工作記憶對內(nèi)隱序列學(xué)習(xí)中信息加工過程的影響研究

楊海波, 劉新華

（1.閩南師范大學(xué)教育科學(xué)學(xué)院,福建漳州363000；2.福建省應(yīng)用認(rèn)知與人格重點實驗室,福建 漳州363000）

工作記憶（Working Memory,WM）是信息進(jìn)行存儲、提取和加工的緩存器，它左右著人類的認(rèn)知活動，具有相對復(fù)雜的結(jié)構(gòu)[1].研究者一般采用諸如記憶廣度、雙任務(wù)[2]、變化覺察工作記憶任務(wù)（change de‐tection WM tasks）、記憶刷新(Memory Updating，MU)、n-back等任務(wù)來檢測工作記憶[1,3].

內(nèi)隱學(xué)習(xí)由于無法“意識”到知識的表征形式，難以直接探知工作記憶在其中的作用.在以習(xí)得量為知識表征的研究中，工作記憶與內(nèi)隱學(xué)習(xí)并不存在聯(lián)系[4-5].Unsworth 和Engle[6]發(fā)現(xiàn)工作記憶與外顯序列學(xué)習(xí)有關(guān)，但與內(nèi)隱序列學(xué)習(xí)無關(guān).Nemeth 等[7]發(fā)現(xiàn)，兩者存在功能性獨立：進(jìn)行阻塞性睡眠呼吸暫停（Obstructive Sleep Apnea,OSA）后，個體的工作記憶受損，而內(nèi)隱學(xué)習(xí)卻完好.

持反對觀點認(rèn)為，高的工作記憶能力能為信息加工提供更多的“緩存空間”，更有利于學(xué)習(xí)的進(jìn)行[2].視空間工作記憶（Visuo-Spatial Working Memory, VSWM）和言語工作記憶（Verbal Working Memory,VWM）與內(nèi)隱序列學(xué)習(xí)顯著相關(guān)[4].以空間記憶廣度（Spatial Short-Term Memory,SSTM）和記憶刷新任務(wù)為工作記憶的測量指標(biāo)發(fā)現(xiàn)，它們與內(nèi)隱序列學(xué)習(xí)密切相關(guān)[3].研究者提出，應(yīng)當(dāng)對工作記憶進(jìn)行功能性區(qū)分以更清楚地探討其與內(nèi)隱序列學(xué)習(xí)的關(guān)系[8].還有學(xué)者進(jìn)一步指出，在同一范疇內(nèi)的關(guān)系（視覺短時記憶、視覺工作記憶與視覺空間內(nèi)隱序列學(xué)習(xí)）強于不同范疇間的關(guān)系（言語短時記憶、言語工作記憶與視覺空間內(nèi)隱序列學(xué)習(xí)）[3,9].

然而，我國學(xué)者[10]在Frensch，Lin 和Buchner[11]的基礎(chǔ)上提出了不一樣的觀點.根據(jù)“抑制表達(dá)”理論，應(yīng)從“學(xué)習(xí)本身和學(xué)習(xí)結(jié)果兩個角度進(jìn)行區(qū)分”來探討工作記憶對內(nèi)隱序列學(xué)習(xí)的影響[10].前者是指信息編碼，后者是指信息提取.因為知識的習(xí)得具有滯后性，在學(xué)習(xí)過程（信息編碼）中，學(xué)習(xí)者較難以意識到學(xué)習(xí)結(jié)果的表征形式.因此，如果內(nèi)隱序列學(xué)習(xí)是以信息編碼為測量指標(biāo)，那么工作記憶就有可能與之無關(guān)；如果是以信息提取為測量指標(biāo)，那么兩者可能存在一定關(guān)系.

