馬 拯

(上海海事大學，上海，201306)

1.引言

工作記憶(Working Memory)是認知心理學領域的重要概念，它是對信息進行短時加工和儲存的容量有限的記憶系統(tǒng)(Baddeley & Hitch 1974)。工作記憶和人類復雜的認知活動(例如閱讀理解、語言產(chǎn)出、推理、問題解決等)都有密切關系，一直以來都受到來自認知心理學、神經(jīng)科學等領域研究者的廣泛關注。

在工作記憶的研究中，對工作記憶容量的個體差異研究最為矚目。二語習得領域的研究者紛紛探討它對外語學習者的語言理解和輸出的影響，將其視為影響外語理解差異的重要因素(Harrington & Sawyer 1992; Walter 2004; Winke 2005; Janaina & Mailce 2009)。本文將討論工作記憶的主要理論模型、測量工具，然后對國內(nèi)外二語習得中的工作記憶研究現(xiàn)狀進行評述，并展望未來研究的發(fā)展趨勢。

2.工作記憶的理論模型

工作記憶這一概念最早由Baddeley和Hitch于1974年提出。隨后，心理學家推出了一系列工作記憶的理論模型，各理論模型的關注重點和測量方法各有不同。本文將分析三類和語言研究有關的主要理論模型，包括工作記憶的能量論、注意性控制論和激活論。

2.1 能量論

在眾多的工作記憶模型中，Baddeley和Hitch(1974)的模型最具影響力，也被研究者廣泛采用。他們認為工作記憶是一種對信息進行短時加工和儲存的記憶系統(tǒng)，由語音回路(phonological loop)、視覺空間面板(visual-spatial sketchpad)和中央執(zhí)行系統(tǒng)(central executive)三個子系統(tǒng)組成。語音回路主要處理聲音信息，它由兩個次級系統(tǒng)組成。一個是語音存儲，能夠保存語音信息1至2秒。另一個是發(fā)音控制，能夠?qū)σ驯４娴恼Z音信息進行發(fā)聲默認加工(Baddeley 2003)。視覺空間面板主要對視覺和空間的信息進行加工。而中央執(zhí)行系統(tǒng)是一個容量有限的注意力控制系統(tǒng)，負責協(xié)調(diào)子系統(tǒng)之間的注意力分配，以及它們與長時記憶的聯(lián)系。中央執(zhí)行系統(tǒng)是工作記憶的核心。此外，為了完善自己的理論模型，Baddeley(2000)還提出了工作記憶模型的第四個成分—情景緩沖器(episodic buffer)。情景緩沖器強調(diào)各成分之間的互動和信息整合，并為工作記憶和長時記憶的交互提供平臺。雖然該模型取得了很大的進展，但很多環(huán)節(jié)仍存在不足，如工作記憶各子系統(tǒng)之間以及與其他認知過程的關系尚不明確，情景緩沖器也沒有足夠的實驗證據(jù)的支持。

Daneman和Carpenter(1980)最早區(qū)分了工作記憶的處理和儲存功能，指出工作記憶必須為這兩個任務同時提供資源。這意味著如果其中一個任務需要的資源較多，那么用于另一個任務的資源也就減少。此外，當工作記憶的處理任務和高層次的認知活動是同一類型的時候，工作記憶容量和認知活動就存在相關關系。這就是著名的領域特殊性假設(domain-specific hypothesis)。Daneman和Carpenter采用閱讀廣度任務來測量工作記憶容量(詳見3.1節(jié))，并指出在理解句子時，讀者的加工過程越有效，用于儲存的工作記憶資源就越多。由于善讀者在理解過程中的自動化程度更高，他們在閱讀廣度任務中的成績要高于非善讀者。

領域特殊性假設經(jīng)提出后受到了Turner和Engle(1989)的質(zhì)疑。他們認為，雖然工作記憶是一個資源有限的記憶系統(tǒng)，但是該系統(tǒng)并非領域特殊性，而是領域一般性(domain general)。他們采用運算廣度測試(詳見3.2節(jié))對工作記憶進行測量(該測試并不涉及閱讀理解，而是非言語的數(shù)學運算能力)，結(jié)果支持了他們的觀點。

2.2 注意性控制論

從記憶和注意的角度出發(fā)，Engle等(1999)提出，單純的記憶過程不能解釋工作記憶廣度和高級認知活動的關系，工作記憶應該包括短時記憶和注意性控制。注意性控制能夠?qū)δ繕讼嚓P信息維持激活并忽略無關信息，它是工作記憶的核心。研究表明，工作記憶容量越大，理解者運用注意性控制去避免干擾的能力越強(Engle 2002)。

