任務(wù)呈現(xiàn)方式、雙任務(wù)反應(yīng)順序影響算術(shù)估算策略選擇與執(zhí)行*

艾繼如 張紅段 司繼偉 盧 淳 張?zhí)谜?/p>

(山東師范大學(xué)心理學(xué)院, 濟(jì)南 250358)

1 引言

在算術(shù)計(jì)算任務(wù)中, 個(gè)體的行為依賴于所使用的策略(Uittenhove & Lemaire, 2012)。策略是完成較高水平目標(biāo)或任務(wù)的一個(gè)或一系列程序(司繼偉,徐艷麗, 封洪敏, 許曉華, 周超, 2014)。策略運(yùn)用包括策略分布、策略選擇和策略執(zhí)行, 是個(gè)體在問題解決過程中如何選擇策略以及如何使用特定策略去解決問題的過程(Lemaire & Lecacheur, 2011)。有研究顯示, 無論是兩位數(shù)(36×23)還是三位數(shù)(429+287)的算術(shù)估算問題, 個(gè)體在上調(diào)策略(將兩個(gè)加數(shù)都向上調(diào)整到最接近的整十?dāng)?shù)然后相加, 如46+78, 上調(diào)策略：50+80=130)中的反應(yīng)時(shí)間明顯長于下調(diào)策略(將兩個(gè)加數(shù)的個(gè)位數(shù)字舍去, 變成整十?dāng)?shù), 然后相加, 如43+69, 下調(diào)策略：40+60=100),且正確率低于下調(diào)策略(Lemaire & Lecacheur, 2002)?，F(xiàn)有研究指出算術(shù)策略的運(yùn)用會(huì)受到各種因素的影響, 如情境特征、個(gè)體特征、文化差異(Imbo &LeFevre, 2009, 2011)、前一問題的策略使用(Ardiale &Lemaire, 2012; Lemaire & Lecacheur, 2010; Schneider &Anderson, 2010 )等。

中央執(zhí)行作為工作記憶中的核心成分, 是對當(dāng)前信息加工的管理、監(jiān)督和控制系統(tǒng)(Baddley & Hitch,1974), 對個(gè)體的算術(shù)任務(wù)表現(xiàn)有著重要影響。Imbo和Vandierendonck (2007)發(fā)現(xiàn)被試完成心算任務(wù)的策略執(zhí)行表現(xiàn)會(huì)受到中央執(zhí)行負(fù)荷的影響, 無負(fù)荷實(shí)驗(yàn)條件下的反應(yīng)時(shí)間短, 正確率高。國內(nèi)的近期研究也發(fā)現(xiàn)無負(fù)荷實(shí)驗(yàn)條件下, 個(gè)體的策略選擇適應(yīng)性表現(xiàn)最好(司繼偉, 楊佳, 賈國敬, 周超, 2012)。個(gè)體的策略運(yùn)用過程易受中央執(zhí)行成分的制約(Hodzik & Lemaire, 2011), 而雙任務(wù)協(xié)調(diào)屬于中央執(zhí)行的重要成分, 它體現(xiàn)了個(gè)體合理分配注意力、保證兩個(gè)任務(wù)順利完成的能力(彭華茂, 張凌, 申繼亮,2009)?？梢妭€(gè)體的策略運(yùn)用可能會(huì)在一定程度上受到雙任務(wù)協(xié)調(diào)能力的制約。

與單獨(dú)執(zhí)行每個(gè)任務(wù)相比, 個(gè)體同時(shí)從事兩個(gè)任務(wù)的反應(yīng)時(shí)間往往更長、正確率往往更低(Schubert,Fischer, & Stelzel, 2008; Szameitat, Lepsien, von Cramon,Sterr, & Schubert, 2006)。雙任務(wù)協(xié)調(diào)的存在促使許多研究者尋找影響雙任務(wù)協(xié)調(diào)的因素。有研究發(fā)現(xiàn),當(dāng)前后兩個(gè)實(shí)驗(yàn)中任務(wù)呈現(xiàn)順序不同時(shí), 被試需付出更多的努力, 表現(xiàn)為外側(cè)前額葉激活程度增加(Szameitat et al., 2006)。Leonhard和Ulrich (2011)使用視覺任務(wù)(加號(hào)和減號(hào)辨別任務(wù))和聽覺任務(wù)(聲音左右辨別)作為雙任務(wù), 結(jié)果發(fā)現(xiàn)刺激呈現(xiàn)順序和準(zhǔn)備對中央加工階段具有重要作用。關(guān)于雙任務(wù)協(xié)調(diào)的理論模型主要有3種：反應(yīng)選擇瓶頸模型認(rèn)為個(gè)體信息加工中存在一個(gè)瓶頸, 在瓶頸階段個(gè)體一次只能加工一個(gè)任務(wù); 而中樞能量共享模型主張個(gè)體的中樞反應(yīng)選擇對信息是平行加工的, 總認(rèn)知資源的有限導(dǎo)致分到每個(gè)任務(wù)上的資源有限, 從而導(dǎo)致兩個(gè)任務(wù)上的反應(yīng)時(shí)延長; 執(zhí)行控制交互作用模型則著眼于個(gè)體對兩個(gè)任務(wù)的協(xié)調(diào)控制過程,強(qiáng)調(diào)個(gè)體根據(jù)不同情境靈活的選擇不同策略。那么在估算相關(guān)雙任務(wù)中, 被試的表現(xiàn)用哪一種理論來解釋更加恰當(dāng)呢？這也是我們要探究的問題。

選擇/無選法是Siegler和Lemaire (1997)發(fā)展起來的研究策略選擇的新興范式, 能對策略選擇進(jìn)行無偏估計(jì)。該范式包括兩種實(shí)驗(yàn)條件：有選條件下,被試可自由選擇想要使用的策略解決每個(gè)問題：無選條件下,被試必須使用給定策略解決所有問題。無選條件下的策略數(shù)目和有選條件下被試的可選策略數(shù)目相等(張紅段, 王玉璇, 胡冬梅, 李紅霞, 司繼偉, 2015)。本研究中的策略運(yùn)用條件主要有：最佳選擇(有選條件)、無選上調(diào)、無選下調(diào)。此外, 當(dāng)估算題目的數(shù)字消失時(shí), 被試需要在頭腦中保持題目信息, 這就會(huì)占用大量的工作記憶資源從而導(dǎo)致被試的策略運(yùn)用受到一定程度的影響。

