工作记忆与语言学习关系的研究

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工作记忆与语言学习关系的研究

杨 宏 广西工学院外语系

【摘 要】听、说、读、写等各种言语活动中包含一定的记忆过程，而且随时都在运用各种类型的记忆，其中就包括长时记忆和短时记。将短时记忆定义为用于几秒钟内保持信息的记忆。很明显地短时记忆就像一个“工作空间”或“工作平台”，利用它来加工由感觉存储器过滤后的信息。在这一“工作空间” 或“工作平台”，新旧信息不断地经历转换与结合的过程。工作记忆在言语理解、问题解决、推理和学习等高级认知活动中具有重要的作用。

一 引言
        最早的一种记忆模型是由william James 提出的，该模型认为，记忆在本质上是二分的，一些事物被知觉到，进入记忆，然后消退；而另一些则永久地保存在记忆之中，由此产生了短时记忆和长时记忆的概念。Lloyd Peterson 与Margret Intons－Peterson（1959）用实验证明，我们在短时记忆库中储存信息的能力极其有限，而且如果没有机会复述的话，信息很容易被遗忘。加拿大研究者Milner 提到的H. M.的例子以及Brown－Peterson 范式的形成，确立了短时记忆作为一个独立的记忆系统的概念。Baddeley提出的一种早期记忆类型实际上包括的是长时记忆的一种特殊组成部分但又具有短时记忆的一些特征。这种记忆被称为工作记忆（working memory），其定义是：当我们在执行认知任务时短时保持和操纵信息的记忆系统。工作记忆可以被认为是一种工作平台，新旧信息在此不断地经历转换、结合、转换。为了解决对短时记忆容量不超过大约7 个组块的疑问，Baddeley 又提出了语音环路的概念：在工作记忆中，我们只能复述有限量的信息，而语音环路则是一种循环复述，用于保持内部语言，以便进行语言理解。19 世纪的哲学家William Hamilton 提出的有关短时记忆容量有限的观点是至今为止最早的有关短时记忆容量研究的证据。
        Miller（1956）提出了记忆容量组块的概念，他认为短时记忆容量组块能解释短时记忆能加工许多信息的事实，由于有记忆容量组块的存在，只有能容纳７个信息单位的短时记忆容量中，组成单词的字母被编码为单词的单位，从而极大地扩大了我们的短时记忆容量，因此我们才能加工大量的信息。David 在《语言心理学》一书中指出，工作记忆和短时记忆是有区别的，即工作记忆传递了更为有活力的有关记忆加工的观点。短时记忆通常被认为是一种被动储存知识，而工作记忆则有储存和加工的作用，其加工作用与加工容量有关。加工容量是指所有的我们用于认知任务的资源，它被假定为是有限的。也就是说，当遇到新的、困难的任务时，他们需要用更多的容量进行加工，只有较少的空间用于储存信息。
        近十年来，对于工作记忆的研究越来越细分，作者通过文献研究的方法，对维普网和知网中核心期刊和国外期刊网站的搜索，阅读了其中的有关工作记忆研究的文章，认为工作记忆和学习者个体差异、阅读策略以及对语言的认知加工模式有很大关联。
       二 工作记忆与学习者的个体差异
        学习者的个体差异与外语学习的关系很早就被广泛关注了。性别、年龄、智力、个性等都是学习主体研究的几个重要的方面，因此人们在对工作记忆进行研究时，也对性别等因素是否会对包括工作记忆和加工速度在内的认知能力的方面有重要影响。张晖（2008）等一些研究员已经提出，成年人大脑中增强的处理和工作记忆能力是更强自动化的结果。王福兴、李雅红（2008）在对工作记忆、加工速度和推理能力对小学儿童策略适应性的影响的研究中发现年龄对加工速度、推理能力有直接效应，对工作记忆的效应不显著。已有的研究发现年龄在加工速度、工作记忆和推理能力关系中具有重要的作用，长期以来，人们认为人的短时记忆能力到15 岁左右达到高峰，以后一直保持在稳定水平，直到老年期会出现明显衰退。然而在成人记忆的研究中发现，工作记忆是年龄的敏感指标之一，存在年龄差异和年龄变化。因此，对工作记忆毕生发展的研究，特别是中老年工作记忆的研究，改变了人们对成年期短时记忆的认识。工作记忆年老化研究始于20世纪中叶。目前，该领域的研究重心从对年龄差异量的研究转为对其心理机制的探讨，主要体现在两个方面的研究上——工作记忆各系统的年老化进程和工作记忆与一般认知功能的关系。认知资源理论认为，与年龄有关的加工速度、流体智力、抑制能力等一般认知功能的缺失是认知年老化的原因。
