Baddeley的研究認(rèn)為多位數(shù)運(yùn)算中的進(jìn)位給工作記憶增加了負(fù)荷，這表明任務(wù)的復(fù)雜性對(duì)于工作記憶的加工過(guò)程具有很好的預(yù)測(cè)性。［3］在此研究基礎(chǔ)上，形成了工作記憶的雙任務(wù)研究范式（dual task paradigms）。它要求被試同時(shí)完成兩項(xiàng)任務(wù)，其中一項(xiàng)是認(rèn)知任務(wù)，簡(jiǎn)稱(chēng)為主任務(wù)，另一項(xiàng)是用于增加工作記憶成分負(fù)荷的任務(wù)，稱(chēng)為次級(jí)任務(wù)。雙任務(wù)范式的基本假設(shè)是：如果兩項(xiàng)任務(wù)同時(shí)應(yīng)用工作記憶的某一成分或資源，那么次級(jí)任務(wù)將延長(zhǎng)主任務(wù)的反應(yīng)時(shí)間，或增加錯(cuò)誤率。反之，次級(jí)任務(wù)不會(huì)干擾主任務(wù)。通過(guò)對(duì)反應(yīng)時(shí)間或者反應(yīng)錯(cuò)誤率的分析，可以了解工作記憶不同系統(tǒng)的加工特點(diǎn)，同時(shí)也可以探討個(gè)體之間的差異。有研究者在數(shù)字工作記憶的研究中發(fā)現(xiàn)，干擾任務(wù)對(duì)數(shù)字記憶的廣度和回憶的正確率存在著重要的影響，從而認(rèn)為復(fù)述是工作記憶信息得以保持的主要原因。［4］連四清、張洪山（2007）研究結(jié)果表明，在簡(jiǎn)單整式和判斷任務(wù)中工作記憶不同系統(tǒng)的加工對(duì)被試的反應(yīng)存在顯著的影響。［5］

由于工作記憶能力可以敏感地反映年齡變化和個(gè)體差異，因此有研究者認(rèn)為工作記憶能力可以作為年齡和個(gè)體差異的一項(xiàng)重要指標(biāo)。［7］目前國(guó)內(nèi)心理學(xué)關(guān)于工作記憶的研究多以大學(xué)生為被試，涉及兒童的工作記憶研究相對(duì)較少，尚未有系統(tǒng)的專(zhuān)題研究。［7］在李歡歡、程灶火等人的研究中，以18～49歲之間的成人為被試，對(duì)數(shù)字工作記憶與年齡之間的關(guān)系進(jìn)行了探討，結(jié)果發(fā)現(xiàn)數(shù)字工作記憶廣度成績(jī)隨著年齡的增長(zhǎng)而呈現(xiàn)出下降的趨勢(shì)。［8］

本研究采用雙任務(wù)研究范式，對(duì)不同年級(jí)階段青少年數(shù)字工作記憶能力進(jìn)行測(cè)量，旨在了解青少年工作記憶能力的發(fā)展變化趨勢(shì)，分析不同年級(jí)階段青少年工作記憶能力發(fā)展的特點(diǎn)。

二、研究方法

（一）調(diào)查對(duì)象

在本次調(diào)查中，選取了不同性別（男151人，52．1%；女139人，47．9%）、不同年級(jí)（小學(xué)141人、48．6%；初中72人，24．8%；高中77人，26．6%）的290名青少年參加了此次調(diào)查。年齡在11—16歲之間，平均年齡為12．56±0．34歲。

（二）測(cè)量程序

在研究中應(yīng)用數(shù)字排序測(cè)驗(yàn)（the digit ordering test，DOT）的雙任務(wù)作業(yè)范式。［9］要求被試在測(cè)試的過(guò)程中，對(duì)界面上呈現(xiàn)的數(shù)學(xué)算術(shù)題的正誤做出判斷，并記住算術(shù)題的得數(shù)，在其呈現(xiàn)完畢之后，要求被試按照算術(shù)題呈現(xiàn)的順序?qū)λ洃浀乃阈g(shù)題得數(shù)進(jìn)行序列回憶。操作主要包括四個(gè)步驟，具體如下：

