吳文春，陳 瑗

（韓山師范學(xué)院 教育科學(xué)學(xué)院，廣東 潮州 521041）

0 引 言

工作記憶是在認(rèn)知任務(wù)的執(zhí)行過(guò)程中用于暫時(shí)存儲(chǔ)和加工信息的系統(tǒng)，在多成分工作記憶模型中，它由語(yǔ)音回路、中央執(zhí)行系統(tǒng)和視覺(jué)空間模板三個(gè)子系統(tǒng)共同組成[1].其中的視覺(jué)空間模板（即視覺(jué)工作記憶）又由客體和空間工作記憶組成，主要負(fù)責(zé)對(duì)視覺(jué)空間信息進(jìn)行儲(chǔ)存和加工.目前有許多認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域的研究顯示，視覺(jué)工作記憶包含客體工作記憶和空間工作記憶[2-4].

近二十年來(lái)，視覺(jué)工作記憶的存儲(chǔ)機(jī)制和容量已成為記憶研究領(lǐng)域中的焦點(diǎn).隨著視覺(jué)工作記憶研究的日益深入，相關(guān)領(lǐng)域研究者們普遍支持視覺(jué)工作記憶容量大概是4個(gè)客體的觀點(diǎn)，但對(duì)其存儲(chǔ)容量的影響因素卻至今仍沒(méi)有定論.

1 特征數(shù)量與視覺(jué)工作記憶容量

特征指的是某個(gè)維度的一個(gè)特定值，客體則是特征的結(jié)合，如形狀和顏色都屬于維度，立方體和紅色則分別是這兩個(gè)維度的值，即事物的兩種特征；紅色立方體則是紅色和立方體這兩個(gè)特征組成的客體[5].Luck 和Vogel 曾用單特征物體與多特征的物體作為刺激材料檢測(cè)被試的記憶效果[6].其結(jié)果發(fā)現(xiàn)，被試的記憶成績(jī)受物體數(shù)量影響但與特征數(shù)量無(wú)關(guān). 而Wheeler 和Treisman 模仿了他們的實(shí)驗(yàn)卻發(fā)現(xiàn)了與之相反的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象——被試覺(jué)察判斷的準(zhǔn)確率是由特征數(shù)量決定而非物體數(shù)量[7].目前主要形成了兩種不同的理論：一種認(rèn)為視覺(jué)工作記憶是以特征為基本單元進(jìn)行加工和存儲(chǔ)[8-9]，此為特征存儲(chǔ)假說(shuō)；另一種以Luck 和Vogel 為代表的理論卻認(rèn)為，視覺(jué)工作記憶的基本單元為客體，即客體存儲(chǔ)假說(shuō).爭(zhēng)議也衍生出了特征數(shù)量與物體數(shù)量對(duì)視覺(jué)工作記憶容量的影響等問(wèn)題.

除了上文所述的特征和客體會(huì)對(duì)視覺(jué)工作記憶容量產(chǎn)生影響之外，視覺(jué)工作記憶容量還受其他許多因素影響.如空間位置關(guān)系，在某些條件下，空間位置關(guān)系會(huì)對(duì)視覺(jué)工作記憶容量起積極作用[10-11]. 還有，客體在知覺(jué)編碼階段的加工難度以及客體復(fù)雜度也會(huì)影響視覺(jué)工作記憶容量，加工難度越大，工作記憶容量越小[12].與視覺(jué)工作記憶存儲(chǔ)機(jī)制相比，雖然視覺(jué)工作記憶容量的相對(duì)大小約為4 個(gè)客體這個(gè)觀點(diǎn)已為眾多心理學(xué)研究者接受，但其“純”容量還難以精確估計(jì)[13]，如上面所述的客體復(fù)雜度、空間位置關(guān)系等眾多因素仍可能會(huì)對(duì)被試的記憶容量產(chǎn)生作用.因此，關(guān)于視覺(jué)工作記憶容量的影響因素仍有待深入. 目前各種對(duì)視覺(jué)工作記憶容量起影響作用的因素為研究者重視，但關(guān)于特征數(shù)量對(duì)視覺(jué)工作記憶容量的影響研究仍然很少，且其影響結(jié)果亦不甚明確.因此，本文嘗試從改變物體特征數(shù)量入手，探討特征數(shù)量對(duì)視覺(jué)工作記憶容量的影響，并探索被試在識(shí)記項(xiàng)目數(shù)相同但所含特征數(shù)量不同的條件下客體的視覺(jué)工作記憶容量是否有差異？其具體的存儲(chǔ)容量如何？鑒于已有對(duì)視覺(jué)工作記憶容量進(jìn)行研究的材料基本是二維平面圖形（由長(zhǎng)和寬構(gòu)成的平面圖像），而生活中我們看到的大多是立體事物，其與平面事物有著不同的形態(tài)，更具形象性和直觀性，其研究結(jié)果也更具普遍性，外部效度也更高.為此，本文試圖從三維立體圖形出發(fā)，辨明特征數(shù)量對(duì)三維圖形視覺(jué)工作記憶容量的影響.

