（发展与教育心理学专业论文）五年级学生心算能力及其工作记忆广度研究.pdf

学位论文独创性声明 i l u i f l f l l l f f l i l l f l l fi i i l l f l r l l l l l l l l i j i i l l l 删 y 1 7 , 9 , , , l , | 5 j i i i l l 6 i i i l l l 6 l f l lr 1 1 i i i i 本人承诺：所呈交的学位论文是本人在导师指导下所取得的研究成果。论文中除特别加以标注 和致谢的地方外，不包含他人和其他机构已经撰写或发表过的研究成果，其他同志的研究成果对本 人的启示和所提供的帮助，均已在论文中做了明确的声明并表示谢意。 学位论文作者签名：垒主数 学位论文版权的使用授权书 本学位论文作者完全了解辽宁师范大学有关保留、使用学位论文的规定，及学校有 权保留并向国家有关部门或机构送交复印件或磁盘，允许论文被查阅和借阅。本文授权 辽宁师范大学，可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库并进行检索，可以采 用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文，并且本人电子文档的内容和纸质 论文的内容相一致。 保密的学位论文在解密后使用本授权书。 学位论文作者签名：盆主数 指导教师签名： 签名日期： 如0年6 月乡日 辽宁师范大学硕士学位论文 摘要 2 0 世纪7 0 年代，认知心理学开始把心算作为一个独立的研究主题。心算是一种复 杂的心理活动，在计算的过程中，需要对信息进行加工的同时，还需要对信息进行储存。 工作记忆是心算的认知心理学研究的一个主要方面。工作记忆是负责信息加工和储存的 一个系统，它对复杂的认知活动具有很好的预测作用，而工作记忆广度任务能够很好的 反应工作记忆能力。 为了探讨五年级学生心算能力及其工作记记广度，我们设计了两个实验。在实验1 中，通过前测，挑选出五年级心算能力不良儿童3 0 名，以及与其匹配的心算能力正常 儿童3 0 名。被试首先完成工作记忆广度任务，然后完成心算任务。工作记忆广度任务 包括数字工作记忆广度和视空间工作记忆广度，心算任务中，设计了不同题型、不同难 度的心算任务。实验采用混合实验设计，首先对心算成绩的实验结果进行重复测量方差 分析，结果发现，学生类型主效应显著；题目类型主效应不显著；题目难度主效应显著。 对工作记忆广度与心算成绩进行相关分析，结果发现，工作记忆广度与心算成绩相关显 著，进一步回归分析，结果发现，数字工作记忆广度进入了回归方程。实验一研究结果 表明，工作记忆广度对心算成绩起作用，数字工作记忆广度的作用大于视空间工作记忆 广度的作用。 实验2 考察了加工负荷和加工时间对数字工作记忆广度的影响。实验设计了简单广 度任务和复杂广度任务( 任务的复杂程度代表着加工成分认知负荷的高低) ，简单广度 任务的设计沿用实验一中的数字工作记忆广度的任务设计，而复杂广度任务是以十以内 三位数加法或减法，结果仍为一位数来实现的。实验采用被试内设计，对实验结果进行 重复测量的方差分析，结果发现，加工负荷主效应显著；加工时间主效应显著。这说明 加工负荷和加工时间对数字工作记忆广度成绩有影响。 关键词：学生；心算；工作记忆广度 辽宁师范大学硕士学位论文 t h es t u d yo nt h em e n t a la r i t h m e t i ca n d w o r k i n gm e m o r ys p a nf o rs t u d e n t so f g r a d e5 a b s tr a c t i nt h e19 7 0 s ，c o g n i t i v ep s y c h o l o g yb e g a na sa ni n d e p e n d e n ts t u d ym e n t a lt h e m e m e n t a l a r i t h m e t i ci sak i n do fc o m p l e xp s y c h o l o g i c a la c t i v i t y , i nt h ep r o c e s so fc a l c u l a t i o n ，n e e df o r i n f o r m a t i o np r o c e s s i n g ，a n ds t i l ln e e dt os t o r ei n f o r m a t i o n w o r k i n gm e m o r yi st h ec o g n i t i v e p s y c h o l o g yr e s e a r c ho fm e n t a la r i t h m e t i cw h i c hi sam a j o ra s p e c t w o r k i n gm