短時記憶的編碼——減法反應(yīng)時姓名（小組成員：）摘要：本實驗選取了兩名上師大心理系本科生，其中兩名被試分別為一男一女，通過測定被試對短時記憶信息的編碼，掌握反應(yīng)時測量技術(shù)在認(rèn)知研究中的應(yīng)用，并探討了短時記憶的信息編碼方式和過程。經(jīng)過對全班被試實驗結(jié)果的分析，發(fā)現(xiàn)：（1）實驗材料對被試反應(yīng)時有顯著影響，其中被試對音異形異字母對的反應(yīng)時顯著大于音同形異的反應(yīng)時，音同形異的反應(yīng)時又顯著大于音同形同的反應(yīng)時；（2）時間間隔對被試反應(yīng)時有顯著影響，其中時間間隔越大被試反應(yīng)時越短；（3）全班被試三種實驗材料下的平均正確反應(yīng)時隨著時間間隔的增大，差距逐漸縮小；（4）性別對被試的反應(yīng)時沒有顯著影響。關(guān)鍵詞：短時記憶；編碼方式；減法反應(yīng)時；間隔時間1導(dǎo)言心理學(xué)家根據(jù)信息保持時間的長短，將記憶分為感覺記憶（即瞬時記憶）、短時記憶和長時記憶。當(dāng)客觀刺激停止作用后，感覺信息在一個極短的時間內(nèi)被保存下來，這種記憶叫做感覺記憶或感覺登記。它是記憶系統(tǒng)的開始階段。感覺記憶的存儲時間大約為0.25秒~2秒。短時記憶是感覺記憶和長時記憶的中間階段，保持時間大約為5秒~2分鐘。一般包括兩個成分：一個成分是直接記憶，即輸入的信息沒有經(jīng)過進(jìn)一步的加工。它的容量相當(dāng)有限，大約為72個單位。編碼方式以言語聽覺形式為主，也存在視覺和語義的編碼。另一個成分是工作記憶，即輸入信息經(jīng)過再編碼，使其容量擴(kuò)大。由于與長時記憶中已經(jīng)儲存的信息發(fā)生了意義上的聯(lián)系，編碼后的信息進(jìn)入了長時記憶。必要時還能將存儲在長時記憶中的信息提取出來解決面臨的問題。長時記憶是指信息經(jīng)過充分的和有一定深度的加工后，在頭腦中長時間保留下來。這是一種永久性的存儲。它的保存時間長，從1分鐘以上到許多年甚至終身；容量沒有限度；信息的來源大部分是對短時記憶內(nèi)容的加工，也有由于印象深刻而一次獲得的[1]。與瞬時記憶相比，短時記憶有以下幾個特點(diǎn)：1、對信息保持的時間稍長于瞬時記憶；2、短時記憶的容量少于瞬時記憶；3、短時記憶的編碼方式不同于瞬時記憶[2]。六十年代以來，一般認(rèn)為人的短時記憶是以聽覺形式表征的，即聽覺編碼，波斯納等人的實驗卻表明，它也可以由視覺編碼?，F(xiàn)在一般認(rèn)為，先出現(xiàn)視覺編碼，它保持一個短暫的瞬間，然后出現(xiàn)聽覺編碼?？道峦ㄟ^研究語音相似性對回憶效果的影響，證實了語音聽覺編碼方式的存在，他的實驗也表明了短時記憶的編碼具有強(qiáng)烈的語言聽覺性質(zhì)，但也可能有其他方式的編碼。信息加工理論認(rèn)為，信息在腦內(nèi)要經(jīng)過一系列操作加工，這些操作加工有明確的先后次序，在不同的加工階段信息處于不同的狀態(tài)，而這些都是在時間上進(jìn)行的，其特征必然能在反應(yīng)時上表現(xiàn)出來。因此不同的心理操作能按時間分布上的不同加以區(qū)分，反應(yīng)時技術(shù)在認(rèn)知心理學(xué)的研究上具有十分重要的地位[2]。減數(shù)法是一種用減法方法將反應(yīng)時分解成各個成分，然后來分析信息加工過程的方法。它是由唐德斯首先提出的，故又稱唐德斯減數(shù)法。