2 實(shí)驗(yàn)

2.1 目的

采用由不同顏色組成的圖形為實(shí)驗(yàn)材料，重點(diǎn)探討特征數(shù)量對(duì)三維圖形視覺(jué)工作記憶容量的影響.

2.2 被試

韓山師范學(xué)院本科生30 名（男生12 名、女生18 名），年齡在18-23 歲之間（M＝20.1歲），隨機(jī)分為兩組，每組15 人.所有被試視力（或矯正視力）正常，無(wú)色盲或者色弱，且均熟悉計(jì)算機(jī)的基本操作.實(shí)驗(yàn)后送給他們禮物作為報(bào)酬.

2.3 實(shí)驗(yàn)儀器與材料

實(shí)驗(yàn)在單被試實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行.實(shí)驗(yàn)程序在方正奔騰2.0 G 電腦上運(yùn)行，顯示器為17英寸液晶屏，屏幕分辨率為1 024×768 像素.被試與屏幕的距離約為57 cm.使用心理實(shí)驗(yàn)專(zhuān)用軟件E-prime1.1 編制實(shí)驗(yàn)程序.電腦屏幕以白色為背景.給被試呈現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)材料分兩種：第一種是單顏色三維圖形，第二種是雙顏色三維圖形.單顏色三維圖形共有8種備選顏色，分別為：紅色（R＝255，G＝0，B＝0）；橙色；綠色（R＝0，G＝255，B＝0）；藍(lán)色（R＝0，G＝0，B＝255）；黃色（R＝255，G＝255，B＝0）；蘭青色（R＝0，G＝128，B＝128）；紫色（R＝0，G＝128，B＝128）；棕色（R＝128，G＝64，B＝0）.雙顏色的三維圖形即上頂面的顏色和兩側(cè)面的顏色不同，由單顏色三維圖形的八種備選顏色兩兩組合而成，共56 個(gè).實(shí)驗(yàn)材料大小均統(tǒng)一為80×80 像素.

2.4 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn)采用2×3 被試內(nèi)設(shè)計(jì)，自變量為材料類(lèi)型和項(xiàng)目數(shù).材料類(lèi)型分為單顏色三維圖形和雙顏色三維圖形兩種，每種均有三個(gè)水平：分別是2、4、6 個(gè)項(xiàng)目數(shù).因變量為被試對(duì)檢測(cè)項(xiàng)目的反應(yīng)正確率，包括對(duì)出現(xiàn)過(guò)的項(xiàng)目的擊中率和對(duì)未出現(xiàn)過(guò)的項(xiàng)目的虛報(bào)率.被試客體工作記憶容量的大小是運(yùn)用信號(hào)檢測(cè)論及公式K＝S*[（H-F）/（1-F）]進(jìn)行測(cè)定得出的.在識(shí)記項(xiàng)目階段，各刺激材料及其位置的出現(xiàn)是隨機(jī)安排的，每次由2、4或6 個(gè)同類(lèi)型的三維圖形組成，它們隨機(jī)呈現(xiàn)于屏幕中央3×4 矩陣中的隱形方格中心[14].每個(gè)方格的長(zhǎng)寬設(shè)置為80×80 像素，相鄰方格之間的距離（邊框到邊框計(jì)算）約2°.檢測(cè)項(xiàng)目為一個(gè)圖形，其大小形狀均與識(shí)記項(xiàng)目中的圖形相同.實(shí)驗(yàn)中，其出現(xiàn)位置固定在屏幕中心.本實(shí)驗(yàn)每種類(lèi)型材料的不同水平均進(jìn)行28 次正式實(shí)驗(yàn)，正式實(shí)驗(yàn)共168次.在正式實(shí)驗(yàn)之前，先做12 次練習(xí)試驗(yàn)（練習(xí)實(shí)驗(yàn)所包含的實(shí)驗(yàn)條件以及各種設(shè)置和要求跟正式實(shí)驗(yàn)完全相同），直至被試能完全理解實(shí)驗(yàn)的要求并進(jìn)行穩(wěn)定反應(yīng).整個(gè)實(shí)驗(yàn)的完成大概需要用時(shí)25 min.