e m o r yi s r e s p o n s i b l ef o rt h ei n f o r m a t i o np r o c e s s i n g a n d s t o r a g es y s t e m ，w h i c hh a v ev e r yg o o d p r e d i c t i o ne f f e c to fc o m p l e xc o g n i t i v ea c t i v i t i e s ，a n dw o r k i n gm e m o r ys p a nt a s k sc a nb ev e r y g o o dr e s p o n s eo nw o r k i n gm e m o r yc a p a c i t y i no r d e rt oe x p l o r et h er e l a t i o nb e t w e e nm e n t a la r i t h m e t i ca b i l i t ya n dw o r k i n gm e m o r y s p a nf o rs t u d e n t so fg r a d e5 ，w ed e s i g n e dt w ot a s k sf o re x p e r i m e n t i ne x p e r i m e n t1 ，t h r o u g h t h et e s t , s e l e c t e dm e n t a la r i t h m e t i cc a p a c i t yo f3 0c h i l d r e n ，a n d 而t l ln o r m a lm e n t a la r i t h m e t i c a b i l i t yo ft h em a t c hi ng r a d e5 s u b j e c t sf i n i s h e dt h ew o r k i n gm e m o r ys p a nt a s ka tf i r s t , a n d t h e nc o m p l e t em e n t a la r i t h m e t i ct a s k s w o r k i n gm e m o r ys p a nt a s k si n c l u d ed i 百t a lw o r k i n g m e m o r ys p a na n dv i s u a l s p a t i a lw o r k i n gm e m o r ys p a n m e n t a la r i t h m e t i ct a s k sw a sd e s i g n e d d i f f e r e n ts u r f a c ef o r m s ，d i f f e r e n td i f f i c u l t yo fm e n t a la r i t h m e t i ct a s k s t h ee x p e r i m e n ta d o p t m i x t u r eo fe x p e r i m e n t a ld e s i g n ，a tf i r s tw ea n a l y z e dt h em e n t a la r i t h m e t i ce x p e r i m e n tr e s u l t s w i t hr e p e a t e dm e a s u r e m e n t so fv a r i a n c ea n a l y s i s ，t h er e s u l t ss h o w e dt h a tt h em a i ne f f e c to f s u b j e c tt y p ei ss i g n i f i c a n t , t h es u r f a c ef o r m so fm e n t a la r i t h m e t i cw i 血m a i ne f f e c ti sn o t s i g n i f i c a n t , a n dt h ed i f f i c u l t yo fm e n t a la r i t h m e t i ct a s k 、加t hm a i ne f f e c ti ss i g n i f i c a n t b e t w e e nw o r k i n gm e m o r ys p a na n dm e n t a la r i t h m e t i cw h i c hi sc o r r e l a t i o ni na n a l y s i sr e s u l t s ， w o r k i n gm e m o r ys p a na n dm e n t