Hasher等(1999)對抑制前攝干擾(proactive interference)的能力進行了探討，指出抑制機制有三大重要功能：(1)阻止與理解無關的信息進入工作記憶；(2)刪除滲透進來的信息和與理解無關的信息；(3)在對輸入信息進行評判之前阻止理解者進行輸出。其中，刪除功能在工作記憶廣度測試中的作用尤其顯著。

Lustig和Hasher(2002)總結(jié)了工作記憶廣度測試中存在前攝干擾的依據(jù)。首先，和較不容易受到干擾的被試(如年輕人)相比，極易受到前攝干擾的被試(例如非善讀者、兒童和老年人)在閱讀廣度測試中的表現(xiàn)更差。其次，由于廣度測試包括多個句組，先前句組中的信息可能會對當前句組的加工和儲存產(chǎn)生前攝干擾(Whitneyetal.2001)?？梢姡瑢η皵z干擾的抑制能力不同導致了工作記憶的個體差異。注意性控制論雖然得到了證實，但相關研究為數(shù)甚少，也很少探討工作記憶和語言理解的關系。

2.3 激活論

隨著工作記憶研究的深入，一些學者發(fā)現(xiàn)工作記憶容量有限且受到注意性控制的觀點不能解釋諸如語言理解等需要短時處理大量信息的復雜認知活動(Anderson 1983; Cowan 1995)。因此他們把工作記憶視為一種同步進行信息加工和儲存的能力，強調(diào)工作記憶的整體性，并注重資源的分配和激活。

Anderson等(1983)的ACT模型是一個產(chǎn)生式系統(tǒng)，根據(jù)產(chǎn)生式規(guī)則的激活進行加工。該模型把工作記憶資源視為一種注意激活，叫做“源激活”(source activation)。源激活從當前的注意焦點擴散到與當前任務相關的記憶節(jié)點，并保存那些處于可獲得狀態(tài)的節(jié)點(Dailyetal.2001)。該模型強調(diào)加工活動對目標信息的依賴性。當前目標越強烈，相關信息的激活程度越高，信息加工就越有效。由于個體的知識結(jié)構不同，其工作記憶資源(即源激活的總量)也是不同的，因此在處理同一任務時，個體的表現(xiàn)存在差異(肖曉燕等 2011)。

根據(jù)Cowan(1995)的過程嵌套模型，工作記憶信息來自三部分：(1)長時記憶；(2)長時記憶中被激活的部分；(3)長時記憶被激活部分中當前的注意焦點。注意焦點中的信息在工作記憶中可獲得性最強。這個模型涵蓋了激活和注意，但是也存在一些不足。一方面，記憶激活受時間限制，如果沒被再次激活，將會在10～20秒內(nèi)消失。另一方面，注意焦點有容量限制，平均為4個獨立單位(Cowan 2001)。

3.工作記憶的測量工具

工作記憶最常見的測量手段是廣度測試，要求被試同時完成兩種任務，即對有關信息進行記憶的主任務和涉及復雜處理過程的并行任務，如閱讀廣度測試、運算廣度測試和計數(shù)廣度測試。

3.1 閱讀廣度測試

Daneman和Carpenter(1980)的閱讀廣度測試(Reading Span Task)最早被用來測量工作記憶。被試需要大聲朗讀一組句子(處理功能)，并在讀完每個句組時，回憶該組的句末單詞(存儲功能)。雖然閱讀廣度測試的使用最為廣泛，但也存在一些不足之處。首先，被試沒有對所讀句子的語義和語法進行可接受性判斷，因此不能確定被試在朗讀時對句子的處理程度。其次，雖然該測試要求被試對句子進行處理和存儲，但是只計算存儲的成績，沒有考慮到處理和存儲功能對工作記憶資源的分享(Waters & Caplan 1996)。

為了克服以上不足，Walters等(1987)在閱讀廣度測試中增加了可接受性判斷任務。測試中一半句子的謂語動詞需要搭配有生性主語。另一半句子中的謂語動詞需要搭配非有生性主語。不可接受句子中，主語和賓語的有生性顛倒(如Itwasthepillowthatclenchedtheman)。被試需要默讀句子，并對其進行可接受性判斷。

Waters和Caplan(1996)采用了新的評分方法，有三個標準：(1)被試做出正確判斷的平均反應時；(2)被試做出錯誤判斷的數(shù)量；(3)被試回憶錯誤的句組數(shù)量。由此得出的工作記憶總分的再測效度高于Daneman和Carpenter(1980)的閱讀廣度測試的工作記憶分數(shù)。