       三 工作记忆与语言篇章阅读
        工作记忆是理解力的很好的预测者，较大工作记忆容量的读者有更好的阅读理解能力，能更好地对阅读材料中在不同地方出现的相关事实进行整合。随着研究的深入，有研究者考查了好的阅读理解者和困难的阅读理解者他们的工作记忆是否存在差异。结果表明，好的阅读理解者的工作记忆容量显著高于困难的阅读理解者的工作记忆容量。Linderholm & Broke（2002）进一步考查了工作记忆容量不同的读者由于阅读目的（学习和消遣）的不同，其调整认知加工和策略的程度如何。结果表明，高低工作记忆容量的读者均会根据阅读目的的不同调整其认知加工和策略。
        当为了学习而阅读时，低工作记忆容量的读者由于认知资源有限，很少强调技能的加工，因此在满足阅读目的中试图使得或多或少的要求较高的技能处于平衡状态。王恩国（2007）在论述工作记忆与学习能力的关系时，指出工作记忆是通过阅读理解、写作和数学问题解决而影响学生的学习能力。语音回路对阅读的影响更多地体现在复杂句子结构的理解上，中央执行功能在语言意义的加工过程中起着更大的作用。
        现在，很多学者在检验工作记忆容量、一语理解、二语阅读经验之间的关系时，发现具有足够的阅读经验，可以减弱或消除认知能力上的差异。拥有足够的第二语言的学习经验，所有学生可以获得词汇和句法理解的知识，从而减低认知能力的差异。研究结果预示着外语阅读能力受到认知能力和语言经验的影响，工作记忆与第二语言理解有间接的关系。
       四 工作记忆与语言认知加工
        大量研究表明，工作记忆在语篇理解、问题解决、推理和学习等高级认知活动中起着重要的作用，它是当前认知心理学和认知神经科学中最热点的课题之一。工作记忆是一种复杂的认知系统，它为高级认知任务如言语理解、学习和推理等提供暂时性的储存空间和加工时所必需的信息。工作记忆的主要功能是保持相关信息，抑制无关信息。句子加工是一种高度复杂的认知活动，指大脑处理和理解句子信息的过程，具有即时、迅速且高度自动化的特点。个体工作记忆能力可用工作记忆广度或工作记忆容量来评估。句子理解需要依靠足够的工作记忆。当认知活动是新的或难度比较大时，需要加工容量就要多些，这就使储存功能所需要的空间减少，从而降低语言加工的效率。
        潘欣通过研究工作记忆容量与中、英文歧义句加工之间的关系，得出三方面的归纳结论。首先，歧义句的加工要受到工作记忆的影响，对于歧义句的两种或两种以上的不同解读，读者通常建构最易于理解和加工的句法结构以减轻工作记忆负担。其次，复合句的加工要受到工作记忆的制约，句法结构越复杂，所消耗的工作记忆资源越大。再次，工作记忆容量的个体差异影响句子加工过程，个体工作记忆容量越大，阅读加工句子的效率就越高，反之亦然。工作记忆对学习能力的影响，是工作记忆研究应用最多的一个领域。郑晶、冯奇（2006）的研究表明，工作记忆在言语理解过程中起着不可或缺的作用。关于工作记忆与学习的关系我国也有相关的研究。程灶火、龚耀（1998）考查了学习障碍儿童的短时记忆和工作记忆及各型学习障碍儿童短时记忆特征，比较短时记忆和工作记忆对学习的相对贡献。
       五 结语
        记忆始终是科学心理学研究高级心理活动的重要领域，特别是20 世纪50 年代随着认知心理学的兴起，记忆研究已成为该学科最富于成果、最具代表性的内容。工作记忆为复杂的认知任务（如学习、理解和推理等）提供临时的存储空间和加工信息，被心理学家视为认知功能的枢纽。现在工作记忆理论又被用于与语言学习能力和复杂认知活动的关系研究，它包括工作记忆与言语理解、推理、智力、学习、抑制能力的关系等。我国对于工作记忆的研究刚刚起步，如何运用恰当的研究方法和实验程序，如何了解工作记忆在认知活动中的作用，如何使工作记忆更好地促进我们的教育教学都将需要我们进一步地探索。

