（基础心理学专业论文）认知负荷、加工时间对工作记忆广度的影响.pdf

中文摘要 在工作记忆广度任务中，通过计算机控制被试加工节奏来严格控制加工任务的认知负荷和 加工时间，考察这两个因素对被试工作记忆广度得分的影响。 实验一的目的是验i t 正b a r r o u i l l c t 和c m ( 2 0 0 4 ) 的实验。实验使用词语工作记忆广度任务。 考察认知负荷和加工时间对被试词语工作记忆广度得分的影响实验结果表明，加工认知负荷 对工作记忆广度有显著效应，保持加工时间相等，高加工认知负荷条件下所测得的词语工作记 忆广度要低于在低加工认知负荷条件下所测得的词语工作记忆广度；加工时间不直接的影响词 语工作记忆广度，加工时间通过改变加工认知负荷来改变词语工作记忆广度。 实验二使用空间工作记忆广度任务，验证实验一结果在空间工作记忆广度任务中的适应性。 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所得的空间工作记忆广度得分要 低于低加工认知负荷条件下所得的工作记忆广度得分，但是差异不显著：加工时间的效应和实 验一相同，加工时间通过改变加工认知负荷间接改变被试空间工作记忆广度。 研究结果证实了认知负荷对工作记忆广度的影响：改变加工时间会导致加工认知负荷的改 变，从而影响工作记忆广度。 关键词工作记忆广度、个体差异、认知负荷、加工时间 t h ee f f e c t so fc o g n i t i v el o a da n d p r o c e s s i n gd u r a t i o no nw o r k i n gm e m o r ys p a n a b s t r a c t ：w eu s e dc o m p u t e r - 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 di t st oc a r e f e l l yc o n t r o l f o rb o t hc o g n i t i v el o a da n dp r o c e s s i n gd u r a t i o no ft h et a s k s s ow ec o u l de a s i l yf i n do u th o wt h e s e v a r i a b l e si n f l u e n c es u b j e c t sw o r k i n gm e m o r ys p a n t h ea i mo fe x p e r i m e n to n ew a st or 印l i c a t ea n de x t e n dp r e v i o u sr e s u l t so b s e r v e db yb a r r o u i l l e t a n dc a m o s ( 2 0 0 4 ) i nt h i se x p e r i m e n t , w eu v e r b a lw o r k i n gm e m o r ys p a nt a s kt ot e s tt h ee f f e c to f c o g n i t i v el o a da n dp r o c e s s i n gd u r a t i o n t w o - w a y ( c o g n i t i v el o a d x p r o c e s s i n gd u r a t i o n ) a n a l y s e so f v a r i a n c eo nt h es p a nd a t ar e v e a l e dt h a t , t h e r ew a sam a i ns i g n i f i c a n te f f e c to fc o g n i t i v el o a d w h e nt h e t o t a lp r o c e s s i n gd u r a t i o no ft h et a s ki sh e l dc o n s t a n t , t h eh e a v i e rc o g n i t i v el o a dc a u s cl o w e rv e r b a l w o r k i n gm e m o r ys p a n p r o c e s s i n gd u r a t i o nc a n n o ti m p a c tv e r b a lw o r k i n gm e m o r ys p a ns t r a l g h o y , b u t i td o s ec 柚c h a n g e c o g n i t i v el o a da n ds ot h es p a nc h a n g e di n d i r e c t l y 1 矗e x p e r i m e n t t w o , w e v a l i d a t e t h er e s u l t s o f e x p e r i m e n t o n e i n s p a c e w o r k i n g m e m