上述研究中，認(rèn)為兩者無關(guān)的，是以習(xí)得量為測量指標(biāo)，而習(xí)得量更多的是考查學(xué)習(xí)過程中的編碼情況.又由于將工作記憶進(jìn)行功能性區(qū)分后，發(fā)現(xiàn)兩者是相關(guān)的.所以我們推斷，工作記憶影響到可能是信息的提取.我們以習(xí)得量作為編碼階段的指標(biāo)[12]，以片段再認(rèn)任務(wù)來測量習(xí)得的意識知識（Conscious Knowledge, CK）和無意識知識（Unconscious Knowledge, UCK），CK =p擊中-作為信息提取的指標(biāo)[13].在相同范疇內(nèi)，通過操縱雙任務(wù)來改變被試的工作記憶負(fù)荷，以考查工作記憶對信息編碼的影響（實驗1）；通過采用數(shù)字記憶廣度（digit span）來操作定義WMC，該被試變量的影響均覆蓋了學(xué)習(xí)過程中的信息編碼和信息提?。▽嶒?）.

1 實驗1 工作記憶對信息編碼的影響

1.1 被試

隨機選取69名大學(xué)生被試，其中男生25名，年齡為19.62±1.50歲，均未參加過類似實驗.

1.2.2 材料

實驗同楊海波和劉電芝的“敵情信號警戒游戲”[13].包括15 個組段，其中第1 和第14 個組段是隨機組段，其他為規(guī)則組段.

1.2.3 實驗設(shè)計

采用單因素被試間設(shè)計.自變量為任務(wù)類型，分單任務(wù)和雙任務(wù).因變量為各組段的平均反應(yīng)時、習(xí)得量（RT14組段-）、意識知識（CK =p擊中-）和無意識知識（UCK =）.擊中虛報組段.

1.2.4 實驗程序

實驗分兩個階段.第一階段為學(xué)習(xí)階段，完成“敵情信號警戒游戲”，約需30 min.其中，單任務(wù)的實驗同楊海波和劉電芝的游戲任務(wù).雙任務(wù)在游戲的同時，還需進(jìn)行音調(diào)（chimes音和ding音）計數(shù)任務(wù)，在每個組段結(jié)束時要求輸入ding 音出現(xiàn)的次數(shù).階段二進(jìn)行片段再認(rèn)任務(wù)測試[13].采用e-prime2.0 編寫實驗程序.

1.3 結(jié)果

1.3.1 工作記憶對習(xí)得量的影響

以組段反應(yīng)時（以下簡稱組段）為被試內(nèi)因素，以任務(wù)類型為被試間因素，進(jìn)行重復(fù)測量方差分析發(fā)現(xiàn)，組段的主效應(yīng)顯著，F(xiàn)(14,938) = 40.038，p< 0.001，η2p= 0.374；組段×任務(wù)類型交互作用顯著，F(xiàn)(14,938) = 16.750，p< 0.001，η2p= 0.200.結(jié)合圖1可知，被試的反應(yīng)時呈逐漸減少的趨勢.

圖1 單、雙任務(wù)中各組段的RT(誤差線為SD)Fig.1 The mean of reaction times of blocks between a single task and a double task

在第14個組段改變序列規(guī)則之后，反應(yīng)時增加；而第15組段又恢復(fù)規(guī)則序列時，反應(yīng)時又減少.分別對單任務(wù)和雙任務(wù)的習(xí)得量采用單樣本t-test，兩組均出現(xiàn)顯著的習(xí)得量，前者均值為19.21±20.19，t(31) = 5.298，p< 0.001，Cohend= 0.95，后者均值為25.97±39.07，t(38) = 4.097，p< 0.001，Cohend=0.66；且兩者差異不顯著，t(67) = -0.872，p> 0.05，Cohend= 0.21.由此說明了，在兩種條件下被試均習(xí)得到一定的知識.