本實(shí)驗(yàn)控制無(wú)關(guān)變量的操作主要從以下幾個(gè)方面進(jìn)行：一是控制順序誤差，采用ABBA 法，一半被試先完成單顏色三維圖形的識(shí)記任務(wù)再完成雙顏色三維圖形的識(shí)記任務(wù)，另一半被試的順序則相反. 二是對(duì)被試采取隨機(jī)分配原則以保證被試的同質(zhì)性. 三是平衡系統(tǒng)誤差，實(shí)驗(yàn)中各組實(shí)驗(yàn)的材料均通過(guò)計(jì)算機(jī)隨機(jī)呈現(xiàn)的設(shè)置方式，控制了系統(tǒng)誤差. 四是消除疲勞誤差，完成84 次試驗(yàn)后，被試根據(jù)自身情況休息1～3 min.

2.5 實(shí)驗(yàn)程序

實(shí)驗(yàn)采用單檢測(cè)變化覺(jué)察范式，主要包括識(shí)記、間隔和檢測(cè)三個(gè)階段.實(shí)驗(yàn)程序參考吳文春的研究[15].激呈現(xiàn)順序如下：首先，在屏幕中心出現(xiàn)紅色“+”的注視點(diǎn)1 000 ms提醒被試視覺(jué)試驗(yàn)開(kāi)始；接著屏幕中間出現(xiàn)4 個(gè)從1 到9 中隨機(jī)選取的數(shù)字1 000 ms，要求被試用正常語(yǔ)速對(duì)其進(jìn)行連續(xù)不斷的出聲復(fù)述，直至檢測(cè)項(xiàng)目出現(xiàn)，以此避免言語(yǔ)復(fù)述的參與.間隔500 ms 后，識(shí)記項(xiàng)目呈現(xiàn)，要求被試努力記住每個(gè)圖形的顏色.900 ms后緊接著出現(xiàn)一個(gè)檢測(cè)項(xiàng)目；此時(shí)，要求被試盡量準(zhǔn)確地判斷：檢測(cè)項(xiàng)目的顏色相對(duì)于識(shí)記項(xiàng)目中的圖形顏色是否完全一致，如果完全一致則按“F”鍵，反之按“J”鍵.具體實(shí)驗(yàn)程序如圖1.

圖1 單次試驗(yàn)流程圖

整個(gè)實(shí)驗(yàn)分兩部分呈現(xiàn)：兩種類(lèi)型的三維圖形各為一部分，中間用休息程序分隔開(kāi).即第一部分84 次正式試驗(yàn)完成后，休息窗口會(huì)彈出；此時(shí)，被試需要按照要求進(jìn)行適當(dāng)休息；休息結(jié)束后，接著繼續(xù)剩下的84 次試驗(yàn).同類(lèi)型不同項(xiàng)目數(shù)的三維圖形會(huì)根據(jù)計(jì)算機(jī)設(shè)置混合隨機(jī)出現(xiàn).計(jì)算機(jī)記錄被試判斷的正誤反應(yīng)等相關(guān)數(shù)據(jù)信息.

2.6 結(jié)果與分析

采用SPSS19.0 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理.各處理?xiàng)l件下被試的平均檢測(cè)正確率如表1 所示.

