短时记忆的提取方式.doc

所谓信息提取，又称检索，指把储存在假定的记忆系统中的特定信息提取出来以便使用。短时记忆中的信息处在我们当前的意识中，只储存少数几个项目，由于工作或操作的需要可以立即被提取出来。这使人感到，似乎短时记忆信息提取的机制很简单，但后来的研究表明，事实并非如此。1S.Sternberg的经典研究 斯特伯格（S.Sternberg）开创了对短时记忆信息提取的研究，他的研究被看作经典性的，他的观点和方法有着广泛的影响，为本领域的深化奠定了基础。 Sternberg在对短时记忆条件下信息提取方式进行研究时，采用了探查法（Probe method）为主要手段（1966）。其具体作法是：向被试逐一呈现1至6个由数字0至9组成的数字串（每个数字呈现时间为1.2秒）,要求被试识记,这几个数字称为记忆集（memory set）。记忆集中的数字及数字串的长度是随机变化的，且每一记忆集中的数字没有重复。刺激呈现后2秒，再呈现一个数字（探测项，probe item），要求被试对本数字进行再认，并尽可能迅速地判断它是否曾在记忆集中呈现过，即做出肯定或否定的反应。肯定和否定探测项出现的概率也相同。Sternberg的研究目的在于检验短时记忆中，信息提取的方式究竟是从头到尾一个项目接一个项目的检索，还是一检索到检测项就自行终止。他假定，完成一项作业所需时间是一系列信息加工阶段所需时间之和。如果对影响作业的不同阶段的因素进行操作，各因素的不同效应就可以在作业反应时中表现出来。他认为，若影响被试作业的两个因素相互制约，那么表明两个因素作用于同一信息加工阶段；反之，如果两因素的效应相互独立，则两个因素会各自作用于不同的信息加工阶段，即两因素的效应具有可加性。Sternberg在一系列实验的基础上确定，影响短时记忆信息提取过程的因素有四个：（1）探测项的性质；（2）记忆集的数量（N）；（3）反映类型（肯定或否定）；（4）各反映类型的相对频率。它们分别对四个独立的加工阶段起作用，即：（1）刺激编码阶段（设所需时间为e）；（2）顺序比较阶段（若每个项目的比较时间为bN）；（3）决策阶段；（4）反应组织阶段（设共需时间为c） 整个信息提取过程的时间应为：RT=e+bN+c=bN+(e+c)，设a=e+c，则RT=a+bN，这是一个以b为斜率，a为截距的直线方程。 Sternberg的实验结果表明，反应时随着记忆集元素数目而增加。他认为，这是因为在提取过程中作了序列搜索（Serial search），即一次检查一个短时记忆中的元素，而不是同时对所有元素进行检查（即平行加工，Parallel processing）。Sternberg将其实验结果作了线性回归分析后得出了回归方程RT=397.2+37.9N。为了进一步分析判明信息检索是从头到尾对记忆集中的全部项目都检查即系列全扫描（exhaustive）的还是遇到检验项目就终止扫描即自我终止扫描（self-terminating）的，Sternberg还对需要做出肯定反应时函数的斜率进行了比较分析。他认为，如果扫描是从头到尾的，则回答是的反应时（RT+）和回答否的反应时（RT-）应该是相等的。即RT+ =RT- =a+bN，这也就是，说对RT+和RT-两函数中的斜率是相等的，均为b；如果扫描方式是自动停止的，则RT-随识记项目的增加而增加，其回归方程应为：RT- =a+bN。而在肯定反应中，因为和探测项匹配的识记项目可能在记忆集的前半部，也可能在记忆集的后半部，所以平均起来RT+增加的速度大体上是RT-的一半，其回归方程为：RT+ =a+b(N+1)/2。Sternberg的两个实验结果均表明，RT+和RT-均随N的增加而直线增加，且斜率相同。 所以，Sternberg认为，短时记忆对信息的提取是按顺序系列检索，而不是平行同步检索，而且是从头至尾的系列全扫描过程，即被试在发现检验项目后仍然继续把剩余的项目和检验项目进行比较。Sternberg的解释是由于比较过程和决策过程是分不开的，比较过程进行得很快而决策过程耗时长，为提高工作效率，与其比较一次做一次判断，不如全部检查完毕做一次性判断更经济。 Sternberg的研究在心理学界引起了极大的反响，许多研究者从不同角度对其实验进行了重复验证。如1969年W.G.Chase等进行了有关识记和再认的感觉道的变化对再认反应时间影响的实验；Anders（1972）、Checkosky（1971）、Solso（1979）、Sternberg（1969）等研究者以不同类型被试研究了人脸图形、字母、数字、音节、颜色等材料短时记忆信息提取。 所有实验结果都支持了Sternberg的序列完全搜索模型，只是拟合线的截距不同，这也表明，记忆搜索的速率是相当稳定的。2.反对意见 但批评也是来自多方面的。