第一步：呈現(xiàn)指導(dǎo)語(yǔ)1?！捌聊簧蠈?huì)出現(xiàn)一個(gè)數(shù)學(xué)算式，請(qǐng)您判斷是否正確并用鼠標(biāo)點(diǎn)擊相應(yīng)的按鈕；同時(shí)請(qǐng)記住算式末尾的一個(gè)數(shù)字。如‘8－4＝5’，要求您記住‘5’這個(gè)數(shù)字，同時(shí)判斷這個(gè)算式是否正確，如果你認(rèn)為是正確的，則按‘Y’鍵，如果認(rèn)為是錯(cuò)誤的，則按‘N’鍵。當(dāng)一組題做完后，請(qǐng)按相應(yīng)數(shù)字鍵將該組算式中每個(gè)算式末尾的數(shù)字按算式呈現(xiàn)的順序回憶出來(lái)。請(qǐng)按空格鍵練習(xí)三次！”

第二步：練習(xí)。按空格鍵后在屏幕的中央出現(xiàn)一個(gè)算式，受測(cè)者努力記住算式末尾那個(gè)數(shù)字，并判斷式子是否正確。當(dāng)受測(cè)者按鍵之后立即顯示第二個(gè)式子。從每道算術(shù)題出現(xiàn)到被試按相應(yīng)鍵回答的最長(zhǎng)時(shí)間間隔為4000ms，超過(guò)此時(shí)間則呈現(xiàn)下一道。一組算術(shù)題呈現(xiàn)完畢之后，呈現(xiàn)指導(dǎo)語(yǔ)2：“請(qǐng)您按相應(yīng)的數(shù)字鍵，根據(jù)算式呈現(xiàn)的順序，依次輸入每個(gè)算式末尾的數(shù)字！”并顯示輸入窗口。

如果三次練習(xí)中有一次通過(guò)，呈現(xiàn)指導(dǎo)語(yǔ)3。如果三次都沒(méi)有通過(guò)，則顯示警告“您還有三次練習(xí)機(jī)會(huì)，請(qǐng)按空格鍵繼續(xù)練習(xí)”。如果仍然不能通過(guò)，顯示提示語(yǔ)：“練習(xí)沒(méi)有通過(guò)！請(qǐng)您找管理員尋求幫助！”

第三步：正式測(cè)試。在正式測(cè)試中，一組算式中算式的個(gè)數(shù)從2個(gè)開(kāi)始，依次增加。一組算術(shù)題呈現(xiàn)完畢后呈現(xiàn)指導(dǎo)語(yǔ)4：“請(qǐng)您按相應(yīng)的數(shù)字鍵，根據(jù)算式呈現(xiàn)的順序，依次輸入每個(gè)算式末尾的數(shù)字！”，并顯示一個(gè)輸入窗口。此時(shí)預(yù)留4000ms的被試反應(yīng)時(shí)間。此外被試按完上一個(gè)數(shù)字鍵到按下一個(gè)數(shù)字鍵之間也有4000ms的預(yù)留時(shí)間，超過(guò)4000ms仍不反應(yīng)則終止此輪測(cè)試（但若被試在4000ms內(nèi)給出反應(yīng)，則按鍵完畢后開(kāi)始下一輪）。

如果被試在測(cè)試中順利通過(guò)，則呈現(xiàn)指導(dǎo)語(yǔ)5：“恭喜！本級(jí)別通過(guò)。請(qǐng)點(diǎn)擊空格鍵進(jìn)入下一級(jí)別測(cè)試?！边M(jìn)入下一級(jí)別測(cè)試，如果被試在某個(gè)水平上第一次沒(méi)有通過(guò)，則再給他三次機(jī)會(huì)，如果他有一次通過(guò)，則呈現(xiàn)指導(dǎo)語(yǔ)，進(jìn)入下一級(jí)別測(cè)試，如果三次仍未通過(guò)，則顯示指導(dǎo)語(yǔ)6：“本輪測(cè)試沒(méi)有通過(guò)！謝謝您使用本測(cè)試系統(tǒng)！”

第四步：結(jié)果記錄。在測(cè)試過(guò)程中，主要是測(cè)試被試最多能回憶的個(gè)數(shù)。計(jì)分以被試正確回憶的個(gè)數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)，正確回憶的個(gè)數(shù)即被試的得分。

三、測(cè)驗(yàn)分?jǐn)?shù)分析

（一）不同年級(jí)階段青少年的數(shù)字工作記憶

1．小學(xué)生數(shù)字工作記憶特點(diǎn)