減數(shù)法的反應(yīng)時實驗的邏輯是：如果一種作業(yè)包含另一種作業(yè)所沒有的某個特定的心理過程，切除此過程之外二者在其他方面均相同，那么這兩種反應(yīng)時的差即為此心理過程所需的時間[3]。本實驗是根據(jù)波斯納等人在1990年實驗的基礎(chǔ)上修改而成的。波斯納的實驗是這樣進(jìn)行的：給被試并排呈現(xiàn)兩個字母，這兩個字母可以同時給被試看，或者中間插進(jìn)短暫的時間間隔，然后要被試指出這一對字母是否相同并按鍵作出反應(yīng)，記下反應(yīng)時。所用的字母對有兩種：一種是兩個字母的讀音和書寫方法都一樣，即為同一字母（AA）；另一種是兩個字母的讀音相同而寫法不同（Aa）。在這兩種情況下，正確的反應(yīng)均為“相同”。在兩個字母相繼呈現(xiàn)時，其間隔為0.5秒、1秒或2秒等[3]。關(guān)于短時記憶編碼的問題，國內(nèi)還有許多研究者做了這方面的相關(guān)研究。在分配注意對短時記憶編碼和提取影響的研究中，研究者以大學(xué)生為被試，采用分配注意范式探討了短時記憶編碼和提取所需的注意資源。研究發(fā)現(xiàn)：與集中注意相比，編碼階段進(jìn)行第二作業(yè)導(dǎo)致記憶成績顯著降低，而提取階段進(jìn)行第二作業(yè)則對記憶成績沒有影響。自由回憶和順序回憶的結(jié)果一致。本研究表明，短時記憶編碼是需要較多注意資源的控制加工，而短時記憶提取則是相對無需注意資源的自動加工。這與當(dāng)前關(guān)于長時記憶的研究結(jié)果類似，而與早期以第二作業(yè)成績?yōu)闇y量指標(biāo)的短時記憶研究結(jié)果有所不同[4]。在關(guān)于短時記憶編碼方式的實驗研究中，研究者以漢字為材料，用信號檢測法對短時記憶的編碼方式進(jìn)行研究，實驗結(jié)果表明，漢字從總體上是以形狀編碼為主，這與康拉德用英文字母為材料所作實驗中得到的短時記憶以聲音編碼為主的結(jié)論不同；同時，各類型漢字的短時記憶編碼方式也有差別。上述實驗結(jié)果支持了關(guān)于短時記憶隨情境而變換編碼策略的設(shè)想[5]。在聾人與聽力正常人短時記憶的比較研究中，研究者以視覺系列呈現(xiàn)方式，在形近、音近、義近三種干擾下以再認(rèn)方法比較了聽力正常人與聾人對字頻與筆畫二種不同水平漢字材料的短時記憶容量及編碼方式，研究結(jié)果表明：(1)聾人與聽力正常人短時記憶容量差別有限，只存在于低頻復(fù)雜漢字組中；(2)高頻字中，聾人短時記憶編碼以形碼為主，義碼次之，音碼最弱；聽力正常人則以音碼為主，義碼次之，形碼作用最弱；(3)低頻字中，低頻簡單組中表現(xiàn)出與高頻字相同的編碼方式，低頻復(fù)雜組中聾人與聽力正常人均表現(xiàn)形碼、義碼為主，音碼作用弱的特點(diǎn)[6]。在雙語學(xué)習(xí)者短時記憶編碼方式的實驗研究中，研究者對漢語被試和英語被試分別以漢字和英語單詞為刺激材料，探討了雙語者短時記憶編碼的方式。結(jié)果表明，雙語者對不同語言的信息具有某種偏愛，母語的不同會導(dǎo)致不同的編碼方式；顯示通道對短時記憶編碼操作有著重要的作用，在不同的條件下人們會運(yùn)用不同的編碼策略[7]。雖然前人的研究已經(jīng)深入短時記憶的編碼方式及編碼過程，并且得出了很多關(guān)于短時記憶在不同條件和環(huán)境背景下的編碼方式的結(jié)論，但我們本次實驗的目的還是非?；A(chǔ)性的。本實驗是通過測定被試對短時記憶信息的編碼，掌握反應(yīng)時測量技術(shù)在認(rèn)知研究中的應(yīng)用，并探討短時記憶的信息編碼方式和編碼過程。