认知心理学第5章-短时记忆

第六章短时记忆引言短时记忆的刺激呈现范式在关于短时记忆容量、编码等的试验中，刺激一般只短暂地呈现一次，持续时间通常约1s。所以，短时记忆也可称作一次呈现的刺激记忆，或电话号码记忆。第一节短时记忆容量短时记忆的容量大小短时记忆的容量单位短时记忆容量有限的性质短时记忆容量大小1956年，美国心理学家GeorgeA．Miller发表了一篇著名论文，题为“奇妙数7加减2：我们加工信息的实力的某些限制”，明确提出短时记忆容量为7士2，即一般为7并可在5－9之间波动。但一些人认为并没有那么多。Mandler认为短时记忆的容量可能是4或5。Simon也认为是4－5。短时记忆容量单位短时记忆容量不是以比特(bit)或刺激的物理单位如字母、字词等来计算的，而是以组块（chunk）来计算的。组块定义：是指将若干较小单位（如字母）联合而形成熟悉的、较大的单位（如字词）的信息加工，也指这样组成的单位。作用影响因素组块的作用组块的作用就在于削减短时记忆中的刺激单位，而增加每一单位所包含的信息。Smith（1954）组块作用的试验试验设计：自变量：组块方式（2:1、3:1、4:1、5:1）；因变量：记忆容量。试验材料：二进制数字序列。下表中列出了18个二进制数字序列的四种组块方式，并编码为十进制数字。试验程序选择20名被试，先测得他们对二进制和十进制数字的短时记忆容量平均为9和7。然后将他们按5人一组分成4组，分别教他们上述一种组块方式，直到他们报告已经驾驭为止，需时约5－10min。要求他们在后面试验中，应用所学会的组块方式来记忆呈现的二进制数字。试验结果任何一组被试在运用所学到的组块方式后，比以前可以记住更多的二进制数字。组块比率高的方式并没有充分显示出优越性。试验思索为什么组块比率高的方式并没有充分显示出优越性？Smith认为这与学习的程度不足有关。探讨者本人通过耐性的学习，能够记住12个十进制的数字，在2：1组块方式下，相当于24个二进制数字。组块的影响因素——学问阅历deGroot（1965）试验Chase和Simon（1973）试验Miller和Selfridge（1950）试验deGroot（1965）试验试验设计2×2混合试验设计。被试间因素：被试类型（专家、新手）；被试内因素：棋局（真实、随机）。试验程序给被试看一个棋局5s，然后将棋子移开，要求他们进行复盘，即依据刚才看到的棋局将各棋子放回原处。试验结果在真实棋局情景下，象棋大师在第一次尝试时就能将90％的棋子正确复位，而新手只能正确复原40％棋子。在随机棋局情景下，象棋大师和新手能正确复位的棋子数目都很少，而且没有什么差别。结果分析象棋大师在真实棋局的复盘上之所以成果好，是由于他们比新手具有更丰富的弈棋学问和阅历，熟悉很多棋局，可以用来对短暂看到的棋子有效地进行组块，而新手则差得多。然而，象棋大师对随意放置的棋子却无法应用其丰富的学问阅历，因而复盘的成果降到新手的水平。Chase和Simon(1973)试验一试验设计3×2混合试验设计。被试间因素：被试类型（象棋大师、一级棋手和新手）；被试内因素：时间（扫视、复盘）。试验材料棋局共20个，皆取自棋书或杂志，其中一半为中盘，一半为终盘。试验程序给被试呈现一个真实的棋局，要求他们照着这个棋局尽快地在并排的另一个棋盘上再将它们摆出来，即对着实际的样本进行复盘。分别记录扫视和复盘所用的时间。

试验结果扫描时间相同复盘时间差异显著Chase和Simon试验二试验设计单因素试验设计。自变量是被试类型（象棋大师、一级棋手和新手）。试验材料一个包括25个棋子的真实棋局。试验程序给这些被试呈现上述棋局，时间为5s，然后撤去这个棋盘，要求他们依据记忆在另一棋盘上进行复盘，重新复原刚看过的棋局。试验结果试验结果的进一步分析Chase和Simon认为，通过对被试复盘时，一个个地摆棋子的时间间隔可以计算出组块来。时间间隔有两类：一类是2s，为组块间的间隔。另一类是少于1s。可看作组块内各成分的间隔。结果发觉，象棋大师、一级棋手和新手在各次试验中的平均组块数分别为7.7，5.7和5.3，每个组块中棋子的平均数为2.5，2.1和1.9。