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原文地址：“工作记忆”的重要性作者：学海明珠

工作繁忙,却可能患上青年健忘症

“工作记忆”的重要性

(选自：小泉英明《脑科学与教育入门》北京.高等教育出版社社会学习事业部)

    上面所说的这种短时间内记忆又抹去的脑功能是在大脑额叶第46中枢的工作记忆区（working memory）完成的，这一区域处于频繁的工作状态，就像黑板一样。比如做笔算题的情况下，要写下计算步骤，得出最终答案以后，前面的步骤就不需要了，要抹去、丢掉。
    心算更是典型的例子，这时每一个步骤都需要在工作记忆区写“笔记”，就像在黑板上写下备忘的数字，一边记下来一边进行下一步。所以说，工作记忆区在心算时起着非常重要的作用。
    我们对工作记忆区的了解还十分不够，不过最近开始逐渐有所了解了。研究发现，这一区域不仅是一个工作记忆区那么简单，似乎还是非常重要的区域，就像计算机中央处理器（CPU）的心脏部位一样重要。
    我们都知道，电子计算机的计算基础是1、0组合的二进位制，所以我们是通过按键输入“ON（1）”和“OFF（0）”向计算机传达信息的，按下按键或点击鼠标就是在传达“ON（1）”或“OFF（0）”的信息。（小孩子的身心是否会被计算机里的这些自然界完全不存在的东西所侵蚀的问题，要另作讨论）我们可以把二进位计算想象成珠子横向排列成串的一个算盘，每一个珠子的位置代表一个“1”或“0”；也可以想象成跷跷板一端有时在上、有时在下的意思，是一个道理。如果用电信号控制跷跷板运动就是电子学上的“flip-flop”回路，再将多个“跷跷板”排列起来就是一个电子算盘。打算盘时如果有复杂运算的话会中途在算盘一侧打上几个数字，而这几粒珠子就是保存短期记忆的装置。所以，算盘兼具计算和记忆两项功能。
    计算机的中央处理器也是同样的原理，它里面也有一个小容量的记忆装置，发挥着与人脑“工作记忆”类似的功能。以往计算机的基本构造是CPU里的记忆卡要做得尽量小，然后由外部记忆区（RAM：random access memory）承担快速的写进写出工作，设计成这种构造是为了提高芯片的生产效率，有“成本效果”的经济原因。不过，现在最先进的计算机科学正在重新研究这方面的问题。而我所感兴趣的是大脑中央处理器与记忆区之间的关系，脑科学研究已经证明，大脑额叶第46区附近具有将中央处理器和临时记忆装置合二为一的功能。
    研究还证明，人类的记忆是分散存储在大脑各个角落的，“海马区”及其周围区域发挥着重要作用。但是最近的研究又发现，事实不仅如此，将分散存储于大脑不同角落的记忆再次调用出来时是额叶的工作记忆区在起作用。这一点很关键。而且，通过猴子实验证明，这时确实从工作记忆区向额叶前端发送了信号。更近的研究还发现，运动指令最早也是从额头部位的额叶前端发出的。
    由此可见，必须让工作记忆区保持活性和健康，否则就会出现健忘和失忆状况。最近发生过一些典型的青年健忘症问题，二三十岁的人也常常健忘，甚至被带到老年痴呆症专门医院里去就诊。生活过于便利还有可能导致更多这样的事情发生。
    青年健忘症患者也是情况各异的。有的虽然工作繁忙，但其工作有可能用不到大脑额叶功能区，极端情况下就可能患上青年健忘症。担负着中央信息处理与工作记忆以及将存储的记忆调用出来这些功能的区域就是工作记忆区、第46区，大致位于额头的后方，这里有功能障碍就会出现上面的病症，而经常使用就能使动脉血源源不断地运送过来。
神经活动也是需要能量的，研究表明，神经传递物质产生于神经突触附近，大部分能量也是在这里消耗掉的。神经信息的传递是通过电位应答改变神经细胞的表面电位，即以电流的方式传递的，这当然是需要能量的，不过这个传递过程并不需要特别多的能量，最需要能量的是在神经细胞间隔处形成神经传递物质的过程。
    那么，这些能量是由谁供应的呢？细胞内的能量存储在ATP，即三磷酸腺苷里，它是能量之源，由它运送能量。ATP在细胞的线粒体内产生，线粒体里还有生成ATP的更原始的能量源，即氧气和葡萄糖。葡萄糖在线粒体内被氧化，一步步形成二磷酸腺苷（ADP），然后再加上一个磷酸基形成ATP，能量就存储在这里面。
    葡萄糖和氧气又是从哪儿来的呢？是血液运送来的，由血液中的血红蛋白作为载体运送来的。氧化血红蛋白的正确说法其实不应该是“氧化”，而是“氧气化”，血红蛋白是将氧气“粘贴”在细胞内运送到身体各处的。
    神经活动进行的过程中血液就会送来充满营养的动脉血，换句话来说就是这时有很好的血液循环。血液循环不好时这些地方就会变得越来越僵硬，而常常使用就能改善血液循环，使神经突触保持正常状态和正常功能。于是就能保持额叶区的健康，对预防痴呆非常重要。
    工作记忆区要记住神经活动的许多过程，必须并列处理很多信息，所以，那些需要同时进行的工作就能对额叶功能起到锻炼作用。
    前文说烹饪能够锻炼额叶功能也是因为能够充分使用工作记忆，因为要同时进行多项工作，而且有一个目标，要在某个时间烹饪完成，还要达到最佳口感。这样经常充分地使用工作记忆，还要不停地进行微调。
    此外，烹饪过程中还要经常用大脑的味觉中枢来感知味觉，有时还需要感觉中枢尝尝口味，还有要盛在漂亮的盘子里，以及烹饪过程中有没有问题，颜色好不好看，这些都需要视觉中枢来观察，而烤的火候如何，烧烤的声响，咕咕嘟嘟煮东西的声响则需要耳朵来听。因此，烹饪是一项“五感总动员”的工作，而且各项工作都要为了一个最后的总目标不停地进行微调，能够最大限度地使用额叶。所以说，烹饪是充分使用大脑的典型工作之一。
    实际的研究测试中也发现，人们在烹饪时额叶活动非常剧烈。不仅厨师长如此，日常生活中如果经常做做饭，即便是很简单的饭菜，对大脑也是极好的训练。所以，今后在老年人健康生活研究中还要有一个重要课题，就是如何将某种形式的烹饪活动作为老年人的一种保健手段来推广。