o r ys p a n 切瞎i 【 b u tt h er e s u l t sa r em o mc o m p l i c a t e d t w o w a y ( c o g n i t i v el o a d p r o c e s s i n gd u r a t i o n ) a n a l y s e so f v a r i a n c eo nt h es p a nd a t ar e v e a l e dt h a t w h e nt h et o t a lp r o c e s s i n gd u r a t i o no ft h et a s ki sh e l dc o n s t a n t , t h e r ew a sn o te x i s tam a i ns i g n i f i c a n te f f e c to fc o g n i t i v el o a d ，d e s p i l et h es p a no ft h el o wc o g n i t i v e l o a dg r o u pi sa p p r e c i a b l yh i g h e rt h a nt h es p a no fh i g hc o g n i t i v el o a dg r o u p , b u tt h ed i f f e r e n c ei sn o t e v i d e n lt h ee f f e c to fp r o c e s s i n gd u r a t i o ni st h es 柚ea se x p e r i m e n to n e p r o c e s s i n gd u r a t i o nc a n c h a n g ec o g n i t i v el o a da n dt h e nc h a n g et h es p a ni n d i r e c t l y i tc o u l dh ec o n c l u d e dt h a tc o g n i t i v el o a dc a na f f e c tw o r k i n gm e m o r ys p a ne v i d e n t l y ：p r o c e s s i n g d u r a t i o na f f e c tw o r k i n gm e m o r ys p a ni n d i r e c t l yb yc h a n g ec o g n i t i v el o a do f p r o c e s s i n g k e yw o r d s ：w o r k i n gm e m o r ys p a n ；i n d i v i d u a ld i f f e r e n c e s ；c o g n i t i v el o a d ；p r o c e s s i n gd u r a t i o n 前言 前沿动态：目前，对工作记忆的研究主要集中在两个方面，一个方面是工作记忆和各种高 级认知活动的关系方面的研究，这方面的研究已经取得很大的进展；另一方面就是关于工作记 忆本身机制的研究。不管是哪一个方面的研究，都涉及到对被试工作记忆广度进行测量。例如， 工作记忆和各种高级认知活动相关的研究，一般是以工作记忆广度和高级认知活动测量成绩之 间的相关做研究，而工作记忆个体差异的研究则更是需要测量个体的工作记忆广度并且详细考 察影响个体工作记忆广度的内在因素。另外，目前工作记忆神经机制的研究也是通常是以比较 高低工作记忆广度组来做细致的相关脑区激活研究的。所以说工作记忆广度测量为理解工作记 忆机制提供了重要帮助，好的测量工作记忆广度方法是这些研究中非常重要的一个工具。但是， 目前存在的问题是：在工作记忆测验研究中，各个研究者对工作记忆定义不尽相同，对工作记 忆广度采用的测量方法也不一致，甚至是即使采用同一种方法，测量到的广度也有可能存在很 大的不一致，这些都可能给各种研究以及研究得出的结论带来不确定性，从而造成不必要的争 议。探讨工作记忆广度任务中加工认知负荷和加工时间这两个因素的作用为我们掌握好工作记 忆广度测量工具具有非常重要的意义。关于加工成分的认知负荷和加工时间在工作记忆广度任 务中具有怎样的影响的研究主要有以下几个理论模型：资源共享( r e s o u r c e - s h a r i n g ) 模型和记忆 衰退( m e m o r yd e c a y ) 模型以及基于时间的资源共享( t u n e - b a s e dr e s o u r c e - s h a r i n g ) 模型。这些模型 的争议和融合不断的促进研究的深入。虽然到现在为止争议并没有结束。但是各种理论的探索 尝试，让我们对工作记忆系统的运行机制，有了更加充分的认识，对人类工作记忆广度的个体 差异也有了更加深入的了解。 目的：本论文重点考察工作记忆广度的测量中，改变加工成分的认知负荷( c o g n i t i v el o a d ) 和加工时r e ( p r o c e s s i n gd u r a t i o n ) g 寸t 作记忆广度测量结果会产生什么影响。