語(yǔ)音環(huán)路視空間模板在同底數(shù)冪比較過(guò)程中

語(yǔ)音環(huán)路視空間模板在同底數(shù)冪比較過(guò)程中第1頁(yè)，課件共21頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.引言1.1工作記憶（WorkingMemory,WM)1974年Baddeley和Hitch提出三成分工作記憶系統(tǒng)后，工作記憶概念逐步取代了早前的短時(shí)記憶概念。之后，該模型得到了進(jìn)一步的發(fā)展與完善。它由中央執(zhí)行系統(tǒng)（centralexecutivesystem)、語(yǔ)音環(huán)路(phonologicalloop)和視空間模板（visuospatialsketchpad)組成。引自Baddeley,A.D.Isworkingmemorystillworking.EuropeanPsychologist.2002,7(2):85-97.第2頁(yè)，課件共21頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月語(yǔ)音環(huán)路和視空間模板的作用Baddeley等人研究（Baddeley,1996,2000,2002)表明:語(yǔ)音環(huán)路主要負(fù)責(zé)儲(chǔ)存和保持語(yǔ)言信息；視空間模板主要負(fù)責(zé)儲(chǔ)存和保持視覺和空間信息。語(yǔ)音環(huán)路和視空間模板具有容量有限性的特點(diǎn)，而且其儲(chǔ)存的信息沒有得到復(fù)述（rehearsal)通常在2-3秒左右的時(shí)間后就會(huì)消失。即容量有限性和信息儲(chǔ)存的短暫性。第3頁(yè)，課件共21頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月工作記憶和短時(shí)記憶（short-termmemory)概念的區(qū)別工作記憶概念強(qiáng)調(diào)在信息儲(chǔ)存的同時(shí)對(duì)信息的保持，而短時(shí)記憶只強(qiáng)調(diào)信息的保持。工作記憶的特點(diǎn)更加符合學(xué)習(xí)過(guò)程中的知識(shí)的記憶特點(diǎn)。一般而言，學(xué)生需要一邊聽教師講課，即接受教師提供的信息，同時(shí)要保持住某些信息。當(dāng)學(xué)生在解決數(shù)學(xué)問題時(shí)，不僅要對(duì)信息進(jìn)行處理或加工，同時(shí)也需要保持住數(shù)學(xué)問題的某些信息（如運(yùn)算關(guān)系或某些數(shù)字）等。第4頁(yè)，課件共21頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.2相關(guān)研究工作記憶在數(shù)學(xué)認(rèn)知中的作用研究歷史最早可追溯到Hitch（1978）的研究。至今為止，關(guān)于工作記憶和數(shù)學(xué)認(rèn)知關(guān)系的研究多集中于初等算術(shù)認(rèn)知領(lǐng)域（Logie,&Gihoooly,&Wynn,1994;Lemaire,Abdi,&Fayol,1996;DeRammelaere,Stuyven,&Vandierendonck,1999；Seitz,&Schumann-Hengsteler,2000；Fürst,&Hitch,2000;Lee,&Kang,2002；DeRammelaere,2002;Noel,Desert,Aubrun,et.al.2001;Seyler,Kirk,&Ashcraft,2003）很少有研究者對(duì)更為抽象的代數(shù)內(nèi)容進(jìn)行研究。早期初等代數(shù)運(yùn)算研究表明一些簡(jiǎn)單代數(shù)運(yùn)算需要利用工作記憶資源（Anderson,Reder,&Lebiere,1996；Carlson,Sullivan,&Schneider,1989）但這些研究并沒有區(qū)分語(yǔ)音環(huán)路和視空間模板的作用。第5頁(yè)，課件共21頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.3問題提出區(qū)別于算術(shù)運(yùn)算，代數(shù)運(yùn)算存在特殊性。如，代數(shù)符號(hào)讀法中所含的“音素”通常含有多個(gè)音素。譬如，“A3”要讀做“A的三次方”或“A的立方”。這表明，代數(shù)符號(hào)的保持可能難以通過(guò)語(yǔ)言復(fù)述來(lái)實(shí)現(xiàn)，而需要更多地依賴視空間記憶（連四清，方運(yùn)加，2006）。雖然也有研究者認(rèn)為，較算術(shù)運(yùn)算信息而言，代數(shù)運(yùn)算信息可能更具有視覺特性（Anderson,Qin,Sohn,et.al.2003；Kirshner,2004)，但有關(guān)結(jié)論并沒有得到更多實(shí)驗(yàn)證據(jù)的支持。