工作记忆中的存储与加工：理论演变与新趋势 工作记忆中的存储与加工：理论演变与新趋势陈英和/王明怡【论文分类】心理学【论文网络来源】【期刊期数】2006年03期【论文期刊来源】《北京师范大学学报：社科版》(京)2005年06期第11～16页【作者简介】王明怡，北京师范大学发展心理研究所（北京 100875）陈英和，北京师范大学发展心理研究所教授内容提要】 存储与加工的关系和性质是工作记忆研究中的基础性问题对于工作记忆中的速度——广度关系，经典的理论解释是凯斯提出的“资源权衡模型”，认为在总加工空间不变的情况下，存储广度的增大是由于操作空间的减少造成的，但近来Towse和Hitch提出质疑，认为，上述关系也许是由于加工时间的增加而导致更多的遗忘造成的，由此提出了“任务转换说”，并获得了实证研究的支持在工作记忆存储与加工的性质上，领域一般性和领域特殊性的争论引起了心理学家的关注，一种代表性的观点是，加工效能体现领域一般性，存储容量具有领域特殊性 【关 键 词】工作记忆/资源权衡模型/任务转换说/领域一般性/领域特殊性 一、引言存储与加工是认知心理学研究中的两个重要命题当Baddeley和Hitch这两位英国心理学家于1974年首次提出工作记忆的概念时，其对于短时记忆的突破就在于，它将有限容量信息的暂时性存储拓展为信息的同时性存储与加工[1] (P33～34)。
从工作记忆模型提出至今，大量的研究已经证实，工作记忆对于语言理解、阅读、数学及一般流体智力等高级认知功能的个体差异及其发展具有重要的影响在这种广泛的探讨中，有关工作记忆存储与加工的性质及其关系作为该领域的基础性问题，一直受到研究者的关注早期研究中，较具代表性的是Hitch于1978年进行的两项工作[2] [3] (P331～338)以心算认知任务为实验材料，Hitch从信息存储与加工的角度对成人在心算任务中的表现进行了考察研究发现，心算过程中对于信息的遗忘是心算发生错误的重要原因在此基础上，Hitch提出了一般问题解决的衰退模型，认为在信息加工中，存在着工作记忆的信息衰退这个模型可以较好地解释在进位、书写笔记以及不同计算策略及输出顺序发生变化时，心算成绩发生变化的原因虽然这两项研究在实验设计上略显粗糙，但其研究视角、实验材料和理论建构等都对后继的研究具有重要的影响在实验范式上，从20世纪70年代中期到现在的20余年间，通过操纵时间间隔、题目数量和借进位等难度变量以及改变呈现方式等作为研究手段，这在以后的研究中得到了广泛的使用与扩展[4]在理论上，Hitch提出的一般问题解决的衰退模型为后来工作记忆存储与加工方面的理论演变提供了思维的源泉[5]。
虽然工作记忆概念提出的早期对于存储和加工的研究已有所涉及，但无论是在研究的广度和深度上都亟待进一步加强本文以下将着重介绍近期及当前的理论演变与研究热点 二、速度——广度关系及相关理论模型20世纪80年代，加拿大的心理学家罗比·凯斯(R. Case)作为新皮亚杰主义的代表人物在儿童高级认知的研究领域进行了许多创造性的工作他提出了工作记忆资源的权衡模型(trade-off model)，即资源分配说(resource-sharing account)[6] (P350～365)，并借助巧妙的实验设计发现了工作记忆中的速度——广度关系，对后来工作记忆的研究，尤其是存储与加工关系的研究，产生了深刻的影响 (一)资源权衡模型凯斯提出的资源权衡模型是建立在当时认知心理学界一个悬而未决的理论问题之上的20世纪70年代，认知心理学家通过大量的研究发现，短时存储空间的增长在儿童的认知发展中扮演着重要的角色但是，短时存储空间本身的增长又由何产生？已经得出的结论是，记忆策略以及高级信息组块的发展是其中两个重要因素但是，进一步的研究表明，即使控制了这两个方面，仍有一部分的差异无法解释面对这种情况，凯斯提出，如果将工作记忆的容量近似地看作是总的加工空间，那么它可以分为操作空间和短时存储空间两部分。