圖1 小學(xué)生正確回憶項(xiàng)目數(shù)的頻數(shù)分布圖

圖1是小學(xué)生數(shù)字工作記憶測(cè)驗(yàn)數(shù)據(jù)頻數(shù)分布圖，從圖中可以發(fā)現(xiàn)，小學(xué)生正確回憶的項(xiàng)目數(shù)范圍在2～12之間。其中大多數(shù)被試的得分在7～8之間。數(shù)據(jù)分布偏度、峰度檢驗(yàn)結(jié)果顯示，Skewness＝0．007、Kurtosis＝1．043，說(shuō)明青少年得分的數(shù)據(jù)分布形態(tài)基本接近正態(tài)分布，但比正態(tài)分布更陡峭。

表1 小學(xué)生正確回憶項(xiàng)目數(shù)的頻數(shù)百分位數(shù)分析

表1是以10特定百分點(diǎn)的百分位數(shù)分析結(jié)果，可以發(fā)現(xiàn)以10%條件平分的條件下，小學(xué)生正確回憶的項(xiàng)目數(shù)在10%與20%，30%、40%與50%，60%與70%，80%與90%之間差距并不明顯。把小學(xué)生正確回憶項(xiàng)目數(shù)分為四個(gè)等級(jí)，即6．00以下為較低水平，6．00～7．00中等水平，7．00～9．00良好水平，9．00以上為優(yōu)秀水平，可以發(fā)現(xiàn)不同等級(jí)的青少年得分存在著顯著性差異（F（3，137）＝290．313，p＜0．05），事后檢驗(yàn)也發(fā)現(xiàn)，不同等級(jí)之間的差異均達(dá)到顯著性水平。

表2 四分位等級(jí)條件下小學(xué)生得分的事后比較

2．初中青少年數(shù)字工作記憶特點(diǎn)

圖2 初中生正確回憶項(xiàng)目數(shù)的頻數(shù)分布圖

圖2是初中生數(shù)字工作記憶測(cè)驗(yàn)數(shù)據(jù)頻數(shù)分布圖，從圖中可以發(fā)現(xiàn)，初中生正確回憶的項(xiàng)目數(shù)范圍在5～12之間。其中大多數(shù)受測(cè)者的得分在7～10之間。數(shù)據(jù)分布偏度、峰度檢驗(yàn)結(jié)果顯示，Skewness＝0．104、Kurtosis＝－0．060，說(shuō)明青少年得分的數(shù)據(jù)分布形態(tài)為正偏態(tài)分布，而且比正態(tài)分布更平坦。

表3 初中生正確回憶項(xiàng)目數(shù)的頻數(shù)百分位數(shù)分析

表4 四分位等級(jí)條件下初中生得分的事后比較

表3是以10特定百分點(diǎn)的百分位數(shù)分析結(jié)果，可以發(fā)現(xiàn)以10%條件平分的條件下，初中生正確回憶的項(xiàng)目數(shù)在10%與20%，30%、40%與50%，60%與70%，80%與90%之間差距并不明顯。把初中生正確回憶項(xiàng)目數(shù)分為四個(gè)等級(jí)，即7．00以下較低水平，7．00～8．00中等水平，8．00～9．00良好水平，9以上為優(yōu)秀水平，可以發(fā)現(xiàn)不同等級(jí)的生得分存在著顯著性差異（F（3，137）＝190．865，p＜0．05），事后檢驗(yàn)也發(fā)現(xiàn)，不同等級(jí)之間的差異均達(dá)到顯著性水平。

3．高中生數(shù)字工作記憶特點(diǎn)

圖3 高中生正確回憶項(xiàng)目數(shù)的頻數(shù)分布圖

圖3是高中生數(shù)字工作記憶測(cè)驗(yàn)數(shù)據(jù)頻數(shù)分布圖，從圖中可以發(fā)現(xiàn)，高中生正確回憶的項(xiàng)目數(shù)范圍在3～13之間。其中大多數(shù)受測(cè)者的得分在7～10之間。數(shù)據(jù)分布偏度、峰度檢驗(yàn)結(jié)果顯示，Skewness＝－0．532、Kurtosis＝0．630，說(shuō)明青少年得分的數(shù)據(jù)分布形態(tài)為負(fù)偏態(tài)分布，而且比正態(tài)分布更陡峭。