2方法2.1被試：上師大心理系本科生兩名，一男一女，視力均正常2.2儀器與材料2.2.1儀器：計算機(jī)及PsyTech心理實驗系統(tǒng)2.2.2材料：英文字母大寫A、B和小寫a、b的不同組合，其中AA（6次）、BB（6次）。Aa(6次)、Bb(6次)、AB（3次）、BA（3次），Ab（3次）、Ba(3次)共36次（參數(shù)設(shè)置中如選72次則重復(fù)呈現(xiàn)2遍；108次則重復(fù)呈現(xiàn)3遍）2.3程序2.3.1登錄并打開PsyTech心理實驗軟件主界面，選中實驗列表中的“短時記憶的視覺和聽覺編碼”，單擊呈現(xiàn)實驗簡介。點(diǎn)擊“進(jìn)入實驗”到“操作向?qū)А贝翱凇嶒炚呖蛇M(jìn)行參數(shù)設(shè)置（或使用默認(rèn)參數(shù)），然后點(diǎn)擊“開始實驗”按鈕進(jìn)入指導(dǎo)語界面?？上冗M(jìn)行練習(xí)實驗，也可以直接點(diǎn)擊“正式實驗”按鈕開始。2.3.2指導(dǎo)語如下：這是一個比較字母異同的實驗，實驗開始后屏幕將呈現(xiàn)多組大小寫字母（每組一對）請你使用1號反應(yīng)盒對呈現(xiàn)的每組字母進(jìn)行判斷，判斷原則如下：1、形狀相同或形狀不同讀音相同，按“＋”鍵；2、如果形狀和讀音都不同，則按“－”號鍵。要求在判斷準(zhǔn)確的前提下反應(yīng)越快越好。當(dāng)你明白了上述指導(dǎo)語后，可以先進(jìn)行練習(xí)，練習(xí)結(jié)束后再點(diǎn)擊下面的“正式實驗”按鈕開始。2.3.3實驗開始后屏幕每次呈現(xiàn)兩個字母，有3種呈現(xiàn)形式：同時呈現(xiàn)、一個字母比另一個字母延遲0.5秒后呈現(xiàn)、一個字母比另一個字母延遲2秒后呈現(xiàn)，3種形式隨機(jī)呈現(xiàn)。被試判斷呈現(xiàn)的兩個字母是否相同并作出反應(yīng)，記錄反應(yīng)時。2.3.4實驗結(jié)束，數(shù)據(jù)被自動保存。實驗者可直接查看結(jié)果，也可換被試?yán)^續(xù)實驗，以后在主界面“數(shù)據(jù)”菜單中查看。2.4數(shù)據(jù)處理：采用了SPSS11.5和EXCEL2003進(jìn)行數(shù)據(jù)處理3結(jié)果3.1本組兩名被試實驗結(jié)果的描述統(tǒng)計表1：被試一（男）在不同情境下短時記憶的均值和正確率時間間隔音同形同音同形異音異形異平均正確反應(yīng)時（毫秒）正確率（%）平均正確反應(yīng)時（毫秒）正確率（%）平均正確反應(yīng)時（毫秒）正確率（%）0毫秒57910075410073075500毫秒501100623100620882000毫秒56110066688548100被試一在時間間隔為0毫秒，500毫秒和2000毫秒時，音同形同的平均正確反應(yīng)時分別為：579毫秒、501毫秒、561毫秒；音同形異的平均正確反應(yīng)時分別為：754毫秒、623毫秒、666毫秒；音異形異的平均正確反應(yīng)時分別為730毫秒、620毫秒、548毫秒。表2：被試二（女）在不同情境下短時記憶的均值和正確率時間間隔音同形同音同形異音異形異平均正確反應(yīng)時（毫秒）正確率（%）平均正確反應(yīng)時（毫秒）正確率（%）平均正確反應(yīng)時（毫秒）正確率（%）0毫秒557100605100719100500毫秒571100600100678882000毫秒455100530100582100被試二在時間間隔為0毫秒，500毫秒和2000毫秒時，音同形同的平均正確反應(yīng)時分別為：557毫秒、571毫秒、455毫秒；音同形異的平均正確反應(yīng)時分別為：605毫秒、600毫秒、530毫秒；音異形異的平均正確反應(yīng)時分別為719毫秒、678毫秒、582毫秒。