基于回歸分析的記憶廣度試驗(yàn)研究

劉克輝，閆曉俊，趙一姝，敬小非，鄒碧海

(重慶科技學(xué)院安全工程學(xué)院，重慶 401331)

0 引言

短時(shí)記憶也稱“工作記憶”，是指信息在頭腦中保持2分鐘以內(nèi)的記憶。短時(shí)記憶的信息容量可用組塊作為單位來測量。美國心理學(xué)家米勒發(fā)表一篇論文《神奇的數(shù)7加減2:我們加工信息能力的某些限制》［1］，米勒認(rèn)為短時(shí)記憶的信息容量為7±2個(gè)組塊，這個(gè)數(shù)量是相對恒定的，這就是短時(shí)記憶的組塊理論［2］［3］［4］。米勒的組塊理論得到許多研究的支持”.陳俊等認(rèn)為影響短時(shí)記憶廣度的因素很多。不同性質(zhì)的材料短時(shí)記憶容量也不同。以漢字、圖形、數(shù)字、位置等四種性質(zhì)特征的材料的實(shí)驗(yàn)表明，數(shù)字類短時(shí)記憶容量最大，其次是圖形類，再次是漢字類，位置類的短時(shí)記憶容量最少［5］。大學(xué)生數(shù)字短時(shí)記憶廣度在8～10之間［6］。喻柏林則認(rèn)為刺激的不同呈現(xiàn)方法會影響被試對不同材料注意力的分配［7］。信息進(jìn)入短時(shí)記憶時(shí)，它的強(qiáng)度最大，易被我們所意識，但得不到復(fù)述時(shí)，其強(qiáng)度會隨時(shí)間推移而衰減，很快導(dǎo)致遺忘。

短時(shí)記憶在現(xiàn)代化工業(yè)和軍事通訊工程中有著重要的作用。儀表刻度盤上印刻的數(shù)字、字母、漢字和一些專用的符號，統(tǒng)稱為字符。由于刻度的功能通過字符加以完備，字符的形狀、大小和立位又直接影響著識讀效率，因此字符的設(shè)計(jì)應(yīng)力求清晰地顯示信息，給人以深刻的印象［8］。例如，在自動(dòng)化控制系統(tǒng)中，人們需要按儀表顯示的數(shù)據(jù)進(jìn)行操作和控制，因此，必須暫時(shí)記住儀表顯示的數(shù)據(jù)。操作之后，數(shù)據(jù)沒有保持的必要，則被迅速遺忘，這就是短時(shí)記憶在人機(jī)系統(tǒng)中的運(yùn)用。

短時(shí)記憶的容量又稱為記憶廣度，指彼此無關(guān)事物短暫呈現(xiàn)后能記住的最大數(shù)量。筆者通過JGW－B心理實(shí)驗(yàn)臺速示器單元測量160名大學(xué)生對數(shù)字和字母的記憶廣度，應(yīng)用SPSS軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理與分析，重點(diǎn)分析記憶廣度與短時(shí)呈現(xiàn)的關(guān)系、不同材料、性別對記憶廣度的影響，本文主要針對數(shù)字和字母的記憶廣度進(jìn)行研究分析，為視覺顯示器儀表刻度盤的數(shù)字、字母設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)，對提高識讀效率的重要性具有一定參考意義。

1 實(shí)驗(yàn)方案

1.1 測試對象

重慶科技學(xué)院在校大學(xué)生160名(男90，女70)，18～22歲，所有被試均視力或矯正視力正常，身體健康。

1.2 儀器及材料

1)JGW－B心理實(shí)驗(yàn)臺速示器單元，背景卡片一張，記錄用紙兩套。

2)寫有3－13位數(shù)字的卡片3組，每組11張，共33張。

3)寫有3－13個(gè)英文字母的卡片3組，每組11張，共33張。

1.3 測試步驟

1)主試接通速示器電源，將開關(guān)選擇“ON”，調(diào)節(jié)A、B視場，使兩個(gè)視場明度基本一致?！肮ぷ鞣绞竭x擇”A選“定時(shí)”、B選“定時(shí)”、選A－B順序方式?！岸〞r(shí)選擇”A為1秒，B為5秒。然后B視場輸入背景卡片1張。

