第五章2--短时记忆和工作记忆

第五章2短时记忆和工作记忆•短时记忆的容量•短时记忆的编码•短时记忆的保持和遗忘•短时记忆的提取•短时记忆：保持时间不超过1分钟的记忆叫做短时记忆。一、短时记忆的容量•容量有限是短时记忆一个突出的特点。•19世纪中叶，WilliamHamilton观察弹子。•1887年，Jacobs的数字回忆实验。•Ebbinghaus的无意义音节实验。•1956年，美国心理学家GeorgeA.Miller发表了《神奇的数字7±2：我们信息加工能力的限制》的著名论文，提出了保持在短时记忆中刺激信息项目大约为7个左右，即一般为7并可在5-9之间波动。组块和组块化•Miller（1956）从信息加工的角度出发，提出了组块（Chunk）的概念。–组块是指将若干较小的信息单元（如字母）联合成熟悉的、较大单位的具有意义的信息单元。•短时记忆信息容量的单位是组块，广度为7±2个组块。•在对信息加工与编码的过程中，当个体把几种水平的加工代码，归并成一个高水平的、单一认知代码的加工编码过程，被称之为组块化（chunking）。–组块化会受到材料性质的制约，也受一个人原有知识和经验的影响。组块对知识经验的依赖-实验1•丹麦心理学家和象棋大师deGroot（1965）在实验中发现，给象棋大师和新手看一个真实的棋局5s，然后要求他们进行复盘。•象棋大师在第一次尝试时就能将90%的棋子正确复位，而新手只能正确恢复40%的棋子。•如果给他们呈现的是任意放置的一些棋子，象棋大师和新手能正确复位的棋子数目都很少，没有什么差别。•说明，在真实棋局的复盘上，象棋大师比新手具有更丰富的弈棋知识和知识经验，可以对棋子进行有效组块，所以大师成绩好。然而，象棋大师对任意放置的棋子无法应用丰富的知识经验，因而复盘成绩降到新手水平。组块对知识经验的依赖-实验2•Chase和Simon（1973）对这个问题作了进一步的研究。•实验中，被试是象棋大师、一级棋手和新手各一人。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。•分别记录扫视和复盘所用的时间。•应用的棋局共20个，皆取自棋书或杂志，其中一半为中盘，一半为终盘。实验结果•象棋大师、一级棋手和新手在扫视时间上没有什么差别；•但象棋大师用于复盘的时间却明显的少于一级棋手和新手。43210时间/s象棋大师一级棋手新手棋艺水平●○●●○○扫描复盘组块对知识经验的依赖-实验3•Chase和Simon在另一个实验中，给这些被试呈现一个包含25个棋子的真实棋局，时间为5s，然后进行复盘。•结果表明，象棋大师可正确复位的棋子数最多，一级棋手次之，新手则最少。•明显地表现出正确的复位的棋子数随棋艺水平提高而增加的趋势。2520151050正确复位的棋子数象棋大师一级棋手新手棋艺水平○○○Chase和Simon的进一步分析•他们认为，通过对被试复盘时，一个个摆棋子的时间间隔可以计算出组块来。•他们发现两类时间间隔：一类是2s，另一类是少于1s。他们将2s看作组块间的间隔，即按2s来划分组块，而少于1s的，则看作组块内各成分的间隔。•据此计算，象棋大师、一级棋手和新手在各次实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。•这说明棋艺水平越高的棋手应用的组块也越多，并且每个组块所包含的成分也多。分组•前面所说的组块，都是运用长时记忆中已贮存的知识形成的较大的、有意义的单位，这些组块称为意义组块。•与之相似的另一种操作是分组（Grouping），它是把时间空间上接近的一些项目分成一组。又称时空组块。•然而，这些组块的内部，不存在意义联系，也不形成一个熟悉的单位，但分组确实有利于短时记忆。例如，电话号码的编排。•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。