a la r i t h m e t i cs c o r e s 谢t 1 1f 谢h e rr e g r e s s i o na n a l y s i sf o u n d t h a td i g i t a lw o r k i n gm e m o r ys p a ni i l t oa r e g r e s s i o ne q u a t i o n e x p e r i m e n t a lr e s u l ts h o w e dt h a t w o r k i n gm e m o r ys p a nh a v ee f f e c to nm e n t a la r i t h m e t i cs c o r e s ，a n dt h er o l eo fd i g i t a lw o r k i n g m e m o r ys p a ni sg r e a t e rt h a nt h er o l eo fv i s u a l - s p a t i a lw o r k i n gm e m o r ys p a n i nt h ee x p e r i m e n t2 ，w eu s e dc o m p u t e - p a c e dw o r k i n gm e m o r ys p a nt a s k st h a te n a b l e du s t oc o n t r o lf o rb o t hp r o c e s s i n gl o a dp r o c e s s i n gt i m eo ft h et a s k s s ow ec o u l de a s i l yf i n do u t h o wt h e s ev a r i a b l e si n f l u e n c ew o r k i n gm e m o r ys p a n e x p e r i m e n t2i n c l u d es i m p l es p a nt a s k a n dc o m p l e xs p a nt a s k ( t a s kc o m p l e xl e v e l sr e p r e s e n t st h ec o g n i t i v el o a do fp r o c e s s i n g c o m p o n e n t s ) ，s i m p l es p a nt a s ku s e do fd i 百t a lw o r k i n gm e m o r ys p a n ，a n dc o m p l e xs p a nt a s k i sw i t h i nt h er a n g eo ft e nw i t ht h r e ed i g i tn u m b e r sa d d i t i o na n ds u b t r a c t i o n e x p e r i m e n t2 w a sa d o p t e di nw i t h i ns u b j e c td e s i g n w ea n a l y z e dt h er e s u l t so ft h ee x p e r i m e n tw i t ha n a l y s i s o fv a r i a n c e ，t h er e s u l t ss h o w e dt h a tt h em a i ne f f e c to fp r o c e s s i n g1 0 a da n dt h em a i ne f f e c to f i i i 五年级学生心算能力及其工作记忆广度研究 p r o c e s s i n gt i m ew a ss i g n i f i c a n t i tw a sm e a n st h a tp r o c e s s i n gl o a da n dp r o c e s s i n gt i m eh a d a f f e c to nw o r k i n gm e m o r ys p a n k e yw o r d s ：s t u d e n t s ；m e n t a la r i t h m e t i c ；w o r k i n gm e m o r ys p a n 一i 、，一 目录 摘要i a b s t r a c t ：【i i 引言l l 第一章文献综述2 1 1 心算2 1 2 工作记忆广度3 1 2 1 工作记忆广度的提出3 1 2 2 工作记忆广度的已有研究成果4 1 2 3 工作记忆广度的影响因素研究6 1 3 工作记忆广度与心算的关系研究9 2 第二章研究的总体思路1 l 2 1 问题的提出1 1 2 2 研究意义1 2 2 2 1 被试选择的意义1 2 2 2 2 