表1 被試的平均檢測(cè)正確率（M±SD）

進(jìn)行兩因素重復(fù)測(cè)量方差分析顯示，識(shí)記項(xiàng)目數(shù)的主效應(yīng)顯著，交互作用不顯著，F(xiàn)（2，58）＝128.21，P＜0.001，2＝1.163，被試的檢測(cè)正確率均隨識(shí)記項(xiàng)目數(shù)的增加而顯著下降；材料類(lèi)型的主效應(yīng)顯著，F(xiàn)（1，29）＝209.57，P＜0.001，2＝1.047，被試對(duì)單顏色三維圖形的記憶成績(jī)顯著高于雙顏色三維圖形視覺(jué)工作記憶.

分別對(duì)2、4、6 個(gè)識(shí)記項(xiàng)目數(shù)條件下的單顏色和雙顏色三維圖形的平均正確率進(jìn)行配對(duì)樣本t 檢驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)P＜0.01，t＝10.72，說(shuō)明材料類(lèi)型對(duì)視覺(jué)工作記憶成績(jī)有顯著影響；即在識(shí)記項(xiàng)目數(shù)相同的情況下，三維圖形所含有的同質(zhì)特征數(shù)量越多，其檢測(cè)正確率越低.在單顏色三維圖形之間進(jìn)行多重比較，被試檢測(cè)正確率隨識(shí)記項(xiàng)目數(shù)的增加而下降且任何兩個(gè)水平之間被試檢測(cè)正確率差異都十分顯著（Ps＝0.000）.而在雙顏色三維圖形之間進(jìn)行多重比較，被試檢測(cè)正確率同樣隨識(shí)記項(xiàng)目數(shù)的增加而下降，項(xiàng)目數(shù)為2與項(xiàng)目數(shù)為4 的雙顏色三維圖形之間被試檢測(cè)正確率差異亦十分顯著（Ps＝0.000）；項(xiàng)目數(shù)為4 與項(xiàng)目數(shù)為6 的雙顏色三維圖形之間被試檢測(cè)正確率差異也相對(duì)顯著（Ps＜0.01）.對(duì)相同特征數(shù)量不同材料類(lèi)型的三維圖形被試反應(yīng)的正確率進(jìn)行比較，結(jié)果顯示P＝0.135，被試對(duì)項(xiàng)目數(shù)為4 的單顏色三維圖形和項(xiàng)目數(shù)為2 的雙顏色三維圖形檢測(cè)正確率沒(méi)有顯著差異.綜上所述，個(gè)體識(shí)記成績(jī)主要受特征數(shù)量影響，當(dāng)特征數(shù)量成倍增長(zhǎng)時(shí)，被試記憶成績(jī)呈明顯下降趨勢(shì).

對(duì)被試在6 種實(shí)驗(yàn)條件下的擊中率和虛報(bào)率進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析. 并運(yùn)用公式K＝S*[（H-F）/（1-F）]對(duì)其視覺(jué)工作記憶容量進(jìn)行計(jì)算，其中，k 為存儲(chǔ)容量，S 為呈現(xiàn)的刺激項(xiàng)目數(shù)，H 為擊中率，F(xiàn) 為虛報(bào)率，以此估計(jì)各被試的記憶容量及各條件下的總平均記憶容量.其結(jié)果如表2.

表2 不同實(shí)驗(yàn)條件下被試的平均視覺(jué)工作記憶容量（M±SD）

在識(shí)記項(xiàng)目數(shù)為6 個(gè)的條件下，單顏色三維圖形的最終記憶容量約為4 個(gè)，雙顏色三維圖形的最終記憶容量只有2.31 個(gè)，這與前人的觀點(diǎn)基本相符[6，16].為進(jìn)一步比較被試在記憶雙顏色三維圖形和單顏色三維圖形時(shí)的視覺(jué)工作記憶容量是否有差異，將識(shí)記項(xiàng)目數(shù)為2 的單顏色三維圖形與識(shí)記項(xiàng)目數(shù)為2 的雙顏色三維圖形、識(shí)記項(xiàng)目數(shù)為4 的單顏色三維圖形與識(shí)記項(xiàng)目數(shù)為4 的雙顏色三維圖形以及識(shí)記項(xiàng)目數(shù)為6 的單顏色三維圖形與識(shí)記項(xiàng)目數(shù)為6 的雙顏色三維圖形被試的檢測(cè)正確率進(jìn)行配對(duì)樣本t 檢驗(yàn).結(jié)果發(fā)現(xiàn)：被試對(duì)單顏色三維圖形記憶容量均顯著大于對(duì)雙顏色三維圖形的記憶容量（Ps＝0.000），即在項(xiàng)目數(shù)相同，特征數(shù)量增多一倍的情況下，個(gè)體的視覺(jué)工作記憶容量顯著變小，這也表明特征數(shù)量對(duì)視覺(jué)工作記憶容量存在顯著影響.