儿童在短时存储空间上表现出的差异主要是由于操作空间大小的不同引起的，但是，总的加工空间保持不变这就是凯斯的资源权衡模型[6] (P350～365)为了验证这个模型，凯斯及其合作者[7] 设计了这样一个实验，他们让6～12岁的儿童去数卡片上的目标物，并要求儿童在数数的同时记住每张卡片目标物的个数这样，儿童在进行操作加工(数数)的同时，还必须进行信息的短时存储(记数)儿童数数的速度反映操作空间的效率及大小，而记得的个数反映了存储空间的大小，即数数广度实验结果发现，在儿童的数数速度与广度之间出现了令人惊奇的线性关系，即随着儿童年龄的增长，速度加快了，广度也明显增加了实验结果中广度与速度的这种规律性关系，反映出存储空间与操作空间“此消彼长”的权衡特点，很好地验证了凯斯的资源权衡模型近来，研究者从不同角度对凯斯的实验结果进行验证，得到了比较一致的结论在Adams和Hitch的研究中[4]，他们对7～11岁的英语和德语儿童进行了心算加法广度和速度的测量，结果发现，在广度和速度之间同样出现了线性的规律性变化，并且这种关系不随语言和文化的改变而变化张奇、林崇德等的研究[8] 同样表明，小学各年级儿童口算加法的速度与广度具有随年级增长而增加的总趋势。
(二)任务转换说数数任务上的这种速度——广度关系，资源权衡模型将其看作是一种“任务难度效应”[5]，即对于不同年龄的儿童而言，任务的相对难度不同，因此造成了加工速度和存储广度的相应变化凯斯的研究[6] (P350～365)发现，当让成人用无意义音节来进行数数任务时，他们的速度和广度都降到了6岁儿童的水平对于这种观点，Towse和Hitch近来提出质疑[5]：任务难度对于工作记忆广度的这种影响，也许是由于加工时间的增加而导致更多的遗忘造成的Towse和Hitch将他们的理论假说称为“任务转换说”(task-switching account)，认为儿童可以在刺激呈现时进行数数，在刺激消失时进行结果的存储基于这种任务间转换的策略，广度与速度之间的关系可以简单地解释为，在任务的加工阶段，存储的结果逐渐被遗忘，加工的速度越慢，时间越长，遗忘得越多，广度也就越小根据任务转换理论，Towse和Hitch等人进行了相关的实验研究[5] [9] [10]他们[5] 通过改变任务难度和任务时间发现，对于每一个年龄组，工作记忆广度都是数数运算总时间的函数，而数数任务的难度对于广度却没有影响根据资源权衡模型，数数广度应该对任务难度比较敏感，但是按照任务转换模型，主要的影响因素是加工持续的时间，即任务时间。
可见，实验结果支持了任务转换模型在随后的研究中[9]，研究者又对6～11岁学龄儿童的数数广度、运算广度以及阅读广度进行了更为细致的考察，发现在控制总的加工难度不变的情况下，随着刺激项目存储时间间隔的延长，广度下降依靠经典的资源权衡模型，这些实验现象是无法解释的 (三)模型的比较与评价资源权衡模型是近二十余年来工作记忆研究乃至认知心理学研究中非常重要的一个理论模型如何看待任务转换说对它提出的挑战？两种理论最根本的冲突在哪里？对于资源权衡模型而言，最基础的理论假设是总的认知空间是一定的，操作空间和存储空间是相互依赖，非独立的，一方空间的增加是以另一方空间的减少为代价的但是，从任务转换说来看，导致存储广度下降的直接原因是由于加工时间延长而带来的遗忘，也就是说时间是引发存储与加工相互影响的中介，加工与存储本身应该是相对独立的因此，从这个意义上来说，资源权衡模型在本质上是一种单一资源的模型，而任务转换说支持的是一种彼此相对独立的多系统模型，二者分歧明显但是，资源权衡模型仍然具有理论上的生命力时间”是任务转换说的核心概念，带有信息加工的特点但是，如果我们将资源权衡模型进行扩展，将时间的因素也考虑进来的话，那么，支持任务转换说的那些实证研究仍然可以被资源权衡模型所解释。