结果说明，棋艺水平愈高的棋手应用的组块也愈多，并且每个组块所包含的成分也多。Miller和Selfridge（1950）试验试验设计7×4的被试内设计。自变量：与正常句子的接近等级（1-7，其中1表示接近等级最低，7表示最高）；句子长度（10、20、30、50）。试验程序将不同接近度的句子分别呈现后，要求被试马上进行依次回忆，即按原来呈现的字词依次来回忆出这些词。试验结果（如下图）结果分析词的回忆百分数是句子接近度的函数，句子愈接近正常的句法结构，其字词回忆的成果也愈好。试验结论人可利用长时记忆中贮存的语义学问和句法规则来组块，从而促进其短时记忆。分组对短时记忆容量的影响分组定义是把时间空间上接近的一些项目分成一组。分组与组块的区分组块是运用长时记忆中已贮存的学问形成的较大的、有意义的单位。分组是在各组之间支配空间、时间间隔，也就是有节奏地或成组地呈现刺激，在这些组的内部，各成分之间并不存在意义联系，也不形成一个熟悉的单位。分组的作用分组有利于短时记忆，但作用小于组块。分组呈现刺激的有利作用可能在于较易进行复述，还可能与表征有关。短时记忆容量有限的性质贮存说明Waugh和Norman（1965）及Atkinson和Shiffrin（1968）似乎倾向于从贮存上来说明这种有限容量，将它看作有限的贮存空间，而且此存贮空间分为少数几个槽道，信息就贮存在这些槽道里。从组块的角度来看，在一个槽道里只能贮存一个组块，不管这个组块是字母或字词。这样，假如组块数超过槽道数，超出的那部分信息就不能被短时记忆所容纳，或者新进入的信息将会挤掉槽道里原有的信息。复述回路说Baddeley等（1975）认为，短时记忆痕迹的消退极为快速，痕迹一般只能维持约2s。短时记忆容量事实上反映着人在2s内能够加以复述的项目数量，因此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的时间长短，须要复述时间多的项目的容量就小，须要复述时间少的项目的容量就大。按Baddeley的看法，短时记忆是一个加工器，它有一个复述回路专司复述，因此他对短时记忆容量的看法被称作复述回路说。工作空间说Klatzky（1975）将短时记忆比作木工的工作台。木匠的工作台上通常放一些工具和材料，同时木工也要在台上操作，要占据确定的空间。假如在台上放的东西多了，即占的空间多了，那么留给操作的空间就少了，反过来也一样。Klatzky认为短时记忆与此相像，也可将它看作一个空间，假如贮存的项目多，即占据较多的贮存空间，那么留下来供操作的空间（即工作空间）就会少了，状况也可以反过来。这就是说，在贮存的项目与加工之间存在着此消彼长的关系，也即贮存空间与工作空间有权衡关系。这种看法将短时记忆容量与加工联系起来，也把短时记忆容量看成是可变的。其次节短时记忆信息编码引言感觉代码语义代码引言在短时记忆中，信息以什么形式保持或贮存是短时记忆信息编码问题。编码：是对信息进行转换，使之获得适合于记忆系统的形式的加工过程（Encoding），而经过编码所产生的具体的信息形式则称作代码（Code）。一、感觉代码听觉代码与AVL单元视觉代码感觉代码与感觉信息的区分（一）听觉代码与AVL单元Conrad声音混淆试验AVL单元Conrad声音混淆试验试验设计单因素试验设计。自变量：呈现方式（视觉、听觉）。因变量：字母混淆次数。试验材料所用刺激皆为6个字母组成的一个字母序列，其中有些字母的发音相像，如：C，V；M，N；S，F。试验程序视觉呈现刺激，或在白噪音背景上，听觉呈现刺激。刺激呈现完毕，被试要马上进行依次回忆，即严格依据原先字母呈现的依次来回忆出这些字母。试验结果Conrad将被试在这两个试验中回忆的结果与字母呈现序列加以比照，统计出被试的回忆错误，分别列成一个混淆矩阵，见表5-2和表5-3。表5-2视觉呈现的字母回忆的混淆矩阵表5-3听觉呈现的字母回忆的混淆矩阵从表5-2可以看出，在第一阶段试验中，即使字母是视觉呈现的，回忆错误主要表现为声音混淆，读音相近的字母较多发生混淆，而读音不相近的字母则较少发生混淆。表5-3清晰地显示，在其次阶段试验中，当在白噪音背景上，以听觉呈现字母时，出现同样的状况，读音相近的字母也较多地发生混淆，而读音不相近的字母也较少发生混淆。