本研究將以算術(shù)估算為突破口, 通過設(shè)置不同的雙任務(wù)情境考察個(gè)體雙任務(wù)協(xié)調(diào)能力, 我們推測估算題目的數(shù)字消失與否會(huì)對雙任務(wù)表現(xiàn)產(chǎn)生影響。估算題目的數(shù)字消失的條件下, 個(gè)體在兩個(gè)任務(wù)上的反應(yīng)時(shí)更長, 錯(cuò)誤率更高。通過對不同雙任務(wù)情境下策略運(yùn)用表現(xiàn)變化的考察, 能揭示個(gè)體究竟如何根據(jù)任務(wù)情境變化, 靈活地選擇并執(zhí)行算術(shù)策略, 有助于探測個(gè)體算術(shù)加工的內(nèi)在機(jī)制以及探討雙任務(wù)協(xié)調(diào)理論模型對當(dāng)前任務(wù)中被試表現(xiàn)的解釋力, 從而為揭示工作記憶與策略運(yùn)用的靈活性、適應(yīng)性之間的內(nèi)在聯(lián)系提供一定證據(jù)支持。

2 實(shí)驗(yàn)1

2.1 目的與假設(shè)

2.1.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/h4>

通過設(shè)置兩個(gè)不同的雙任務(wù)情境(估算題目的數(shù)字消失與不消失), 對被試雙任務(wù)協(xié)調(diào)的行為表現(xiàn)進(jìn)行考察, 分析任務(wù)呈現(xiàn)方式、雙任務(wù)反應(yīng)順序?qū)€(gè)體的算術(shù)策略選擇與執(zhí)行的影響。

2.1.2 研究假設(shè)

(1)估算題目的數(shù)字消失時(shí), 個(gè)體完成兩個(gè)任務(wù)需要更多的認(rèn)知資源, 兩個(gè)任務(wù)都回答正確的比例有所下降; (2)估算題目的數(shù)字消失條件對個(gè)體策略選擇的影響更大, 為避免資源的耗竭, 個(gè)體可能會(huì)傾向于選擇較簡單的策略; (3)上調(diào)策略的反應(yīng)時(shí)間長, 錯(cuò)誤率高, 策略執(zhí)行中, 估算題目的數(shù)字消失的條件對上調(diào)策略的影響更大。

2.2 方法

2.2.1 被試

隨機(jī)選擇在校大學(xué)生31人, 男生17人, 女生14人, 平均年齡20.85歲。

2.2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用2(估算題目的數(shù)字消失與否：消失, 不消失)×3(策略運(yùn)用條件：最佳選擇, 無選上調(diào), 無選下調(diào))被試內(nèi)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì), 因變量為被試兩個(gè)任務(wù)的反應(yīng)時(shí)和正確率。字母任務(wù)中, 如果被試輸入的答案等于兩個(gè)字母代表的數(shù)字相加之和則判定為正確。估算任務(wù)中：無選條件下, 被試輸入的估算答案等于按照相應(yīng)的方法將兩個(gè)運(yùn)算數(shù)調(diào)整到整十?dāng)?shù)后相加的結(jié)果(無選上調(diào)：46+78, 被試輸入130, 則判定為正確; 無選下調(diào)：46+78, 被試輸入110則判定為正確), 最佳條件下, 被試對上調(diào)題目選擇了上調(diào)策略, 對下調(diào)題目選擇了下調(diào)策略(上調(diào)題目：46+78, 被試輸入130, 則表明被試選對了策略并得到了更精確的估算結(jié)果; 下調(diào)題目34+52, 被試輸入80, 則表明被試選對了策略到了更精確的估算結(jié)果)判定為正確。

2.2.3 實(shí)驗(yàn)材料

兩位數(shù)加法估算任務(wù)(主任務(wù))：120道題目, 分3個(gè)區(qū)組, 最佳選擇條件下48道題目, 無選上調(diào)和無選下調(diào)條件下各36道題目。3個(gè)區(qū)組的精確計(jì)算的正確答案平均值分別為131.52, 131.11, 131.44。題目全部為混合題目(即一個(gè)加數(shù)的個(gè)位數(shù)字大于5,另一個(gè)加數(shù)的個(gè)位數(shù)字小于5), 和為三位數(shù)。若兩個(gè)加數(shù)個(gè)位數(shù)字相加和大于10, 則為上調(diào)題, 若兩個(gè)加數(shù)個(gè)位數(shù)字相加和小于10, 則為下調(diào)題。每個(gè)區(qū)組中, 上、下調(diào)題目各占一半。每個(gè)區(qū)組又分成兩個(gè)小組：估算題目的數(shù)字消失組與不消失組, 兩個(gè)小組內(nèi)上、下調(diào)題目亦各占一半, 兩個(gè)加數(shù)中大數(shù)在前的題目占所有題目的1/2, 正確答案和估算值之間的差異在兩個(gè)小組之間進(jìn)行匹配, 最佳選擇條件下為8.13, 8.33; 無選上調(diào)條件下為10, 10.56; 無選下調(diào)條件下為10.17, 9.94。該任務(wù)已在前期研究中得到使用(司繼偉等, 2012; 楊佳, 2012)。關(guān)于估算題目的選擇, 主要對以下幾方面進(jìn)行了控制：1)個(gè)位數(shù)字中沒有0或5; 2)兩個(gè)加數(shù)的十位或個(gè)位數(shù)字不能重復(fù); 3)每個(gè)加數(shù)個(gè)位和十位數(shù)字不能重復(fù); 4)兩個(gè)加數(shù)不能調(diào)換位置重新使用(Campbell, 2005)。

