认知心理学课件第六章上短时记忆

第六章短时记忆,第一节记忆的结构及其加工过程第二节短时记忆中的信息加工第三节短时记忆信息的储存第四节短时记忆信息的提取,2020年5月9日,第一节记忆的结构及其加工过程,一、记忆的结构信息加工为基础的认知心理学，认为记忆是一个具有结构和过程两种成分建构的系统记忆结构是指记忆在内容、特征和组织上的要素与信息存储的位置，具有明显的差异性记忆结构由三个子系统构成：感觉登记（瞬时记忆）、短时记忆和长时记忆相互之间有着极其紧密的联系，并构成记忆系统的有机整体记忆结构与过程见下图,2020年5月9日,2020年5月9日,二、记忆的信息加工模型,（一）记忆的双存储器模型1965年威尔福（Waugh）和诺曼（Norman）借用詹姆斯（W.James）的建议，认为记忆中存在着初级记忆（Primarymemory）和次级记忆（Secondarymemory）初级记忆存储器，容量有限次级记忆存储器，容量不受限制认知心理学用短时记忆代表初级记忆，长时记忆代表次级记忆,2020年5月9日,2020年5月9日,（二）记忆的多存储器模型,1968年由阿特金森（Atkinson）和谢夫林（Shiffrin）提出基本假设：人的记忆系统中存在着三种不同类型的记忆存储器，它们分别执行着不同的功能三级加工模型，相应存在着三种信息的存储器：感觉登记器（Sensoryregister,SR）、短时记忆存储（Short-termstorage,STS）、长时记忆存储（Long-term,LTS）感觉通道特异性人的主动调节与控制,2020年5月9日,2020年5月9日,扩展的记忆信息三级加工模型它是一个更为详尽的记忆信息加工模型,2020年5月9日,第一，刺激信息的加工与保持方面。感觉存储器保持1秒钟左右，图像甚至还低，声象2-4秒。短时存储器中信息可保持几秒钟到几十秒钟。长时记忆存储器中信息可保持几天、几个月、几年甚至终身,经受了时间的考验，具有各自显著不同的机制与功能：,2020年5月9日,第二，信息存储的容量限制方面。感觉存储器中的刺激信息容量根据感觉器官的特异性通道来决定，有的感觉信息的加工容量非常有限。短时存储器中的信息加工容量平均为7个组块。长时记忆存储器的信息容量基本上是无限的,经受了时间的考验，具有各自显著不同的机制与功能：,2020年5月9日,经受了时间的考验，具有各自显著不同的机制与功能：,第三，在刺激信息的输入与信息转移方面。刺激信息进入感觉存储器，一般不需要个体任何主动的加工或操作过程。从感觉存储器转入到短时存储器，则必须要对输入的刺激进行加工处理（选择与注意）。信息要进入长时记忆存储器，须经过精致性加工，即对信息的复述,2020年5月9日,经受了时间的考验，具有各自显著不同的机制与功能：,第四，在对刺激信息的认知编码方面。按输入信息的物理特性进行加工编码（感觉存储器）。以言语听觉的形式加工编码（短时记忆）。以语义方式的加工编码（长时记忆）,2020年5月9日,经受了时间的考验，具有各自显著不同的机制与功能：,第五，在遗忘机制方面。个体的选择与注意及刺激信息本身衰退与消失非常快（感觉存储器信息的丢失）。注意涣散，干扰，新信息取代（短时存储器信息的丢失）。干扰抑制而不能提取或提取错误所致（长时存储器信息的丢失）,2020年5月9日,第二节短时记忆中的信息加工,一、短时记忆概述人脑中的信息在1分钟左右的加工处理与编码布朗（Brown）、彼特森（Peterson）的研究，阻止复述，信息迅速遗忘短时记忆使个体知道自己正在接收和加工的是什么刺激信息短时记忆使来自各感觉通道的信息得以整合并进而构成完整的信息图像短时记忆对所加工与处理的刺激信息起到了暂时寄存器的重要作用,2020年5月9日,二、短时记忆的信息编码（一）有限容量：7加减2,1、“神奇数7加减2：我们加工信息的能力的某些限制”1956年GeorgeA.Miller发表的一篇著名论文。