Briggs和Swanson(1970)认为，在Sternberg的实验中，同一个探测词有时是识记字表中的项目，要做肯定反应；有时不是，要做否定反应。这就造成了反应不一致性。他们发现，如果消除这种不一致性，则RT函数趋于对数而非直线。对此Sternberg难于予以说明。Sternberg的从头至尾搜寻模型的另一个明显困难是，不能对为什么不是自动停止做出有力的说明。另外，从头至尾的搜寻模型对一些实验中发现的系列位置效应（serial position effects）不能很好地解释（Corballis 1972；Morin 1976；Klatzky 1971等）。 自动停止搜寻模型的倡导者们认为，Sternberg等人的实验中之所以没有出现系列位置效应，是因为识记项目范围太小、呈现速度太慢、间隔太长等。Wingfield和Byrness（1981）、罗春荣（1987）在再认时运用多个探测词的实验方法，也进一步证实了信息提取是依照序列的、自动停止的搜索模型进行的。此外，Townssend（1971）还引进了有限加工能力（Limited processing capacity）的概念，提出了有限能力平行加工模型。该理论认为，人的加工能力可能是固定，当所需加工的项目较少时，每个项目分到的加工能力多，因此做起来就较快；而当所需加工的项目较多时，每个项目分到的加工能力就随之减少，而每个加工的效率就降低，因而反应时就增加。在这种情况下，做的都是平行加工，但反应时都会随要做的加工的增加而增加。这一模型能解释RT与识记项目间的函数关系，但它缺乏必要的实验依据的支持。 肖崇好和黄希庭（1999）认为，Sternberg的短时记忆研究范式以自始至终搜索（research）或扫描（scanning）为前提假设。但他在实验设计时却不以探测项目在记忆集中的位置为操作变量，而是用记忆集为自变量。这样一来，一是使心理资源这一变量不能保持衡定；二是没有反映出被试在记忆集中的搜索过程。如果系列位置效应在短时记忆提取中存在,那么，Sternberg范式的前提假设就是不成立的。如果短时记忆的提取不是以搜索为前提，那么，探测项目不在记忆集中的反应时函数其斜率和探测项目在记忆集中的反应时函数的斜率相比，后者应为前者的一半这一假设也是不成立的。他们利用操作探测数字在记忆集中的位置来检验短时记忆信息提取过程是否是以自始至终的扫描或同时匹配为前提，进一步探讨短时记忆的信息提取机制，具体方法如下：（一）设计 该实验为被试内设计；操作变量为探测项目的位置和记忆集。因为记忆集为1时，不能反映搜索过程，故记忆集包含的项目数选定为2-6个；项目为阿拉伯数字0-9。各记忆集中每个项目成为探测项目的机会均等；重复次数相等。探测项目在记忆集中和不在记忆集中的概率一样。（二）被试 韩山师范学院化学专业本科三年级学生44人；其中男生21人，女生23人。（三）仪器 586多媒体计算机一台（四）试验程序 被试进入实验后，有一个实验说明；说明实验过程和要求。正式实验步骤为：先发出一个声音嘀（500ms），然后在显示屏中所开的圆形窗口内先后呈现2-6个随机产生的无重复的数字系列，数字的大小为3.5cm2.5cm。每个数字呈现1200ms；清屏后间隔1000ms，在屏幕中心呈现请注意（1000ms）三个字。紧接着呈现随机产生的探测数字。被试判断该数字是否在前面的数字系列中出现过。如果出现过按F键，没有出现过按J键。判断要既准确又迅速。按空格键重复以上过程。计算机自动记录探测数字出现到被试判断按键之间的时间和正确率。正是实验前，被试可以进行若干次练习，熟悉实验过程和按键反应。整个实验约需30分钟。（五）结果与分析 因为被试反应的正确率都在96%以上，故只对记忆集中不同位置的反应时进行统计。 如果像Sternberg研究范式那样，用记忆集作为自变量对数据进行统计。用Ty代表探测项目在记忆集中（肯定判断）的反应时，用Tn代表探测项目不在记忆集中（否定判断）的反应时；则不同记忆集的Ty与Tn平均成绩（毫秒）见表1。 记 忆 集 2 3 4 5 6 Ty 810.71 822.54 896.90 956.11 1092.16 Tn 902.43 938.64 987.85 1087.42 1154.95 表1 不同记忆集Ty与Tn平均成绩 经回归分析，得到两个回归方程： Ty=67.65X+643.10 (1) Tn=65.38X+752.73 (2) 对回归方程（1）进行F(df=1,f=33.70)检验，P=0.010；测定系数为0.92；说明肯定判断反应时与记忆集之间存在极其显著的线性关系。 对回归方程（2）进行F(df=1,f=91.17)检验，P=0.002；测定系数为0.97；说明否定判断反应时与记忆集之间也存在极其显著的线性关系。 从上面两个线性方程来看，记忆集与反应时之间存在显著的线性关系，而且反应时随记忆集的增大而增加；另外，两个线性方程的斜率基本相等。