已有研究（Brysbaert，1995；Dehaene,Dupoux,&Mehler,1990）表明：在比較兩個(gè)數(shù)的大小時(shí)，兩個(gè)數(shù)字之間的距離越大，反應(yīng)時(shí)間越短和錯(cuò)誤率越少.但是，至今為止，我們尚不清楚語(yǔ)音環(huán)路和視空間模板的作用是否會(huì)隨著數(shù)字間的距離的大小而發(fā)生變化。第6頁(yè)，課件共21頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.研究方法2.1被試征召30名大學(xué)生，平均年齡22.5歲，在20歲-24歲之間，要求：學(xué)過(guò)指數(shù)函數(shù)并能熟練應(yīng)用指數(shù)函數(shù)的性質(zhì)、右利手、有正?；蚪?jīng)校正后正常視力。2.2實(shí)驗(yàn)材料比較底數(shù)相同的冪的大小，共48個(gè)項(xiàng)目。語(yǔ)音環(huán)路負(fù)荷次級(jí)任務(wù)為詞語(yǔ)記憶，詞語(yǔ)為應(yīng)用頻率相似的常用詞語(yǔ)，如，散步、音樂、暖和、最后等共48個(gè)；視空間負(fù)荷次級(jí)任務(wù)為視空間記憶任務(wù)，材料為不同形狀和位置隨機(jī)出現(xiàn)的簡(jiǎn)單幾何圖形，如心形、長(zhǎng)方形、六邊形、星形等共12種。第7頁(yè)，課件共21頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.3實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)本研究采用3（三種任務(wù)條件）×3（三種底數(shù)類型）×2（兩種指數(shù)類型）的重復(fù)測(cè)量實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。其中任務(wù)條件、底數(shù)類型和指數(shù)類型為被試內(nèi)因素，三種任務(wù)條件為控制條件、詞語(yǔ)記憶條件和視空間記憶條件，以下簡(jiǎn)稱控制任務(wù)、詞語(yǔ)任務(wù)和視空間任務(wù)；三種底數(shù)類型分別為底數(shù)0<a<1、1<a<2、5<a<6，以下分別簡(jiǎn)稱底數(shù)1、底數(shù)2和底數(shù)3；兩種底數(shù)類型分別為指數(shù)之差的絕對(duì)值為1和5，以下分別簡(jiǎn)稱指數(shù)1和指數(shù)2。

第8頁(yè)，課件共21頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.4實(shí)驗(yàn)程序控制條件下只完成主任務(wù)，即完成比較大小任務(wù)。要求被試以最快速度根據(jù)提示語(yǔ)的點(diǎn)擊鼠標(biāo)的左鍵或右鍵作出判斷（如果左邊數(shù)比右邊數(shù)大，則按擊鼠標(biāo)左鍵；右邊比左邊數(shù)大，則按擊鼠標(biāo)右鍵），待被試做出反應(yīng)后自動(dòng)進(jìn)入下題，全部題目出現(xiàn)后，出現(xiàn)“測(cè)試完成”提示語(yǔ)。詞語(yǔ)記憶任務(wù)條件下要求完成主任務(wù)同時(shí)記憶測(cè)試項(xiàng)目后面的詞語(yǔ)，完成四個(gè)主任務(wù)測(cè)試項(xiàng)目后，要求被試按順序回憶剛剛四個(gè)測(cè)試項(xiàng)目后出現(xiàn)的每個(gè)詞語(yǔ)，主試記錄答案，不作正確與否的反饋。視空間記憶任務(wù)條件下要求完成主任務(wù)同時(shí)記憶測(cè)試項(xiàng)目所在的矩形框四個(gè)角上隨即呈現(xiàn)的幾何圖形，每四個(gè)測(cè)試項(xiàng)目后要求被試按順序回憶剛剛出現(xiàn)的圖形的形狀和位置，主試記錄答案，不作反饋。三種任務(wù)條件的順序隨機(jī)安排。第9頁(yè)，課件共21頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論對(duì)反應(yīng)時(shí)和錯(cuò)誤率進(jìn)行3×3×2的重復(fù)測(cè)量方差分析。其中任務(wù)條件、底數(shù)類型和指數(shù)類型均為被試內(nèi)因素。第10頁(yè)，課件共21頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.1語(yǔ)音環(huán)路與同底數(shù)比較大小實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：詞語(yǔ)記憶顯著干擾主任務(wù)。