測驗(yàn)效應(yīng)的內(nèi)部機(jī)制
——基于情景背景理論的視角*

劉 怡 高傳吉 李兵兵 郭春彥

(1首都師范大學(xué)心理系, 北京市“學(xué)習(xí)與認(rèn)知”重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 北京 100048)

(2 Department of Psychology, Institute of Mind and Brain, University of South Carolina, Columbia, 29201, USA)

1 引言

“測驗(yàn)效應(yīng)”是指提取比同等時(shí)間的重復(fù)學(xué)習(xí),在隨后的記憶測驗(yàn)中能取得更好的成績(Roediger& Butler, 2011; Karpicke & Roediger, 2008)。研究者通常先讓被試學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)材料, 隨后一半被試參加最初測驗(yàn), 另一半被試重復(fù)學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)材料, 一段時(shí)間后, 所有被試在相同條件下接受最終測驗(yàn)。研究者通過比較測驗(yàn)與重學(xué)兩種條件下被試在最終測驗(yàn)中的成績, 來考察測驗(yàn)效應(yīng)。例如,Roediger和 Karpicke (2006)指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)組的被試進(jìn)行最初測驗(yàn)(該研究使用自由回憶測驗(yàn)), 對(duì)照組的被試重復(fù)學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)材料, 一周后所有被試均參加最終測驗(yàn)。結(jié)果發(fā)現(xiàn), 在最終測驗(yàn)中, 實(shí)驗(yàn)組被試的成績顯著優(yōu)于對(duì)照組, 即出現(xiàn)了測驗(yàn)效應(yīng)(Roediger & Karpicke, 2006)。

研究者使用實(shí)驗(yàn)室材料, 如單詞序列、英語詞對(duì)等, 以及多種實(shí)際教學(xué)材料, 如散文、科學(xué)文等, 均觀察到了測驗(yàn)效應(yīng)(e.g., Karpicke & Blunt,2011; Carpenter, 2009; Lehman, Smith, & Karpicke,2014)。由此看來, 測驗(yàn)不僅可以用來評(píng)估學(xué)習(xí)效果, 還可以作為增強(qiáng)記憶的方法, 這引發(fā)了心理學(xué)研究者與教育者的廣泛關(guān)注。隨著研究的深入,當(dāng)代教育者已逐漸發(fā)揮測驗(yàn)效應(yīng)在教育實(shí)踐中的應(yīng)用, 如使用課堂小測驗(yàn), 合理編制一些習(xí)題,指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行自我測驗(yàn)等, 從而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。

測驗(yàn)效應(yīng)的早期理論, 如提取努力理論(effortful retrieval)、必要難度理論(desirable difficulties)、遷移適當(dāng)加工理論(transfer-appropriate processing), 認(rèn)為測驗(yàn)效應(yīng)并非由于被試在學(xué)習(xí)時(shí)間上的差異, 而是提取加工對(duì)測驗(yàn)效應(yīng)的形成起關(guān)鍵作用。雖然這些理論均有部分實(shí)驗(yàn)依據(jù),但仍存在一定局限性。

Carpenter, Pashler和Cepeda (2009)提出的精細(xì)提取理論(elaborative retrieval theory)認(rèn)為被試在提取時(shí)能夠聯(lián)想到與提取線索相關(guān)的語義信息,并對(duì)這些信息進(jìn)行精細(xì)加工, 從而產(chǎn)生測驗(yàn)效應(yīng)(Carpenter, 2009; Carpenter, 2011; Rawson, Vaughn,& Carpenter, 2015)。這一理論強(qiáng)調(diào)測驗(yàn)中存在精細(xì)加工過程, 而研究者很難直接考察該過程, 通常依賴于間接的推理。例如, Rosburg, Johansson,Weigl和Mecklinger (2015)使用ERP (事件相關(guān)電位技術(shù)), 對(duì)比測驗(yàn)與重學(xué)兩種學(xué)習(xí)條件下被試的腦電活動(dòng)差異, 發(fā)現(xiàn)測驗(yàn)條件下, 在刺激呈現(xiàn)后500～700 ms被試產(chǎn)生更正的左側(cè)頂葉新舊效應(yīng),即LPC (late parietal component)。Rosburg等人推測測驗(yàn)可能使已有的記憶痕跡得到了精細(xì)加工,從而支持精細(xì)提取理論(Rosburg, Johansson et al.,2015)。然而, 該研究僅關(guān)注測驗(yàn)效應(yīng)的結(jié)果而并未直接提供內(nèi)在機(jī)制(如語義關(guān)聯(lián)信息激活)方面的證據(jù)。

