认知心理学第六章 短时记忆

第六章短时记忆•第一节记忆的结构及其加工过程•第二节短时记忆中的信息加工•第三节短时记忆信息的储存•第四节短时记忆信息的提取第一节记忆的结构及其加工过程一、记忆的结构•信息加工为基础的认知心理学，认为记忆是一个具有结构和过程两种成分建构的系统•记忆结构是指记忆在内容、特征和组织上的要素与信息存储的位置，具有明显的差异性•记忆结构由三个子系统构成：感觉登记（瞬时记忆）、短时记忆和长时记忆•相互之间有着极其紧密的联系，并构成记忆系统的有机整体•记忆结构与过程见下图二、记忆的信息加工模型•（一）记忆的双存储器模型•1965年威尔福（Waugh）和诺曼（Norman）借用詹姆斯（W.James）的建议，认为记忆中存在着初级记忆（Primarymemory）和次级记忆（Secondarymemory）•初级记忆存储器，容量有限•次级记忆存储器，容量不受限制•认知心理学用短时记忆代表初级记忆，长时记忆代表次级记忆（二）记忆的多存储器模型•1968年由阿特金森（Atkinson）和谢夫林（Shiffrin）提出•基本假设：人的记忆系统中存在着三种不同类型的记忆存储器，它们分别执行着不同的功能•三级加工模型，相应存在着三种信息的存储器：感觉登记器（Sensoryregister,SR）、短时记忆存储（Short-termstorage,STS）、长时记忆存储（Long-term,LTS）•感觉通道特异性•人的主动调节与控制扩展的记忆信息三级加工模型它是一个更为详尽的记忆信息加工模型•经受了时间的考验，具有各自显著不同的机制与功能：•第一，刺激信息的加工与保持方面。感觉存储器保持1秒钟左右，图像甚至还低，声象2-4秒。短时存储器中信息可保持几秒钟到几十秒钟。长时记忆存储器中信息可保持几天、几个月、几年甚至终身•第二，信息存储的容量限制方面。感觉存储器中的刺激信息容量根据感觉器官的特异性通道来决定，有的感觉信息的加工容量非常有限。短时存储器中的信息加工容量平均为7个组块。长时记忆存储器的信息容量基本上是无限的•第三，在刺激信息的输入与信息转移方面。刺激信息进入感觉存储器，一般不需要个体任何主动的加工或操作过程。从感觉存储器转入到短时存储器，则必须要对输入的刺激进行加工处理（选择与注意）。信息要进入长时记忆存储器，须经过精致性加工，即对信息的复述•第四，在对刺激信息的认知编码方面。按输入信息的物理特性进行加工编码（感觉存储器）。以言语听觉的形式加工编码（短时记忆）。以语义方式的加工编码（长时记忆）•第五，在遗忘机制方面。个体的选择与注意及刺激信息本身衰退与消失非常快（感觉存储器信息的丢失）。注意涣散，干扰，新信息取代（短时存储器信息的丢失）。干扰抑制而不能提取或提取错误所致（长时存储器信息的丢失）第二节短时记忆中的信息加工一、短时记忆概述•人脑中的信息在1分钟左右的加工处理与编码•布朗（Brown）、彼特森（Peterson）的研究，阻止复述，信息迅速遗忘•短时记忆使个体知道自己正在接收和加工的是什么刺激信息•短时记忆使来自各感觉通道的信息得以整合并进而构成完整的信息图像•短时记忆对所加工与处理的刺激信息起到了暂时寄存器的重要作用二、短时记忆的信息编码（一）有限容量：7加减21、“神奇数7加减2：我们加工信息的能力的某些限制”－－1956年GeorgeA.Miller发表的一篇著名论文。明确提出短时记忆容量为7±2，即一般为7并可在5－9之间波动。2、组块（CHUNK）是指将若干较小单位（如字母）联合而成熟悉的、较大的单位（如字词）的信息加工。也指这样组成的单位。一个字母是一个组块，由几个字母组成的一个字词仍是一个组块，几个字词组成的一个词组也是一个组块。（一）、有限容量：7加减2ElectroencephalographElectroencephalograph（脑电图仪）湖南师范大学心理系课程表数码摄影与计算机图像处理湖南师范大学心理系课程表数码摄影与计算机图像处理3、知识经验与组块组块实际上是一种信息的组织或再编码。