验证基于时间的资源 共享理论在更大的加工时间跨度上的适应性，以及验证其在空间工作记忆领域中的适应性 方法：实验一采用词语工作记忆广度任务，3 0 名被试参加实验，采用2 ( 加工认知负荷) 5 ( 加工时间) 两因素混合实验设计，其中加工认知负荷为被试问因素，加工时间为被试内因素。 对比相同的加工时问条件下高低加工认知负荷对词语工作记忆广度得分的影响，以及通过改变 词语工作记忆广度任务中加工成分刺激的呈现速度来改变加工时间以考察其对被试的词语工作 记忆广度得分的影响。实验二使用空间工作记忆广度任务，3 0 名被试参加实验，采用2 ( r a m 认 知负荷) x 6 ( m m 时间1 两因素混合实验设计，其中加工认知负荷为被试问因素，加工时间为被试 内因素。对比相同的加工时间条件下高低加工认知负荷对空问工作记忆广度得分的影响，以及 通过改变空间工作记忆广度任务中加工成分刺激的呈现速度来改变加工时间以考察其对被试空 m 问广度得分的影响。 结果：在词语工作记忆广度任务中，在加工时问相等的条件下，高认知负荷组所得的工作记 忆广度要低于低认知负荷组所得的工作记忆广度，而且差异显著，这表明工作记忆广度主要受 到认知负荷的影响；加工时间不直接影响工作记忆广度。但是在提取难度和提取数量相等的条 件下，被试的工作记忆广度和加工时间成反比，表明加工时间是通过改变认知负荷来改变被试的 工作记忆广度的。在空问工作记忆广度任务中，虽然两组结果的差异不显著，但是高认知负荷 组所得的工作记忆广度还是要低于低认知负荷组所得的工作记忆广度。就是说在加工时间相同 的情况下。没有发现认知负荷的主效应，这个结果需要做进一步的实验验证；在提取难度和提取 数量相等的条件下，被试的工作记忆广度和加工时间成反比，说明加工时间通过改变认知负荷来 改变被试的工作记忆广度的。 结论：认知负荷对工作记忆广度具有重要影响；加工时间通过改变加工认知负荷间接改变 工作记忆广度；从实验数据来看，完全捧除记忆衰退理论的观点有待商榷。 学位论文独创性声明 本人郑重声明t i 、坚持以“求实、创新一的科学精神从事研究工作 2 、本论文是我个人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果 3 、本论文中除引文外，所有实验、敦据和有关材料均是真实的 4 、奉论文中除引文和致谢的内容外，不包含其他人成其它机构已经发表或 撰写过的研究成果 5 、其他同志对本研究所做的贡献均已在论文中作了声明并表示了谢意 作者签名；蒸l 笠丝 日期：凶：垒 学位论文使用授权声明 本人完全了解南京师范大学有关保留、使用学位论文的规定，学校 有权保留学位论文并向国家主管部门或其指定机构送交论文的电子版 和纸质敝；有权将学位论文用于非赢利目的的少量复制并允许论文进入 学校图书馆被查阅；有权将学位论文的内容编入有关数据库进行检索； 有权将学位论文的标题和摘要汇编出版保密的学位论文在解密后适用 本规定 作者签名： ：1 塑丝 日期：幽：! ：竺 1 文献综述 1 1 工作记忆广度个体差异影响因素 本论文使用的工作记忆概念采用1 9 7 4 年b a d d e l e y 和h i t c h 首先提出的工作记忆定义，即工 作记忆( w o r k i n gm e m o r y , w m ) 是一个允许同时贮存和加工信息过程的有限容量系统 ( b a d d e l e y & h i t c h , 1 9 7 4 ) 。这个工作记忆模型将工作记忆分成3 个部分：视觉空间模板( v t s u a l s p a t i a ls k e t c h p a d ) 、语音回路( p h o n o g i c a ll o o p ) 和中央执行系统( c e n t r a le x e c u t i v es y s t e m ) 。 后来，b a d d e l e y 又在上述三成份模型基础上增加一个新成分，即情境缓冲庆( e p i s o d i cb u f f e r ， e 助。情境缓冲区是一个能用多维代码储存信息的系统，为语音回路、视觉空间模板和长时 记忆之间提供了一个暂时信息整合的平台，由中央执行系统控制并通过中央执行系统将不同 来源的信息整合成完整连贯的情境( b a d d e l e y , 2 0 0 0 ) 。 可以说从工作记忆概念的提出至今已经有三十多年的历史了，它在认知、发展与教育、 神经科学等各领域研究中起到非常重要作用。而近年来，由于工作记忆的个体差异导致的个 体认知能力的差异也引起了广泛的注意。工作记忆的个体差异研究是指对个体之间的工作记 忆的发展、工作记忆的容量，工作记忆的脑机制等方面存在差异的研究工作记忆个体差异 的研究是工作记忆研究的一个重要组成部分。而工作记忆广度研究又是工作记忆个体差异研 究的重要的一个部分。研究者不断探讨造成工作记忆广度个体差异的原因，得出很多非常有 意义的结果。这些研究有利于我们进一步揭示工作记忆系统的结构以及运行机制，研究工作 记忆广度个体差异对解开人类高级认知活动研究之谜也有非常重要的作用。 如上所言，要解开工作记忆个体差异之谜，有一个非常重要的问题就是考察个体的工作 记忆的容量，也就是工作记忆广度。