字母替代任務(wù)(次任務(wù))：改編自司繼偉等(2012)研究中的字母任務(wù)。與之前不同的是, 本研究并非要求被試將字母排序, 而是要求他們對字母所代表的數(shù)字相加。A、B、C、D 四個(gè)字母分別代表著數(shù)字1、2、3、4, 每兩個(gè)字母組成一對, 共12對, 分別為AB AC AD BA BC BD CA CB CD DA DB DC。實(shí)驗(yàn)中, 兩個(gè)字母連續(xù)快速呈現(xiàn), 當(dāng)?shù)诙€(gè)字母消失后, 被試需輸入兩個(gè)字母所代表的數(shù)字相加的和,若第一個(gè)字母為A, 第二個(gè)字母為B, 被試應(yīng)該輸入答案3。

2.2.4 實(shí)驗(yàn)程序

先向被試介紹兩種任務(wù), 告知被試先反應(yīng)估算任務(wù), 再反應(yīng)字母任務(wù), 且兩個(gè)任務(wù)同等重要, 對每個(gè)任務(wù)都要既快又準(zhǔn)地做出反應(yīng)。主試以紙筆形式給被試呈現(xiàn)2到3道估算題目, 給被試講明白上調(diào)策略和下調(diào)策略兩種估算策略, 強(qiáng)調(diào)最佳選擇條件下要選用會(huì)得到更加接近準(zhǔn)確答案的估算策略。確保被試明白后再讓被試開始實(shí)驗(yàn)。開始實(shí)驗(yàn)時(shí),兩個(gè)任務(wù)同時(shí)呈現(xiàn), 分作3個(gè)區(qū)組：無選上調(diào)、無選下調(diào)和最佳選擇。每個(gè)區(qū)組開始有10道練習(xí)試次, 給予被試正誤反饋。3個(gè)區(qū)組中, 一半題目中估算題目的數(shù)字呈現(xiàn)固定的時(shí)間(策略無選條件下1700 ms, 策略選擇條件下2700 ms)后消失, 一半題目中估算題目的數(shù)字則一直在屏幕上直到被試將兩個(gè)任務(wù)都完成后消失。這兩種情況的出現(xiàn)順序隨機(jī)化。字母任務(wù)的反應(yīng)規(guī)則在3個(gè)區(qū)組中一致。無選條件下, 12對字母對應(yīng)36道算術(shù)題, 將算術(shù)題隨機(jī)分成12組, 每組3道題目, 和字母對相匹配;最佳選擇條件下, 將算術(shù)題隨機(jī)分成12組, 每組4道題目和字母對相匹配。所有被試均按照先無選下調(diào)再無選上調(diào)再最佳選擇的順序完成實(shí)驗(yàn), 被試每完成一個(gè)區(qū)組, 休息3 min。

實(shí)驗(yàn)開始后, 屏幕中央先出現(xiàn)指導(dǎo)語, 被試?yán)斫夂? 按空格鍵消失, 之后出現(xiàn)一個(gè)“+”, 500 ms之后, “+”消失, 屏幕上出現(xiàn)一道算術(shù)題, 算術(shù)題上方有3個(gè)小方框, 其中一個(gè)方框中有一個(gè)字母, 持續(xù)500 ms (由于策略選擇所需時(shí)間較多, 為避免因刺激呈現(xiàn)時(shí)間太短給實(shí)驗(yàn)帶來的干擾, 在最佳策略選擇條件下, 刺激呈現(xiàn)時(shí)間為1000 ms)后, 字母消失,算術(shù)題不變, 700 ms之后(為了消除視覺后像的影響), 算術(shù)題上方的其他方框內(nèi), 出現(xiàn)另一字母, 持續(xù)500 ms (最佳選擇條件下為1000 ms)。之后, 實(shí)驗(yàn)分兩種情況, 或者字母和估算題目的數(shù)字都消失,出現(xiàn)一個(gè)黑屏, 被試先輸入算術(shù)題答案, 再輸入字母答案(見圖1); 或者字母消失, 估算題目的數(shù)字不消失, 被試同樣先輸入算術(shù)題答案, 再輸入字母答案(見圖2)。從字母消失到被試輸入答案的這段時(shí)間為被試的估算反應(yīng)時(shí), 由計(jì)算機(jī)記錄。

圖1 估算題目的數(shù)字消失情境下的雙任務(wù)操作流程

圖2 估算題目的數(shù)字不消失情境下的雙任務(wù)操作流程圖

2.2.5 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS 16.0和Excel 2003對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2.3 結(jié)果

數(shù)據(jù)分析開始之前, 剔除正負(fù)3個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差之外的數(shù)據(jù)和通過莖葉圖選出來的極端數(shù)據(jù), 最終策略選擇條件下的有效被試有29人, 策略執(zhí)行條件下的有效被試有30人。

2.3.1 個(gè)體雙任務(wù)協(xié)調(diào)的結(jié)果

為考察在3個(gè)實(shí)驗(yàn)條件下, 估算題目的數(shù)字消失與否是否會(huì)影響到被試的雙任務(wù)表現(xiàn), 以被試兩個(gè)任務(wù)都回答正確(同一試次中, 字母相加任務(wù)正確并且估算任務(wù)正確)的比率(見表1)作為因變量,進(jìn)行配對樣本t檢驗(yàn), 以確定所設(shè)置的兩個(gè)雙任務(wù)情境的有效性。對3種條件下被試兩個(gè)任務(wù)都回答正確的比率進(jìn)行配對樣本t檢驗(yàn), 結(jié)果顯示：最佳選擇條件下,t(28)=3.95,p< 0.001; 無選上調(diào)條件下,t(29)=3.30,p< 0.01; 無選下調(diào)條件下,t(29)=2.81,p< 0.01?？梢? 估算題目的數(shù)字消失與否的確影響了被試雙任務(wù)表現(xiàn)。在算術(shù)題消失情況下,被試的雙任務(wù)表現(xiàn)更差, 兩個(gè)任務(wù)都回答正確的比例更低, 說明所設(shè)置的兩個(gè)雙任務(wù)情境是有明顯區(qū)別的。并且由表1可知, 3種條件下, 被試對兩個(gè)任務(wù)都回答正確的比例最低的在59%左右, 這說明被試在次任務(wù)上的正確率最低的也在59%左右, 說明被試的確按照要求進(jìn)行了雙任務(wù)加工, 字母任務(wù)起到了干擾作用。

