[科普中国]-工作记忆理论

定律定义

工作记忆是指信息加工过程中，对信息进行暂时存储和加工的、容量有限的记忆系统。例如，完成口算任务2×4×5×6，你必须首先记住2×4等于8这个结果；其次还必须记住8×5等于40，才能顺利进行下一步的计算，这里8和40就存储在工作记忆中。假如工作记忆出了问题，记不住8和40 ，就不可能完成上述任务了。从这个例子可以看出，工作记忆是一种当前工作状态的记忆，它短暂地存储当前信息，还要对这些信息进行加工。

巴德利等人认为，工作记忆并不是一个单一的成分，而是由多个成分组成的加工系统，它包括语音环路、视觉空间模板、情景缓冲器和中央执行系统四个成分，不同成分具有不同功能。

工作记忆理论模型早期工作记忆模型早期工作记忆模型，指的是巴德利等人最初提出的工作记忆模型。它是一个相对概念，他们将工作记忆模型分成三部分：视觉空间模板、语音环和中央执行系统。

语音环负责以声音为基础的信息的储存与控制，包含语音储存和发音控制两个部分。一部分是语音储存，能保持语音信息1至2s，其中的项目均由语音结构来表征；另一部分是发声控制，类似于内部语言，能通过默读重新激活消退着的语音表征，防比衰退，而且发音控制加工还可以将书而语言转换为语音代码存在“语音储存”中。语音环的结构可以由语音相似效应和词长效应来证明。语音环是记忆广度的基础，其中保留的项目数是记忆痕迹消退速率和由默读复述重新激活速率的联合函数。另外，语音环对言语理解、词汇获得和语言学习还具有辅助作用。有证据表明，语音环路的容量大小能很好地预示儿童和成人习得第二语言能力的高低。2

中央执行系统是工作记忆最为重要但又研究最少的系统。它是一个能量有限的系统，其功能是负责各子系统之间以及它们与长时记忆的联系，也负责注意资源和策略的选择与计划。为了说明中央执行系统的性质，巴德利在工作记忆模型中结合了Norman关于注意控制的模型。在这个模型中，许多认知加工由现行的图示启动，而这些图示的激活又依赖于内部建立的优先等级和环境中的线索。一旦这两者均满足条件，图示就自动激活。2

视觉空间模板主要处理视觉空间信息。像语音环一样，信息可以直接进入视觉空间模板，也可以间接地进入该模板。视觉空间模板子系统对空间任务的计划和在地理环境中的定向具有重要的意义。一些双任务操作的研究结果显示，工作记忆中确实存在这样一个子系统。若要求被试用言语编码或者用视觉空间编码来识别材料，就会发现同时进行的发音或言语活动干扰了其中一个系统，而视觉或空间活动干扰了另一个子系统。视觉空间模板可能包含两个元素，一个视觉元素，与颜色形状有关;另一个是空间元素，与位置有关。脑成像研究发现视觉客体信息和视觉空间信息的工作记忆激活了各自独立的特殊脑区。这些研究表明，视觉工作记忆又可分为视觉客体工作记忆和视觉空间工作记忆。2

工作记忆的嵌套加工模型嵌套加工模型是由Nelson Cowan于1999年在他早期研究的基础上正式提出的。其主要目的是为了在同一个结构中对注意和工作记忆领域内的一系列观察结果进行解释说明。与早期工作记忆模型不同的是，Cowan认为工作记忆需要的是在长时记忆中对表象进行激活，而不是对一个独立的记忆系统进行操作。他还进一步强调，工作记忆中信息的保持既可通过复述来获得，也可通过一个可供选择的、独立于材料的内隐加工来获得。虽然这个模型与早期工作记忆模型有共同之处，但它们之间还是有一些本质的区别。这些区别包括：嵌套加工模型把工作记忆看作长时记忆的一个子系统，而不是一个专门的暂时储存系统；对不同类型刺激的短时储存是在一个共同的存储媒介(长时记忆)中进行的，而不是像三成分模型那样在储存具体材料的子系统中进行;除了基于言语的复述之外，策略性加工也对重新激活已储存的信息起重要作用。2

从图2可以看出，嵌套加工模型仅有一个储存基地，这一储存区就相当于长时记忆系统，而且它还被假定为对一系列相关特征的表征进行储存(或称为特征整合)。尤其重要的是，信息更容易以两种方式中的任何一种进入这个系统(也就是工作记忆)。首先，在长时储存区，一个”嵌套的“信息子集可以被放入一个突出的临时激活状态中，这种激活的时间有限而且容易消失。其次，这个被激活的信息子集可被进一步激活而进入注意的焦点，这就使得这些信息更为突出明显。这个注意焦点的容量是有限的，而且它一次只能容纳少量的信息。2