3.2分別算出每種延遲時間下全班共14名被試在音同形同、音同形異和音異形異三種不同情況下的平均正確反應(yīng)時經(jīng)過對全班14名被試原始數(shù)據(jù)在平均值加減三個標(biāo)準(zhǔn)差以外的反應(yīng)時進(jìn)行剔除后，得出其三種情況下反應(yīng)時的平均值。其中，剔除數(shù)據(jù)為一名男性被試在字母音同形異且同時呈現(xiàn)時的反應(yīng)時，所占比例為7.14%。表3：全班被試三種情況下的平均正確反應(yīng)時（單位：毫秒）時間間隔音同形同音同形異音異形異0毫秒541.14618.31676.07500毫秒509.29564.43606.862000毫秒479.14512.86541.93全班被試在時間間隔為0毫秒，500毫秒和2000毫秒時，音同形同的平均正確反應(yīng)時分別為：541.14毫秒、509.29毫秒、479.14毫秒；音同形異的平均正確反應(yīng)時分別為：618.31毫秒、564.43毫秒、512.86毫秒；音異形異的平均正確反應(yīng)時分別為676.07毫秒、606.86毫秒、541.93毫秒。3.3利用全班14名被試的平均正確反應(yīng)時數(shù)據(jù)，以字母間隔時間為橫軸，反應(yīng)時為縱軸作圖由圖1所示，三種情況下被試的平均正確反應(yīng)時隨著字母間隔時間的增大而減小，且三種情況下反應(yīng)時的差距也隨著字母間隔時間的增大而減小。3.4檢驗三種實驗材料、不同延遲時間和性別下被試的反應(yīng)時差異表4：三種實驗材料、不同時間間隔和性別對反應(yīng)時影響的差異檢驗變異來源平方和df均方FP實驗材料178368.230289184.11511.5430.000**時間間隔175526.472287763.23611.3600.000**性別281.1411281.1410.0360.849實驗材料*時間間隔21343.71745335.9290.6910.600實驗材料*性別7890.58823945.2940.5110.602時間間隔*性別687.7382343.8690.0450.956實驗材料*時間間隔*性別24744.15446186.0380.8010.527誤差826677.7501077725.960總計1290916.208124注：**表示在0.01水平上有顯著差異利用SPSS對實驗結(jié)果進(jìn)行方差分析，發(fā)現(xiàn)實驗材料的不同對被試反應(yīng)時有顯著影響，F(xiàn)=11.543,P<0.01；時間間隔的不同對被試反應(yīng)時有顯著影響，F(xiàn)=11.360,P<0.01；性別的差異對被試反應(yīng)時無顯著影響，F(xiàn)=0.036,P=0.849>0.05；實驗材料與時間間隔間的交互作用不顯著，F(xiàn)=0.691,P=0.600>0.05；實驗材料與性別間的交互作用不顯著，F(xiàn)=0.511,P=0.602>0.05；時間間隔與性別間的交互作用不顯著，F(xiàn)=0.045,P=0.956>0.05；實驗材料、時間間隔和性別三者間的交互作用不顯著，F(xiàn)=0.801,P=0.527>0.05。4討論4.1三種不同的實驗材料對被試反應(yīng)時影響的討論根據(jù)表3中全班被試正確反應(yīng)時的平均值可知，在同樣的時間間隔中，總是音異形異的反應(yīng)時最長，中間的是音同形異，反應(yīng)是最短的是音同形同的字母。