2014年由Karpicke等人提出的情景背景理論(Episodic Context Account)認(rèn)為測驗(yàn)效應(yīng)并非由于語義關(guān)聯(lián)信息的激活, 而是時(shí)間背景信息的回想導(dǎo)致的。其認(rèn)為被試在測驗(yàn)時(shí)會(huì)進(jìn)入情景提取的認(rèn)知狀態(tài), 進(jìn)而復(fù)原先前學(xué)習(xí)階段的時(shí)間背景信息(context reinstatement), 這是測驗(yàn)效應(yīng)形成的關(guān)鍵(Karpicke, Lehaman, & Aue, 2014)。自20世紀(jì)90年代末, 已有多項(xiàng)研究使用神經(jīng)科學(xué)方法考察這種情景回想認(rèn)知狀態(tài)(Rugg & Wilding, 2000),這啟發(fā)我們總結(jié)提取加工(提取模式、提取方向)的研究方法, 從提取加工角度考察測驗(yàn)效應(yīng), 將有利于解決理論間的爭論點(diǎn)并更清晰地闡述測驗(yàn)效應(yīng)背后的形成機(jī)制。

本文首先簡要梳理測驗(yàn)效應(yīng)的早期理論及其局限, 之后總結(jié)測驗(yàn)效應(yīng)的最新理論, 即精細(xì)提取理論與情景背景理論, 以及二者的爭論點(diǎn)。最后, 基于記憶的特點(diǎn)以及情景背景理論, 將提取加工(提取模式、提取方向)神經(jīng)科學(xué)研究與測驗(yàn)效應(yīng)結(jié)合, 重點(diǎn)論述考察測驗(yàn)效應(yīng)內(nèi)部機(jī)制的研究方法。

2 測驗(yàn)效應(yīng)的理論及爭論點(diǎn)

2.1 早期理論

提取努力理論認(rèn)為測驗(yàn)條件下, 被試需花費(fèi)更多的努力, 對(duì)實(shí)驗(yàn)材料進(jìn)行更深度的編碼, 從而在隨后測驗(yàn)中產(chǎn)生更好的記憶成績(Jacoby,1978)。該理論可以解釋一些提取增強(qiáng)記憶的現(xiàn)象,如需要被試花費(fèi)更長時(shí)間去提取的項(xiàng)目在隨后測驗(yàn)中更容易被提取(Karpicke & Bauernschmidt, 2011)。

Bjork等人在此理論的基礎(chǔ)上提出了必要難度理論。該理論引入了時(shí)間因素, 區(qū)分了提取強(qiáng)度(被試提取某個(gè)項(xiàng)目的難易程度)與儲(chǔ)存強(qiáng)度(記憶保持的持久性), 并認(rèn)為二者的增長呈負(fù)相關(guān)。由于測驗(yàn)相比重學(xué)更具有一定難度, 該理論認(rèn)為,測驗(yàn)條件下, 項(xiàng)目的提取強(qiáng)度較低, 儲(chǔ)存強(qiáng)度較高, 即記憶保持的時(shí)間更久(Bjork, 1994)。

遷移適當(dāng)加工理論認(rèn)為記憶成績依賴于編碼階段與測驗(yàn)階段被試認(rèn)知加工的匹配程度。測驗(yàn)效應(yīng)是由于最初測驗(yàn)與最終測驗(yàn)所需的認(rèn)知加工的匹配程度優(yōu)于重學(xué)與最終測驗(yàn)的匹配程度(Morris, Bransford, & Franks, 1977; Roediger &Karpicke, 2006)。