研究内容的意义1 2 3 第三章实验研究1 3 实验一1 3 3 1 研究目的与假设1 3 3 1 1 研究目的：1 3 3 1 2 研究假设1 3 3 2 研究方法1 3 3 2 1 被试1 3 3 2 2 实验设计1 4 3 2 3 工作记忆广度任务1 4 3 2 4 心算任务1 4 3 2 5 实验程序1 5 3 2 6 实验计分1 6 3 3 结果与分析1 6 3 3 1 工作记忆广度任务的结果分析1 6 3 3 2 心算任务结果分析1 7 3 3 3 工作记忆广度与心算成绩的相关和回归分析1 9 五年级学生心算能力及其工作记忆广度研究 3 4 讨论2 1 3 4 1 不同心算能力儿童工作记忆广度的差异分析2 1 3 4 2 不同题型、不同难度心算题目对不同心算能力儿童心算成绩的作用2 2 3 4 3 工作记忆广度对心算成绩的影响：2 3 3 5 小结2 3 实验二2 4 3 1 研究目的与假设2 4 3 1 1 研究目的2 4 3 1 2 研究假设：2 4 3 2 研究方法2 4 3 2 1 被试2 4 3 2 2 实验设计2 4 3 2 3 数字工作记忆广度任务2 4 3 2 4 实验程序2 5 3 2 5 实验计分2 5 3 3 结果与分析2 5 3 4 讨论2 6 3 4 1 加工负荷对数字工作记忆广度的影响2 6 3 4 2 加工时间对数字工作记忆广度的影响2 7 3 4 3 本研究创新与存在的不足2 8 3 4 4 未来研究的设想2 8 3 5 小结2 9 4 第四章结论3 0 参考文献：3 l 附录a 笔算任务实验材料3 6 附录b 心算任务实验材料3 7 附录c 数字工作记忆广度实验材料3 8 附录d 视空间工作记忆广度实验材料3 9 附录e 复杂广度任务实验材料4 0 攻读硕士学位期间发表学术论文情况4 1 致谢4 2 辽宁师范大学硕士学位论文 引言 心算，是指不借助计算工具，在人的头脑中直接算出结果的计算，因此，又称口算 【1 】。作为日常生活中一种重要的思维活动和技能，心算已经成为心理学家高度关注的研 究主题。1 9 7 2 年，g r o e n 和p a r k m a n 首次从认知心理学角度探讨了简单心算的加法问题， 标志着认知心理学开始把心算作为一个独立的研究主题。 1 9 7 4 年，b a d d e l e y 和h i t c h 提出了工作记忆的概念，把工作记忆看成是一个独立的 记忆系统，并最初认为工作记忆由中央执行系统、语音回路和视觉空间模板三个子系统 组成。其中，中央执行系统被看作是工作记忆的核心成分，具有控制和监督的功能，它 负责子系统之间以及子系统与长时记忆之间的联系，也负责协调有限的注意资源；语音 回路是一个暂时储存语音形式信息的系统；而视觉空间模板则是一个暂时储存视觉信息 和空间信息的系统。为了更好的说明工作记忆中的暂时性信息与长时记忆中的信息是如 何联系的，b a d d e l e y 对原有的工作记忆系统进行了补充，提出了新的子系统情景缓 冲器。情景缓冲器是一个暂时储存信息的容量有限的系统，它在中央执行系统的控制下 保存当前的信息，并将当前信息与长时记忆中的相关信息整合起来，以用来支持后面的 活动。 一 工作记忆被形容为人类的认知中枢，在理解、推理、问题解决等复杂的认知活动中 具有重要作用，成为当前认知心理学和认知神经科学中最活跃的研究领域之一。在工作 记忆系统提出最初的十余年时间里，关于工作记忆的研究，主要集中在对工作记忆系统 的验证与完善阶段：随着对工作记忆研究的不断深入，工作记忆的研究主要包括工作记 忆的理论研究，工作记忆子系统的关系研究以及工作记忆的脑机制研究。工作记忆的理 论研究，主要集中在工作记忆广度的影响因素研究以及工作记忆广度与人类认知活动的 关系研究。在工作记忆各子系统，即中央执行系统、语音回路和视觉空间模板之间的关 系研究中，大多数研究者采用双任务实验范式，考察依赖工作记忆的子系统的主任务成 绩是否受到来自次任务的影响。双任务实验范式是指要求被试完成两种任务，一个是需 要工作记忆参与的主任务，另一个是干扰工作记忆各子系统成分的次任务。该实验范式 的基本程序是同时向被试呈现主任务和次任务或者只呈现主任务，然后比较两种实验条 件下的实验结果，根据次任务对实验结果的影响，判定工作记忆子系统之间的关系。而 工作记忆的脑机制研究，主要是关于工作记忆子系统脑结构模型的建构研究以及工作记 忆参与人类完成高级认知活动时的相关脑区的认知神经科学研究。 本研究是在前人关于工作记忆广度与人类高级认知活动心算的关系基础上展 开的，因此文献综述主要以这类问题展开。 五年级学生心算能力及其工作记忆广度研究 1 第一章文献综述 1 1 心算 心算是日常生活中的一种重要思维活动，是指不用任何外部工具，主要依靠思维、 记忆直接算出得数的计算方式【l 】。心算能够促进儿童思维的敏捷性和明晰性，并且，心 算过程可以协调左右脑功能的发展，这是发展智力的一个关键因素。因此，心算不只是 一种计算手段，更是一种智力的训练【2 】。