根據(jù)波斯納等人的實驗研究解釋，當(dāng)兩個字母同時呈現(xiàn)給被試時，音同形異的字母對所包含的加工過程要多于音同形同的字母對，被試對它們的反應(yīng)時之差反映了內(nèi)部編碼過程的差別[3]。根據(jù)減數(shù)法的定義，被試對音異形異字母對的判斷過程最為復(fù)雜，其次是音同形異的字母對，最后為音同形同的字母對。被試對音同形同的字母對只要進(jìn)行視覺編碼的加工，而對后兩者則要加上聽覺編碼加工的過程，所以反應(yīng)時會變長。4.2時間間隔對被試反應(yīng)時影響的討論根據(jù)表3中全班平均反應(yīng)時的數(shù)據(jù)，我們發(fā)現(xiàn)14名被試的反應(yīng)時隨著時間間隔的增大而減小，這與波斯納等人的研究結(jié)果相反。波斯納等人發(fā)現(xiàn)字母對同時呈現(xiàn)的反應(yīng)時要小于繼時呈現(xiàn)的反應(yīng)時，而音同形異字母對的反應(yīng)時受時間間隔的影響很小[3]。我們得出的實驗結(jié)果與波斯納的結(jié)果與解釋相反的原因可能是，當(dāng)兩字母同時呈現(xiàn)時，被試無思想準(zhǔn)備，他在同時看到兩個字母后就要立刻做出異同判斷的反應(yīng)，所以需要思考和判斷的時間；而當(dāng)兩字母繼時呈現(xiàn)時，被試對后一字母的出現(xiàn)做好了心理準(zhǔn)備，所以他就可以在后呈現(xiàn)的字母一出現(xiàn)就做出是否相同的反應(yīng)。我們的實驗結(jié)果有一點(diǎn)與波斯納等人的是一致的，即被試在三種實驗材料下的反應(yīng)時隨著時間間隔的增大越來越接近，亦即它們?nèi)唛g的差距在不斷縮小。這說明隨著時間間隔的增大，被試對音同形同的字母對也傾向于進(jìn)行聽覺編碼，所以三種實驗材料在2000毫秒時的反應(yīng)時比在500毫秒和0毫秒的更加接近。4.3性別對被試反應(yīng)時影響的討論根據(jù)方差分析得出的結(jié)果，全班被試的反應(yīng)時不存在顯著的性別差異。在波斯納等人的研究中，他們沒有進(jìn)行性別差異分析。不管是男性還是女性，對音異形同和音異形異的字母對的反應(yīng)時都大于音同形同的字母對，因為這個反應(yīng)時之差反映了對音同形同的字母對的加工過程要少于另外兩者，而男女在這方面是一致的。而又因為本實驗所測的反應(yīng)時的單位較為精細(xì)，使用減數(shù)法要求兩個相減的任務(wù)中共有的心理過程要嚴(yán)格匹配，這一般是很難做到的，所以實驗結(jié)果就可能存在一系列的誤差，導(dǎo)致測得的結(jié)果比較粗糙，沒有檢驗出差異。4.4影響短時記憶編碼的因素短時記憶編碼的效果受到許多因素的影響[1]，包括以下幾個因素：1、覺醒狀態(tài)覺醒狀態(tài)即大腦皮層的興奮水平。它直接影響到記憶編碼的效果。許多研究者做了這方面的研究，發(fā)現(xiàn)：上午11點(diǎn)到12點(diǎn)間的學(xué)習(xí)效率最高，下午6點(diǎn)到8點(diǎn)間的效率最低；咖啡堿與馬錢子堿等興奮劑提高大腦的興奮水平后，能促進(jìn)動物的學(xué)習(xí)；用酒精抑制動物大腦會導(dǎo)致他們的學(xué)習(xí)情況比在正常情況下要差些。2、組塊短時記憶的突出特點(diǎn)是其容量的有限性。在編碼過程中，將幾種水平的代碼歸并成一個高水平的、單一代碼的編碼過程叫組塊?？梢岳靡延械闹R經(jīng)驗，通過擴(kuò)大每個組塊的信息容量來達(dá)到增加短時記憶容量的目的。組塊還可以提高記