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工作记忆与学习能力的关系
作者：王恩国
关键词 工作记忆 语音回路 视觉空间模板 中央执行功能 学习能 力
分类号B842.3
工作记忆（working memory，WM）的概念最初由Baddeley和Hitch在分析记忆信息三级加工 模型中的短时记忆的基础上于1974年提出，认为它是一种对信息进行暂时加工和贮存的能量 有限的记忆系统［1］。该模型认为工作记忆由三个部分组成，即视觉空间模板、语 音回路和 中央执行系统。其中，视觉空间模板主要处理视觉空间信息，它包含两个元素：视觉元素（ 与颜色、形状有关）和空间元素（与位置有关）；语音回路负责以声音为基础的信息的储存 与控制。该子系统也由两部分组成，一部分是语音储存，另一部分是发音控制加工；中央执 行系统是工作记忆模型的核心，它是一个能量有限的系统，负责各子系统之间以及它们与长 时记忆的联系，也负责注意资源的协调和策略的选择与计划。近年来，随着研究方法的不断 改进，人们对工作记忆本身结构的认识也更加深入，工作记忆是一个位于知觉、记忆与计划 交界面上的重要系统。大量研究证明，工作记忆系统对于学习、运算、推理、语言理解等复 杂的认知活动起关键作用。随后， Baddeley开创了数学认知领域里工作记忆的研究，他发 现，多位数运算中进位给工作记忆增加了额外的负担，工作记忆的可用空间被三种活动消耗 ：存储当前信息、长时间存储信息、在工作记忆中运行许多步骤和操作。许多研究表明，工 作记忆对复杂认知操作具有很好的预测性［2］。
在学习、记忆、思维及问题解决等高级认知活动中,人们需要一个暂时的信息加工与存储机 制,它能够保存被激活的信息表征,以备进一步加工之用。这种储存和加工能力的差异，将直 接影响学习成绩。近年来，随着对工作记忆研究的深入，人们开始意识到学生学习成绩上的 差异，不仅与知识水平有关，而且与工作记忆有关。工作记忆对学习能力的影响，集中表现 在以下几个方面。
1 工作记忆与阅读理解的关系
随着人们对工作记忆研究的深入，有关工作记忆的结构和作用形式的认识在不断丰富和完善 。先后出现了两种较有影响的语言理解模型，从不同角度探讨了工作记忆和语言理解的关系 。Clark等［3］提出了口语理解的四级模型。该模型认为，在口语理解的过程中，首 先要在工 作记忆中建立有关话语的语音表征结构。然后，在记忆表征的基础上，形成分辨连续语流的 各种语音成份的内容及其功能。按照分辩结果，言语理解者才能在工作记忆中建立起相应的 命题结构。最后，言语理解者再将工作记忆中的各种表征进行整合，形成完整的话语意义。 该模型中，工作记忆的作用首先在于表征话语输入的原始语音形式，然后是存储话语加工过 程中出现的中间表征形式。因此，语音表征是口语理解和加工过程的关键环节，工作记忆为口语理解设置了一个缓冲器。尽管Clark等当时没有明确该缓冲器的具体属性，但从其功能 上看，它与Baddeley等 的工作记忆模型中的语音回路相对应，工作记忆的这个重要 功能为许多言语理解理论所接受。
随后，Kintch等［4］提出的篇章理解模型从另一种角度阐明了工作记忆和言语理解 的关系。 该模型认为，语言材料要不断经历命题的分解—整合—新命题的分解—再整合这样的周期性 加 工过程。每一次循环都要形成一个由若干命题形成的组块。短时记忆中存在一个缓冲器，在 其容量允许的范围内，尽量多地存储这些命题。每一次新的周期性加工开始时，缓冲器中都 会保留前一个周期中已经形成的一些命题。这些命题为后来语言理解系统形成语言材料的完 整表征提供了保证。