表1 在3個(gè)實(shí)驗(yàn)條件下被試對兩個(gè)任務(wù)都回答正確的比例(M ± SD)

2.3.2 不同雙任務(wù)情境對策略運(yùn)用的影響

分析估算題目的數(shù)字消失與否對個(gè)體估算策略運(yùn)用的影響, 主要考慮策略執(zhí)行和策略選擇兩方面。

策略執(zhí)行時(shí)被試要按指定策略解決問題, 無需根據(jù)個(gè)位數(shù)大小進(jìn)行判斷選擇, 個(gè)位數(shù)的大小對這一過程的影響很小。而策略選擇時(shí), 被試可能根據(jù)個(gè)位數(shù)的大小選擇一種更合理的策略, 顯然這一過程會(huì)影響到被試的反應(yīng)。故在分析策略執(zhí)行時(shí), 我們沒有把題目類型(上調(diào)題、下調(diào)題)作為自變量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理。個(gè)體在兩種無選條件下的估算反應(yīng)時(shí)和正確率見表2。以反應(yīng)時(shí)和正確率為因變量, 進(jìn)行2(策略執(zhí)行條件：無選上調(diào), 無選下調(diào))×2(估算題目的數(shù)字消失與否：消失, 不消失)重復(fù)測量方差分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：策略執(zhí)行條件在反應(yīng)時(shí)上主效應(yīng)顯著,F(1,29)=60.53,p< 0.001, η2=0.676, 上調(diào)條件的反應(yīng)時(shí)顯著長于下調(diào)條件。估算題目的數(shù)字消失與否在正確率上主效應(yīng)顯著,F(1,29)=6.23,p<0.05, η2=0.177, 算術(shù)題消失的情況下, 錯(cuò)誤率更高, 其他主效應(yīng)和交互效應(yīng)均不顯著。

策略選擇條件下, 個(gè)體策略選擇正確的比率(上調(diào)題目選擇上調(diào)策略, 下調(diào)題目選擇下調(diào)策略)結(jié)果見表3。對被試策略選擇正確的比率進(jìn)行2(題目類型：上調(diào)題目、下調(diào)題目)×2(估算題目的數(shù)字消失與否：消失, 不消失)重復(fù)測量方差分析。結(jié)果顯示：估算題目的數(shù)字消失與否主效應(yīng)顯著,F(1,28)=4.71,p< 0.05, η2=0.144, 估算題目的數(shù)字不消失,個(gè)體更容易選擇最佳策略; 題目類型主效應(yīng)不顯著F(1,28)=3.76,p=0.06, η2=0.118; 兩者交互作用不顯著F(1,28)=0.07,p=0.80。

表2 不同策略執(zhí)行條件下被試的正確率與反應(yīng)時(shí)(M ± SD)

表3 個(gè)體在最佳策略選擇條件下策略選擇正確率(M ± SD)

2.4 討論

該實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示, 不同的雙任務(wù)呈現(xiàn)情境會(huì)對個(gè)體的雙任務(wù)表現(xiàn)產(chǎn)生明顯影響。估算題目的數(shù)字消失時(shí), 個(gè)體在兩個(gè)任務(wù)上的表現(xiàn)差, 說明不同雙任務(wù)情境下, 個(gè)體可能需要開展不同的認(rèn)知努力,所消耗的認(rèn)知資源也有差異。本研究中, 估算題目的數(shù)字不消失, 允許個(gè)體將較多認(rèn)知資源集中在字母任務(wù)上, 但當(dāng)估算題目的數(shù)字消失時(shí), 個(gè)體就必須在頭腦中同時(shí)存貯并加工兩個(gè)任務(wù), 就可能會(huì)導(dǎo)致兩個(gè)任務(wù)在反應(yīng)選擇階段的重疊時(shí)間有所延長,加之估算任務(wù)和字母替代任務(wù)都涉及加法運(yùn)算, 兩個(gè)任務(wù)之間就會(huì)產(chǎn)生干擾(Schubert et al., 2008), 從而導(dǎo)致表現(xiàn)相對較差。估算題目的數(shù)字消失對幾種策略條件的影響都達(dá)到顯著水平, 說明任務(wù)呈現(xiàn)方式確實(shí)影響到了算術(shù)估算策略的選擇與執(zhí)行。這也說明, 用執(zhí)行控制交互作用理論來解釋當(dāng)前任務(wù)中被試的雙任務(wù)表現(xiàn)更為合理, 因?yàn)楸辉囁坪醺鶕?jù)情境的變化調(diào)整了雙任務(wù)協(xié)調(diào)策略。

有研究證實(shí)兩個(gè)任務(wù)的難度不匹配時(shí), 任務(wù)1難度比較大時(shí), 個(gè)體便會(huì)優(yōu)先加工任務(wù)2 (Leonhard,Fernández, Ulrich, & Miller, 2011)。本實(shí)驗(yàn)中, 要求被試先反應(yīng)估算任務(wù), 后反應(yīng)字母任務(wù), 那么個(gè)體是否就會(huì)按要求優(yōu)先加工估算任務(wù), 在估算任務(wù)中分配更多資源呢？鑒于前人研究中發(fā)現(xiàn)了反應(yīng)順序的差異會(huì)影響個(gè)體對兩個(gè)任務(wù)的表現(xiàn)(Leonhard &Ulrich, 2011), 并且Sigman和Dehaene (2006)認(rèn)為認(rèn)知資源由任務(wù)1轉(zhuǎn)向任務(wù)2時(shí), 轉(zhuǎn)換過程中會(huì)出現(xiàn)轉(zhuǎn)換代價(jià)。因此有必要考察當(dāng)要求個(gè)體后反應(yīng)估算任務(wù)時(shí), 其策略運(yùn)用表現(xiàn)是否會(huì)出現(xiàn)變化。因此我們進(jìn)一步進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)2。