表5 高中生正確回憶項(xiàng)目數(shù)的頻數(shù)百分位數(shù)分析

表5是以10特定百分點(diǎn)的百分位數(shù)分析結(jié)果，可以發(fā)現(xiàn)以10%條件平分的條件下，高中生正確回憶的項(xiàng)目數(shù)在30%與40%，50%、60%與70%之間差距并不明顯。把高中生正確回憶項(xiàng)目數(shù)分為四個(gè)等級(jí)，即7．00以下為較低的水平，7．00～9．00為中等水平，9．00～10．00 為較好水平，10．00以上為優(yōu)秀水平，可以發(fā)現(xiàn)不同等級(jí)的青少年得分存在著顯著性差異（F（3，73）＝111．871，p＜0．05），事后檢驗(yàn)也發(fā)現(xiàn)，不同等級(jí)之間的差異均達(dá)到顯著性水平。

表6 四分位等級(jí)條件下高中生得分的事后比較

（二）青少年數(shù)字工作記憶能力的比較

1．不同年級(jí)階段青少年數(shù)字工作記憶能力的比較

表7 不同年級(jí)青少年能夠正確回憶數(shù)字項(xiàng)目數(shù)的描述統(tǒng)計(jì)

描述統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果顯示，隨著年級(jí)的升高，青少年能夠正確回憶的數(shù)字項(xiàng)目數(shù)逐漸增加，小學(xué)生平均能夠正確回憶的項(xiàng)目數(shù)為7．47，初中生能正確回憶的項(xiàng)目數(shù)為8．39，高中生能夠正確回憶的項(xiàng)目數(shù)為8．51。方差分析結(jié)果顯示，不同年級(jí)青少年的數(shù)字工作記憶能力存在著顯著性差異（F（2，287）＝11．578，p＜0．05）。其中小學(xué)生的成績(jī)顯著低于初中生、高中生的得分，初中與高中青少年的成績(jī)并不存在顯著性差異。

2．不同性別青少年數(shù)字工作記憶能力的比較

表8 不同性別青少年能夠正確回憶數(shù)字項(xiàng)目數(shù)的描述統(tǒng)計(jì)

描述統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果顯示，女生能夠正確回憶的數(shù)字項(xiàng)目數(shù)比男生能夠正確回憶的項(xiàng)目數(shù)多，也就說(shuō)女生的得分高于男生的得分（M男＝7．89，M女＝8．06，M男＜M女），方差分析結(jié)果顯示，不同性別青少年的數(shù)字工作記憶能力并不存在顯著性差異（F（1，288）＝0．698，p＞0．05）。

四、討論

數(shù)字記憶既是人類(lèi)日常生活中必須要具備的能力，又是學(xué)習(xí)抽象數(shù)學(xué)知識(shí)的基礎(chǔ)。由于青少年數(shù)字工作記憶能力受到思維發(fā)展和成熟的影響，對(duì)年齡的變化有很強(qiáng)的敏感性，因此要了解青少年工作記憶能力的特點(diǎn)，首先就需要對(duì)青少年數(shù)字工作記憶能力的發(fā)展特點(diǎn)予以考察和分析。對(duì)小學(xué)、初中、高中三個(gè)年級(jí)階段青少年工作記憶能力的分析可以發(fā)現(xiàn)，青少年工作記憶測(cè)驗(yàn)得分的分布近似正態(tài)分布，盡管各年級(jí)階段青少年在四分位距各等級(jí)的得分不同，但是不同等級(jí)之間的差異均達(dá)到顯著性水平。這表明在不同的年級(jí)階段，青少年工作記憶能力的發(fā)展是有差別的。根據(jù)Baddeley（1986）的觀點(diǎn)，工作記憶任務(wù)需要同時(shí)進(jìn)行加工和存儲(chǔ)。［10］在本研究中，采用雙任務(wù)研究范式，在要求被試對(duì)算術(shù)運(yùn)算進(jìn)行正誤判斷的同時(shí)，記住運(yùn)算的得數(shù)。對(duì)算術(shù)運(yùn)算正誤的判斷實(shí)際上就是抗干擾的加工過(guò)程，而對(duì)運(yùn)算得數(shù)的記憶則是存儲(chǔ)過(guò)程，這兩個(gè)過(guò)程是同時(shí)進(jìn)行的。受個(gè)體差異的影響，不同年級(jí)階段的青少年對(duì)干擾任務(wù)的加工能力是不同的，進(jìn)而會(huì)影響對(duì)數(shù)字的存儲(chǔ)。因此即使是同一年級(jí)階段，青少年數(shù)字工作記憶的能力也是不同的，這可能是各年級(jí)階段青少年數(shù)字工作記憶得分分布近似正態(tài)分布，而且各等級(jí)之間存在顯著性差異的原因。