试验结果的进一步分析Conrad计算了这两个试验的混淆矩阵的相关，得到的相关值高达+0.64。这表明两个试验中发生的回忆错误是很相像的，都是主要发生在声音相近的字母混淆上。试验结论短时记忆的信息代码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。AVL单元前述某些声音混淆现象也可能是言语运动或发音的混淆所造成的。那些视觉接收的字母、字词，通过内部言语就可以转换为言语运动器官的动作模式。可以设想，发音方式相像的字母、字词会发生混淆。由于目前还无法将声音混淆和发音混淆区分开来，因而可以认为，听觉代码或声音代码或许与口语代码相并存，甚至交织在一起。在这种状况下，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（二）视觉代码Posner（1967，1969）所做的字母的视觉匹配和名称匹配的试验。这些试验证明，短时记忆可有视觉代码。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；而对于大量的非语言材料，视觉代码或许更为重要，因为视觉信息转换为声音，就会丢失一些信息。（三）感觉代码与感觉记忆信息的区分感觉记忆按感觉信息的原有形式来加以保持，即按刺激的物理特性进行干脆的编码。短时记忆的感觉代码虽带有各自感觉道的特性，但比感觉记忆信息要抽象，它已解除刺激的某些物理特性或细微环节。感觉代码与知觉过程的特点有紧密的联系。通常，进入短时记忆的项目都已经过识别。这可能是造成短时记忆的感觉编码与感觉信息相区分的一个重要缘由。由于短时记忆的听觉编码和视觉编码具有不同感觉道的特性，并且记忆效果也有不同。曾经有人设想短时记忆或许可能分为听觉的和视觉的，有单独的听觉短时贮存和视觉短时贮存，但此说目前还没有充分依据。同样，目前也还不能最终确定，除听觉代码和视觉代码以外，是否还有其他感觉形式的代码。二、语义代码特点语义代码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。试验Wickens（1970，1972）的试验Shulman（1970，1971，1972）的试验Wickens的前摄抑制试验试验设计2×4混合试验设计。自变量：组别（限制组、试验组）；试验次数（共4次）。试验程序前三次试验：每次试验都呈现不同的3个字母，但试验组和限制组都呈现相同的字母。然后让他们进行一项计算作业，以防止复述，为时20s，之后要他们回忆这3个字母。第4次试验：给限制组仍呈现3个字母，但给试验组呈现3个数字，其余程序同前。试验结果自试验1到试验3，两组被试的回忆成果都逐步下降，明显地表现出前摄抑制的猛烈作用；在试验4中，限制组的回忆成果仍受到前摄抑制的作用而接着下降，但试验组的回忆成果却急剧上升。Wickens将试验组的回忆成果上升称作"自前摄抑制释放"。试验结果分析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，出现猛烈的前摄抑制；也不会在应用另一范畴刺激（数字）时，出现"自前摄抑制释放"。Shulman的试验试验设计单因素试验设计。自变量：词语匹配类型（同一匹配、同义匹配）。试验程序给被试看一张字表，如由10个字词组成的字表，接着再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。同一匹配：要求被试推断探测词是否与字表中的一个词相同，即在字表中出现过。同义匹配：要求被试推断探测词是否为字表中的一个词的同义词。试验结果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像的一个词混淆起来，误认为探测词是字表中的一个词，而事实上它并未包含在字表内。即使这两个词在呈现时的位置相近，也会出现混淆。试验结论这种语义混淆说明短时记忆中存在着语义代码。语义代码的试验思索自前摄抑制释放和语义混淆或许涉及长时记忆贮存的信息和加工。