明确提出短时记忆容量为72，即一般为7并可在59之间波动。,2020年5月9日,（一）有限容量：7加减2,2、组块（CHUNK）是指将若干较小单位（如字母）联合而成熟悉的、较大的单位（如字词）的信息加工。也指这样组成的单位。一个字母是一个组块，由几个字母组成的一个字词仍是一个组块，几个字词组成的一个词组也是一个组块。,2020年5月9日,（一）、有限容量：7加减2,Electroencephalograph,Electroencephalograph（脑电图仪）,湖南师范大学心理系课程表数码摄影与计算机图像处理,湖南师范大学心理系课程表数码摄影与计算机图像处理,2020年5月9日,（一）、有限容量：7加减2,3、知识经验与组块组块实际上是一种信息的组织或再编码。人利用贮存于长时记忆的知识对进入短时记忆的信息加以组织，使之构成人们熟悉的有意义的较大的单位。组块的作用就在于减少短时记忆中的刺激单位，而增加每一单位所包含的信息。即在短时记忆容量的范围内增加信息。很明显，组块依赖个体的知识经验。,2020年5月9日,象棋大师与新手的棋局复盘研究：真实棋局，前者正确复位达90（后者40）；任意放置的棋子，则没有什么差别。,（一）、有限容量：7加减2,2020年5月9日,象棋大师、一级棋手和新手棋局复盘研究（扫描时间、复盘时间及正确复位率）,2020年5月9日,4、分组（GROUPING）,它与意义组块不同，是指把时间空间上接近的一些项目分成一组。,如：008673188291459与00867318829145900862162455783与0086216245578300861062751187与00861062751187,又称为时空组块，其作用远小于组块。,2020年5月9日,（二）、容量有限的性质,1、从贮存空间有限来解释，即存贮空间分为少数几个槽道，信息就贮存在这些槽道内。如果组块数超过槽道数，超出的那部分信息就不能被短时记忆所容纳，或者新进入的信息会被挤掉。2、相反的观点：短时记忆容量没有一个固定的数值，它取决于一个项目复述所需要的时间长短，需要复述时间多的项目，容量就小，反之则大。3、有人将短时记忆比作木工的工作台，工作台上放工具和材料，同时木工要在台上操作,台上东西多，操作空间就受限制，反之一样。,2020年5月9日,（三）听觉代码和视觉代码,1、感觉代码（1）听觉代码与AVL单元编码(encoding)对信息进行转换，使之获得适合于记忆系统的形式的加工过程。代码(Code)经过编码所产生的具体的信息形式。研究表明，短时记忆的信息代码主要是声音代码或听觉代码，即使刺激材料是以视觉形式呈现的，其代码仍具有听觉性质，在短时记忆中出现形音转换，而以声音形式在短时记忆中保持或贮存。,2020年5月9日,Conrad关于个体字母回忆错误研究,视觉呈现刺激与听觉呈现刺激，所有刺激皆为6个字母组成的一个字母序列，其中有的字母发音相似，如：C、V；M、N；S、F。刺激呈现完毕后，要求被试立即进行顺序回忆，即严格按原先字母呈现的顺序来回忆出这些字母。比较回忆顺序与字母呈现顺序，统计出被试的回忆错误，结果见下表：,2020年5月9日,图1：视觉呈现的字母回忆的混淆矩阵图,刺激字母,反应字母,2020年5月9日,图2：听觉呈现的字母回忆的混淆矩阵图,刺激字母,反应字母,2020年5月9日,AVL单元,鉴于字母、字词的听觉代码和口语代码都是不同形式的言语代码，因此常将听觉的(Auditory)、口语的(Verbal)、言语的(Linguistic)代码联合起来，称之为AVL单元。,2020年5月9日,短时记忆有视觉代码，字母的视觉代码至少存在于短时记忆保持过程的初期，然后才出现字母的听觉代码。对于大量的非语言材料而言，视觉代码也许更为重要，因为视觉信息转换为声音，会丢失一些信息。,（2）视觉代码,2020年5月9日,（3）感觉代码与感觉记忆信息的区别,短时记忆的听觉代码和视觉代码都属于感觉代码。