3 實(shí)驗(yàn)2

3.1 目的與假設(shè)

3.1.1 研究目的

考察當(dāng)個(gè)體先反應(yīng)字母任務(wù), 后反應(yīng)算術(shù)任務(wù)時(shí), 估算題目的數(shù)字消失與否對個(gè)體的算術(shù)策略選擇與執(zhí)行的影響。

3.1.2 研究假設(shè)

(1)估算題目的數(shù)字消失與否影響個(gè)體的雙任務(wù)協(xié)調(diào)表現(xiàn), 估算題目的數(shù)字消失情況下, 個(gè)體對兩個(gè)任務(wù)都回答正確的比例低, 策略選擇的正確率低, 策略執(zhí)行的反應(yīng)時(shí)長, 錯(cuò)誤率高。策略執(zhí)行中,估算題目的數(shù)字消失與否對上調(diào)策略的影響會(huì)更大; (2)與實(shí)驗(yàn)1相比, 實(shí)驗(yàn)2中估算題目的數(shù)字消失對個(gè)體策略選擇的適應(yīng)性影響更明顯; (3)被試會(huì)根據(jù)情境的變化調(diào)整雙任務(wù)協(xié)調(diào)策略。

3.2 方法

3.2.1 被試

隨機(jī)選取在校大學(xué)生40人, 男生10人, 女生30人, 平均年齡為20.55歲 。

3.2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用2(估算題目的數(shù)字消失與否：消失, 不消失)×3(策略運(yùn)用條件：最佳選擇, 無選上調(diào), 無選下調(diào))被試內(nèi)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì), 因變量為被試問題解決的反應(yīng)時(shí)和正確率。

3.2.3 實(shí)驗(yàn)材料

字母替代任務(wù)、兩位數(shù)加法估算任務(wù)同實(shí)驗(yàn)1。

3.2.4 實(shí)驗(yàn)程序同實(shí)驗(yàn)1

與實(shí)驗(yàn)1不同的是, 要求被試先反應(yīng)字母替代任務(wù), 再反應(yīng)估算任務(wù)。實(shí)驗(yàn)開始前告知被試兩個(gè)任務(wù)同等重要, 都要既快又準(zhǔn)的做出反應(yīng)。被試同樣按照先無選下調(diào)再無選上調(diào)再最佳選擇的順序完成實(shí)驗(yàn), 每完成一個(gè)區(qū)組, 休息3 min。

3.2.5 數(shù)據(jù)處理

使用SPSS 16.0和Excel 2003對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。

3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

數(shù)據(jù)分析開始前, 剔除正負(fù)3個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差之外的數(shù)據(jù)和通過莖葉圖選出的極端數(shù)據(jù), 策略選擇條件下有效被試有34人, 策略執(zhí)行條件下有效被試有37人。

3.3.1 個(gè)體的雙任務(wù)協(xié)調(diào)結(jié)果

個(gè)體的雙任務(wù)表現(xiàn)描述統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表4。對被試在3種實(shí)驗(yàn)條件下兩個(gè)任務(wù)都回答正確的比率進(jìn)行配對樣本t檢驗(yàn), 分析估算題目的數(shù)字消失與否是否會(huì)對個(gè)體的雙任務(wù)表現(xiàn)產(chǎn)生影響。結(jié)果顯示,被試在3種實(shí)驗(yàn)條件下對兩個(gè)任務(wù)都回答正確的比率差異顯著。最佳選擇條件下,t(33)=5.94,p< 0.01;無選上調(diào)條件下,t(36)=6.84,p< 0.001; 無選下調(diào)條件下,t(36)=5.62,p< 0.001。

表4 在3個(gè)實(shí)驗(yàn)條件下被試兩個(gè)任務(wù)都回答正確的比例(M ± SD)

3.3.2 不同雙任務(wù)情境對個(gè)體策略運(yùn)用的影響

對被試估算的反應(yīng)時(shí)和正確率(表5)進(jìn)行2(估算題目的數(shù)字消失與否：消失, 不消失)×2(策略執(zhí)行條件：無選上調(diào), 無選下調(diào))重復(fù)測量方差分析。反應(yīng)時(shí)上, 策略執(zhí)行條件主效應(yīng)顯著,F(1,36)=94.17,p< 0.001, η2=0.723, 無選下調(diào)的反應(yīng)時(shí)短于無選上調(diào); 估算題目的數(shù)字消失與否的主效應(yīng)邊緣顯著,F(1,36)=3.97,p=0.05, η2=0.099, 估算題目的數(shù)字不消失時(shí)的反應(yīng)時(shí)更長。兩者的交互作用顯著,F(1,36)=11.03,p< 0.01, η2=0.235, 簡單效應(yīng)分析發(fā)現(xiàn), 無選上調(diào)條件下, 估算題目的數(shù)字消失與否有明顯影響,F(1,36)=11.79,p< 0.01, 估算題目的數(shù)字不消失情況下被試的反應(yīng)時(shí)更長; 而在無選下調(diào)條件下, 估算題目的數(shù)字消失與否對被試的反應(yīng)時(shí)沒有明顯影響,F(1,36)=0.21,p=0.65。

在正確率上, 策略執(zhí)行條件主效應(yīng)不顯著,F(1,36)=0.88,p=0.35; 但估算題目的數(shù)字消失與否主效應(yīng)顯著,F(1,36)=52.293,p< 0.001, η2=0.529, 消失條件下的正確率低于非消失條件; 兩者的交互作用顯著,F(1,36)=4.34,p< 0.05, η2=0.108, 簡單效應(yīng)分析發(fā)現(xiàn), 無選下調(diào)和無選上調(diào)條件下, 估算題目的數(shù)字消失與否均對正確率有明顯影響,F(1,36)下調(diào)=26.87,p< 0.001,F(1,36)上調(diào)=40.54,p< 0.001, 但無選上調(diào)條件下, 估算題目的數(shù)字消失與否所導(dǎo)致的差異要大于無選下調(diào)條件。