雖然詞語(yǔ)記憶任務(wù)對(duì)同底數(shù)冪比較大小的錯(cuò)誤率干擾作用未達(dá)到顯著水平，但與控制條件相比，詞語(yǔ)記憶任務(wù)下同底數(shù)冪比較大小的錯(cuò)誤率較高，這說(shuō)明詞語(yǔ)記憶任務(wù)還是在一定程度上干擾了同底數(shù)冪比較大小的正確性。因此，語(yǔ)音環(huán)路參與了同底數(shù)冪比較大小的判斷過(guò)程。第11頁(yè)，課件共21頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月與算術(shù)認(rèn)知研究結(jié)果的不同。我們認(rèn)為，在同底數(shù)冪比較大小的程中，被試需要利用語(yǔ)音環(huán)路來(lái)儲(chǔ)存和保持最初判斷的信息，如底數(shù)與1的大小關(guān)系、對(duì)應(yīng)指數(shù)函數(shù)的單調(diào)性以及指數(shù)的大小關(guān)系等信息。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：比較指數(shù)差為1的同底數(shù)冪大小時(shí)，底數(shù)越接近1，詞語(yǔ)記憶任務(wù)對(duì)主任務(wù)的干擾越大；在比較指數(shù)差為5的同底數(shù)冪大小時(shí)，底數(shù)接近1，詞語(yǔ)記憶任務(wù)對(duì)主任務(wù)的干擾越小。這說(shuō)明，語(yǔ)音環(huán)路負(fù)荷受到底數(shù)與1距離大小的影響，同時(shí)也受到指數(shù)之間距離大小的影響。第12頁(yè)，課件共21頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.2視空間模板與同底數(shù)冪比較大小我們?cè)趯?shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)：與詞語(yǔ)記憶任務(wù)的干擾效應(yīng)有所不同，視空間記憶任務(wù)在主任務(wù)的反應(yīng)時(shí)和錯(cuò)誤率上均表現(xiàn)出顯著的干擾性。這說(shuō)明，視空間模板參與了同底數(shù)冪比較大小的判斷過(guò)程。與多位數(shù)數(shù)學(xué)運(yùn)算的研究結(jié)果有所不同，本研究結(jié)果表明視空間模板在同底數(shù)冪大小比較過(guò)程中起著重要作用。第13頁(yè)，課件共21頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月我們認(rèn)為，同底數(shù)冪比較大小過(guò)程中可能含有以下的幾種視空間成分：第一，底數(shù)與1比較大小、兩個(gè)指數(shù)比較大小與它們?cè)诠ぷ饔洃浵到y(tǒng)中表征的心理距離有關(guān)，這種表征的心理距離具有視空間特性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)?shù)讛?shù)與1的距離（或指數(shù)差）越小時(shí)，主任務(wù)的的反應(yīng)時(shí)越大。第二，從數(shù)學(xué)上看，指數(shù)函數(shù)單調(diào)性知識(shí)是同底數(shù)冪比較大小的關(guān)鍵步驟，雖然函數(shù)單調(diào)性知識(shí)應(yīng)用語(yǔ)義關(guān)系來(lái)表達(dá)，但是實(shí)質(zhì)上它描述了自變量左右與函數(shù)值上下的空間位置關(guān)系，因此它可能具有視空間的特性；第三，在指數(shù)函數(shù)單調(diào)性確定冪的大小過(guò)程中，需要由指數(shù)大小來(lái)確定指數(shù)在橫軸上對(duì)應(yīng)點(diǎn)的左右位置，由此來(lái)確定函數(shù)值對(duì)應(yīng)向量的空間位置關(guān)系，然后由此位置關(guān)系確定函數(shù)值的大小。第14頁(yè)，課件共21頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4.結(jié)論研究表明：語(yǔ)音環(huán)路和視空間模板同時(shí)參與同底數(shù)冪比較大小的判斷過(guò)程；同時(shí)，語(yǔ)音環(huán)路和視空間模板的負(fù)荷受到底數(shù)與1距離的大小和指數(shù)差的大小的影響。即當(dāng)?shù)讛?shù)與1越接近和兩指數(shù)差越小時(shí)，語(yǔ)音環(huán)路負(fù)荷和視空間負(fù)荷越大，其越容易受到詞語(yǔ)記憶任務(wù)和視空間記憶任務(wù)的干擾。第15頁(yè)，課件共21頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5.研究展望與多數(shù)語(yǔ)言認(rèn)知所不同，我們?cè)诙鄶?shù)數(shù)學(xué)認(rèn)知實(shí)驗(yàn)中均發(fā)現(xiàn)了視空間模板參與數(shù)學(xué)認(rèn)知過(guò)程。