它比感觉信息要抽象，已经排除刺激的某些物理特性或细节。感觉记忆信息具有刺激的物理特性，即感觉记忆按感觉信息的原有形式进行直接的编码。,2020年5月9日,2、语义代码,短时记忆还有语义代码，它是一种与意义有关的抽象的代码，不带有任何一个感觉道的特性。实验研究：Wickens的前摄抑制设计。,2020年5月9日,2、语义代码,前摄抑制是先前学习对继后学习和再现的干扰，先后学习的材料越相似，干扰作用越大。其研究由连续4次试验组成，在试验1中实验组和控制组均呈现同样的3个字母，然后让被试进行一项为时20秒的计算作业，以防止复述，之后要被试回忆这3个字母。接着进行试验2、3，程序与试验1相同，只是每次呈现的字母不同。在试验4中，呈现给实验组的是3个数字，控制组仍是3个字母，其余程序相同。实验结果见下图：,2020年5月9日,图3：自前摄抑制释放的实验,试验次数,回忆率,2020年5月9日,Wickens的前摄抑制实验,Wickens将实验组的回忆成绩上升称为“自前摄抑制释放”。这些结果表明，短时记忆可表征范畴意义，存在某种语义代码，因而其贮存也受到前后材料的意义联系的影响，否则就不会在应用同一范畴刺激（字母）时，出现强烈的前摄抑制；也不会在应用另一范畴刺激（数字）时，出现“自前摄抑制释放”。,2020年5月9日,Wickens的前摄抑制实验,Wickens应用各种不同的范畴，如字词数字、字词字词、男性女性等，都获得类似的结果。Shulman应用探测法也为短时记忆的语义代码提供了证据：让被试看一张字表（如由10个字词组成的字表），接着呈现一个词即探测词，要求被试将该探测词与字表中的一个词进行匹配。,2020年5月9日,Shulman的探测法实验,匹配有两种情况，一种是要求被试判断探测词是否与字表中的一个词相同，即在词表中出现过，这可称为同一匹配；另一种是要求被试判断探测词是否为字表中的一个词的同义词，称为同义匹配。,2020年5月9日,Shulman的探测法实验,如：“工作、学习、运动、散步、交谈、美丽、绿草、演讲、开门、坐车”，实验表明：当要求被试进行同一匹配时，他们会将探测词与字表中意义相似的一个词混淆起来，误认为探测词是字表中的一个词，而实际上它并未包含在字表中。如字表中有“美丽”一词，被试会将探测词“漂亮”误认为是字表中的词，将“美丽”和“漂亮”两个词混淆。这种语义混淆说明短时记忆中存在着语义代码。,2020年5月9日,第三节短时记忆信息的存储,一、短时记忆信息的保持刺激信息在短时记忆中,在没有复述加工的情况下能够保留多久?彼得森的实验:呈现三个字母组成的字母串,再呈现一个三位数的数字.被试的任务是记住这个字母串,同时还在看到数字后马上进行减3的运算.如“P、S、Q”，“263”实验结果见下图：,2020年5月9日,2020年5月9日,阻止复述后的短时记忆的遗忘速率,2020年5月9日,Peterson-Peterson方法,实验证明：如果没有复述短时记忆的信息将迅速遗忘。其方法也得到广泛的流传，称为“Peterson-Peterson方法”：即在呈现刺激和回忆之间插进干扰作业以阻止复述，要求要迅速地或尽快地作连续减数的运算并报告。,2020年5月9日,有人(Murdock)做过类似的实验，材料有所不同，除了用3个辅音字母外，还用了另外两类：一是由3个字母构成的一个单词，如CAT，一是3个这样的单词。此外增加了即时回忆项目。结果如图所示：,2020年5月9日,短时记忆中不同材料的遗忘速率,2020年5月9日,二、复述,1、复述是短时记忆的主要认知操作，它既能够保持短时记忆中的内容，又能够对短时记忆中的信息进行加工并输入到长时记忆里复述是信息在短时记忆中避免信息衰退和遗忘的最主要心理机制,2020年5月9日,二、复述,复述是一种不出声地对刺激信息进行重复默诵的内部心理过程，可分两种形式：机械性复述或维持性复述（maintenancerehearsal）精致性复述或整合性复述（elaborativerehearsal）：将短时记忆中的刺激信息进行分析，使之尽量与自己已有的知识与经验之间建立起某种内在联系,2020年5月9日,2020年5月9日,2、痕迹消退与干扰,遗忘的原因是什么？