3 討論

本研究通過(guò)實(shí)驗(yàn)考察特征數(shù)量對(duì)三維圖形的視覺(jué)工作記憶容量的影響.結(jié)果顯示，在識(shí)記項(xiàng)目數(shù)相同，特征數(shù)量相差一倍的情況下（雙顏色三維圖形特征數(shù)量是單顏色三維圖形的兩倍），被試識(shí)記正確率與其視覺(jué)工作記憶容量差異顯著，對(duì)單顏色三維圖形的識(shí)記成績(jī)明顯好于雙顏色三維圖形.當(dāng)識(shí)記項(xiàng)目數(shù)不同，但特征數(shù)量相同的情況下，被試記憶正確率沒(méi)有顯著性差異；而當(dāng)識(shí)記項(xiàng)目數(shù)相同，特征數(shù)量增多時(shí)，被試記憶的正確率差異明顯，呈下降趨勢(shì)；這與Wheeler 和Treisman 以單色和雙色色塊為材料（雙色色塊便是由同一客體同一維度多個(gè)特征數(shù)值組成），發(fā)現(xiàn)被試檢測(cè)的成績(jī)主要取決于特征數(shù)目而非物體數(shù)目的實(shí)驗(yàn)結(jié)果相一致[7]；而視覺(jué)工作記憶容量也會(huì)伴隨著特征數(shù)量的增加變小.這說(shuō)明特征數(shù)量對(duì)視覺(jué)工作記憶容量產(chǎn)生影響，較大程度上支持了視覺(jué)工作記憶的容量受特征限制的觀點(diǎn)[17-18]，本研究與Olson 等人的研究也相符合，即視覺(jué)工作記憶容量不僅僅取決于客體數(shù)目，還與構(gòu)成客體的特征復(fù)雜程度相關(guān)[8，19]；同一維度不同特征組成的客體，工作記憶容量受特征數(shù)量數(shù)值影響[20].筆者以為，這很可能與注意資源有限性有關(guān)，當(dāng)特征數(shù)量變多，占用的心理資源注意資源增加，抑制了個(gè)體的記憶效果，導(dǎo)致視覺(jué)工作記憶容量變小.

此外，研究結(jié)果還發(fā)現(xiàn)，被試的記憶成績(jī)還隨著識(shí)記項(xiàng)目數(shù)的增加而顯著下降；無(wú)論是單顏色三維圖形還是雙顏色三維圖形，當(dāng)識(shí)記項(xiàng)目數(shù)增多時(shí)，被試記憶的正確率均明顯下降.這可能是因?yàn)樽R(shí)記項(xiàng)目數(shù)的增多在一定程度上分配了被試有限的注意資源.Luck 和Vogel 認(rèn)為：視覺(jué)工作記憶的容量為3 到4 個(gè)插槽，每個(gè)插槽獨(dú)立存儲(chǔ)一個(gè)客體；當(dāng)客體數(shù)目較少時(shí)，總體正確率高，當(dāng)客體數(shù)目超過(guò)記憶容量時(shí)，超出的信息不存在工作記憶中，因此正確率下降[6].而Alvarez 和Cavanagh 認(rèn)為，儲(chǔ)存的客體數(shù)目越多，每個(gè)客體分配的資源就越少且視覺(jué)資源的靈活分配使得不同客體分配到的資源量不同，導(dǎo)致正確率下降[21].總的說(shuō)來(lái)，本實(shí)驗(yàn)結(jié)果也間接表明了客體數(shù)目會(huì)對(duì)視覺(jué)工作記憶容量產(chǎn)生影響.

4 結(jié)論

本研究最終得出以下結(jié)論：特征數(shù)量影響三維圖形的視覺(jué)工作記憶容量及被試的記憶成績(jī).在記憶容量有限的情況下，被試檢測(cè)三維圖形準(zhǔn)確率隨特征數(shù)量的增多而降低；視覺(jué)工作記憶容量隨特征數(shù)量增多而變小.