1 9 7 2 年，g r o e n p a r k m a n 第一次研究了简单心 算的问题，这标志着认知心理学开始把心算作为一个研究主题，此后关于心算的研究开 始多起来。 研究心算通常采用产生式和判别式两种任务。产生式任务是指当给被试呈现一个问 题时，要求被试算出答案。判别式任务是指当向被试呈现一个有答案的算式时，如 7 + 2 = 1 1 ，要求被试尽快判断答案是对还是错。最早的研究假设是，当向被试呈现判别任 务时，如果被试顺利完成该任务，需要他先得出正确答案，然后再把这个答案和呈现的 答案进行比较；如果两个答案一致，就做“正确 的反应，如果不一致，就做“错误 的反应。也就是说如果被试完成了判别任务，就等于他完成了产生任务的同时也完成了 比较的任务。距离效应的发现证明了这个假设是错误的。距离效应是指判别答案与正确 答案相差很远的问题比判别答案与正确答案相差很近的问题的反应时要小，正确率也要 高一些。比如判断5 + 8 = 3 9 时，就比判断8 + 4 = 1 3 需要的时间少。这说明被试在进行判别任 务的时候使用了不同的策略。当判别答案比较相近的问题时，如8 + 4 = 1 3 ，人们通常使用 提取策略，即先提取正确答案然后进行比较。当判别答案与正确答案相差很远时，被试 使用近似策略，也就是说不需要提取正确答案，只需要做一个快速的判断。己有研究证 实了这一点【3 ，4 】。这说明在使用判别任务的时候，被试有较多的策略可以选择，与判别任 务相比，选取产生式任务来研究心算，可以减少不同策略对研究结果的影响。 心算研究领域中还有一个比较一致的发现是问题大小效应。问题大小效应是指随着 问题中操作数的变大，反应时延长，错误率增加的现象。也就是说，解决一个较大问题 比解决一个较小问题需要的时间更长，得到的错误率更高，这个现象在解决加、减、乘、 除问题的过程中均已看到。 问题大小效应是心算研究中的一个基本现象，研究者对心算活动机制进行了研究， 并提出理论对心算活动的机制进行了解释。g r o e n 和p a r k m a n 从信息加工的角度提出了计 数理论。计数理论认为，人脑内部有一个计数装置，在进行简单加法的时候，如m + n ( m 较大) ，人们是把较大的数m 作为基数，然后进行n 次递增计数。 辽宁师范大学硕士学位论文 首先对计数理论提出质疑的是提取理论。提取理论认为，计数理论用于儿童解决问 题时可以理解，但是很难对成年人加以解释。成年人经过练习，很可能已经记住了很多 计算题目的答案，因此，在需要解决计算问题时，成人不是按照计数理论所主张的那样， 而是从长时记忆中直接提取答案，但是并不排除偶尔使用一些计数策略。提取理论有以 下几个假设：( 1 ) 算术知识以一定的联结强度，有组织地储存于长时记忆网络中；( 2 ) 算术答案直接来源于长时记忆；( 3 ) 由于网络各节点以一定的强度储存，因此，问题 在记忆结构中所表征的强度决定了提取的速度和正确率( 即问题大小效应) ，而不完全 取决于问题本身的数字特点，因此总体反应时反映的是算术知识在记忆网络中的特性。 那么，这些算术知识究竟是以什么形式储存的呢? 多重编码理论认为，算术知识是 以听觉的、视觉的这些不同类型的编码储存的，但是每种编码相互联系，任何一种形式 的编码都可以直接从长时记忆中提取出来【5 】。三重编码模型认为，算术知识都是以语音 编码储存的【6 】。n o e l 和s e r o n 【7 】综合了前人提出的理论，提出编码偏好现象，认为每个人 的编码都是唯一的，有人偏好视觉编码，有人偏好语音编码。目前对于算术知识以何种 形式储存这个问题还没有统一的观点，每种模型都各有实验支持，这也进一步推动了心 算问题的研究。 一般来说，研究者通常将算术区分简单算术和复杂算术。简单算术，也叫基本算术， 指一些基本算术知识，如7 + 8 ，两个加数都小于1 0 ；复杂算术指的是加数大于1 0 的情况。 这种分法的依据是：简单算术只需要直接从长时记忆中提取答案，一步完成，只有复杂 算术才需要真正的计算过程。比如5 8 + 3 4 ，需要进位，3 5 - 1 7 ，需要借位。除了进位、借 位这些额外的操作，复杂问题还需要储存计算过程中产生的暂时信息。简单算术更多的 是考察个体是否掌握了基本的算术知识和记忆的提取能力，而考察其心算能力则应该更 多的从复杂算术入手。 1 2 工作记忆广度 1 2 1 工作记忆广度的提出 工作记忆广度，即工作记忆容量，是工作记忆研究的一个主要方面，主要有阅读广 度【8 】，计数广度9 1 和运算广度【l o 】。在d a n e m a n 和c a r p e n t e r f l o - - 项关于阅读广度的研究中 首次使用了工作记忆广度一词。根据工作记忆具有加工和储存的特点，d 锄e m 锄和 c a r p e n t e r 首次使用阅读广度任务考察工作记忆。在研究中，首先向被试呈现具有一系列 句子的卡片，要求被试大声朗读句子并理解的同时，记住每个句子的最后一个词。