工作记忆研究进展

JournalofChongqingUniversityofArtsandSciences（SocialSciencesEdition）July.2010Vol.29No.4

工作记忆研究进展

曾亚南

(福建师范大学教科院，福建福州350007)

【摘要】工作记忆是当前记忆研究的热点课题之一。文章回顾了以往的研究，从以下方面系统总结了工作记忆的

研究进展，包括工作记忆的概念界定，工作记忆的理论模型，工作记忆的广度研究及个体差异，工作记忆的应用，并对研究进程进行了展望。

【关键词】工作记忆，理论模型，工作记忆广度中图分类号：B842.3

文献标志码：A

文章编号：1673-8004（2010）04-0150-05

一、工作记忆的界定

工作记忆（WorkingMemory，WM）最早是由英国心理学家Baddeley和

Hitch于1974年提出的一个记忆模型，指一种对信息进行暂时性加工和存储

的能量有限的记忆系统［1］。

心理学大辞典对工作记忆进行如下解释［2］：人作为一种加工系统，把接受到的外界信息经过模式识别加工处理而放入长时记忆。以后人在进行认知活动时，由于需要，长时记忆中的某些信息被调出来，这些信息便处于活动状态。它们只是暂时得到使用，用过后再返回长时记忆中。信息处于这种活动的状态，就叫工作记忆。这种记忆易被抹去，并随时更换。然而，目前人们普遍认为，工作记忆是一种对信息进行暂时性加工储存的系统。它与短时记忆是有区别的，短时记忆只是对信息进行短暂的储存，而工作记忆对信息不但要进行短时储存，而且还要进行暂时性加工。

Baddeley（2000）对工作记忆概念进行了补充［3，4］：从理论上来说，工作记忆

是一个对信息进行暂时性加工储存的能量有限的系统，这个系统为知觉、长时记忆及其活动之间提供了一个分界点，从而支持了人类的思维活动过程。

笔者总结认为，工作记忆是一个暂时保持和操作信息的能量有限的系统。它具有短暂性、可加工性等特点，区别于短时记忆和长时记忆的特性。通过该系统，人类进行语言理解、阅读、运算和推理等高级认知活动，完成从短

收稿日期：2009-11-19

作者简介:曾亚南（1985-），女，在读硕士，主要从事发展与教育心理学研究。

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时记忆与长时记忆的转换。认为是一种整合的情景或场景，并提供一个在系统之间的能应用不同编码方式的容量有限的缓冲。从缓冲器中提取、检索信息是通过有意识的知觉，允许多种信息被同时知觉到，创造一种能够熟练解决问题的环境，并计划将来的行为举止。现在普遍认为中央执行器是一个纯粹的注意系统，而情景缓冲器不仅具有注意功能，而且还有存储和整合功能。

新旧模型的对比。新模型由三层组成：第一层是中央执行器，具有分配注意的功能，完成最高级的控制过程；第二层包括视空画板、情景缓冲器和语音回路三个辅助的子系统，完成对三类信息的暂时加工；第三层是长时记忆系统，包括视觉语义、情景长时记忆和语言。第一层和第二层属于流体系统，第三层属于晶体系统。

二、工作记忆的理论模型（一）工作记忆的三成分模型

Baddeley和Hitch于1974年提出的工作记忆

模型把工作记忆分为三个子系统，分别为：语音回路(phonologicalloop)、视空间模板(visuo-spatial

sketchpad）和中央执行系统(thecentralexecutive)，

即把工作记忆分为一个负责加工、协调、计划以及监督管理的执行性控制系统，一个分别储存不同信息的存储系统。在Baddeley的工作记忆模型中，注意主要与执行性控制有关，而与存储无关，存储被认为是一个自动起作用的过程［5］。

1.语音回路(phonologicalloop)。语音回路负责

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2秒，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趋于消退的语音表征，防止衰退。发音控制加工还可以将书面语言转换为语音代码储存在“语音储存”中。

2.视觉空间模板(visuo-spatialsketchpad）。视

觉空间模板主要处理视觉空间信息。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。像语音回路一样，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。

图1

工作记忆多成分模型

（三）工作记忆的嵌套加工模型

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，NelsonCowan于1999年在他早期研究的基础上提出了嵌套加工模型［6］。该模型与Baddeley工作记忆模型的不同在于，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。Cowan主张把工作记忆分为注意焦点和长时记忆激活部分两个成分。注意焦点是一个容量有限的成分，只能保持很少部分的激活表征———介于1-4个独立要素；而长时记忆的激活部分则由基线水平上的当前被激活的所有表征组成，虽然没有容量限制，但却会随时间而逐渐消退。Cowan进一步指出，激活