人利用贮存于长时记忆的知识对进入短时记忆的信息加以组织，使之构成人们熟悉的的有意义的较大的单位。组块的作用就在于减少短时记忆中的刺激单位，而增加每一单位所包含的信息。即在短时记忆容量的范围内增加信息。很明显，组块依赖个体的知识经验。象棋大师与新手的棋局复盘研究：真实棋局，前者正确复位达90％（后者40％）；任意放置的棋子，则没有什么差别。（一）、有限容量：7加减2象棋大师、一级棋手和新手棋局复盘研究（扫描时间、复盘时间及正确复位率）00.511.522.533.54扫描复盘扫描0.990.970.93复盘1.13.23.8象棋大师一级棋手新手0510152025正确复位正确复位24159象棋大师一级棋手新手4、分组（GROUPING）它与意义组块不同，是指把时间空间上接近的一些项目分成一组。如：00867328291459与0086－732－829145900862162455783与0086－21－6245578300861062751187与0086－10－62751187又称为时空组块，其作用远小于组块。（二）、容量有限的性质1、从贮存空间有限来解释，即存贮空间分为少数几个槽道，信息就贮存在这些槽道内。如果组块数超过槽道数，超出的那部分信息就不能被短时记忆所容纳，或者新进入的信息会被挤掉。2、相反的观点：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要的时间长短，需要复述时间多的项目，容量就小，反之则大。3、有人将短时记忆比作木工的工作台，工作台上放工具和材料，同时木工要在台上操作,台上东西多，操作空间就受限制，反之一样。（三）听觉代码和视觉代码1、感觉代码（1）听觉代码与AVL单元编码(encoding)－－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。代码(Code)－－经过编码所产生的具体的信息形式。研究表明，短时记忆的信息代码主要是声音代码或听觉代码，即使刺激材料是以视觉形式呈现的，其代码仍具有听觉性质，在短时记忆中出现形－音转换，而以声音形式在短时记忆中保持或贮存。Conrad关于个体字母回忆错误研究视觉呈现刺激与听觉呈现刺激，所有刺激皆为6个字母组成的一个字母序列，其中有的字母发音相似，如：C、V；M、N；S、F。刺激呈现完毕后，要求被试立即进行顺序回忆，即严格按原先字母呈现的顺序来回忆出这些字母。比较回忆顺序与字母呈现顺序，统计出被试的回忆错误，结果见下表：图1：视觉呈现的字母回忆的混淆矩阵图020406080100120140160180BCPTVFMNSXBCPTVFMNSX刺激字母反应字母图2：听觉呈现的字母回忆的混淆矩阵图0100200300400500600BCPTVFMNSXBCPTVFMNSX刺激字母反应字母（2）视觉代码短时记忆有视觉代码，字母的视觉代码至少存在于短时记忆保持过程的初期，然后才出现字母的听觉代码。对于大量的非语言材料而言，视觉代码也许更为重要，因为视觉信息转换为声音，会丢失一些信息。鉴于字母、字词的听觉代码和口语代码都是不同形式的言语代码，因此常将听觉的(Auditory)、口语的(Verbal)、言语的(Linguistic)代码联合起来，称之为AVL单元。（3）感觉代码与感觉记忆信息的区别短时记忆的听觉代码和视觉代码都属于感觉代码。它比感觉信息要抽象，已经排除刺激的某些物理特性或细节。感觉记忆信息具有刺激的物理特性，即感觉记忆按感觉信息的原有形式进行直接的编码。2、语义代码短时记忆还有语义代码，它是一种与意义有关的抽象的代码，不带有任何一个感觉道的特性。实验研究：Wickens的前摄抑制设计。前摄抑制是先前学习对继后学习和再现的干扰，先后学习的材料越相似，干扰作用越大。其研究由连续4次试验组成，在试验1中实验组和控制组均呈现同样的3个字母，然后让被试进行一项为时20秒的计算作业，以防止复述，之后要被试回忆这3个字母。