短时记忆广度的程序•呈现刺激项目–刺激的项目数（长度）逐渐增加–每一种长度可重复多次•刺激消失后要求被试复述–刺激长度越长，被试复述越困难•根据被试的复述情况计算出记忆广度–完全正确的长度+部分正确长度的几率–直线内插法•第一种方法：–6+2/3(长度7时3次复述正确2次)+1/3(长度8时3次复述正确1次)=7•第二种方法：–实验求得长度为5、6、7、9、9等的正确复述率，绘制曲线图。–找到50%所对应的项目长度对容量有限的解释-1•Waugh和Norman等从贮存上来解释这种有限容量，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，信息就储存在这些槽道里。•在一个槽道里只能贮存一个组块。•如果，组块数超出槽道数，超出的那部分信息就不被短时记忆所容纳，或者新进入的信息将会挤掉槽道里原有的信息。对容量有限的解释-2•Baddeley（1975）认为，短时记忆痕迹的衰退极为迅速，一般只能维持约2s，如不及时在此期间加以再现或复述，则将消退；短时记忆容量实际上反映着人在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时间的长短，需要复述时间多的项目的容量就小，需要复述时间少的项目容量就大。对容量有限的解释-3•Klatzky（1975）认为，可以将短时记忆看作一个空间，在贮存的项目与加工之间存在着此消彼长的关系，即贮存空间与工作空间有权衡关系。•如果贮存的项目多，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。情况也可以反过来。•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。但它并没有从根本上用加工来说明短时记忆容量有限。二、短时记忆的编码•编码–是对信息加以心理表征的方式。–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。–短时记忆：信息以什么形式保持或贮存。•听觉编码与AVL单元•视觉编码•语义编码1.听觉代码与AVL单元•对于短时记忆的听觉代码，Conrad（1963，1964）的实验提供了有力的证据。•Conrad的实验分为两个阶段。第一阶段是在白噪音背景上听觉呈现刺激；第二阶段为视觉呈现刺激。•所用刺激为英文字母组成的序列。有些字母发音相似。刺激呈现完毕后，被试立即进行顺序回忆。•Conrad将被试在这两个实验中回忆的结果与字母呈现顺序加以对照，统计出被试的回忆错误，分别列出一个混淆矩阵。实验结果实验结果•第一阶段实验中，回忆的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较少发生混淆。•第二阶段的实验中，即使字母是视觉呈现的，出现同样的情况。•两个实验混淆矩阵的相关达+0.64。表明两实验的错误相似，都主要发生在声音相近的字母混淆上。说明•短时记忆的信息是声音编码或听觉编码，即使刺激材料是以视觉呈现，编码仍具有听觉性质（在短时记忆中出现形音转换，以声音形式贮存）。•与Mayzner字母混淆矩阵比较。•声音混淆的错误中，视觉特征也起作用。发生混淆的字母不仅在语音上相似，在视觉特征上也相似。•识别VS回忆。视觉识别-视觉混淆；•即使视觉特征相似在字母回忆的混淆中起作用，也没有改变字母回忆混淆的听觉性质。AVL单元•阅读常借助于内部言语来进行（无声音，言语运动器官在活动）。•在视觉接收的字母、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。转换时，发音相似的字母、字词会发生混淆。这提示可能有言语动作编码或口语编码。•目前还无法将声音混淆和发音混淆区分开来，认知心理学认为，听觉编码或许是与口语编码共存的。把听觉的（Auditory）、口语的（Verbal）、言语的（Linguistic）编码联合起来，称之为AVL单元。2.视觉代码•认知心理学的进一步研究表明，短时记忆中还存在视觉形式的编码。•Posner（1967，1969）的实验证实，短时记忆可以有视觉编码。•实验同时或继时向被试呈现两个字母，如Aa和AA，要求被试判断这两个字母是否相同。