3.中央执行系统(thecentralexecutive)。中央执

行系统是工作记忆最为重要的系统，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。

(二)工作记忆多成分模型

工作记忆的三成分模型提出后，许多研究者在对它进行验证的基础上指出该模型存在不足之处；Baddeley本人也承认这一事实，于是对其进行修改和补充［3］，提出了工作记忆模型的第4个成分———情景缓冲器。情景缓冲器是一种各子系统和长时记忆之间的交界面，被认为是代表一个可以利用多重编码的存储系统。在某种意义上它被

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限制不同于注意限制，激活限制主要受时间长短的影响，而注意限制则主要受组块大小的影响。

虽然这个模型与早期工作记忆三成分模型有共同之处，但有一些本质的区别，包括：第一，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；第二，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；第三，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。

是，在一般成年人中，工作记忆的广度可达3-5个独立的信息组块或信息单元。并且指出这种特殊形式的存储限制可能就是注意焦点容量，即注意焦点是一个大约4个要素的有限容量。除上述研究外，部分研究表明工作记忆中的注意焦点只限于一个要素。

（二）工作记忆广度个体差异的机制

无论是神奇的数字7，还是神奇的数字4，都仅仅是人类记忆广度的一个平均水平，具体到个体身上则存在着较大的差异。于是关于人类工作记忆广度个体差异机制的模型和理论则成为研究者关注的一个热点问题。

（四）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［7］，Oberauer把进入工作记忆的信息操作划分为3个功能区域:长时记忆激活部分、直接通达区(direct-accessregion)和注意焦点。他把Cowan的注意焦点又细分为直接通达区和注意焦点两个部分。如图2所示，A区为长时记忆的激活部分，可用于存储一些信息以备日后回忆。B区为直接存储区，是一个容量有限的成分，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，是一个狭窄的中心，在任何时刻只保持一个组块，这个组块实际上被选择作为一次认知操作的客体。

1．资源分享模型(Resourcesharingmodel)。该

模型的最初由Daneman和Carpenter提出，称之为容量理论(Capacitytheory)，Hitch［9］把这个模型叫做资源分享模型(Resourcesharingmodel)。此模型认为工作记忆容量是可获得的一个激活量，而加工和存储功能共同分享这一激活量。在认知操作中，当需要的资源超过这一激活量时，加工过程和存储过程开始对资源的要求进行平衡。根据这个模型，工作记忆广度任务是对在加工和存储活动之间对认知资源进行灵活分配能力的测量。例如，在一项阅读工作记忆广度的测试中，如果一个个体对阅读非常熟练，那么在完成对阅读广度任务的加工过程中就只需要占用很少的认知资源，因此他就可以分配出相对较多的剩余认知资源用来靶项目的保持。与此相反，如果一个个体对阅读非常不擅长，在完成对阅读广度任务的加工过程中需要占用较多的认知资源，只能剩下很少的认知

图2同心圆模型

资源进行靶项目的保持，因此导致这个个体得到较低的广度分数。通过这个例子可以看出，工作记忆的广度决定于个体对操作任务的熟悉程度，如果对操作任务比较熟悉，就可以有更多的认知资源用来保持，从而得到较高的记忆广度分数。

三、工作记忆广度

（一）工作记忆广度的相关研究

工作记忆广度的大小直接影响着人类完成高级认知活动的效率，因此工作记忆的广度在记忆心理学界一直倍受关注。Miller(1956)提出了神奇的数字7，认为人类的短时记忆的平均广度为7±

2.任务转换假设(TaskSwitchinghypothesis)。Towse和Hitch［10］等人对资源分享模型提出质疑。

他们采用计数广度(Countingspan)任务，并使这个任务在两个维度上进行变化:从非靶目标中区分出靶目标需要的注意资源、靶目标的数量。根据资源分享理论，当计数操作需要占用更多的注意资源时，工作记忆广度应该变小。实验结果发现，当

2。Cowan（2001）在总结了自己和他人的研究的基

础上发表论文《神奇的数字4:心理存储能力的再认识》［8］，重新考察了短时记忆的存储容量，形成了一个关于工作记忆容量的框架。其核心概念就

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完成操作的时间相等时，高注意计数任务和低注意计数任务的工作记忆广度相同。该实验说明，