個(gè)體在最佳選擇條件下策略選擇的正確率(上調(diào)題目正確選擇了上調(diào)策略、下調(diào)題目正確選擇了下調(diào)策略, 也就是估算結(jié)果的正確率)見表6。對正確率進(jìn)行2(估算題目的數(shù)字消失與否：消失, 不消失)×2(題目類型：上調(diào)題目, 下調(diào)題目)重復(fù)測量方差分析, 結(jié)果表明, 題目類型主效應(yīng)顯著,F(1,33)=10.15,p< 0.05, η2=0.235, 個(gè)體在下調(diào)題目上的正確率更高; 估算題目的數(shù)字消失與否主效應(yīng)顯著,F(1,33)=17.34,p< 0.001, η2=0.344, 估算題目的數(shù)字消失時(shí)個(gè)體的錯(cuò)誤率更高; 兩者交互作用不顯著,F(1,33)=1.22,p=0.277。

在這里, 我們進(jìn)一步使用信號(hào)檢測論中的判斷標(biāo)準(zhǔn)C來衡量實(shí)驗(yàn)1、實(shí)驗(yàn)2中個(gè)體策略選擇的適應(yīng)性(Ardiale & Lemaire, 2012)。我們規(guī)定上調(diào)題目為信號(hào), 個(gè)體使用上調(diào)策略解答上調(diào)題目為擊中,使用下調(diào)策略解答上調(diào)題目為漏報(bào), 下調(diào)題目使用下調(diào)策略為正確否定, 下調(diào)題目使用上調(diào)策略為虛報(bào)。由于兩實(shí)驗(yàn)中被試的選取都是隨機(jī)的, 可以認(rèn)為兩組被試間無差異。鑒于判斷標(biāo)準(zhǔn)C會(huì)受到情境因素的影響, 我們推想兩個(gè)實(shí)驗(yàn)條件、兩種實(shí)驗(yàn)情境中個(gè)體的判斷標(biāo)準(zhǔn)會(huì)存在差異。策略選擇中個(gè)體判斷標(biāo)準(zhǔn)和辨別力指標(biāo)的描述統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表7。

被試在上調(diào)題目中傾向于使用上調(diào)策略, 策略選擇的適應(yīng)性很高。但是對判斷標(biāo)準(zhǔn)C進(jìn)行2(實(shí)驗(yàn)條件：實(shí)驗(yàn)1、實(shí)驗(yàn)2)×2(估算題目的數(shù)字消失與否:消失、不消失)重復(fù)測量方差分析, 未發(fā)現(xiàn)任何主效應(yīng)和交互效應(yīng)。對d′進(jìn)行2(實(shí)驗(yàn)條件：實(shí)驗(yàn)1、實(shí)驗(yàn)2)×2(估算題目的數(shù)字消失與否:消失、不消失)重復(fù)測量方差分析。結(jié)果估算題目的數(shù)字消失與否的主效應(yīng)顯著,F(1,57)=18.03,p< 0.001, η2=0.24,實(shí)驗(yàn)條件主效應(yīng)不顯著,F(1,57)=2.44,p=0.12。實(shí)驗(yàn)條件和估算題目的數(shù)字消失與否的交互作用顯著,F(1,57)=6.43,p< 0.05, η2=0.101, 簡單效應(yīng)分析發(fā)現(xiàn), 估算題目的數(shù)字不消失時(shí), 先反應(yīng)估算任務(wù)或先反應(yīng)字母替代任務(wù)對策略選取的適應(yīng)性影響不顯著,F(1,57)=0.10,p=0.75。而估算題目的數(shù)字消失時(shí), 先反應(yīng)估算任務(wù)或先反應(yīng)字母替代任務(wù)對策略選取的適應(yīng)性影響顯著,F(1,57)=6.03,p<0.05。估算題目的數(shù)字消失情況下, 被試需要在頭腦中保持估算題信息, 這額外增加了被試的認(rèn)知負(fù)荷, 使得被試的辨別力沒有得到充分發(fā)揮。

表5 個(gè)體在不同策略執(zhí)行條件下的估算正確率與反應(yīng)時(shí)(M ± SD)

表6 個(gè)體在最佳策略選擇條件下的策略選擇正確率(M ±SD)

3.4 討論

本實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn), 估算題目的數(shù)字消失與否對個(gè)體策略執(zhí)行的影響受策略執(zhí)行條件的調(diào)節(jié)。在反應(yīng)時(shí)上, 無論估算題目的數(shù)字消失與否, 個(gè)體在無選下調(diào)條件下的表現(xiàn)都沒有區(qū)別, 但在無選上調(diào)條件下,當(dāng)估算題目的數(shù)字不消失時(shí), 個(gè)體的反應(yīng)時(shí)要明顯長于消失時(shí)。因?yàn)闊o選下調(diào)本身比較簡單, 被試都無需將兩個(gè)十位數(shù)加1, 只需看十位數(shù)即可, 所以估算題目的數(shù)字消失與否幾乎不影響被試的反應(yīng)時(shí)。而無選上調(diào)條件下, 被試在估算題目的數(shù)字不消失時(shí)的反應(yīng)時(shí)明顯變長, 這是由于實(shí)驗(yàn)中要求被試先對字母任務(wù)進(jìn)行反應(yīng), 被試很可能出現(xiàn)注意偏向,將主要精力放在首先要反應(yīng)的字母任務(wù)上(Sigman &Dehaene, 2006), 很可能將兩個(gè)任務(wù)相繼分開進(jìn)行,在反應(yīng)的開始集中精力于字母任務(wù),直到對字母任務(wù)作出反應(yīng)之后才開始對估算題進(jìn)行反應(yīng), 使反應(yīng)時(shí)延長。在正確率上, 估算題目的數(shù)字消失與否對兩種條件下被試的表現(xiàn)均有明顯影響, 且對無選上調(diào)條件下個(gè)體策略執(zhí)行表現(xiàn)的影響大于無選下調(diào)條件, 表現(xiàn)為無選上調(diào)條件下被試的正確率更高。這是因?yàn)閷?shí)驗(yàn)中要求被試先反應(yīng)字母任務(wù), 注意偏向使他們將主要精力放在字母任務(wù)上, 估算題目的數(shù)字消失條件下, 被試在對字母任務(wù)進(jìn)行反應(yīng)的同時(shí)要保持住估算題目信息, 這一過程可能導(dǎo)致估算題目的遺忘, 再加上上調(diào)策略的復(fù)雜性, 從而導(dǎo)致了正確率下降。而估算題目的數(shù)字不消失情況下,雖然被試將精力放在字母任務(wù)上, 但一直呈現(xiàn)的估算題目的數(shù)字允許被試完成字母任務(wù)后再對其進(jìn)行估算, 就不存在估算題的遺忘這一問題, 所以正確率更高。我們在實(shí)驗(yàn)開始前要求被試又準(zhǔn)又快的進(jìn)行反應(yīng)(曹雪亮等, 2004)、數(shù)據(jù)分析之前剔除正負(fù)3個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差之外的數(shù)據(jù)和通過莖葉圖選出的極端數(shù)據(jù)(仝文, 2015), 這都一定程度上對速度準(zhǔn)確性權(quán)衡(劉彤冉, 施建農(nóng), 2007)進(jìn)行了一定控制。因此,我們認(rèn)為以上結(jié)果主要由于實(shí)驗(yàn)操縱, 而非速度?準(zhǔn)確性權(quán)衡導(dǎo)致。