2)被試坐在速示器觀察窗前，面部貼緊觀察窗，指導(dǎo)語:“我將呈現(xiàn)一組數(shù)字，要求你努力記住，當(dāng)其消失后，立即將它默寫下來?！敝髟囋贏視場逐個(gè)呈現(xiàn)3位數(shù)字卡片，每個(gè)卡片呈現(xiàn)1秒鐘。要求被試在每個(gè)卡片呈現(xiàn)后5秒鐘之內(nèi)將剛看到的3個(gè)數(shù)字全部默寫出來。

3)用上法將4－13位數(shù)字組依次進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，直至數(shù)字序列連續(xù)3次不能通過為止。

4)用上述程序測定英文字母的短時(shí)記憶廣度。

5)更換被試重復(fù)上面的實(shí)驗(yàn)。

2 數(shù)據(jù)處理與分析

2.1 繪制散點(diǎn)圖［10］

利用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，取5次不同呈現(xiàn)時(shí)間的記憶廣度的平均值，繪制短時(shí)記憶廣度與呈現(xiàn)時(shí)間關(guān)系的散點(diǎn)圖，見圖1。

圖1 數(shù)字的短時(shí)記憶廣度值

2.2 觀察數(shù)據(jù)的分布

從圖1可見，呈現(xiàn)時(shí)間與短時(shí)記憶有明顯的線性回歸趨勢，也沒有發(fā)現(xiàn)強(qiáng)影響點(diǎn)，可以繼續(xù)后面的分析。

2.3 擬合回歸直線

運(yùn)用SPSS，進(jìn)行記憶廣度數(shù)據(jù)擬合，得到如下回歸方程:

數(shù)字:

英文字母:

其中，y為記憶廣度，單位為個(gè);x為呈現(xiàn)時(shí)間，單位為毫秒。

根據(jù)上述回歸方程，繪制數(shù)字與英文字母記憶廣度函數(shù)。見圖2、圖3。

圖2 數(shù)字記憶廣度函數(shù)

圖3 英文字母記憶廣度函數(shù)

2.4 殘差分析

限于篇幅，以數(shù)字類型記憶材料為例進(jìn)行回歸方程(1)的殘差分析。

2.4.1 殘差是否獨(dú)立

考察應(yīng)變量y取值是否相互獨(dú)立。采用Durbin－watson殘差序列相關(guān)性檢驗(yàn)進(jìn)行分析。

表1 Anovab

以時(shí)間變化觀測值為橫軸，殘差為縱軸的散點(diǎn)圖，可以用于觀察殘差是否有隨應(yīng)變量增大而改變的趨勢，也就是診斷應(yīng)變量的獨(dú)立性。由圖2.4可見，殘差的絕對值都不大于2，未發(fā)現(xiàn)有極端值。

2.4.2 殘差是否為正態(tài)分布

這實(shí)際上是考察應(yīng)變量y取值是否符合正態(tài)分布。采用殘差列表及一些相關(guān)指標(biāo)來分析，其直觀方法是圖示法，見表2及圖2.5。

表2 常數(shù)項(xiàng)和系數(shù)檢驗(yàn)結(jié)果

在線性回歸中，我們需要關(guān)注非標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)和標(biāo) 準(zhǔn)系數(shù)。結(jié)果表明，常數(shù)項(xiàng)和變量均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

圖4 殘差的正態(tài)P－P圖

圖5 殘差直方圖

綜上所述，得到的回歸方程在統(tǒng)計(jì)學(xué)意義上是有效的模型。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

3.1 個(gè)體差異

在日常生活中，人們經(jīng)常會記憶一些數(shù)字序列，最為常見的是電話號碼。有的人只需他人口頭敘述一次便能復(fù)述出來，而有的人卻不具備這種能力［9］。