m m e r 提出了神奇的数字7 4 - 2 ，认为人类的短时记忆平均 广度为7 ( m i l l c r , 1 9 5 6 ) 1c o w a n 发表了论文“心理存储能力的再认识：神奇的数字4 ”。认为人类 工作记忆的平均广度应该为4 ( c o w , 2 0 0 1 ) 。那么就是说不管是短时记忆还是工作记忆其容 量都是有限的。短时记忆和工作记忆容量是有限的这个认识也非常符合日常生活中的一些常 识，比如当你在课堂听讲的时候，一边听讲，一边做笔记，如果老师讲课速度快的话，可能 就有同学难以记住老师刚刚念过的句子而要求老师再重新念一遍。但是，短时记忆容量可能 是7 2 和工作记忆的容量可能是4 ，都是对人类总体水平而言，如果具体到每一个个体身上 则存在着较大的差异。而且个体在不同的发展阶段，这个数量也是变化的。 那么人类为什么在工作记忆广度上存在个体差异昵? 以及人的工作记忆广度是如何发 展变化的呢? 这些都成为当今研究者关注的热点问题。为了解答这些问题，需要对工作记忆 广度的个体差异进行详细的研究。但是，目前工作记忆广度个体差异的研究结论存在不少争 议。其主要原因，作者认为可能有以下几个方面：一，研究者着眼点不同，各类研究者从不 同的角度去研究相同的问题；二，研究者各取一端，研究者对某些特征持“全”或者“无” 的态度；三，研究者使用的研究方法差异。现存的研究中，不同的研究者之间不但对工作记 忆的定义是不同的，或者说是多种多样的，而且对工作记忆广度的测量方法也存在不同，而 且究竟时间多长的“工作记忆”才算是工作记忆，都没有统一的定论。当然尽管存在争议，但 是这些研究都为我们深入了解工作记忆系统提供了帮助对那些不确定因素的探讨，不一定 是为了提出定论，而是提出一种方法，一种思路。另外，虽然对工作记忆研究的侧重点不一 样，但是有一个观点是一般的研究者都一致同意的，那就是工作记忆容量是有限的，这种有 限性表现为被试在加工任务难度和记忆序列长度增加到一定程度时出现不能够完成回忆，或 者回忆成绩变差。至于工作记忆容量为什么有限? 以及受什么因素制约呢? 研究者从多种角 度对此问题进行了探讨。例如c a s e 等人认为在工作记忆的双任务中，被激活的能够利用的资 源是有限的，这些资源会在加工成分和存储成分之间进行此消彼长的分配，工作记忆广度任 务就是对在加工成分和存储活动之间进行认知资源灵活分配的能力进行测量( c a s e ，k u r l a n d , g o l d b e r g , 1 9 8 2 ) 。 而t o w s e 等人则认为记忆痕迹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。而信息保持所花的时间越长， 被遗忘的记忆项目信息也就会更加多( t o w s e & h i t c h ，1 9 9 5 ) 。e n g l e 等人则发现工作记忆广度是 由短时记忆的容量和注意控制功能的效率共同决定的( e n g l e , t u h o l s k i ，l a u g h l i n , & c o n w a y ，1 9 9 9 ) 。另外，l u s 衄等人则认为工作记忆广度的决定因素是对来自先前实验的前摄干扰的感受 性，对抗干扰能力相同的被试而言，工作记忆广度成绩随影响前摄干扰量的变化而变化( l u s t i g ， m a y ，& h a s h e r , 2 0 0 1 ) 如上提到的这些因素，交织在一起，形成错综复杂的关系，如果总和在一起进行研究的 话，可能永远也不能够说清楚，究竟我们人类的工作记忆广度受何种因素的影响。对问题进 行细分是使研究能够深入的一个办法。 本论文重点考察工作记忆广度的测量中，改变加工成分的认知负荷( c o g n i t i v el o a d ) 和加工 怖o c e s s i n gd u r a t i o n ) 列 i 作记忆广度测量结果产生什么影响。验证基于时间的资源共享 理论在更大的加工时间跨度上的适应性，以及验证其在空间工作记忆广度上的适应性。 1 2 关注认知负荷和加工时间的理论模型 关于加工成分的认知负荷和加工时间在工作记忆广度任务中具有怎样的影响的研究主 要涉及几个理论模型：资源共享( r e s o u r c e s h a i n g ) 模型和记忆衰退( m e m o r yd e c a y ) 模型以及 2 基于时间的资源共享( t u n e - b a s e dr e 峨- 曲a r i n g ) 模型。这些模型的争议和融合不断的促进 研究者研究的深入。虽然争议并没有结束，但是各种理论的探索尝试，让我们对工作记忆系 统的运行机制，有了更加充分的认识，对人类工作记忆广度的个体差异也有了更加深入的了 解。 首先，让我们简单回顾一下这些理论发展和相关实验研究 早期的工作记忆个体差异模型关注加工成分消耗的认知资源。1 9 4 年b a d d e l e y 和i i i t c h 提出工作记忆概念的时候，把工作记忆看成是在认知任务中同时存储和加工信息的能力有限 的系统，而这个系统的“能力的有限性”表现为存储和加工之间的资源占用的平衡。 c a s e 等人研究不同年龄儿童的计数广度( c o u n t i n gs p a n ) 。