一种设想是既然复述能增强记忆痕迹，那么没有复述，记忆痕迹将时间而自然消退或衰退；另一种设想是阻止复述的作业对短时记忆中的信息发生干扰而导致遗忘。,2020年5月9日,2、痕迹消退与干扰,痕迹消退或干扰都可能是遗忘的原因，问题是如何才能分开？Waugh和Norman的探测法实验：呈现一系列数字，最后一个数字呈现时伴随一个高频纯音，这最后一个数字称为探测数字，它在前面只出现一次。被试一旦听到这个声音，就把这个探测数字在前面出现位置的后边一个数字回忆出来。,2020年5月9日,2、痕迹消退与干扰,如呈现的数字系列是：1234567899876543（星形表示纯音），则探测数字是3，它出现在第三个位置上，被试则应该把这个位置的后面一个数字4报告出来。从应报告的数字的后面一个数字起，到最后一个数字，称为间隔数字，也是起干扰作用的数字。,2020年5月9日,2、痕迹消退与干扰,上例中间隔数字为567899876543，共12个。呈现这些间隔数字所用的时间称为间隔时间。实验的关键在于如何设置不同数量的间隔数字和间隔时间。,2020年5月9日,2、痕迹消退与干扰,根据记忆痕迹消退假说，保持的信息将随间隔时间的延长而减少，而根据干扰说，保持的信息将随间隔数字的增加而减少。据此设计了两种数字呈现速度：快速呈现为每秒4个数字，慢速呈现为每秒1个数字。,2020年5月9日,2、痕迹消退与干扰,这样在间隔数字不变的条件下可以改变间隔时间；同样也可以在间隔时间不变的条件下来改变间隔数字，例如间隔时间都是1秒，快速呈现的间隔数字是4个，而慢速呈现的间隔数字仅为1个。通过这样的巧妙安排，就可以分别考察间隔时间和间隔数字对遗忘的作用。实验结果见图：,2020年5月9日,干扰项目数量对短时记忆信息保持的影响,间隔数字,无论快速还是慢速呈现数字，正确回忆率都随间隔数字或干扰项目的增加而减少，实验结果支持干扰说。,2020年5月9日,三、工作记忆,短时记忆的三个主要功能：信息的暂时激活、信息的调控、信息加工容量的限制巴德莱（Baddeley）和辛奇（Hitch）提出应该用工作记忆这一概念来取代短时记忆或短时存储器的概念。工作记忆解释为某种形式的信息的暂时存储并进行加工处理的过程，即具有加工处理信息与存储信息的双重功能,2020年5月9日,2020年5月9日,第四节短时记忆信息提取,将短时记忆中的项目回忆出来，或者当该项目再度呈现时能够再认，都是短时记忆的信息提取,2020年5月9日,一、Sternberg的经典研究,1、实验范式：相加因素法。视觉呈现一列数字（识记项目，如5、8、7、3），相继呈现，每个数字呈现时间为1秒2；全部数字呈现完毕后2秒钟，再呈现一个数字（测试项目）并同时开始计时，要求被试判定测试数字是否是刚才识记过的，即是否包含在识记项目之内。,2020年5月9日,一、Sternberg的经典研究,实验变量为识记项目的数量，16个；以反应时为指标。识记项目得到贮存即成为记忆集（Memoryset),2020年5月9日,2、平行扫描与系列扫描,Sternberg认为，人从短时记忆中提取信息来实现再认，需要将测试项目与当前记忆集中的项目进行比较，并判定是否与之匹配。他由此提出两个假设：,2020年5月9日,2、平行扫描与系列扫描,A、如果测试项目与记忆集中的全部项目同时进行比较，那么被试的反应时将不会随识记项目数量或记忆集的大小而发生变化。他称这种同时比较为平行扫描(Parallelscanning)，现也称为平行搜索(Parallelsearch)或平行加工(Parallelprocessing)。