1.3.2 工作記憶對習(xí)得的CK和UCK的影響

以任務(wù)類型（單任務(wù)和雙任務(wù)）為自變量，分別以CK和UCK 為因變量，采用單因素方差分析發(fā)現(xiàn)，任務(wù)類型的主效應(yīng)均不顯著，對于CK，F(xiàn)(1,67) = 0.587，p> 0.05，η2p= 0.009；對于UCK，F(xiàn)(1,67) = 0.056，p> 0.05，η2p= 0.001.

2 實驗2 工作記憶對信息提取的影響

2.1 被試

隨機選取130名大學(xué)生被試，其中男生51名，年齡為20.56±1.05歲，均未參加過類似實驗.

2.2.2 材料和儀器

1）數(shù)字記憶廣度.采用短時記憶的計數(shù)廣度（Counting Span,SP）作為WMC的測量.

2）敵情信號警戒游戲，同實驗1的單任務(wù)條件.

2.2.3 實驗設(shè)計

采用單因素被試間設(shè)計.以WMC為自變量，分為高容量、中容量、低容量三個水平；因變量同實驗1.

2.2.4 實驗程序

實驗分三個階段.第一階段進(jìn)行數(shù)字記憶廣度測試，此階段約需5 min.第二階段和第三階段同實驗1的單任務(wù)實驗，僅將組段數(shù)改成13個.

2.3 實驗結(jié)果

2.3.1 WMC分組

把被試的WMC得分從高到低排列，然后取得分最高的27%的被試作為高容量組(10.44±1.01)，共34人；得分最低的27%的被試作為低容量組(6.73±0.69)，共37 人；其余的作為中容量組(8.30±0.45)，共59人.

2.3.2 WMC對習(xí)得量的影響

以組段為被試內(nèi)因素，以WMC 為被試間因素，采用重復(fù)測量方差分析發(fā)現(xiàn)，組段的主效應(yīng)顯著，F(xiàn)(12,1524) = 73.958，p< 0.001，η2p= 0.368；組段×任務(wù)類型交互作用不顯著，F(xiàn)(24,1524) = 0.917，p> 0.05，η2p= 0.014.結(jié)合圖2可知，被試的反應(yīng)時呈逐漸減少的趨勢.

圖2 不同WMC下各組段的RTFig.2 The mean of reaction times of blocks among the WMCs

在第12個組段改變序列規(guī)則之后，反應(yīng)時增加；而第13組段又恢復(fù)規(guī)則序列時，反應(yīng)時又減少.分別對高中低WMC的習(xí)得量進(jìn)行單樣本t-test，均出現(xiàn)顯著的習(xí)得量，高容量組35.50±16.40，t(36) = 5.298，p< 0.001，Cohend= 2.16，中容量組35.36±23.92，t(58) = 11.36，p< 0.001，Cohend= 1.48；低容量組39.37±18.40，t(33) = 12.62，p< 0.001，Cohend= 2.14；但工作記憶容量的主效應(yīng)不顯著，F(xiàn)(2,127) =0.486，p> 0.05，η2p= 0.008.由此說明，在三種條件下被試均習(xí)得到一定的知識.

2.3.3 WMC對習(xí)得的意識知識和無意識知識的影響

以WMC 為自變量，分別以CK 和UCK 為因變量，采用單因素方差分析發(fā)現(xiàn)，對于CK，高容量組0.39±0.14，中容量組0.44±0.16，低容量組0.38±0.13，差異達(dá)到邊緣性顯著，F(xiàn)(2,127) = 2.720，p= 0.07，η2p= 0.041，事后多重比較發(fā)現(xiàn)，中容量組習(xí)得的CK顯著地高于低容量組(p= 0.043)和高容量組(p= 0.073)，低容量組和高容量組差異不顯著(p> 0.05) ；對于UCK，高容量組0.48±0.16，中容量組0.52±0.17，低容量組0.51±0.17，三組差異不顯著，F(xiàn)(2,127) = 0.431，p> 0.05，η2p= 0.007.