接着进行试验2、3，程序与试验1相同，只是每次呈现的字母不同。在试验4中，呈现给实验组的是3个数字，控制组仍是3个字母，其余程序相同。实验结果见下图：图3：自前摄抑制释放的实验00.10.20.30.40.50.60.70.81234实验组控制组试验次数回忆率Wickens将实验组的回忆成绩上升称为“自前摄抑制释放”。这些结果表明，短时记忆可表征范畴意义，存在某种语义代码，因而其贮存也受到前后材料的意义联系的影响，否则就不会在应用同一范畴刺激（字母）时，出现强烈的前摄抑制；也不会在应用另一范畴刺激（数字）时，出现“自前摄抑制释放”。Wickens应用各种不同的范畴，如字词／数字、字词／字词、男性／女性等，都获得类似的结果。Shulman应用探测法也为短时记忆的语义代码提供了证据：让被试看一张字表（如由10个字词组成的字表），接着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，即在词表中出现过，这可称为同一匹配；另一种是要求被试判断探测词是否为字表中的一个词的同义词，称为同义匹配。如：“工作、学习、运动、散步、交谈、美丽、绿草、演讲、开门、坐车”，实验表明：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中。如字表中有“美丽”一词，被试会将探测词“漂亮”误认为是字表中的词，将“美丽”和“漂亮”两个词混淆。这种语义混淆说明短时记忆中存在着语义代码。第三节短时记忆信息的存储一、短时记忆信息的保持•刺激信息在短时记忆中,在没有复述加工的情况下能够保留多久?•彼得森的实验:呈现三个字母组成的字母串,再呈现一个三位数的数字.被试的任务是记住这个字母串,同时还在看到数字后马上进行减3的运算.如“P、S、Q”，“263”•实验结果见下图：阻止复述后的短时记忆的遗忘速率0102030405060708090回忆率回忆率805536201510369121518实验证明：如果没有复述短时记忆的信息将迅速遗忘。◆其方法也得到广泛的流传，称为“Peterson-Peterson方法”：即在呈现刺激和回忆之间插进干扰作业以阻止复述，要求要迅速地或尽快地作连续减数的运算并报告。◆有人(Murdock)做过类似的实验，材料有所不同，除了用3个辅音字母外，还用了另外两类：一是由3个字母构成的一个单词，如CAT，一是3个这样的单词。此外增加了即时回忆项目。结果如图所示：短时记忆中不同材料的遗忘速率02040608010012003691215183辅音字母3单词1单词二、复述1、复述是短时记忆的主要认知操作，它既能够保持短时记忆中的内容，又能够对短时记忆中的信息进行加工并输入到长时记忆里•复述是信息在短时记忆中避免信息衰退和遗忘的最主要心理机制•复述是一种不出声地对刺激信息进行重复默诵的内部心理过程，可分两种形式：•机械性复述或维持性复述（maintenancerehearsal）•精致性复述或整合性复述（elaborativerehearsal）：将短时记忆中的刺激信息进行分析，使之尽量与自己已有的知识与经验之间建立起某种内在联系2、痕迹消退与干扰遗忘的原因是什么？一种设想是既然复述能增强记忆痕迹，那么没有复述，记忆痕迹将时间而自然消退或衰退；另一种设想是阻止复述的作业对短时记忆中的信息发生干扰而导致遗忘。痕迹消退或干扰都可能是遗忘的原因，问题是如何才能分开？Waugh和Norman的探测法实验：呈现一系列数字，最后一个数字呈现时伴随一个高频纯音，这最后一个数字称为探测数字，它在前面只出现一次。被试一旦听到这个声音，就把这个探测数字在前面出现位置的后边一个数字回忆出来。如呈现的数字系列是：1234567899876543★（星形表示纯音），则探测数字是3，它出现在第三个位置上，被试则应该把这个位置的后面一个数字4报告出来。从应报告的数字的后面一个数字起，到最后一个数字，称为间隔数字，也是起干扰作用的