要求被试大声报告出序列卡片 上的点的数量，然后按顺序回忆这些卡片的点数，实验者通过改变卡片的数量来而改变计数 后需要回忆的记忆项目的数量。被试最多能够顺序回忆的记忆项目数就是被试的计数广度。 实验结果发现计数广度的成绩随着被试儿童的年龄增加而增加，并且计数广度成绩和计数的 速度成正相关，即计数速度越快的儿童，计数广度越高。c a s e 等人因此提出了工作记忆广度个 体差异的资源共享( r e s o u r c e - s h a r i n g ) 模型( c a s e , k u r l a n d , g o l d b e r g , 1 9 8 2 ) 。该模型认为每一个 体都拥有一个总加工空( t p s , t o t a lp r o c e s s i n gs p a c e ) , 它可以被分为用于计数的操作空间 ( o s ，o p e r a t i n gs p a c e ) 和用于存储结果的短时存储空间( s t s s ，s h o r t - t e r ms t o r a g es p a c e ) 。总的 操作空间可用公式表示：t p s = o s + s t s s 。此外。在实验中c a s e 等人要求成人记忆在计数任 务中的记忆项目换成是在实验前学习过的术语而不是记忆的数字序列，通过增加计数任务的 难度来增加了o s 的需求。发现在这种条件下成人与6 岁儿童的计数广度是相同的。因此c a s e 等人认为t p s 是随年龄增长而保持不变的。计数广度随年龄增长而增加的原因是由于计数效 率的提高，o s 占据空间的减少，因此意味着有更多可用的s t s s ，就是说加工任务认知消耗越 低，用于存储的空间便越大，因此计数广度就更加高了通过这种论证，c a s e 假设在工作记忆 的加工成分和存储成分的两种活动之间存在平衡，这种平衡会竞争单一有限的认知空间，即总 加工空间。资源分配模型是在认知资源理论基础下提出来的，它的理论基础是工作记忆广度 任务需要同时运行加工和存储，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， 次级任务难度的增加将消耗更多的认知资源进而减少工作记忆的存储空间。 1 3 加工时问导致记忆痕迹的衰退 首先对资源共享理论提出挑战的是t o w s e 和h i t c h , 他们通过实验证明工作记忆的加工和 存储成分是相对独立的，它们之间并不是直接的竞争使用同一的认知资源。而且加工时闻长 3 短才是影响工作记忆的主要因素。由于加工时间延长导致记忆项目的记忆痕迹在存储中的保 持时间增加，记忆痕迹开始衰退，这才是工作记忆广度下降的原因f r o w s e & h i t c h , 1 9 9 5 ) 。相 关系列实验如下：在论文报告的实验一中，向被试呈现系列卡片，每张卡片上是混合在一起 的三角和方块。要求被试大声地报告出方块的个数。同时要求被试记住对每个卡片方块计数 的结果，最后按顺序回忆这些方块数目。实验的条件分两种：条件一，方块的颜色是蓝色的 而三角的颜色是橙色的，称为特征条件；条件二，方块和三角的颜色都是蓝色的，称为复合条 件。实验二有三种条件：条件一，特征条件，而且保持方块数目在3 7 个；条件二，复合条件，方 块数目和条件一是一样的；条件三，特征延迟条件，除了方块数目是6 - 1 0 仑- 之间外，其余的和 条件一完全一样。使用条件三的目的是用来制造一个和条件二即复合条件下相等加工时间的 条件。实验结果表明：在特征条件下的广度成绩要明显高于在复合条件下广度成绩，而复合条 件下和特征延迟条件下的计数广度却没有明显差异。对每个年龄组的单独分析得出相同的结 果因而他们得出结论：在计数的同时，被试存储记忆项目的能力反映的不是计数( 加工) 占 用的工作空间的量，而是反映记忆项目的记忆痕迹是否由于加工时间延长而导致衰退。换句 话说。工作记忆的广度主要受加工时间而不是加工任务难度的影响。t o w s e 和h i t c h 并不像资 源共享理论那样认为存储成分和加工成分在一个总加工空间中平衡( t r a d e - o f f ) ，是一种此消 彼长的关系。相反，t o w s e 和h i t c h 认为存储成分和加工成分具有相对的独立性，加工任务难 度并不直接影响工作记忆的广度，影响工作记忆广度的重要因素是加工时间，即随着加工时 间的增加而引起记忆项目更多的遗忘。 据此，t o w s e 和h i t c h 提出了记忆衰退( m e m o r yd e c a y ) 理论，这个理论中，研究者更关心的是 记忆痕迹由于时间延迟导致的衰退。工作记忆广度的降低是由于对记忆项目的记忆痕迹遭到 时间上的延迟导致衰退由于该理论也认为，工作记忆是加工和存储同时进行的双任务，注 意在加工和存储之间进行转换，先加工再存储加工的结果，然后继续加工如此反复交替直 到被试开始按序列进行回忆，所以该理论也叫做任务转换( t a s ks w i t c h i n g ) 理论 t o w s e 和h i t c h ( 1 9 9 5 ) 是通过改变加工任务难度来控制加工时问这个变量的，很显然要得 出加工时间是影响工作记忆广度重要因素的结论，还是需要在实验设计中做到完全控制加工 任务难度一致然后考察不同的加工时间是否对工作记忆广度产生显著影响。