而任务转换说，诚如其提出者所言：“并不能为工作记忆的广度提供一个完整的解释，并且其他机制也应该包括其中”[10] 三、工作记忆存储与加工的性质 (一)领域一般性与领域特殊性对于领域一般性与领域特殊性的探讨是许多心理学研究领域中的热点问题伴随着工作记忆研究的深入，研究者们发现，对于工作记忆存储与加工领域一般性与特殊性问题的了解却进展甚微近年来，这方面的研究成为这个领域的关注点之一对于工作记忆广度最早的测验形式来自于Daneman和Carpenter(1980)发展的阅读广度和听力广度任务这两项任务的提出者认为，这种形式的广度测验只适用于对于语言方面的存储和加工容量的考察随后Danemen和Tardif(1987)进一步提出，工作记忆广度任务的预测能力与这种任务所要求的特定加工有着直接相关[11]与这种领域特殊性的看法不同，Engle及其同事提出了领域一般性的观点[12]他们发现，言语和数字工作记忆广度对于成人的一般成就具有同等的预测力并且有研究表明，不同测量形式的工作记忆成绩均与一般能力表现具有较高的相关(Kyllonen & Christal, 1990)但是，Shah及Miyake却对此提出了反驳[13]。
在他们的研究中，言语工作记忆和空间工作记忆存在着分离在言语工作记忆上的成绩与言语能力的表现存在着相关，而与空间能力却没有反之，在空间工作记忆上也具有这种领域特殊性的特点为了对上述争执作出回答，Bayliss等人分别以儿童和成人为被试，对工作记忆广度任务中的加工效能和存储容量进行了考查[11]结果发现，加工效能体现了领域一般性的特点，而存储容量则具有领域特殊性，它们分别独立地影响着个体在工作记忆广度上的表现，而残差部分，则可能反映了对于存储和加工部分的协调能力可以看出，对于有关工作记忆存储与加工领域一般性和领域特殊性的讨论，这项研究的结果支持了一种中间调和的观点 (二)工作记忆与短时记忆的比较与分析工作记忆概念的提出是建立在短时记忆概念的基础之上的，经过长期的研究实践，研究者们认识到，要想对工作记忆存储与加工的性质达到更深入的了解，就需要对二者的性质进行细致的比较与分析虽然工作记忆和短时记忆在认知心理学中具有重要的意义，但在相当一段时期内，二者的关系问题却处于一种模棱两可的状态Anderson认为工作记忆与短时记忆是相似的[14] (P150)，而有研究者(Seamon & Kenrick, 1994)则将工作记忆的概念包括在短时记忆之中[15]。
与上述观点相反，Cowan指出，短时记忆是工作记忆的一部分[16] (P100)对于工作记忆与短时记忆在概念上的异同，Cowan认为[16]，短时记忆可以认为是超过了某一基线而激活的长时记忆中的项目，工作记忆则既有短时记忆的成分又包含着有限容量控制注意的加工因此，短时记忆是一种简单的存储成分，而工作记忆则由存储成分和注意成分组成工作记忆与短时记忆的关系究竟如何？如果工作记忆容量和短时记忆容量实际上反映了两种不同的认知限制性，那么，这种限制性如何分别地影响着个体高级认知任务上的表现？由于一般流体智力较能体现高级认知的加工能力，因此，有研究者从工作记忆、短时记忆和一般流体智力三者关系的角度，对上述问题进行了探讨Engle等人在对这些变量的结构方程模型进行分析后认为[15]，短时记忆与工作记忆既代表着不同的结构，二者之间又有着高度的相关工作记忆与流体智力之间有着较强的联系，而短时记忆却并没有体现出这一点从这个方面来看，工作记忆的加工成分与流体智力在保持表征的激活方面可能代表了相同的领域一般性的能力，而这种能力在面临干扰和分心时显得尤为必要和突出除对工作。