被试 朗读并理解一系列句子之后，将每个句子最后一个词语按正确顺序回忆出来。实验从两 个句子开始，依次增加句子的数量，并且每个句子由1 3 1 6 个词语组成。当被试回忆词 五年级学生心算能力及其工作记忆广度研究 语错误为2 个时，实验结束。例如，当被试阅读并理解了三个句子时，能够按正确顺序 至少回忆出两个词语，实验继续；如果被试只能回忆出一个，则实验结束，则被试的阅 读广度即为2 。阅读广度研究结果表明，在被试理解句子的同时能够按正确顺序回忆的 词语数，即为被试的最大阅读广度。 自d a n e m a n 和c a r p e n t e r 以后，其他研究者相继对工作记忆广度的相关问题进行了大 量的研究。总的来说，研究的内容主要是探讨工作记忆广度与认知能力的关系以及工作 记忆广度的有限性等问题。 1 2 2 工作记忆广度的已有研究成果 ( 1 ) 国外的相关研究 以往研究指出【9 】，工作记忆广度任务能够有效测量工作记忆，并且在理解、推理、 问题解决等复杂的认知活动中具有重要作用。s u s a n 等【l l 】选取6 1 1 岁阅读困难儿童4 6 名， 以复杂广度任务作为工作记忆能力的指标，考察了工作记忆与儿童的阅读困难、数学能 力之间的关系。结果表明，阅读困难与复杂广度存在显著相关；数学能力与复杂广度任 务关系密切。 h e a t h e r 等【1 2 】以1 4 8 名大学生为被试，以计算广度和阅读广度作为工作记忆广度的指 标，考察了工作记忆广度在预测情景记忆、理解能力等复杂的认知活动中的作用。结果 表明，计算广度、阅读广度与情景记忆、理解能力之间存在显著相关。d a v i d 【l3 】设计了 一系列延迟回忆测验考察工作记忆广度任务中内隐提取作用。实验结果表明，在即时回 忆测验中，简单广度任务( 如词语广度) 成绩高于复杂广度任务( 如计算广度) 的成绩； 而延迟回忆测验中复杂广度任务成绩高于即时回忆测验中的复杂广度任务成绩。y u k i o 【1 4 】在工作记忆广度任务中加工与储存的关系的研究中指出，工作记忆广度任务中的加工 任务与储存任务的材料相似性影响工作记忆广度成绩。 a l b e r t o 等【i5 】以意大利语为实验材料，考察了主题目标的不对称性是否产生更大 的记忆负荷，同时考察了阅读句子的时间是否影响不同工作记忆广度被试的实验成绩。 结果表明，不同工作记忆广度的被试，使用意大利语阅读句子的时间不同。具体来说， 句子结构相对简单时，工作记忆广度低的被试对于理解与目标相关的句子存在困难：而 当句子结构复杂时，理解与主题相关的句子比理解与目标相关的句子更困难，并且低广 度被试的得分显著低于高广度被试。 i n e k e 等i l6 j 以8 ，l o ，1 2 岁( 分别为二年级、四年级、六年级) 儿童为被试，考察 了他们阅读广度的发展，对被试的阅读广度成绩进行方差分析，实验结果表明，年级主 效应显著，他们的阅读广度平均成绩为2 4 ，3 3 和4 2 。n a t i o n 等【l 刀人以6 一1 1 岁的儿童 辽宁师范大学硕士学位论文 为被试，对正常儿童和低理解力儿童的听力广度和空间广度进行了比较研究。结果表明， 正常儿童的平均听力广度和空间广度分别为5 5 3 和4 5 6 ，低理解力儿童的平均听力广度 和空间广度分别为3 6 9 和4 5 7 。这说明低理解力儿童在听力广度上低于正常儿童，但在 空间广度上却相差不大。k a i l 和h a l l t l 8 】以7 1 3 岁的儿童为被试，对工作记忆和短时记 忆进行了比较研究。结果表明，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有关。为了考察视空间工作记忆广度是否是恒定 的，s o n g t l 9 1 等人采用3 种颜色、2 种形状或者以颜色和形状的复特征为实材材料，结 果表明，视空间工作记忆广度随着需要记忆的视觉特征的增加而变化。 ( 2 ) 国内的相关研究 吴卫国等【2 0 以4 5 8 名小学生为被试，考察了6 1 2 岁小学生数字记忆广度的发展规律， 实验结果表明，小学生顺背数字记忆广度为1 5 9 5 4 - 2 6 2 ；倒背数字记忆广度为7 8 5 + 2 3 0 ； 9 岁或9 岁6 个月的儿童的顺背数字记忆广度已接近成人水平；年级因素对儿童的数字记 忆广度的影响大于年龄因素对数字记忆广度的影响，这说明了教育因素对数字记忆广度 发展的影响大于生理成熟带来的影响。 刘书龙【2 l 】以大学生为被试，在验证b a r r o u i l l e t 和c a m o s 实验的基础上，验证词语工作 记忆广度结果在空间工作记忆广度任务中的适用性。实验结果表明，当加工时间保持相 等，高加工认知负荷条件下的空间工作记忆广度得分低于低加工认知负荷条件下的工作 记忆广度得分，但是差异不显著；加工时间不直接影响视空间工作记忆广度，加工时间 通过改变加工认知负荷间接改变被试视空间工作记忆广度。 