Kylloner等人发现工作记忆和不同推理的相关在0.74~0.93之间［14］，但他所采用的工作记忆任务与

推理任务之间存在一些共同特征。Suess等人运用

Carpenter的资源分享模型还不能完全说明工作记

忆广度的个体差异。

11个工作记忆任务和6个智力测验（包括3个推

理测验，1个创造力测验，1个速度测验和1个记忆测验），对此问题进行了深入研究，通过验证性因素分析和结构方程模型发现，工作记忆容量（workingmemorycapacity，WMC）与智力高度相关，相关程度最高的是推理能力［15］。可以看出，工作记忆与推理之间关系紧密，并在一定程度上能够很好地预测推理能力。

Towse和Hitch在上面的实验中还发现:对于

需要相同注意资源的任务，当完成这个任务花的时间较长时，工作记忆广度小。为了解释这种现象，Hitch等人提出了任务转换假设(TaskSwitch-

inghypothesis)。根据任务转换假设的观点，被试在

完成工作记忆广度任务时，需要在加工需求和存储需求之间来回进行转换。这个假设的主要方面是用加工需求与存储需求之间的间接关系代替了二者之间直接的、交换的关系，更为重要的是，在广度任务中，完成加工成分的效率对靶项目在记忆中保持的时间产生影响，进而影响着这些靶项目的遗忘度。从这个角度出发，任务转换假设解释了为什么加工效率比较低的被试在工作记忆广度任务中得到较低的成绩，而加工效率高的被试则得到较高的成绩。

2．推理与工作记忆关系的理论模型研究。推

理与工作记忆关系的理论模型主要有心理逻辑理论、心理模型理论、双重加工理论三种。其中，前两种理论认为在推理过程中规则的使用或模型的建构都受到WMC的制约；而双重加工理论认为工作记忆在推理中的作用取决于被试所运用的策略或知识。

此外，对各类推理与工作记忆关系进行研究发现，工作记忆的各成分在不同类型推理中作用程度存在差异，不同形式训练会影响工作记忆在推理中的作用模式。不管推理任务的要求如何，WMC都是影响推理成绩的重要因素。研究者运用神经成像技术，试图将纯粹的推理过程以及与之相关的更基本认知过程的神经机制区分开来，从而加深了人们对不同类型推理内部加工的脑机制的认识。

四、工作记忆应用研究（一）学习与工作记忆

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。鲁忠义、张亚静采用发音抑制和无关言语的实验范式探查语音回路在汉语阅读理解中的作用，结果发现通过发音抑制和无关言语证明，语音回路中的发音复述装置和语音存储装置在汉语阅读理解中起着重要作用［11］。Turner和

五、总结与展望

（1）目前关于工作记忆的研究尽管很热，但不同的研究者的侧重点并不同，致使工作记忆的概念和内涵需要更清晰的界定。

（2）工作记忆的理论模型有了进一步的发展，说明了研究者在原有的理论模型的基础上进行了总结并完善了旧理论，但同样应该重视的是该领域各个理论之间的协调。

（3）工作记忆的应用研究领域，在研究方法、研究对象等方面还有待进一步研究。参考文献：

［1］

Engle［12］发现，阅读广度任务和操作广度任务都可

以显著的预测阅读能力。Daneman和Hannon［13］也发现，基于言语的和基于数字的广度任务都与言语能力测试有显著相关。

（二）推理与工作记忆

工作记忆与推理的关系密不可分。以往的文献主要从4个方面对这两者之间的关系进行探讨：（1）工作记忆的含义及其在推理中作用的相关研究；（2）推理与工作记忆关系的理论模型；（3）不同类型推理与工作记忆的实验研究；（4）推理与工作记忆的认知神经研究。

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责任编辑：刘承云

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OnWorkingMemory

ZHENYa-nan,

(FujianNormalUniuersity,EdacationScienceCollege,FuzhouFujian350007，China)

Abstract:Workingmemoryisoneofthehottopicsinthefieldofmemoryresearch.Thispaperreviewedsystematicallythead-vancedstudiesonworkingmemory,whichincludedfouraspects,i.e.,theconceptsofworkingmemory,theoreticalmodelsofwork-ingmemory,studiesonworkingmemorycapacityandtheindividualdifferencesinworkingmemoryandstudiesontheapplicationofworkingmemory.

Keywords:workingmemory,workingmemorymodel,workingmemorycapacity

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