由于上調(diào)策略的加工過程較下調(diào)策略更繁瑣,其反應(yīng)時(shí)要長于下調(diào)策略(Lemaire & Lecacheur,2002)。結(jié)合本研究發(fā)現(xiàn), 這似乎意味著復(fù)雜策略對雙任務(wù)協(xié)調(diào)情境可能更敏感。Imbo和Vandierendonck(2007)曾發(fā)現(xiàn)無論是檢索策略還是程序策略都受中央執(zhí)行的影響。但也有研究者發(fā)現(xiàn)程序策略受中央執(zhí)行的干擾程度相對更大(Tronsky, McManus, &Anderson, 2008), 這與本研究中的發(fā)現(xiàn)相類似。當(dāng)估算題目的數(shù)字消失時(shí), 個(gè)體在完成字母任務(wù)的同時(shí)需要保持住估算任務(wù)信息, 下調(diào)策略執(zhí)行起來相對簡單, 個(gè)體可以從頭腦中直接提取答案完成, 而上調(diào)策略則需完成中間步驟, 個(gè)體必須使用某些程序策略得出問題答案, 需要消耗更多認(rèn)知資源。

研究結(jié)果還顯示, 在估算題目的數(shù)字消失時(shí),實(shí)驗(yàn)2中被試的d′值偏低。個(gè)體在雙任務(wù)情境中可能需要付出額外努力(Kittler, Krinsky-McHale, &Devenny, 2008)。Imbo和LeFevre (2011)也曾指出中國被試很可能更容易受外界環(huán)境的影響, 在壓力情況下, 他們的策略適應(yīng)性很低。本實(shí)驗(yàn)中兩個(gè)刺激的呈現(xiàn)時(shí)間都較短, 估算題目的數(shù)字消失時(shí), 根據(jù)Miller, Ulrich和Rolke (2009)提出的最佳化原則,為保證對兩個(gè)任務(wù)的反應(yīng)時(shí)間最短, 個(gè)體在實(shí)驗(yàn)2中加工完字母替代任務(wù)之后, 不會(huì)再花費(fèi)更多時(shí)間對估算任務(wù)進(jìn)行分析, 從而更多地選擇了操作相對簡單的下調(diào)策略。

4 總討論

本研究采用估算任務(wù)和字母替代任務(wù), 嘗試通過變換刺激呈現(xiàn)方式、反應(yīng)順序, 深入考察了雙任務(wù)情境下個(gè)體進(jìn)行策略選擇與策略執(zhí)行的表現(xiàn)差異, 試圖揭示中央執(zhí)行成分中的雙任務(wù)協(xié)調(diào)能力在算術(shù)策略運(yùn)用中扮演的重要角色。

表7 最佳選擇條件下個(gè)體判斷標(biāo)準(zhǔn)和辨別力指標(biāo)的描述統(tǒng)計(jì)結(jié)果(M ± SD)

4.1 雙任務(wù)協(xié)調(diào)影響個(gè)體算術(shù)策略執(zhí)行

本研究發(fā)現(xiàn)雙任務(wù)協(xié)調(diào)會(huì)對個(gè)體的策略執(zhí)行產(chǎn)生影響。實(shí)驗(yàn)2中個(gè)體在估算題目的數(shù)字消失時(shí),策略執(zhí)行的錯(cuò)誤率更高。但實(shí)驗(yàn)1中, 個(gè)體在兩種無選條件下都未表現(xiàn)出正確率上的差異, 說明雙任務(wù)協(xié)調(diào)對任務(wù)的影響, 同任務(wù)的反應(yīng)順序、情境復(fù)雜程度有一定關(guān)系。陳英和和王明怡(2009)曾發(fā)現(xiàn)個(gè)體在有中央執(zhí)行負(fù)荷條件下, 策略執(zhí)行表現(xiàn)更差,這與本研究結(jié)果相似。

此外, 執(zhí)行上調(diào)策略時(shí)受到的影響大于下調(diào)策略, 這可能與策略本身的操作復(fù)雜程度有關(guān)。個(gè)體執(zhí)行上調(diào)策略時(shí)需要將每個(gè)加數(shù)的十位數(shù)字向上進(jìn)1, 然后再相加, 導(dǎo)致反應(yīng)時(shí)間長、錯(cuò)誤率高, 而下調(diào)策略相對比較簡單, 可以直接從記憶中提取答案(Lemaire & Lecacheur, 2002)。在雙任務(wù)情境中,下調(diào)策略需要的認(rèn)知資源較少, 個(gè)體解決問題時(shí),可以達(dá)到自動(dòng)化程度, 從而可將大部分資源集中于字母替代任務(wù)上。Tronsky等(2008)的研究也證實(shí)了個(gè)體在雙任務(wù)情境中, 程序性計(jì)數(shù)策略受到的干擾相對更多一些。