B、如果测试项目与记忆集中的诸项目一个个地进行比较，那么被试的反应时将随识记项目增多或记忆集增大而增加。他称这种相继比较为系列扫描(Serialscanning)，也称为系列搜索(Serialsearch)或系列加工(Serialprocessing),2020年5月9日,图：Sternberg的两种假设实验结果,A、平行扫描,B、系列扫描,2020年5月9日,图：Sternberg实验的实际结果,反应时MS,记忆集大小,2020年5月9日,一、Sternberg的经典研究,是一条上升的直线，可以认为短时记忆信息提取是逐个进行比较的，即进行系列扫描，进而提出一个模型来说明短时记忆信息提取过程。短时记忆信息提取过程可分为相继的阶段，被试的反应时（RT）是各阶段所用时间的总和。这些阶段为：,2020年5月9日,一、Sternberg的经典研究,（1）测试项目编码，假设这个阶段用e毫秒；（2）测试项目与记忆集中诸项目一个个地顺序比较，假设每比较一次用c毫秒，如有N个项目，即需要作cN次比较，所用的时间为cN；（3）作出决定和反应（后分为决策和反应组织两个阶段），假设用d毫秒。即可得：,2020年5月9日,一、Sternberg的经典研究,RT=e+cN+d也可改为：RT=cN+(e+d)根据实验结果计算出，c38，ed397，即：RT38N397即每比较一次需时38毫秒，而刺激编码、作出决定和反应共需397毫秒。总的比较时间随N的增加而以一个恒定的数值增加。,2020年5月9日,3、从头至尾的扫描(Exhaustive)与自我停止的扫描(Self-terminating),从头到尾的系列扫描是指对记忆集中的全部项目都要顺序检查一遍，即将识记项目与记忆集中的每个项目都比较一次，然后才判定测试项目是否与记忆集中的一个项目相匹配，看它是否包含在记忆集中。自我终止的系列扫描是指在记忆集中的同一项目匹配以后，就不再搜索下去。,2020年5月9日,3、从头至尾的扫描(Exhaustive)与自我停止的扫描(Self-terminating),可以预见:这两种系列扫描在“否”反应中有相同的反应时；在“是”反应试验中，前者反应时与“否”反应的相近，两者的斜率相同；后者“是”反应时的斜率是“否”反应时的一半。模型见图：,2020年5月9日,两种系列扫描模型,A、从头到尾的系列扫描,B、自我终止的系列扫描,2020年5月9日,3、从头至尾的扫描(Exhaustive)与自我停止的扫描(Self-terminating),实际结果表明，“是”反应和“否”反应有着一样的斜率。为什么在测试项目与记忆集中的一个项目已经得到匹配后，还要继续与其余项目比较下去呢？Sternberg认为比较过程和决策过程是分开的，并且比较过程非常迅速，决策过程则需时较多，为求工作效率，与其在每次比较之后都要作一次判断，不如在全部比较之后作一次判定更为省时。许多人相继利用各种不同的材料，如：字母、字词、颜色、面孔图等进行类似的实验。,2020年5月9日,3、从头至尾的扫描(Exhaustive)与自我停止的扫描(Self-terminating),被试有正常的儿童、大学生，也有精神分裂患者、吸毒者、脑损伤患者等。结果表明，虽然不同的被试的反应时的拟合线的斜率和截距或可有一定的差别，但是其“是”反应和“否”反应的斜率的关系却保持不变。两者是一样的。利用视觉和听觉进行同一感觉道和交叉感觉道的实验，也得到与Sternberg一致的结果。,2020年5月9日,二、对Sternberg模型的批评,1、识记项目太少，容易得到被试的反应时和识记项目数量的线性关系（Sternberg的实验中只有6个识记项目）。如果用较长的识记项目，则可出现系列位置效应；当识记项目快速呈现并立即进行测试，也会出现首因效应和近因效应。2、也可以用其它理论进行解释，如加工能量有限的观点。,2020年5月9日,三、直通模型(Directaccessmodel),1、它认为信