以上三個(gè)理論均從提取角度解釋了測驗(yàn)效應(yīng)。但是提取努力理論對(duì)“提取努力”的定義模糊,任務(wù)難度并不能完全作為“提取努力”的客觀衡量標(biāo)準(zhǔn)。這可能會(huì)導(dǎo)致該理論在描述“提取努力”與完成任務(wù)所需時(shí)間的關(guān)系上與已有的記憶理論的觀點(diǎn)不一致, 其認(rèn)為完成任務(wù)的時(shí)間越長, 代表提取努力越大。而記憶提取的理論將“提取努力”定義為被試在完成提取任務(wù)時(shí)占用的認(rèn)知加工資源, 提取努力越大, 完成任務(wù)需要的時(shí)間更短。此外, 難度與提取努力之間并非總是線性關(guān)系(Karpicke et al., 2014)。必要難度理論雖對(duì)提取努力理論進(jìn)行了補(bǔ)充, 但仍沒有明確給出“提取努力”的操作性定義(Bjork, 1994)。總的來說, 這些理論主要給出了測驗(yàn)效應(yīng)形成的描述性理論框架,并未揭示測驗(yàn)效應(yīng)的內(nèi)部機(jī)制。

2.2 精細(xì)提取理論

Carpenter等人在記憶的激活擴(kuò)散理論、提取努力理論及必要難度理論的基礎(chǔ)上, 提出了精細(xì)提取理論(Carpenter, 2009; Bjork, 1994; McDaniel& Masson, 1985)。該理論認(rèn)為提取會(huì)激活已儲(chǔ)存的記憶內(nèi)容, 使被試聯(lián)想到與靶子相關(guān)的語義信息, 這些語義關(guān)聯(lián)信息會(huì)得到精細(xì)編碼。精細(xì)加工后的語義關(guān)聯(lián)信息在隨后測驗(yàn)中能夠作為更有效的提取線索, 因此測驗(yàn)項(xiàng)目在隨后記憶測驗(yàn)中會(huì)更容易被提取(Carpenter, 2009; Pyc & Rawson,2010; Carpenter, 2011)。部分行為研究支持了該理論, 例如, Carpenter (2009)使用具有不同語義關(guān)聯(lián)程度的線索-靶子詞對(duì), 觀察到測驗(yàn)條件下弱關(guān)聯(lián)詞對(duì)能產(chǎn)生更明顯的測驗(yàn)效應(yīng), 而重學(xué)條件下語義關(guān)聯(lián)程度對(duì)被試的記憶效果沒有影響。Carpenter認(rèn)為測驗(yàn)條件下, 弱關(guān)聯(lián)詞對(duì)比強(qiáng)關(guān)聯(lián)詞對(duì)能夠激活并精細(xì)加工更多的語義關(guān)聯(lián)信息, 而重學(xué)條件則不會(huì)出現(xiàn)這種精細(xì)加工過程(Carpenter,2009; Rawson et al., 2015)。該理論也得到了神經(jīng)科學(xué)研究的支持(Rosburg et al., 2015), 但其仍存在一定的局限性, 比如不能解釋實(shí)驗(yàn)材料為空間圖形(而非意義詞)時(shí)觀察到的測驗(yàn)效應(yīng)(Carpenter& Pashler, 2007), 并且難以解釋提取誘發(fā)遺忘現(xiàn)象(Karpicke et al., 2014)。

而 Karpicke等人對(duì)精細(xì)提取理論提出質(zhì)疑,其認(rèn)為語義關(guān)聯(lián)信息會(huì)增加被試的記憶負(fù)擔(dān), 干擾被試提取靶子(Karpicke et al., 2014)。假定精細(xì)提取理論成立, 他們認(rèn)為測驗(yàn)產(chǎn)生的記憶優(yōu)勢(shì)應(yīng)等同于直接進(jìn)行精細(xì)加工的學(xué)習(xí)條件。Karpicke等人通過比較測驗(yàn)與精細(xì)學(xué)習(xí)兩種學(xué)習(xí)條件, 發(fā)現(xiàn)測驗(yàn)條件下的記憶效果仍優(yōu)于精細(xì)學(xué)習(xí)(Karpicke et al., 2014; Karpicke & Smith, 2012)。此外, Karpicke等人讓被試學(xué)習(xí)多個(gè)詞表, 測驗(yàn)條件下的被試能夠更準(zhǔn)確地回憶某個(gè)詞表的項(xiàng)目, 而精細(xì)學(xué)習(xí)條件下, 被試在回憶某個(gè)詞表時(shí)會(huì)摻雜更多無關(guān)詞表的信息。由此, Karpicke等人認(rèn)為測驗(yàn)與精細(xì)學(xué)習(xí)有本質(zhì)區(qū)別, 測驗(yàn)效應(yīng)的內(nèi)在機(jī)制并非測驗(yàn)?zāi)軌蚣せ畈⒕?xì)加工語義關(guān)聯(lián)信息(Lehman et al.,2014)。