如果每个加工周期形成的命题表征存在适当的重合部分，则这些表征所 组成的篇章就是连贯的。否则，就需要在长时记忆中搜索有关信息。搜索并建立联系的过程 实质上就是推理，而推理过程需要充足的加工资源。因此，短时记忆中缓冲器的容量限制了 语言理解系统形成连贯表征和推理能力。而缓冲器的容量取决于加工资源可用性的高低，同 时受加工难度的影响。因此，语言理解系统加工句子的效能随句子结构的句法和语义难度的 变化而变化。该模型中短时记忆缓冲器的容量，相当于Baddeley等工作记忆模型中的中央执 行系统的资源大小。
上述两个模型从不同侧面解释了工作记忆在语言理解系统中的作用。Clark等更多地强调语 音表征在语言理解中的重要性，而在Kintch等的模型中，更多强调的是语言加工能力对工作 记忆系统中央执行功能的依赖性。
1.1 语音回路与阅读理解的关系
自从工作记忆概念提出后，出现了大量的相关研究，其中许多研究是以人的言语活动与工作 记忆的关系为研究对象展开的。人们通常采用两种途径研究语音回路与阅读理解的关系：一 种是以正常人为被试，在其理解句子的同时抑制他们的语音回路，继而考察他们的理解成 绩是否受到影响；另一种是以语音回路受损的病人为被试，考察他们的阅读理解是否发生困 难［5］。
早在上世纪80年代，Engle等人［6］就根据上述两种途径，研究语音回路对阅读理解 的影响。 他们对正常人多采用抑制发音的研究范式，所采用的阅读理解任务通常是判断句子的意义可 接受性（意义不可接受的句子就是正常句子中的某个词被替换为意义说不通的词）。他们所 用的句子包括简单句和复杂句两种。结果发现，对于简单句，抑制发音条件下的成绩和正常 阅读条件下的成绩没有差异；对于复杂句，抑制发音条件下不能觉察无意义替换的比例显著 增多，而在正常阅读条件下这种错误很少发生。据此， Engle等人［7］得出结论： 语音回路 对于理解简单的句子并不重要，但对于理解复杂的句子则很关键。然而，Engle等人的这种 观点受到了质疑。首先，他们只考虑了句子长度和句法复杂性两个因素，可能还存在其他更 重要的因素没有涉及；其次，以病人为被试得出的结论不能简单推广到正常人身上。因此， 这些研究还只是一个初步的尝试，其结论还不能真正揭示语音回路影响阅读理解的机制。
Larigauderie等［8］采用让被试探测句子中的错误，通过抑制发音的实验 范式来研究。他 将句子中的错误分拼写错误、正字法错误和语义或语法错误3类。结果表明，抑制发音不影 响对拼写错误的侦察，但会干扰对语义或语法错误以及正字法错误的侦察。由于对语义或语 法错误和正字法错误的侦察必须在理解上下文的基础上完成，所以该结果表明，语音回路对 于阅读理解有重要影响。
最近， Connie 和Daphne［9］采用问卷测量法，发现中文阅读困难儿童和英文 阅读困难 儿童一样，同样存在命名困难（naming-speed deficits）和语音记忆障碍（phonologicalmemory deficits）。Swanson［10，11］考察了语音回路和中央执行器在阅读理解中 的作用， 相关分析和回归分析结果表明，语音回路和中央执行器都与阅读理解关系密切。Montgomery ［12，13］通过对特殊语言障碍儿童、年龄相 匹配的正 常儿童以及词汇能力相匹配的正常儿童句子理解成绩的差异比较，结果发现，特殊语言障碍 儿童对短句子的理解成绩优于对长句子的理解成绩；特殊语言障碍儿童对长、短句子的理解 成绩都明显低于年龄匹配组，对长句子的理解成绩差于词汇匹配组。Montgomery对这一结果 提出了解释：特殊语言障碍儿童的句子理解成绩较差，原因在于他们工作记忆的语音回路存 在缺陷，其协调储存和加工两种认知活动的能力较差。