从前摄抑制试验来看，在连续试验中加工信息，包括前后材料的意义联系即范畴信息，是可能有长时记忆参与的。在探测词试验中的语义混淆也可能与长时记忆中贮存的提取策略有关。第三节短时记忆信息提取一、Sternberg的穷尽式系列扫描模型二、直通模型三、双重模型四、加工速率与记忆容量一、Sternberg的经典探讨1、试验程序视觉呈现一列数字（识记项目，如5、8、7、3），相继呈现，每个数字呈现时间为1.2s；全部数字呈现完毕后2秒钟，再呈现一个数字（测试项目）并同时起先计时，被试要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,报告结束，计时也随之停止。试验变量为识记项目的数量，1－6个；以反应时为指标。识记项目得到贮存即成为记忆集（memoryset)。通过系统地变更识记项目数量或记忆集大小，就可以驾驭被试的反应时随之发生变更的状况，从而了解短时记忆信息提取的内部过程。2、平行扫描与系列扫描Sternberg认为，从短时记忆中提取信息来实现再认，须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。由此提出两个假设：（1）假如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更。这种同时比较称为平行扫描，也称为平行搜寻或平行加工。（2）假如测试项目与记忆集中的项目一个个地相继进行比较，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。这种相继比较称为系列扫描，也称为系列搜寻或系列加工。平行扫描系列扫描Sternberg的两种假设试验结果Sternberg实验的实际结果反应时／MS记忆集大小反应时随识记项目的增加而增加，成一条上升的直线，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。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：※测试项目编码，假设这个阶段用e毫秒；※测试项目与记忆集中项目逐个依次比较，假设每比较一次用c毫秒，如有N个项目，即须要作N次比较，所用的时间为cN；※作出确定和反应（后分为决策和反应组织两个阶段），假设用d毫秒。即可得：RT=e+cN+d也可改为：RT=cN+(e+d)3、从头至尾的扫描与自我停止的扫描从头到尾的系列扫描是指对记忆集中的全部项目都要依次检查一遍，即将测试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。自我停止的系列扫描是指在记忆集中检查出所要的项目后就停止比较，即测试项目与记忆集中的同一项目匹配以后，就不再搜寻下去。可以预见：◆这两种系列扫描在“否”反应试验中有相同的反应时；◆在“是”反应试验中，进行从头到尾的系列扫描其反应时与“否”反应的相近，两者的斜率相同；进行自我停止的系列扫描其“是”反应时的斜率是“否”反应时的一半。两种系列扫描模型(a)从头到尾的系列扫描(b)自我停止的系列扫描Sternberg实验的实际结果反应时／MS记忆集大小短时记忆信息提取是以从头至尾的系列扫描方式进行的。问题：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，还要接着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，并且比较过程特别快速，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推断，不如在全部比较之后作一次判定更为省时。二、对Sternberg模型的指责1、识记项目太少，简洁得到被试的反应时和识记项目数量的线性关系。假如用较长的识记项目，则可出现系列位置效应；当识记项目快速呈现并马上进行测试，也会出现首因效应和近因效应。系列位置效应难于被从头至尾的系列扫描所说明。二、对Sternberg模型的指责2、Sternberg的试验结果可以用其它理论进行说明，如加工能量有限的观点。