t o w s e 等人于是 设计一个巧妙的实验，通过改变加工任务呈现的顺序，使加工任务完全保持了一致，同时却改 变了加工时间f r o w ，h i t c h & h u t t o n , 1 9 9 8 ) 。实验一是计数广度，分两种条件：条件一，是小卡结 束条件( s m a l l - f i n a lc o n d i t i o n ) ，以一个大数量( 6 ，7 ，8 ，平均7 ) 计数目标卡片开始，以一个小数量 ( 3 ，4 ，5 ，平均4 ) 计数目标卡片结束；条件二，是大卡结束条件( i a f 鲈- n n a lc o n d i t i o n ) ，以一个小数 4 量计数目标卡片开始。以一个大数量计数目标卡片结束，两种条件的中间卡片完全相同。在 两种条件下使用的卡片其实完全相同，只不过两种条件的第一张卡和最后一张卡的位置对 调，所以可以认为两种实验条件下的认知加工任务难度是一样的，但是加工时间却是不相同 的。因为大卡结束条件下，第一张卡片加工结束时间早，所以整个记忆项目需要保持的时间就 更长，在这种情况下记忆项目的记忆痕迹将会有更多的衰退。实验的结果证实了大卡结束条 件下的工作记忆广度更小实验二是运算广度，同样分两种条件：条件一，短卡结束条件 ( s h o r t - f i n a lc o n d i t i o n ) , 以呈现“a b = ”形式的算式结束加工任务；条件二，长卡结束条件 ( 1 0 n g - f i n a lc o n d i t i o n ) ，以呈现“a = 出q d = ”形式的算式结束加工任务；两种条件的中间卡 片的算式完全相同，是“a b c 叠”形式的算式。两种条件下使用的所有卡片是完全相同，只 不过两种条件的第一张卡和最后一张卡的位置对调。实验要求被试对每张卡片的算式进行计 算得到一个答案，并在最后顺序回忆这些答案。实验的结果是长卡结束条件下的工作记忆广 度更小。实验三，包含阅读广度，取得同样的实验结果：整个有存储负荷的加工时间增长，工 作记忆广度就更小。在t o w s e 等人看来，长卡结束条件下其加工时间是更长的，而加工难度 是一致的，结果也证实了长卡结束条件下的工作记忆广度更小。就是说加工时间是影响工作 记忆广度的主要因素。 1 4 关于加工任务难度和加工时间的争议 t o w s e 和h i t c h ( 1 9 9 5 ) 的这个实验巧妙的控制了工作记忆的加工任务难度，操作加工时问， 得到的结论是，直接影响工作记忆广度的因素是加工时间的长短，而不是加工任务的难度。 但是b a r r o u i l l e t 和c a m o s 对此研究结论提出了不同的看法。他们认为t o w s e 等人1 9 9 5 年的研究 中的特征延迟条件是通过增加计数目标的数量来达到延长加工时间的目的。但是在延长了加 工时间的同时。其任务难度也可能随之增加。而t o w s e 等人1 9 9 8 年的研究中通过置换展初卡和 最后卡的呈现顺序来达到改变加工时间的目的。是不太符合工作记忆的定义的。因为按照工 作记忆的定义。应当是加工+ 存储同时具备的情况下才是工作记忆因而，t o w s e 等人认为的 实验中的加工任务相等是不成立的，他们在改变加工时间的同时，也改变了加工任务的难度， 所以t o w s e 等人的结论是需要质疑的( b a r r o u i l l e t & c a m o s ，2 0 0 1 ) b a r r o u i l l e t 和c a m o s ( 2 0 0 1 ) 设计一系列的实验来研究加工成分的认知需求和加工时间对 工作记忆的影响。实验一，分成两组，实验组先后( 相隔三周) 完成两个条件的实验：条件一，要求 被试大声报告卡片上的点数，在每张需要计数卡片的后面呈现一个需要记忆的字母；条件二， 使用由被试重复报告“b a 这个音节的任务来代替计数卡片上的点( 只呈现空白卡片) ，需要记 住的字母和条件一相同。其中条件二所测广度被称为“b a b a 广度”；控制组则进行两次“b a b a 广 5 度”测试。实验结果和他们预期相反，加工时间相同时，改变加工任务的难度并没有使工作记忆 广度有显著差异，似乎支持f r o w s e 等人的加工任务难度不影响工作记忆广度的结论。 b a 玎o l i i l l e 刚c 卸1 0 s 猜测可能是因为实验中被试的计数已经达到自动化的程度，从而和b a b a 任 务没有很大的认知难度差异造成两种任务条件下广度没有显著差异，所以在实验二中，采用6 岁的被试进行实验，但是得出的结果还是和实验一一样，两种工作记忆广度仍然没有显著差 异b a r r o u i l l e t 和c a m o 靖测即使是对于6 岁的儿童来说计数任务也不一定需要很多的认知资 源，因而造成他们的实验结果和预测相反。因此需要用一个需要更多认知资源的加工任务来 和b a b a d ；务相比较。所以b a r r o u i l l e t 和c a m o s 在实验三中采用运算任务和b a b a 任务。运算任务 是让被试对三运算数加法算式( 比如4 + 7 + 8 = 1 9 ) 或者二运算数加法算式( 比如9 - t - 8 = 1 6 ) 进行正误判断。