工作记忆的同心圆模型同心圆模型指的是Oberauer于2002年提出的一种新的工作记忆模型。他在探索“注意焦点”的基础上对进入工作记忆的信息操作划分为三个功能区域。如图3所示，A区为长时记忆的激活部分，可以在短暂的时间内记住信息以用于以后的回忆。B区为直接存储区，保持一些有限的组块以用于正在进行的认知加工。C区为注意焦点，在任何时刻只保持一个组块，这个组块实际上被选择为一次认知操作的客体。实际上，同心圆模型是将工作记忆视为一个有组织的表征集，其特点是3个功能区对认知处理的易得性依次增加。属于工作记忆内容的表征可以依据它们的存取地位来区分。2

晚期工作记忆模型也叫工作记忆多成分模型，2000年，Baddeley等人修正了工作记忆的经典模型，修正后的新模型增加了一个成分，即情景缓冲器。新模型分为三个层次：第一层是中央执行系统，负责最高级的认知控制过程；第二层包含视觉空间模板、语音环路和情景缓冲器在内的三个辅助子系统，负责对三个辅助子系统获得的三类信息的临时加工；第三层是长时记忆系统，包括视觉语义、语言和情景长时记忆。第一、二层属于流体系统，第三层属于晶体系统。该模型强调工作记忆和长时记忆之间的联系以及各子系统信息整合的加工过程。3

中央执行系统是一个注意资源有限的控制系统，是工作记忆中最重要的成分，它的功能主要有：协调语音回路和视觉空间模板活动；注意资源的分配与控制；选择性的注意以及转换策略。1

视觉—空间模板用于处理视觉的和空间的信息。信息可以直接进入视觉空间模板，也可以以表象的方式进入空间模板。例如，看到墙上的一幅风景画，这幅画就直接进入了视觉空间模板。如果你闭上眼睛，从记忆中产生画的表象，那么这一信息是间接进入空间模板的。1

语音环路用于处理以语音为基础的信息。例如阅读课文，听他人讲话等都会涉及语音环路。语音环路又由两个部分组成，分别为语音存储和发音复述过程。语音存储保存语音的信息，保持的时间非常的短暂，大约两秒之后就会衰退。发音复述有助于不断加强要消退的记忆痕迹，使语音信息保持下来；也有助于把视觉形式的信息转化为听觉形式的语音信息，从而使其进入语音存储。1

情景缓冲器就是一个用来整合视觉、空间和言语信息的一个成分。它是一个容量有限的空间，用于整合来自语音环路和视觉空间模板的信息。情景缓冲器与长时记忆相连。1

理论应用工作记忆与学习能力的关系近年来，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，是工作记忆研究应用最多的一个领域。曾守锤，吴华清对学习不良儿童的工作记忆的研究认为：阅读障碍儿童和数学学习不良儿童在言语工作记忆和执行性功能上存在缺陷；数学学习不良儿童在视一空工作记忆上也存在一定的缺陷。王明怡，陈英和对工作记忆的各个成分与儿童算术认知之间的关系进行了广泛的探索。同语音环和视空间模板相比，中央执行在儿童算术认知加工中的作用显得更为关键。王恩国的研究发现，工作记忆通过阅读理解、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，写作能力的逐步完善与工作记忆能力的增长密不可分，工作记忆的三个成分对简单和复杂数学问题解决都产生重要影响。王恩国，沈德立等在对语文学习困难儿童的短时记忆、工作记忆和加工速度的研究中发现语文学习困难儿童的缺陷在于工作记忆能力的下降。工作记忆的缺陷在于言语工作记忆的不足，与视空间工作记忆能力无关，语文学习困难与特定的工作记忆(言语工作记忆)能力的不足有关。工作记忆缺陷的原因在于存储能力的不足，而不是加工效率的缺陷造成的。

工作记忆与思维的关系思维涉及范围很广，就其中的高级认知活动而言，包括心算、推理、问题解决等。唐慧琳运用言语类比推理和图形类比推理任务研究类比推理与工作记忆的关系，结果发现：在图形类比推理中，有视空间模板中的空间成分，语音回路中的发音成分以及中央执行器的参与;在言语类比推理中，则是视空间模板中的空间成分起主要作用。白学军等人采用眼动记录法，探讨了工作记忆、两个前提的关系以及表达方式对线性三段论推理的影响。结果表明在线性三段论推理过程中的语言表征过程和空间关系的建立都受到工作记忆容量的影响，被试的工作记忆容量越高，就越容易建立语言表征和空间的关系。阎国利等人采用眼动记录法，考察了被试对歧义短语的语义加工过程。结果发现工作记忆高有利于句子的理解，但对歧义短语的两种意思的提取和保持的作用不显著。大量研究表明，工作记忆与思维之间存在密切的关系。