雖然最初的閱讀廣度測試幾經(jīng)改進，仍然存在一些不足。該測試只考慮句子長度，沒有考慮到音節(jié)長度，也沒有考慮到句末單詞的長度和具體性(如較短單詞和具體的單詞可能更容易被記住)(詳見李曉媛2009)。

3.2 運算廣度測試

Turner和Engle(1989)為了證實領域一般性假設，設計了運算廣度測試(Operation Span Task)，要求被試進行數(shù)學運算并記憶單詞。在實驗中首先給被試呈現(xiàn)一個運算等式(如(2×3)+1=7?)。等式左邊有兩個算數(shù)運算(分別是乘除運算和加減運算)，右邊是結(jié)果。等式中的數(shù)字在1～10之間。被試需要大聲讀出等式，并判斷結(jié)果是否正確。之后，屏幕上快速呈現(xiàn)一個大寫的英語單詞(如MEMORY)，被試需要大聲讀出來，并在該組結(jié)束后，按順序回憶所讀到的單詞。測試包括2、3、4、5個運算組，每組有三輪。被試成績是他們正確回憶出的單詞數(shù)量。他們對運算判斷的正確率也被計算在內(nèi)。如果被試的正確率低于85%，則被視為無效數(shù)據(jù)。

Engle等(1992)隨機呈現(xiàn)運算組，以避免被試因知道運算組大小而采取一定的記憶策略。這種方法可以避免在工作記憶廣度測試內(nèi)部出現(xiàn)前攝干擾。

3.3 計數(shù)廣度測試

Case等(1982)的計數(shù)廣度測試(Counting Span Task)的使用也很廣泛。由于它的處理要求較低，因而可以對一些特定人群進行測量(如學齡兒童、病人、老年人和非本族語者)。該測試要求被試讀出某種圖形的數(shù)量，并對總數(shù)進行記憶。

在Conway等(2002)的計數(shù)廣度測試中，給被試呈現(xiàn)不同數(shù)量的目標圖形(深藍色的圓形)和干擾圖形(深藍色的正方形和淺藍色的圓形)。被試需要出聲讀出目標圖形數(shù)、重復最后的總數(shù)(處理功能)，并記住總數(shù)(儲存功能)。

4.二語習得中的工作記憶研究

自從Baddeley和Hitch(1974)提出了工作記憶的模型后，大量的學者紛紛圍繞工作記憶的三個成分展開了一系列的研究。中央執(zhí)行系統(tǒng)作為工作記憶的核心部分也受到廣泛關注。已有研究大多探討工作記憶容量與語言理解和記憶的關系，其基本假設是被試的工作記憶容量越高，在理解和記憶任務中的表現(xiàn)越好。這一假設得到了來自母語和外語研究的證實。本節(jié)將重點討論二語習得領域的工作記憶研究。

4.1 國外研究進展

Harrington和Sawyer(1992)探討了34名母語是日語的大學生的外語工作記憶和外語閱讀能力的關系。被試參加了母語和外語的閱讀廣度測試。為了避免因任務難度造成的“地板效應”，對句子長度和句法難度進行控制。實驗材料為42個簡單句，長度為11～13個單詞，它們被隨機分到包括2～5個句子的句組，用卡片呈現(xiàn)給單獨被試。為確保被試為理解而閱讀，要求被試對所讀句子進行語法判斷。被試在讀完每個句組后，回憶并寫下句末單詞。每正確回憶出一個單詞得1分。被試的閱讀成績是他們在托?？荚囍械恼Z法和閱讀成績。結(jié)果顯示，外語工作記憶和外語閱讀成績顯著相關(r=.54)，證實了閱讀廣度測試是工作記憶容量的測量指標。此外，母語工作記憶和外語工作記憶中度相關(r=.39)，說明了母語和外語的關系，但尚不能定論。

Walter(2004)研究了母語和外語工作記憶在外語閱讀理解中的作用。41名母語是法語的成人參加了閱讀廣度測試(在Waters和Caplan(1996)的基礎上進行改編)。70個長度為6～8個單詞的一般陳述句，被隨機分為2～5個句子的句組，用軟件進行編程。被試需要判斷句子的邏輯性，并記住句末單詞。工作記憶的容量根據(jù)三個標準進行計算：(1)被試記住的句末單詞數(shù)量(2)被試正確回憶的反應時；(3)被試對邏輯性判斷的正確率。相關分析結(jié)果表明，和母語工作記憶相比，外語工作記憶和閱讀理解的相關性更高。對于外語水平高的被試來說，外語工作記憶和閱讀理解不存在相關性；而對于外語水平低的被試來說，二者顯著相關(r=.49)。Walter還發(fā)現(xiàn)，外語水平低的被試能夠理解所讀文章中的句子，但是理解整篇文章的能力較差。這是由于有限的外語工作記憶被大量用于句子處理，因此用在高層次的心理結(jié)構建造的資源減少了。