•因变量：反应时•材料：音同形同，如AA和音同形异，如Aa•呈现时间间隔：0、0.5、1、2s•推理：如果短时记忆只是听觉编码，则Aa和AA的反应时应该相同。说明•在时间间隔比较短的情况下，被试显然还能根据字母的视觉形象来进行判断，随着时间间隔的增加，视觉形象保留不了这么久，就只好借助于语音特征来编码。•结论：视觉编码至少存在于短时记忆保持过程的初期，然后才出现听觉编码。•Posner认为视觉编码最多只能维持2秒。但Kroll(1975)改进了实验之后，发现视觉编码优势可以维持8秒之久。听觉、视觉编码和感觉记忆的区别•感觉编码更抽象。–感觉记忆按刺激的物理特性进行直接的编码。–短时记忆的编码虽带有各自感觉通道的特性，但比感觉信息要抽象，已排除了刺激的某些物理特性或细节。•进入到短时记忆的信息项目都已经被识别。3.语义编码•语义编码是一种与意义有关的抽象编码，不带有任何一个感觉通道的特性。•原先曾认为，语义编码只是长时记忆的特点。但后来的实验表明，短时记忆也有语义编码。•Wickens（1970,1972）就此进行了一系列实验研究。他主要采用所谓的前摄抑制释放范式。–前摄抑制是先前学习对后继学习和再现的干扰，先后学习的材料相似时干扰作用较大。Wickens的实验•Wickens利用前摄抑制设计的实验由连续4次试验组成。•在实验1中，给实验组和控制组的被试呈现同样的3个刺激，如水果；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个刺激。•实验2和实验3与实验验1的程序完全一样，只是每次呈现的刺激不同。•在实验4中，给控制组仍呈现不同类别的3个刺激，如花的名称；但给实验组呈现3个数字，其余程序同前。实验结果•自实验1到实验3，两组被试的回忆成绩都逐步下降，明显地表现出前摄抑制的强烈作用。•在实验4中，控制组的回忆成绩仍受到前摄抑制的作用而继续下降，但实验组的回忆成绩却急剧上升。–且实验4中学习的材料与前几组材料差别越大，前摄抑制释放的效应越强。•说明了被试在学习中应该运用了一定的语义编码，否则不会因学习材料类别上的变化而产生前摄抑制释放。Shulman（1970，1971，1972）的实验•Shulman的实验也为短时记忆的语义代码提供了证据。他应用的方法类似于探测法。•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。•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，称为同一匹配；•另一种是要求被试判断探测词是否是字表中一个词的同义词，称为同义匹配。实验结果•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内。•在同一匹配中出现了同义匹配。–例如，给被试呈现的字表含有“美丽”一词，他们会将探测词“漂亮”误认为是字表中的词。•这种语义混淆说明短时记忆存在着语义代码。总结•短时记忆信息有感觉编码（听觉编码和视觉编码）与语义编码。•语义编码-长时记忆。短时记忆也有语义编码。二者的差别减小。•加工水平说。•就短时记忆信息编码来说，以上的几种代码并不互相冲突。但是听觉编码即AVL单元在短时记忆的信息编码中，是一种主要形式。3.短时记忆的保持和遗忘•短时记忆保持的时间很短暂。在没有复述的情况下，信息在短时记忆中可保持多久？•Peterson（1959）在实验中，每次给被试听觉呈现3个辅音字母，为了防止复述，同时要求他们对一个三位数进行连减3运算，直到主试发出信号再回忆刚才识记的3个字母。•字母呈现与回忆的时间间隔为6种：3s，6s，9s，12s，15s和18s。被试事先不知道要进行多长时间的运算。•被试回忆字母的成绩，随着间隔时间的延长迅速下降。•表明，短时记忆保持信息短暂，如未得到复述。将迅速遗忘。Brown-Peterson方法•上述实验不仅具体表明短时记忆的遗忘情况，而且也为短时记忆的存在提供了有力证据。•所用的方法，即在呈现刺激和回忆之间插进干扰作业（连续减3）以阻止复述，也得到广泛流传。被称为“Peterson-Peterson”方法。•几乎