这一结果与用Sternberg范式研究得出的结果是相似的。据此，应该得出这样的结论：短时记忆的信息提取机制是系列全扫描。 以上两方程的截距和斜率都大于国内外相似的研究结果，这可能与被试的差异有关。 如果短时记忆的提取机制是系列全扫描，用探测项目在记忆集中的位置做自变量，那么，不同记忆集中，不同的探测位置其反应时应该是一样的；因为，系列全扫描，不管探测项目位于何处，都要搜索完记忆集中的所有项目。对各记忆集不同探测位置的反应时统计见表2。 记 探测项目位置 忆 集 1 2 3 4 5 6 7 2 781.49 839.39 902.43 3 803.29 831.94 832.39 938.64 4 892.34 900.40 903.73 891.12 987.85 5 887.79 946.52 1044.79 945.09 956.36 1087.42 6 900.39 1084.30 1239.45 1248.84 1030.59 1049.37 1154.95 表2 各记忆集不同探测位置的反应时（毫秒） N=44 从表2可以看出，记忆集为2和3时，反应时随探测项目位置的后移而增加。记忆集为4、5和6时，探测项目位置的反应时表现出系列位置效应。 如果用Tm表示不同记忆集的反应时，以探测项目位置(x)作为自变量，进行回归分析，就可以得到如下五个回归方程： T2=57.90x+723.95 T3=14.00x+793.44 T4=-0.33x+896.00 T5=13.58x+915.39 T6=16.95x+1032.00 经过对T3至T5各方程的F检验，发现探测项目与反应时之间均存在线性关系(P0.05)，而且，从各方程的斜率来看，它们也不是都趋于0。证明短时记忆的提取不是系列全扫描；同时也不是系列自我终止扫描。 记忆集大于4时，反应时呈现出明显的系列位置效应。如果是系列全扫描，则探测项目为每个记忆集中最后一个项目和探测项目不在记忆集中，它们所要搜索的项目数量应该是相等的。即T22与T23都需要进行两次比较；T33与T34都需要进行三次比较；T44与T45都需要进行四次比较；依此类推。由于搜索次数是相同的，所以它们的反应时应该没有差异。但经相关样本配对t检验发现，除了T22与T23的差异不具有统计学意义外，T33与T34、T44与T45、T55与T56和T66与T67均有显著的差异(P0.05)。由此可以推断，记忆集大于等于3时，被试在提取短时记忆信息时，肯定不是以自始至终的系列扫描为基础的。王甦、汪安圣用双向系列自我中断扫描来解释系列位置效应。实际上，这可能与短时记忆内容存储形式有关。记忆集较小时，记忆内容是线性存储；不仅存储记忆内容，而且存储有关记忆内容的前后关系，故提取时以搜索为基础。而记忆集较大时，由于心理资源有限，只有记忆内容或部分记忆内容得到加工而被有效存储，这样，使能保证反应正确率的自始至终的搜索发生困难。为保证反应速度，被试可能求其次，提取时以记忆项目的痕迹强度为线索，因此，用双向系列自我中断扫描来解释系列位置效应是不太恰当的，因为它不以搜索为基础。 从表2可知：当记忆集小于3时，随着探测项目位置的后移，反应时呈现上升趋势，而且T22与T23的差别不具有统计学意义，表现为系列自我中断扫描。（六）小结 用Sternberg范式研究短时记忆信息提取机制存在致命的缺陷：其一是用记忆集作为自变量不能反映被试在记忆集中的搜索过程；其二，该范式的前提假设-短时记忆信息提取以搜索为基础，是不成立的。 短时记忆的信息提取机制受记忆集的影响较大。记忆集小于3时，短时记忆的信息提取是系列自我中断扫描；记忆集大于3时，短时记忆的信息提取以记忆痕迹的强度为依据。提取机制的不同，可能反映了存储机制的不一样。 因此可以说，Sternberg的实验的主要功绩在于他将简单心理变量（反应时）引入复杂的高级心理研究中。3直通模型 直通模型（直通存取模型，direct access model）的提出可谓是异军突起。Wickelgren(1973)、Eysenck(1977)等研究者认为，提取不是对识记字表的搜索过程，而是对探测词的内部表征的直通即直接提取。按照该理论模型，短时记忆中的各个项目均有一定的熟悉值或痕迹强度，同时每个被试有着自己的内部判断标准。当探测项目熟悉值高于这一判断标准时，便做出是的反应，否则做出否的反应，并且熟悉值越偏离这个标准，则反应越快。直接存取的证据是记忆集中有重复项目且探测项是该项目时，反应时大大减少。直通模型还可以解释系列位置效应，即认为最早和最后呈现的项目比中间呈现的项目的熟悉值或痕迹强度都要高。但是直通模型很难解释为什么会出现搜寻的现象，不能很好地说明反应时随识记项目的增多而直线增加。4搜寻-直通双重模型 1973年，Atkinson