Winke(2005)采用133名母語是英語的漢語學習者(42名初學者、91名高水平學習者)為被試，探討學習者的外語學能、工作記憶和學習策略的關系。閱讀廣度測試采用電腦編程，被試需要判斷屏幕上所呈現(xiàn)句子是否合乎語法和邏輯，并記住句末單詞。研究發(fā)現(xiàn)，工作記憶和漢語水平高低兩組均相關(r=.23-.35)，但語言學能只和低水平組相關(r=.33-.52)。和工作記憶容量低的初學者相比，工作記憶容量高的初學者采用的元認知策略和認知策略較多。對于漢語水平較高的學習者來說，他們的工作記憶容量越大，采用的元認知策略和認知策略就越少。Winke認為，工作記憶應被視為外語學能的一部分，學習者采用的策略和外語水平、記憶有關。

Janaina和Mailce(2009)關注工作記憶的個體差異在二語口語產(chǎn)出中的作用。研究對象是32名巴西大學生，工作記憶采用口語廣度測試進行測量。60個英語單詞被隨機分到2～6個單詞的單詞組，依次呈現(xiàn)給被試。被試需要在每個單詞組呈現(xiàn)完畢時，按照呈現(xiàn)的順序?qū)卧~進行造句。如果造句符合語法和語義習慣，則得1分。二語口語產(chǎn)出從流利度、準確度和復雜度三個方面進行評估。結(jié)果顯示，工作記憶容量與二語口語流利度、口語復雜度顯著相關，但與口語準確度不存在顯著相關，說明工作記憶容量是制約二語口語產(chǎn)出的重要因素。

4.2 國內(nèi)研究進展

近年來，國內(nèi)學者也紛紛關注工作記憶和外語詞匯水平、語法加工、閱讀理解等的關系，取得了豐碩的研究成果。

李紅(2004)考查了英語專業(yè)本科生和研究生第二語言語義提取中的工作記憶效應。根據(jù)被試的詞匯知識水平，把他們分為詞匯知識水平高分組(30人)和低分組(32人)。被試的漢語工作記憶通過運算廣度任務在電腦上進行測量。材料包括60道簡單數(shù)學等式和60個漢語雙字詞。被試每回憶出一個漢語雙字詞得1分，滿分為60分。結(jié)果顯示，工作記憶廣度中的個體差異對語義信息的提取沒有顯著的抑制作用，說明中國學習者的二語語義提取是較為自動化的過程。此外，在詞匯知識高水平組中，工作記憶高廣度組獲得的平均反應時略低于工作記憶低廣度組；而在詞匯知識低水平組中，這一規(guī)律并不明顯，說明被試在工作記憶廣度上的優(yōu)勢并未給加工速度帶來優(yōu)勢。

顧姍姍等(2007)調(diào)查了工作記憶和聽力理解的關系。59名來自某重點高校的大一學生參加了根據(jù)Daneman和Carpenter(1980)閱讀廣度測試改編的聽力廣度測試和英語聽力測試。聽力廣度測試包括60個句子，長度為10～12個單詞。這些句子被隨機分為2、3、4、5、6個句子的句組。在每組句子結(jié)束時，被試需要判斷所聽句子的邏輯性，并回憶出句末單詞。結(jié)果顯示，工作記憶是外語聽力理解的顯著預測指標。雖然母語和外語工作記憶顯著相關(r=.77)，但后者對被試外語聽力理解成績的解釋力更強(兩者各為29%和42%)。

陳寶國等(2009)選取44名非英語專業(yè)大學生作為被試，研究了工作記憶容量的限制對第二語言語法加工的影響。與以往研究不同，該研究通過操縱個體工作記憶負荷的程度，直接考察工作記憶容量的限制對第二語言語法加工的影響。實驗中高、低工作記憶負荷組的被試分別在記住7個和3個數(shù)字的同時，閱讀英語句子并進行語法判斷。實驗材料用E-prime軟件進行編程，在電腦上呈現(xiàn)。被試語法判斷和記憶數(shù)字的反應時和錯誤率均被電腦自動記錄。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，個體工作記憶容量的限制是影響第二語言語法加工的重要因素之一。