2.3 情景背景理論

Karpicke等人(2014)提出情景背景理論, 該理論認(rèn)為事件發(fā)生時(shí)的情景背景信息, 尤其是時(shí)空背景或時(shí)間順序信息(而非較為具體的顏色、字體、聲音等背景信息)在隨后提取過程中作為有效的提取線索, 幫助被試完成測驗(yàn)任務(wù)。

情景背景理論有 4個(gè)基本假設(shè)。首先, 在學(xué)習(xí)階段, 被試對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容的項(xiàng)目信息, 如語義、語音等信息, 與事件發(fā)生時(shí)的時(shí)序背景信息, 比如事件出現(xiàn)的時(shí)間、地點(diǎn)、序列位置等, 進(jìn)行編碼加工(Lehman & Malmberg, 2013), 并加以合并儲(chǔ)存。隨后, 在提取階段, 被試將當(dāng)前可用的背景信息作為提取線索, 并與已儲(chǔ)存的時(shí)序背景信息特征進(jìn)行匹配, 根據(jù)匹配程度來鎖定搜索范圍(包含要提取的靶子和某些干擾信息)。被試越精確地縮小搜索范圍, 成功提取靶子的幾率越大。當(dāng)提取線索較少時(shí), 如自由回憶測驗(yàn), 被試需要調(diào)整自身的提取策略, 回想更多的時(shí)序背景信息來完成提取任務(wù)(Watkins & Watkins, 1975)。在成功提取后, 被試會(huì)更新已儲(chǔ)存的項(xiàng)目信息及情景信息(Lohnas & Kahana, 2014)。在隨后的測驗(yàn)中, 由于更新后的信息既包含學(xué)習(xí)階段的時(shí)序情景特征也包含提取階段特征, 因此更容易與提取線索相匹配, 從而增加提取線索的有效性, 縮小搜索范圍,有助于被試成功提取靶子信息(Lehman & Malmberg,2013)。

Bai, Bridger, Zimmer和 Mecklinger (2015)在被試完成學(xué)習(xí)后, 指導(dǎo)被試對(duì)一半項(xiàng)目進(jìn)行最初測驗(yàn)或重學(xué), 記錄此時(shí)被試的 ERP, 隨后對(duì)所有項(xiàng)目進(jìn)行立即測驗(yàn), 一天后對(duì)所有項(xiàng)目進(jìn)行延遲測驗(yàn)。該研究使用了“相繼記憶”范式, 即根據(jù)隨后記憶測驗(yàn)的成績將編碼階段的項(xiàng)目分為隨后記住與隨后忘記, 將兩類項(xiàng)目的ERP差異稱為相繼記憶效應(yīng)(Subsequent memory effect)。Bai等人采用該范式將最初測驗(yàn)的項(xiàng)目分為4類：最初、立即測驗(yàn)均記住而延遲測驗(yàn)忘記的項(xiàng)目(RF), 3次測驗(yàn)均忘記(FF)與均記住的項(xiàng)目(RR)。研究者分別對(duì)比RF與FF、RF與RR引發(fā)的ERP差異, 得到成功提取效應(yīng)與最初測驗(yàn)的相繼記憶效應(yīng), 觀察到在刺激呈現(xiàn)后 500～700 ms二者分布的頭皮區(qū)域高度相似, 并在左側(cè)頂葉頭皮區(qū)域均出現(xiàn)了 LPC成分。Bai等人推測最初測驗(yàn)時(shí)出現(xiàn)了和成功提取相似的回想, 由此支持了情景背景理論。