李德明、刘昌和李贵芸田】对数字工作记忆广度研究中，选取被试的年龄范围为1 0 9 0 岁，4 年级以上教育程度。测验要求被试在完成心算任务的同时记住答案，并且在连续 完成心算任务后将答案按顺序回忆出来。实验结果表明，被试的平均数字工作记忆广度 为5 9 - a ：2 0 ，数字工作记忆广度随着任务难度的增加而减小。 张明、隋洁、方伟军【2 3 】在学习困难学生视空间工作记忆提取能力的多指标分析研究 中，以小学生为被试，采用视空间工作记忆广度作为指标来评估个体工作记忆的提取能 力。他们设计高、低两种加工难度的视空间工作记忆任务，采用工作记忆广度、提取错 误值和提取速度三项指标评估学困生视空间工作记忆的提取能力，同时比较了学困生和 学优生视空间工作记忆提取能力之间的差异。实验结果表明，无论在低加工难度条件下 还是在高加工难度条件下，学优生视空间工作记忆的提取能力都好于学困生。在不同加 工负载条件下，三项指标对评估学困生和学优生视空间工作记忆提取能力间差异的重要 程度不同。在低加工负载条件下，工作记忆容量和提取错误值是较好的指标，而高加工 负载条件下工作记忆容量和提取速度是较好的指标。 五年级学生心算能力及其工作记忆广度研究 张奇等【l 】以1 8 0 名1 - 6 年级的小学生为被试，考察了小学生的加法口算速度和数字广 度的发展。以不进位加法、进位加法口算题为实验材料时，儿童的不进位加法和进位加 法的口算广度分别为4 1 7 6 8 0 ，3 6 7 5 7 7 ；以自编的数字广度为测量广度的实验材料时， 儿童的数字广度为6 7 7 8 1 0 。关于儿童加法口算广度的发展，实验结果表明，不进位加 法口算广度和进位加法口算广度均存在显著的数字广度差异。这说明数字广度和口算速 度是影响儿童加法口算广度发展年级差异的主要因素。具体而言，儿童的加法口算广度 受数字广度的制约，数字广度大的被试其加法口算的广度也大。 郑珍珍【2 4 】在情绪对小学生工作记忆广度及数学应用题解决的影响研究中发现，不同 数学成绩类型与工作记忆广度存在正相关；数学成绩类型为优等的被试在工作记忆广度 上的得分显著高于数学成绩类型为中等的被试，数学成绩类型为中等的被试在工作记忆 广度上的得分显著高于数学成绩类型为差的被试。 1 2 3 工作记忆广度的影响因素研究 工作记忆广度可以通过复杂广度任务的测量来获得，当前研究主要通过言语、数字 和空间等方面考察复杂广度的预测力问题，特别关注加工时间、加工准确性和储存准确 性对复杂广度任务的影响【2 5 1 。考察个体的工作记忆广度是研究工作记忆存在个体差异的 途径。c o w 锄【2 6 】在“心理储存能力的再认识：神奇的数字4 ”一文中认为，人类工作记 忆的平均广度为4 ，也就是说，工作记忆的容量是有限的。 工作记忆广度是一个有限的容量系统，c a s e 等人认为工作记忆广度主要受有限的认 知资源限制：而t o w s e t 27 】等人则认为由于加工时间延长导致记忆痕迹的衰退是限制工作 记忆广度的主要因素，即加工时间增加了信息的保持时间，而保持信息所花的时间越长， 记忆项目信息被遗忘的就越多。 目前，关于解释工作记忆广度有限性主要涉及以下几个理论模型：资源共享模型、 记忆衰退理论和时间资源共享模型。 ( 1 ) 资源共享模型 资源共享模型认为，用于工作记忆广度任务的心理资源总量是一定的，而加工和储 存又是同时进行的，也就是说，加工与储存同时争夺共同有限的认知资源。因此，加工 与储存是一个此消彼长的过程，即在加工活动中消耗了过多的心理资源，那么就减少了 用于储存的心理资源，从而使回忆的效果差。所以，有限的认知资源是影响工作记忆广 度的主要因素。c a s e 等人困】的一系列研究为资源共享模型提供了支持。c a s e 等报告了加 工效率和加工速度与工作记忆广度的关系。研究以成人和6 岁儿童为被试，要求他们以 同样的速度朗读熟悉的词语，结果表明，6 岁儿童的词语广度与成人的词语广度没有显 辽宁师范大学硕士学位论文 著差异。这一结果与“计数广度”的研究结果一致。计数广度考察了计数速度与计数广 度之间的关系，当成人与6 岁儿童以相同的速度计数时，他们的计数广度差异不显著。 c a s e 等人认为，这一实验结果表明提高操作速度并不是增加总的心理操作空间，而是当 操作更快更有效时，这意味着被试使用了较少的加工空间，从而增加了用于储存的心理 空间，耳p c a s e 认为在工作记忆广度任务的加工与储存活动中，存在着这样一个公式：总 的心理操作空间= a n 工空间+ 储存空间。资源共享模型是在认知资源理论基础上提出来 的，它的理论基础是工作记忆广度任务的完成，需要同时进行加工和储存，在工作记忆 广度任务中，被试需要在两种成分之间分配资源，2 h i 任务难度的增加将消耗更多的认 知资源而减少工作记忆的储存资源。 ( 2 ) 记忆衰退理论 不同于资源共享模型，t o w s e 和h i t c h 2 7 】通过实验研究提出了记忆衰退理论，该理论 对工作记忆广度有限性问题提出了新的解释。