馬拯和王同順(2011)以94名英語專業(yè)大二學生為研究對象，探討學習者的外語學能和工作記憶對外語閱讀的影響。研究采用Waters和Caplan(1996)的閱讀廣度測試的修改版本。實驗材料為70個英語陳述句，被隨機分為2、3、4、5個句子的句組，在電腦上呈現(xiàn)給被試。被試需要對句子的合理性做出判斷，并在每組句子呈現(xiàn)完畢時，寫出該組所有的句末單詞。正確判斷和回憶一個單詞各得1分，最后得分是兩項成績的平均值。結(jié)果顯示，外語學能和工作記憶都與外語閱讀顯著相關(r值分別為.436和.400)，工作記憶能預測高水平組外語閱讀成績。

吳詩玉和馬拯(2012)開展了兩組實驗，探討工作記憶在中國學習者外語故事理解過程中心理表征建構的作用。來自某重點高校的138名、125名非英語專業(yè)大一學生參加了兩組實驗。采用閱讀廣度方案，同時測量工作記憶的存儲和加工兩大機制。實驗一的結(jié)果表明，理解者的工作記憶越強，對無關信息(角色名字)的抑制越有效。實驗二中，理解者的工作記憶和對無關信息(角色目標)的抑制沒有顯著效應，說明外語工作記憶和任務類型有關。

由以上討論可見，工作記憶容量和外語理解顯著相關；和母語工作記憶相比，外語工作記憶對外語理解的預測力更強。但是，已有研究對工作記憶容量大小和理解水平的關系尚無定論。此外，多數(shù)研究采用Baddeley和Hitch(1974)的工作記憶模型，采用注意性控制模型和激活論模型的研究相對較少，這可能是由于后兩種模型有待進一步的論證且實驗工具尚未完備。

最后，已有研究采用的工作記憶廣度測試也存在五個不同之處：(1)處理過程不同。這些廣度測試是根據(jù)不同的研究目的所設計。例如，運算廣度測試考察的是非語言的處理能力，通常被用于檢驗工作記憶的能量普遍說。更有研究者指出，由于閱讀廣度測試更多地涉及語言加工的內(nèi)容，因而對語言理解和產(chǎn)出過程中的差異可能更為敏感。而運算廣度和計數(shù)廣度測試則更可能反映中央執(zhí)行系統(tǒng)的一般性注意資源(李紅2007)。(2)實驗控制不同。有的研究是實驗者統(tǒng)一控制，有的是被試自行控制。如前文所述，廣度測試的處理任務會對存儲任務造成干擾。如果刺激的呈現(xiàn)延遲，被試就可能會對先前信息進行復述，那么廣度測試的內(nèi)容就成了短時記憶而非工作記憶(Conwayetal.2005)。研究表明，實驗者統(tǒng)一控制的廣度測試和理解的相關性高于被試自行控制的廣度測試(Friedman & Miyake 2004)。(3)計分方法不同，有的僅計算儲存過程，有的同時計算處理和存儲。存儲的計算方法也有兩種。一種是被試能夠正確回憶所有句末單詞的最大句組，一種是被試能按所讀/所聽順序正確回憶出單詞的數(shù)量。前一種方法忽略了被試在更大句組的表現(xiàn)，因此不夠準確，第二種方法更加準確，因而越來越受歡迎(Lustig & Hasher 2002)。(4)測量方式不同。一些研究對被試進行單獨施測，一些則集體施測。后者更容易帶來錯誤，因為實驗者不容易發(fā)現(xiàn)單個被試是否進行處理任務。(5)句組大小不同。一些測試采用包括2到6個句子的句組，也有采用包括2到4個句子的句組。Conway等(2005)提出，2到5個句組可以滿足對大學生的研究需要。

5.結(jié)語

在過去幾十年間，二語習得視域下的工作記憶的研究取得了豐碩成果。但是目前的工作記憶理論模型仍存在分歧，有待進一步解決。一些理論模型(尤其是注意控制論和激活論)仍需要更多相關研究的證實。國內(nèi)外研究表明工作記憶和外語理解和產(chǎn)出(如詞匯理解、語法加工、閱讀理解、聽力理解、詞匯產(chǎn)出等)中的個體差異顯著相關，但是在實驗控制、測試材料等方面仍存在一些不足。未來研究可以采取更嚴密的實驗控制和評分方法，對工作記憶容量進行測量和計算，研究工作記憶個體差異對二語學習的影響；探討工作記憶容量大小和不同難度二語理解任務的關系等。也可以關注工作記憶的神經(jīng)機制，如處理不同信息的大腦動態(tài)加工進程以及工作記憶執(zhí)行某一認知活動時大腦特定區(qū)域的激活情況?？傊?，工作記憶研究有助于對二語習得過程和結(jié)果進行更深刻的理解。

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