對(duì)不同年級(jí)階段之間的比較發(fā)現(xiàn)，隨著年級(jí)的升高，青少年數(shù)字工作記憶的容量呈現(xiàn)出上升的趨勢(shì)，不同年級(jí)階段青少年數(shù)字工作記憶能力存在著顯著性差異，其中小學(xué)階段和初中、高中階段的青少年數(shù)字工作記憶容量的差別較大，但是初中和高中階段青少年的數(shù)字工作記憶容量的差別較小。就發(fā)展變化趨勢(shì)而言，這一結(jié)果與李歡歡、程灶火的研究是不同的。這可能是因?yàn)楸狙芯窟x擇的被試是從小學(xué)到高中階段的青少年，而在李歡歡等人的研究中，所選擇的被試是18～49歲之間的成人。［8］綜合兩項(xiàng)研究結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，隨著年齡的增長(zhǎng)，人們的數(shù)字工作記憶能力也是發(fā)展變化的，而且在不同年齡階段，其變化發(fā)展的趨勢(shì)也是不同的。

在對(duì)不同年級(jí)階段青少年工作記憶能力的發(fā)展變化趨勢(shì)的分析中發(fā)現(xiàn)，從小學(xué)到高中階段，青少年工作記憶能力是持續(xù)升高的，而且在不同年級(jí)階段，這種發(fā)展變化的速度是不同的，從小學(xué)到初中，青少年數(shù)字工作記憶能力的發(fā)展較快，而在初中階段到高中階段，青少年數(shù)字工作記憶能力的發(fā)展則明顯減緩。這一方面可能與運(yùn)算任務(wù)有關(guān)，本研究采用了數(shù)字界于1～9之間的簡(jiǎn)單加減算術(shù)運(yùn)算任務(wù)。與多位數(shù)運(yùn)算或者乘除運(yùn)算任務(wù)不同，不同年級(jí)階段的青少年對(duì)簡(jiǎn)單運(yùn)算任務(wù)都是比較熟悉的，因此在數(shù)字工作記憶測(cè)量的過(guò)程中，如果不同年級(jí)階段青少年對(duì)于干擾任務(wù)的加工不同，那么這種簡(jiǎn)單運(yùn)算任務(wù)對(duì)于數(shù)字的儲(chǔ)存更敏感。另一方面，因?yàn)楣ぷ饔洃浭且粋€(gè)需要在很短的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行注意資源配置、加工任務(wù)轉(zhuǎn)換的過(guò)程，［11］不同年級(jí)階段青少年的認(rèn)知加工、任務(wù)轉(zhuǎn)換能力可能是不同的。有研究表明，工作記憶的廣度對(duì)兒童算術(shù)認(rèn)知的策略應(yīng)用具有重要的影響，［12］而在張林（2006）等人的研究中發(fā)現(xiàn)，青少年的工作記憶ERP存在著年齡效應(yīng)，年齡因素影響著大腦的加工過(guò)程。隨著年齡的增長(zhǎng)，青少年的反應(yīng)逐漸加快，正確率也明顯提高。［13］這為本研究結(jié)果提供了支持。

性別差異的比較是差異心理學(xué)研究的主要內(nèi)容之一。對(duì)18～49歲之間不同性別成人工作記憶能力的比較發(fā)現(xiàn)，男女性在數(shù)字工作記憶能力方面并不存在差異，但是男性成績(jī)略高于女性的成績(jī)。［8］在本研究中，對(duì)不同性別青少年的數(shù)字工作記憶能力進(jìn)行了比較，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與男性青少年相比，女性青少年在數(shù)字工作記憶的測(cè)量中得分較高，但是不同性別之間并不存在顯著性差異。Rosenberg和Park（2002）等人的研究認(rèn)為，男女性工作記憶廣度的不同亞結(jié)構(gòu)的變化趨勢(shì)是基本一致的，［14］在本研究中數(shù)字工作記憶能力的計(jì)分是以被試能正確回憶的簡(jiǎn)單算術(shù)運(yùn)算式得數(shù)的個(gè)數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)，正確回憶的個(gè)數(shù)即被試的得分，實(shí)際上同樣是考察了不同性別被試數(shù)字工作記憶的廣度，因此不同性別青少年數(shù)字工作能力沒(méi)有表現(xiàn)出顯著性差異。

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