4.2 雙任務(wù)協(xié)調(diào)影響個(gè)體算術(shù)策略選擇

同策略執(zhí)行相比, 雙任務(wù)協(xié)調(diào)似乎對策略選擇的制約作用更為明顯。個(gè)體在策略選擇中需要付出更多的認(rèn)知努力, 還存在一個(gè)策略判斷過程。本研究兩項(xiàng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明, 無論雙任務(wù)情境簡單或復(fù)雜,個(gè)體都傾向于選擇相對簡單的下調(diào)策略, 但是當(dāng)后反應(yīng)估算任務(wù)時(shí), 這種影響會(huì)表現(xiàn)得更大一些。這就支持了前人所發(fā)現(xiàn)的“雙任務(wù)協(xié)調(diào)受任務(wù)反應(yīng)順序的影響” (Leonhard et al., 2011)。也與Imbo和LeFevre(2009, 2011)的發(fā)現(xiàn)一致。有研究證實(shí)個(gè)體可以實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目內(nèi)的策略轉(zhuǎn)換(Ardiale & Lemaire, 2012), 個(gè)體選擇一個(gè)策略去執(zhí)行特定問題, 會(huì)同時(shí)評(píng)估該策略的有效性, 若發(fā)現(xiàn)該策略不是最佳策略, 認(rèn)知系統(tǒng)會(huì)修正最初的選擇而轉(zhuǎn)向最佳策略, 這些認(rèn)知加工過程都需要消耗個(gè)體有限的認(rèn)知資源。本研究中,當(dāng)估算題目的數(shù)字不消失, 或者要求個(gè)體先反應(yīng)估算任務(wù)時(shí), 個(gè)體的認(rèn)知資源相對充足, 可進(jìn)行策略的在線轉(zhuǎn)換, 確保策略選擇的正確性, 但在估算題目的數(shù)字消失時(shí), 雙任務(wù)情境本身已消耗了個(gè)體大量的注意資源, 加上項(xiàng)目內(nèi)策略轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的轉(zhuǎn)換代價(jià), 從而導(dǎo)致個(gè)體偏向于選擇較簡單的下調(diào)策略。

4.3 研究意義與不足

以往許多對算術(shù)認(rèn)知策略的研究主要圍繞工作記憶以及其中的中央執(zhí)行這一成分進(jìn)行(王明怡,陳英和, 2006; 司繼偉等, 2012), 正如引言中提到的中央執(zhí)行對個(gè)體的算術(shù)任務(wù)表現(xiàn)有著重要影響,那么本研究對中央執(zhí)行中的雙任務(wù)協(xié)調(diào)功能對個(gè)體算術(shù)策略運(yùn)用影響的研究將有助于深入理解中央執(zhí)行功能在個(gè)體算術(shù)策略運(yùn)用上的作用機(jī)制, 細(xì)化對算術(shù)認(rèn)知策略的研究。

本研究結(jié)果與前人發(fā)現(xiàn)相一致, 即雙任務(wù)協(xié)調(diào)能力會(huì)對個(gè)體的任務(wù)表現(xiàn)產(chǎn)生影響(Szameitat et al., 2006;Schubert et al., 2008)。此外, 結(jié)合已有文獻(xiàn)(陳英和,王明怡, 2009)和本研究結(jié)果, 可以認(rèn)為雙任務(wù)協(xié)調(diào)能力在作用于相關(guān)任務(wù)操作的同時(shí), 也需要其他中央執(zhí)行成分的共同參與, 比如抑制和轉(zhuǎn)換。雙任務(wù)協(xié)調(diào)能力雖然可以調(diào)整兩個(gè)任務(wù)的加工順序(Leonhard &Ulrich, 2011), 決定兩個(gè)任務(wù)的重疊程度(Schubert et al.,2008), 但在兩個(gè)不同任務(wù)操作的相互作用過程中,也需要在不同任務(wù)之間實(shí)現(xiàn)靈活轉(zhuǎn)換和信息的在線更新, 同時(shí)抑制無關(guān)信息的干擾。其次, 本研究中使用的選擇/無選法范式屬于研究估算策略靈活性的常用范式(Xu, Wells, LeFevre, & Imbo, 2014)。對不同雙任務(wù)情境(兩種呈現(xiàn)方式、兩種呈現(xiàn)順序)下策略運(yùn)用表現(xiàn)變化的考察, 進(jìn)一步揭示了個(gè)體究竟如何根據(jù)任務(wù)情境的變化靈活地選擇并執(zhí)行算術(shù)策略。被試在當(dāng)前任務(wù)中會(huì)根據(jù)不同雙任務(wù)情境及任務(wù)難度來調(diào)整認(rèn)知資源的分配, 這也從側(cè)面說明當(dāng)前被試的表現(xiàn)更符合雙任務(wù)協(xié)調(diào)的執(zhí)行控制交互作用模型?？梢哉f, 本研究間接為執(zhí)行控制交互作用模型這一雙任務(wù)協(xié)調(diào)理論的存在及有效性提供了一定底層證據(jù)支持。

5 結(jié)論

基于上述結(jié)果與分析, 本實(shí)驗(yàn)條件下可得到如下結(jié)論：

(1)雙任務(wù)情境呈現(xiàn)方式影響個(gè)體的算術(shù)策略運(yùn)用表現(xiàn)。表現(xiàn)為在估算題目的數(shù)字消失條件下,個(gè)體策略選擇和策略執(zhí)行的正確率相對較低。

(2)個(gè)體對雙任務(wù)的反應(yīng)順序會(huì)影響算術(shù)策略運(yùn)用。當(dāng)先反應(yīng)字母替代任務(wù)時(shí), 個(gè)體的估算策略受雙任務(wù)協(xié)調(diào)的影響會(huì)更明顯。

(3)個(gè)體會(huì)根據(jù)情境變化調(diào)整雙任務(wù)協(xié)調(diào)的策略, 其表現(xiàn)更加符合執(zhí)行控制交互作用理論。

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