情景背景理論認(rèn)為提取時(shí)被試進(jìn)入一種情景回想狀態(tài), 這是測驗(yàn)效應(yīng)形成的關(guān)鍵(Karpicke et al., 2014; Karpicke & Zaromb, 2010)。被試會(huì)根據(jù)提取的信息類型以及任務(wù)的具體要求采取合適的提取策略, 改變對(duì)提取線索的加工方式, 產(chǎn)生不同程度的情景信息回想。

情景記憶的相關(guān)研究將提取時(shí)被試進(jìn)入的情景回想狀態(tài)定義為“提取模式”, 將提取過程中被試采取的提取策略定義為“提取方向”, 并將“提取模式”與“提取方向”均歸類于“提取加工” (Rugg &Wilding, 2000; Mecklinger, 2010; Herron & Wilding,2006; Morcom & Rugg, 2012; Karpicke et al., 2014)。因此, 情景背景理論啟發(fā)研究者從“提取加工”角度解釋測驗(yàn)效應(yīng)現(xiàn)象, 解決情景背景理論與精細(xì)提取理論的爭論點(diǎn)。接下來我們將討論“提取加工”與測驗(yàn)效應(yīng)之間關(guān)系, 并指出從“提取加工”的角度研究測驗(yàn)效應(yīng)的方法。

3 測驗(yàn)效應(yīng)背后的機(jī)制—情景背景理論的啟示

3.1 提取模式與測驗(yàn)效應(yīng)

如上所述, 情景背景理論認(rèn)為測驗(yàn)效應(yīng)是因?yàn)闇y驗(yàn)時(shí)被試努力地回想先前學(xué)習(xí)階段的時(shí)序情景信息, 而在回想前被試需要進(jìn)入一種情景信息回想的認(rèn)知狀態(tài), 即提取模式, 而重學(xué)時(shí)被試不需要進(jìn)行有意回想, 該理論強(qiáng)調(diào)提取模式是測驗(yàn)效應(yīng)形成的關(guān)鍵。一些行為研究通過操縱被試回想先前情景信息的程度, 證實(shí)了提取模式與測驗(yàn)效應(yīng)之間的關(guān)系。例如, Karpicke和Zaromb (2010)使用提取模式區(qū)分了測驗(yàn)效應(yīng)與產(chǎn)生效應(yīng)(指被試使用由線索最先聯(lián)想到的詞來完成的任務(wù), 如詞干補(bǔ)筆任務(wù), 對(duì)隨后記憶成績的增強(qiáng)作用)。測驗(yàn)中被試需要有意回想先前學(xué)過的實(shí)驗(yàn)材料, 而產(chǎn)生條件下, 被試需要完成詞干補(bǔ)筆任務(wù)(不需要有意回想), 結(jié)果顯示有意回想條件下的最終測驗(yàn)成績優(yōu)于無意回想(Karpicke & Zaromb, 2010), 該結(jié)果也得到了研究的驗(yàn)證(Pu & Tse, 2014)。Karpicke等人認(rèn)為測驗(yàn)條件被試需要積極提取學(xué)過的材料, 而產(chǎn)生條件被試只需要根據(jù)已有的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)完成任務(wù), 二者的本質(zhì)區(qū)別在于被試有沒有進(jìn)入情景回想狀態(tài), 即提取模式。

值得注意的是, 早在20多年前, Tulving指出提取需要滿足兩個(gè)先決條件, 第一, 進(jìn)入提取模式中, 第二, 存在提取線索(Tulving, 1983)。被試在提取模式中, 回想和重構(gòu)已儲(chǔ)存的信息, 這會(huì)促進(jìn)對(duì)當(dāng)前項(xiàng)目的加工, 從而產(chǎn)生更好的記憶效果。盡管很早之前提取模式便被作為提取的一個(gè)重要因素, 但是多年來并沒有得到重視, 因?yàn)槲覀兒茈y區(qū)分提取模式與編碼模式兩種狀態(tài)。直到20世紀(jì)90年代末, 研究者應(yīng)用神經(jīng)科學(xué)的方法來考察提取模式(Rugg & Wilding, 2000)。2014年Karpicke等人提出的情景背景理論, 建立了提取模式與測驗(yàn)效應(yīng)之間的橋梁, 這啟示我們借助于提取模式的神經(jīng)科學(xué)研究方法來考察測驗(yàn)效應(yīng)。