這說(shuō)明，數(shù)學(xué)認(rèn)知具有與語(yǔ)言認(rèn)知不同的特點(diǎn)。工作記憶資源分配策略發(fā)展與個(gè)體差異研究；數(shù)學(xué)表征復(fù)雜性研究第16頁(yè)，課件共21頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月積:(a+b)(a-b)和：a+b差：(a-b)ab第17頁(yè)，課件共21頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月參考文獻(xiàn)1.Baddeley,A.D.Isworkingmemorystillworking.EuropeanPsychologist,2002,7(2):85-97.2.Baddeley,A.D.Exploringthecentralexecutive.TheQuarterlyJournalofExperimentalPsychology,1996,49A(1):5-28.3.Baddeley,A.D.Theepisodicbuffer:Anewcomponentofworkingmemory?TrendsinCognitiveSciences,2000,4:417-423.4.Logie,R.H.,Gilhooly,K.J.&Wynn,V.Countingonworkingmemoryinarithmeticproblemsolving.MemoryandCognition,1994,22(4):395-410.5.Lemaire,P.,Abdi,H.,&Fayol,M.Theroleofworkingmemoryresourcesinsimplecognitivearithmetic.EuropeanJournalofExperimentalPsychology,1996,8(1):73-103.6.DeRammelaere,S.,Stuyven,E.&Vandierendonck,A.TheContributionofWorkingMemoryResourcesintheVerificationofSimpleMentalArithmeticsums.PsychologicalResearch,1999,62:72-77.第18頁(yè)，課件共21頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月7.Seitz,K.&Schumann-Hengsteler,R.Mentalmultiplicationandworkingmemory.EuropeanJournalofCognitivePsychology,2000,12:552-570.8.Lee,K.-M.&Kang,S.Y.Arithmeticoperationandworkingmemory:differentialsuppressionindualtasksCognition,2002,83B:63-86.9.Fürst,A.J.,&Hitch,G.H.Separaterolesforexecutiveandphonologicalcomponentsofworkingmemoryinmentalarithmetic.Memory&Cognition,2000,28(5):774-782.10.DeRammelaere,S.Theroleofworkingmemoryinmentalarithmetic.Doctoratedissertation.Ghent:DepartmentofExperimentalPsychology,GhentUniversity,2002.11.Noel,M.P.,Desert,M.,Aubrun,A.,et.al.Involvementofshort-termmemoryincomplexmentalcalculation.MemoryandCognition,2001,29(1):34-42.第19頁(yè)，課件共21頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月12.Seyler,D.J.,Kirk,E.P.,&Ashcraft,M.H.Elementarysubtraction.JournalofExperimentalPsychology:Learning,Memory,andCognition,2003,29（6）：1339-1352.13.Hitch,G.J.Theroleofshort-termworkingmemoryinmentalarithmetic.CognitivePsychology,1978,10(3):302-323.14.Anderson,J.R.,Reder,L.M.,&Lebiere,C.Workingmemory:Activationlimitationsonretrieval.CognitivePsychology,1996,30(3),221-256.15.Carls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