t o w s e 和h i t c h 考察了任务的复杂程度和加 工时间对儿童计数广度的影响，实验首先向儿童呈现一系列需要计数的卡片，呈现卡片 的顺序分为两种：一种为先呈现小项目卡片，再呈现大项目卡片；或者先呈现大项目卡 片，再呈现小项目卡片。例如，当分别有4 5 7 个项目的三张卡片时，以小项目卡片开始 的顺序为4 5 7 ，而以大项目卡片开始的顺序为7 5 - 4 ，中间项目卡片的位置保持不变。 因而，实验有两种条件，即小项目卡片开始条件和大项目卡片开始条件。在计数广度任 务中，只是调换了大小项目卡片的呈现顺序，可以认为两种条件下需要被试加工任务是 一致的，而加工时间由于卡片呈现顺序的不同而不同。因为以小项目卡片开始条件下， 第一张卡片加工结束时间早，而整个记忆项目需要储存时间长，在这种情况下记忆项目 的记忆痕迹将会有更多的衰退，由于总体任务加工难度是一致的，按照资源共享模型， 应该得到两种条件下工作记忆广度是一致的结论。但是实验结果却得到了小项目卡片开 始条件下的工作记忆广度低于大项目卡片开始条件下的工作记忆广度。t o w s e 等人对这 一结果进行了解释，小项目卡片开始条件其加工时间高于大项目卡片开始条件，而任务 加工难度却保持一致，结果也证实了小项目卡片开始条件下的工作记忆广度要低于大项 目卡片开始条件下的工作记忆广度，也就是说加工时间是影响工作记忆广度的主要因 素。据此，t o w s e 和h i t c h 认为工作记忆的加工与储存活动是相互独立的，它们之间并不 是直接的竞争使用同一认知资源。 t o w s e 和h i t c h 2 9 】设计了计算广度任务和阅读广度任务，考察了加工时间对工作记忆 广度的影响。在任务中通过改变任务顺序来改变加工时间这个变量，并且认为顺序的改 变没有影响加工任务难度，实验结果表明加工时间是影响工作记忆广度的主要因素。 ( 3 ) 时间资源共享模型 五年级学生心算能力及其工作记忆广度研究 工作记忆广度任务在进行加工活动的同时又需要储存记忆项目，资源共享模型认为 加工与储存活动争夺共同有限的认知资源，而记忆衰退理论认为记忆痕迹由于加工任务 时经历的时间而消退。b a r r o u i l l e t 和c a m o s 3 0 】通过实验检验了两种理论模型。他们在控制 加工时间相等的条件下通过改变加工成分的认知负荷，比较了儿童的计数广度、运算广 度与“b a b a 广度。运算广度任务要求被试在解决算术问题的同时记忆字母，而在b a b a 广度任务中，只要求被试反复说b a b a 的同时记忆字母。正如记忆衰退理论所预测的，6 、 8 和1 1 岁儿童的计数广度与b a b a 广度没有差异。但是，研究结果也发现，b a b a 广度总是高 于运算广度，这与认知资源假说是一致的。 基于实验结果，b a r r o u i l l e t 3 1 】等人对资源共享模型和记忆衰退理论进行了整合，将 时间因素考虑进资源共享模型，在实验基础上提出了时间资源共享模型。在模型中，提 出一个认知负荷的概念，并且用公式表示为： c l = y a i n i t ， 其中c l 代表认知负荷，a i 代表第i 种提取的难度，n i 代表第i 种提取的提取数目，i 代 表提取类型，t 代表用于加工的总时间。如果提取类型是一样的，即任务中所有的提取 都是相同的，那么公式可以写成c l = e a n t 。 b a r r o u i l l e t 3 l 】等人进行了一系列实验对时间资源共享模型进行了论证：实验一中， 以成人为被试，在加工时间相等的条件下，考察了成人的运算广度和b a b a 广度是否有差 异。实验结果表明，成人的b a b a 广度显著高于运算广度，这表明认知负荷影响成人的工 作记忆广度。实验二在记忆项目都是相同字母的条件下，比较了成人的连续运算广度、 b a b a 任务广度和阅读运算广度。实验结果表明，在加工时间相等的条件下，连续运算广 度低于阅读运算广度，而阅读运算广度低于b a b a 广度，这说明成人的工作记忆广度与加 工成分的认知负荷有关，加工成分需要的认知资源越多，工作记忆广度就越低。实验三 通过增加运算来改变加工时间，考察了加工时间对工作记忆广度的影响，实验结果表明， 连续运算广度低于阅读运算广度，而阅读运算广度低于b a b a 广度。实验四中记忆项目仍 然是字母，加工项目是阅读数字，在总加工时间一定的情况下，加工任务越多，则广度 越低。实验五同实验四的实验条件是一样的，只是通过改变读数字的速度改变了总的加 工时间，实验结果表明，加工时间长的任务广度高于加工时间短的任务广度，即慢读条 件下的任务广度高于快读条件下的任务广度。在实验六中，通过改变呈现任务的时间考 察连续运算广度，实验结果表明，慢速呈现下的广度高于快速呈现的广度。实验4 6 的 结果与记忆衰退理论所主张的观点相反。实验七采用阅读数字广度任务和b a b a f 度任务 考察