对运算广度和b a b a f 度进行比较。实验的结果终于支持预测，两种工作记忆 广度的成绩差异显著运算广度低于b a b a 广度。从实验三中b 姗u m e 铘c o s 得出结论认为 t o w s e 等人的理论至少是不全面的。 对实验结果的争论并没有停止，t o w s e 等人认为b 棚u m e t 和c 锄在实验三中之所以得 到运算广度和b a b a 广度显著差异的原因之一可能是，他们使用的运算广度任务的加工成分本 身就存在记忆需求，例如加法的中间步骤保存、提取等任务都是有记忆需求的。所以并不是加 工任务本身造成了两种工作记忆广度之间的差异( t o w s e , h i l c h & h u t t o n , 2 0 0 2 ) 。于是t o w s e 等 人试图采用一种新的范式使存储和加工更易于控制与比较。实验一，先给被试呈现记忆项目， 再插入一段时间( 6 、1 1 、1 6 s ) 的加工任务( 加法算式判断或乘法算式判断) ，然后要求被试回忆 记忆项目。t o w s e 等人认为这种插入任务范式( i n t e r p o l a t e dt a s kp a r a d i g m ) 能够更好的控制加 工时间，同时可以降低被试加工速度个体差异这个额外变量对实验结果的影响。结果表明插 入任务的时间对工作记忆广度有稳定的影响，而插入任务的难度则没有影响。实验二把加工 任务拓展到非数学领域，记忆项目则包括数字和词，加工任务是真词判断任务，判断一个刺激 是否为真词。材料还采用同音字和非同音字。预测同音字记忆难度更大，用来研究记忆材料 和加工刺激的相似性对成绩是否有影响。结果发现了加工时问的显著效应，但是没有发现加 工任务类型的显著效应。实验三加工任务是两选择任务( 判断奇偶或者判断算式对错) 或者四 选择判断( 既要判断奇偶又要判断算式对错) ，同时采用加工时间( 6 秒或者1 5 秒) 。结果和前面 两个实验一样，加工类型的主效应不显著，而加工时间的主效应显著。t o w 等人这一系 列的实验结果表明插入任务的时间是影响工作记忆广度的主要因素，而任务难度以及材料的 相似性都对结果没有显著的影响。 6 1 5 认知负荷综合考虑加工任务难度和加工时间 工作记忆广度是受加工成分的认知难度影响还是受加工时间的影响的争论双方并不能 够完全说服对方，争议的双方都承认解决这种争议的唯一出路是整合。b a r r o u i l l e t 等人在实验 基础上提出了基于时间的资源共享f i i n l e b a dr e s o u r c e - s h a r i n g ) 模型，将时间作为重要的因素 考虑进资源共享模型，显示了研究的整合取向( b a r r o u i l l e t , b e r n r d i n , c a m o s , 2 0 0 4 ) 。b a r r o u i l l e t 等人认为过去对加工任务难度的提法不是很严谨，于是提出一个认知负荷( c o g n i t i v el o a d , c l ) 的概念，并且用公式进行表达c l = a 皿，e 其中巩代表第i 种提取的难度，n i 代表第i 种提取的提 取数目，玳表加工时间。更简单的例子就是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 f r 。为了论证基于时问的资源共享模型，b a r r o u i l l e t 等人进行了系列试验：实验一。 和b a r r o u i u e t 和c a m o s ( 2 0 0 1 年) 实验三相同，但是被试采用的是成人，控制加工时间相等，考察成 人的运算广度任务和b a b a 广度任务测试的工作记忆广度是否有差异。实验结果表明成人的 b a b a f - 度明显高于运算广度，表明认知负荷对工作记忆广度的影响不仅仅局限于某个特定的 发展阶段，在成人中也起重要作用。实验二，分为三种条件，三种条件下记忆项目都是相同的字 母，加工任务则分别为连续运算任务( c o n t i n u o u so p e r a t i o ns p a nt a s l g l 七如4 “1 - 2 ，+ 1 ) ，b a b a 任务 和读运算广度任务( r e a d i n go p e r a t i o ns p a nt a s k , 比如4 + 1 5 - 2 3 + 1 4 ) 。读运算广度任务和连续 运算广度任务的区别是读运算广度任务不需要被试进行算术运算，答案已经给出，只需要读就 可以了。三种条件下加工时间保持一致。结果是连续运算任务广度显著低于读运算广度，而 读运算广度显著低于b a b a 广度。实验三，考察加工时间对工作记忆广度的影响，还是使用连续 运算广度任务、读运算广度任务和b a b a f - 度三种任务，但是通过增加运算来改变加工时间，比 如连续运算广度任务使用两运算数( 5 秒) 和4 运算数( 9 秒x 其他两种广度任务也是一样。实验 结果是连续运算任务广度显著低于读运算广度，而读运算广度显著低于b a b a f - 度，但是延长加 工时间并没有使广度降低。