3 總討論

工作記憶與內(nèi)隱序列學(xué)習(xí)的關(guān)系存在諸多爭議.本研究認(rèn)為這些矛盾，主要在于沒有明確工作記憶影響到的是內(nèi)隱序列學(xué)習(xí)中的哪個階段.學(xué)習(xí)過程一般可分成編碼、存儲和提取三個階段.在內(nèi)隱序列學(xué)習(xí)中，學(xué)習(xí)階段屬于信息編碼階段，測驗階段屬于信息提取階段.盡管習(xí)得量可算是信息提取的一種結(jié)果，但是習(xí)得量的數(shù)據(jù)源于各組段的反應(yīng)時，其反映的是被試在處理當(dāng)前刺激時的加工狀態(tài)，可歸屬于信息編碼階段.因此，將習(xí)得量操作定義為內(nèi)隱序列學(xué)習(xí)中的信息編碼，而測驗階段（片段再認(rèn)任務(wù)）則為信息提取.

實驗1中，在學(xué)習(xí)階段加入了第二任務(wù)的音調(diào)計數(shù)任務(wù)，增加被試的工作記憶負(fù)荷，與單任務(wù)相對比，考察工作記憶加載時對信息編碼的影響.結(jié)果表明，兩種任務(wù)的習(xí)得量差異不顯著，這與諸多研究相吻合[4,6].由此，我們推斷工作記憶沒有影響到內(nèi)隱序列學(xué)習(xí)中的信息編碼.盡管兩種任務(wù)中習(xí)得的CK 和UCK 也不存在顯著差異，但是由于在片段再認(rèn)任務(wù)中并未加入第二任務(wù)，所以無法判斷其對信息提取的影響，而實驗2則有效地回答了這個問題.

在實驗2 中，我們通過操縱被試的數(shù)字記憶廣度，將被試的WMC 分成高容量組、中容量組和低容量組.WMC 屬于被試變量，它將影響到內(nèi)隱序列學(xué)習(xí)的整個過程，包括信息編碼、存儲和提取.實驗2 的結(jié)果表明，三種工作記憶容量的習(xí)得量不存在顯著差異，也就是說工作記憶并未影響到內(nèi)隱序列學(xué)習(xí)中的信息編碼，與實驗1 相互印證.盡管習(xí)得的UCK 差異不顯著，但是三種不同WMC 習(xí)得的CK 的差異卻存在邊緣性顯著，中容量組習(xí)得的CK多于高容量組和低容量組.即工作記憶影響到內(nèi)隱序列學(xué)習(xí)中的信息提取.Norman和Borow 提出的雙作業(yè)操作的互補原則（principle of complementarily）[14]可以很好地解釋這個結(jié)果.因為在片段再認(rèn)任務(wù)中，被試也需要同學(xué)習(xí)階段那樣進(jìn)行按鍵反應(yīng)，之后進(jìn)行再認(rèn)判斷[13]，所以，我們推斷WMC中等的被試將更多的精力專注于對刺激的反應(yīng)，有利于內(nèi)隱學(xué)習(xí)中的純粹接觸效應(yīng)[15]，促進(jìn)了信息提??；而WMC 高的被試可能把更多的精力用于探索序列的規(guī)則，正如前人研究發(fā)現(xiàn)，規(guī)則組的內(nèi)隱成績差于簡單記憶組，反而阻礙了內(nèi)隱序列學(xué)習(xí)的信息提取[10]；WMC低的被試習(xí)得的成績低則在情理之中.當(dāng)然本研究的不足之處在于對WMC 的測量采用的是數(shù)字記憶廣度，根據(jù)范疇一致的觀點[3,9]，后續(xù)的研究若采用VWMC，或許能獲得更為顯著的差異.

本研究從學(xué)習(xí)過程和學(xué)習(xí)結(jié)果的角度，統(tǒng)合了以往研究中的矛盾，證實了工作記憶影響的是內(nèi)隱序列學(xué)習(xí)中的信息提取而不是信息編碼，具有一定的理論價值.