通過對 161 位同學(xué)在 400 ms、800 ms、1000 ms、1400 ms、1800 ms的呈現(xiàn)時(shí)間下，分別進(jìn)行數(shù)字、字母的記憶廣度測試，并對其實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，分析結(jié)果見圖6。

由圖6可以看出，記憶廣度存在個(gè)體差異性。

3.2 性別差異

通過對90位男生，70女生的記憶廣度進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)性別對短時(shí)記憶廣度無明顯差異，見圖7、圖8所示。

3.3 記憶材料差異

分別對不同位數(shù)的數(shù)字和字母刺激之間的記憶廣度進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)數(shù)字記憶廣度高于字母記憶廣度。由圖9可知。

圖6 記憶廣度數(shù)據(jù)記錄

圖7 呈現(xiàn)時(shí)長400 ms男性數(shù)字與英文字母短時(shí)記憶廣度

圖8 呈現(xiàn)時(shí)長400 ms時(shí)女性數(shù)字與英文字母短時(shí)記憶廣度

圖9 英文、數(shù)字記憶廣度趨勢對比圖

4 結(jié)論與建議

4.1 結(jié)論

1)通過對數(shù)據(jù)進(jìn)行散點(diǎn)圖繪制，觀察記憶廣度隨呈現(xiàn)時(shí)間的變化趨勢，確定可以進(jìn)行線性回歸分析。

2)回歸模型擬合完畢后，通過殘差分析結(jié)果考察模型可靠性。

3)進(jìn)一步分析記憶廣度的影響因素，發(fā)現(xiàn)記憶廣度存在個(gè)體差異。

4)數(shù)字的記憶廣度要比英文短時(shí)記憶廣度高。

5)記憶廣度無性別顯著性差異。

4.2 建議

在進(jìn)行視覺顯示器儀表刻度盤的數(shù)字、字母設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)充分利用數(shù)字記憶廣度高的特點(diǎn)，加大數(shù)字的運(yùn)用。增強(qiáng)識讀效率。

對于短時(shí)記憶的實(shí)驗(yàn)，外界對被試有極大的影響，所以主試和其他實(shí)驗(yàn)人員必須保持安靜，被試才能把注意力集中在實(shí)驗(yàn)上，否則實(shí)驗(yàn)結(jié)果的客觀性存在問題。

［1］ Miner G.A，The Magical Number Seven Plus or MinusTwo:Some Limits on Our Capacity for Processing Information［M］.Psychological Review，63，81 －87，1956.

［2］ Simon H A.How Big is a Chunk［M］.Science 183.482 －488，1974.

［3］ 喻柏林，荊共誠.司馬賀.漢語語詞的短時(shí)記憶廣度［J］.心理學(xué)報(bào).1985，(4):361 －36.

［4］ 張武田，彭瑞祥，司馬賀.漢語字詞的短時(shí)記憶容量啪［J］.心理學(xué)報(bào).1986，(2):133 －139.

［5］ 陳輝.短時(shí)記憶容量的年齡特點(diǎn)和材料特點(diǎn)［J］.天津師大學(xué)報(bào)1988，(4):25－30.

［6］ 陳俊，邵海鵬.駕駛?cè)藢煌?biāo)志視認(rèn)的短時(shí)記憶衰減模型研究［J］.西華大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2010，(6):32 －37，42.

［7］ 喻柏林.中英文語言材料的短時(shí)記憶容量［J］.心理科學(xué)通訊，1990，(6):32 －37.

［8］ 歐陽文昭，廖可兵.安全人機(jī)工程學(xué)［M］.北京:煤炭工業(yè)出版社，2002:165.

［9］ 段再復(fù).數(shù)字短時(shí)記憶廣度、詞語類型對關(guān)聯(lián)性錯(cuò)誤記憶的影響［J］.沈陽師范大學(xué)學(xué)報(bào)，2011，35(6):164－166.

［10］ 薛薇.基于SPSS的數(shù)據(jù)分析［M］.北京:中國人民大學(xué)出版社，2011:204－211.