实验四，记忆项目还是字母，但是加工任务为在6 秒钟内连续读一系 列的数字分两种条件，在6 秒钟内连续读6 个数字和在6 秒钟内连续读1 0 个数字。实验的结果 是，连续读1 阶数字的任务广度要低，即保持总加工时间一定的情况下，需要更多提取任务的 广度更低。实验五，和实验四中的记忆项目是一样，加工任务也是读数字，但是条件分为两种， 慢速读( 每个l s ) 与快速读( 每个6 0 0 m s ) ，两种条件下阅读相同个数的数字，因此总的加工时间 是不一样的。实验的结果是虽然慢速读的情况下总的加工时间( 因为读相同个数的数字) 更长， 但是它的广度反而更高。实验六，采用连续运算广度任务，加工任务为连续四个运算，条件分为 两种，快速呈现( 每个运算数对1 2 s ) 和慢速呈现( 每个运算数对2 s ) 。实验结果是慢速呈现下的 广度成绩要高于快速呈现的广度成绩。试验七，采用读数字广度任务和b a b a f t ：务考察九种比 7 率( 提取，时间) 下广度的区别。实验结果表明认知负荷是提取数，时间得到的比率，逐渐增加 这个比率导致广度平滑的直线下降，同时提取难度越高则广度下降越显著 b m t o u i l l e t 等人进行的这七个实验至少说明了两点：一，工作记忆广度任务包括一个加工 和存储之间的资源共享过程。当加工时间保持一定的时候工作记忆广度随着加工任务难度改 变而改变；二，加工和存储之间的资源共享是受时间限制的过程，工作记忆广度依赖于加工成 分的加工步调，即使是一系列的简单的提取都可能一直占用注意资源从而对回忆成绩造成 很大的影响。 g a m s 和b m u i l l c t 的实验一，采用2 ( 加工任务) 2 ( 加工时问) 2 ( 年龄) 因素实验设计，发 现连续运算广度明显要低于b a b a f l 。 度，短的加工时间导致更高的工作记忆广度只在连续运算 广度中发现，但是在b a b a t 。 度任务中没有这种效应。实验二，通过改变中间的数字的呈现顺序， 一种条件是顺序呈现的( 比如1 2 3 4 ) ，一种条件是随机呈现的( 比如3 1 4 2 ) 。结果发现前一种条件 下的工作记忆广度要高( g a v e n s & b a r r o u i l l e t , 2 0 0 4 ) 。这个结果是支持基于时间的资源共享模型 的。 b i r r o u i l l c t 等人的基于时间的资源共享理论认为是认知负荷影响工作记忆广度成绩。将加 工任务的难度和时间统一起来，不过他们的理论和t o w s c 等人的记忆衰退理论的不同在 于，t o w s e 等人认为时间直接作用于工作记忆广度，而b a r r o u i l l c t 等人认为时间因素是通过改 变认知负荷，间接改变工作记忆广度成续。 8 2 问题的提出 2 1 基于时问的资源共享理论存在的问题 是加工难度还是加工时间影响工作记忆的争议问题上，基于时间的资源共享理论综合了 资源共享理论模型和记忆衰退模型的优势显示出了更强的说服力，但是基于时间的资源共享 理论模型并不是无懈可击的，它存在以下的一些问题。 2 1 1 基于时间的资源共享理论中加工时间参数 首先，正如b a r r o u i l l e t 等人( 2 4 ) 在文中提到，他们实验的时间参数只对少量几个值进行 了实验，需要有进一步的实验研究。因而基于时间的资源共享理论不能充分的说明加工时间 效应，也不能据此完全排除记忆衰退理论。前面文献综述中已经列出这些时间具体参数，那 么在更短和更长的加工时间上，基于时间的资源共享理论是否也适用呢，这需要进行更多的 实验进行验证。 2 1 2 工作记忆领域独特性 其次，先前的研究基本上是在词语工作记忆范围内进行的。所以基于时间的资源共享理 论对空间工作记忆适用性也是一个问题。 有的研究者认为工作记忆是一种反映领域独特性的能力，有的研究者认为工作记忆是一 种反映领域一般性的能力。也有研究者认为工作记忆同时反映领域独特性的和领域一般性的 能力。 d a n e m a n 和c a r l t 盯( 1 9 8 0 ) 研究发现阅读记忆和阅读理解测验分数的成绩相关度很高。 因而他们认为资源是领域特殊性的。对这个结论最有力的支持莫过于1 9 9 6 年s h a h 和m i y a k e 的实验，他们给成人被试星现交叉的言语和空问加工任务以及语言和空间存储，他们发现言 语工作记忆广度任务的成绩和言语能力的测量有关，但是与空间能力无关；空闻工作记忆广度 任务成绩和空间能力有关，但是和言语能力无关。 o b e r a u e r 等人( 2 0 0 0 ，2 0 0 3 ) 采用给成人被试呈现2 3 种工作记忆任务，改变它们的对言语、数 字、空间信息的存储需求。探索性因子分析和验证性因子分析都表明需要保持空问信息存储 的工作记忆任务和需要保持言语和数字存储的工作记忆任务是不同的。 但是，认为工作记忆是一种反映领域独特性的能力的这种结论受到很多研究者的质疑 例如，e n g l e 在研究中让被试在进行运算的同时对单词进行记忆。他们把这种工作记忆任务 称为运算广度任务( o p e r a t i o ns p a nt a s k ) ，他们运用相关分析发现运算广度任务能够像阅读广 度一样地预测阅读能力。这种结果表示工作记忆可能是一种领域一般的能力。而j 且e n g z e 等