假如记忆集中的项目少，那么平均安排给每个项目比较的能量就要多些，比较就进行得快些，反之，假如记忆集中的项目多，那么平均安排给每个项目比较的能量就少些，比较就进行得慢些。因此随着记忆集中的项目增多，每个项目安排到的能量削减，即使是同时比较，反应时也要相应增加。二、直通模型直通模型（DirectAccessModel）认为，信息不是通过比较来提取的，人可干脆通往所要提取的项目在短时记忆中的位置，进行干脆提取（Wickelgren，1973）。依照这个模型，短时记忆中的各个项目都有确定的熟悉值或痕迹强度，可以据此作出某种判定。人有一个内部的推断标准，当熟悉值高于这一标准，则作出“是”反应，低于这一标准则作出“否”反应；当熟悉值愈是偏离这个标准，即熟悉值愈高或愈低，则作出"是"或"否"的反应也愈快。三、双重模型Atkinson和Juola（1973）设想，输入的每个字词可按其知觉维量来编码，称为知觉代码；字词还有意义，即有概念代码。知觉代码和概念代码共同构成一个概念结。每个概念结有不同的激活水平（ActivityLevel）或熟悉值（FamiliarityValue），其强度或大小依靠于该概念结是否常常受到激活和新近是否受到激活。常常和新近受到激活的则有高激活水平或熟悉值，否则有低激活水平或熟悉值。人在内部有两个判定标准：一个是“高标准”（C1），假如某一探测词的熟悉值达到或高于这个标准，人便可快速地作出“是”反应；另一个是低标准（C0），假如某一探测词的熟悉值达到或低于这个标准，人就可快速地作出“否”反应。照Atkinson和Juola看来，这是一个直通过程。但是，对于具有一个中等熟悉值的探测词，即其熟悉值低于“高标准”而高于“低标准”的探测词，则要进行系列搜寻，才能作出反应，需时也较多。依据这个模型，人有时基于探测词的熟悉值大小就可干脆作出判定，有时则需进行搜寻才能作出判定。前者是平行的快速过程，后者是系列的慢速过程。但是，人在实际作出反应时不仅受到熟悉值的制约，而且还依靠于判定标准和情境等其他因素。Sternberg提出的从头至尾的系列扫描模型是这个双重模型的一个特例。假如情境要求快速作出反应，即强调速度，那么"高标准"可能降低，"低标准"可能上升，两者的间距将削减，人将更多地依据熟悉值快速进行直通。假如强调反应的正确性，那么"高标准"可以提高／低标准"可以降低，两个标准的间距将增大，人将更多地进行较慢的搜寻。Atkinson和Juola认为，这两个判定标准是可变的，它们确定于人在当时所接受的速度-正确率权衡。四、加工速率与记忆容量Cavanaugh（1972）统计出不同的探讨对某类材料的平均试验结果，得出扫描一个项目的平均时间，并与相应的短时记忆容量（广度）加以比照，见表5－4。从表中可以看出一个好玩现象：加工速率随着记忆容量的增大而提高，容量愈大的材料，扫描也愈快。表5-4不同类别材料的加工速率与记忆容量

加工速率（ms）记忆容量（项目）数字33.47.70颜色38.07.10字母40.26.35字词47.05.50几何图形50.05.30随机图形68.03.80无意义音节73.03.40结果说明Cavanaugh设想，在短时记忆中，信息是以特征来表征的，而短时记忆的贮存空间有限，假如每个刺激的平均特征数量愈大，那么短时记忆能够贮存的刺激数量就愈小。每个刺激的加工时间与其平均特征数量成正比，平均特征数量大的刺激须要的加工时间多，反之则少。第四节短时记忆的遗忘短时记忆的容量有限，保持的时间也短暂。在没有复述的状况下，短时记忆可以保持信息约15－30s，甚至可能更短些。假如得到复述，信息在短时记忆中可保持较长时间。因此，设法阻挡复述，就可以发觉短时记忆中信息的遗忘状况。试验证据Peterson和Peterson（1959）Brown（1958）试验证据试验材料：3个辅音字母，1个单词，3个单词试验程序：每次给被试听觉呈现3个辅音字母，如KBR；为了防止复述，在呈现字母之后，马上听觉呈现一个三位数，如684，要求被试从这个数中快速地作连续3的运算并说出每次运算的结果，即要报告681，678，675等，直到主试发出信号再回忆刚才识记的3个字母。字母呈现与回