關(guān)于提取模式的神經(jīng)科學(xué)研究方法, 研究者通常首先要求被試識(shí)記學(xué)習(xí)材料, 即學(xué)習(xí)階段,隨后對(duì)學(xué)習(xí)材料完成情景提取任務(wù)(需要回想先前的學(xué)習(xí)情景)或非情景提取任務(wù)(不需要回想),并記錄被試在完成任務(wù)時(shí)的腦電活動(dòng), 將兩種任務(wù)下被試的ERP差異認(rèn)為是提取模式引發(fā)的神經(jīng)關(guān)聯(lián)。部分研究者要求被試對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行再認(rèn)或回憶, 如新舊判斷、線索回憶測驗(yàn)等, 將其作為情景提取任務(wù), 在非情景提取任務(wù)中要求被試對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行語義判斷。例如, Duzel等人在被試學(xué)習(xí)一系列名詞后, 指導(dǎo)被試進(jìn)入測驗(yàn)階段。在不同Block中分別要求被試進(jìn)行情景提取任務(wù)(新/舊再認(rèn)判斷)或非情景提取任務(wù)(生物/非生物判斷), 并使用ERP技術(shù)記錄被試在進(jìn)行兩種類型任務(wù)時(shí)的腦電活動(dòng)。Duzel等人觀察到相比非情景提取任務(wù), 情景提取任務(wù)下, 被試的右側(cè)前額葉頭皮引發(fā)更正的腦電活動(dòng)(Düzel et al., 1999, 2001)。其他諸多研究使用相似的范式得到了相同的結(jié)果(Cabeza et al., 1997; Morcom & Rugg, 2012)。

另外, 一些研究者讓被試回憶項(xiàng)目在先前學(xué)習(xí)階段的編碼任務(wù)或情景信息, 將此作為情景提取任務(wù)。例如, Herron和Wilding (2006)在被試完成學(xué)習(xí)階段后, 指導(dǎo)被試進(jìn)入測驗(yàn)階段, 首先呈現(xiàn)給被試兩種符號(hào)中的任意一種, 如“X”或“O”,提示被試進(jìn)行不同類型的任務(wù)。兩種符號(hào)分別對(duì)應(yīng)情景提取任務(wù)(分為兩種：回憶項(xiàng)目在學(xué)習(xí)階段的空間信息或編碼任務(wù)類型)和非情景提取任務(wù)(判斷項(xiàng)目為可運(yùn)動(dòng)或不可運(yùn)動(dòng)物體), 并記錄測驗(yàn)階段被試的 ERP。結(jié)果顯示相對(duì)于非情景提取任務(wù), 情景提取任務(wù)下, 在提示符號(hào)呈現(xiàn)后 800～2300 ms, 被試的右側(cè)額葉頭皮引發(fā)更正向的波形(Herron & Wilding, 2006)。Evans, Williams和Wilding (2015)使用相似范式驗(yàn)證了該實(shí)驗(yàn)結(jié)果(Evans et al., 2015)。

在提取模式的神經(jīng)科學(xué)研究方法及成果的基礎(chǔ)上, 最近我們實(shí)驗(yàn)室的一項(xiàng)研究借鑒提取加工的研究方法, 使用ERP技術(shù)考察提取模式對(duì)測驗(yàn)效應(yīng)的影響(under review)。首先被試在相同條件下學(xué)習(xí)兩序列(List 1/List 2)單字, 隨后被試重學(xué)部分單字, 對(duì)部分單字進(jìn)行新/舊再認(rèn)判斷, 對(duì)部分單字進(jìn)行序列來源判斷, 記錄測驗(yàn)時(shí)被試的腦電活動(dòng)。最后被試需要對(duì)所有單字進(jìn)行記住/知道/新再認(rèn)判斷。我們分別對(duì)比測驗(yàn)(新舊再認(rèn)測驗(yàn)、序列來源測驗(yàn))與重學(xué)條件下正確拒斥新項(xiàng)目引發(fā)的神經(jīng)活動(dòng)差異, 來考察提取模式的神經(jīng)關(guān)聯(lián)。結(jié)果顯示, 在刺激呈現(xiàn)后300～500 ms時(shí)間窗口, 測驗(yàn)條件下被試的額中央頭皮能夠引發(fā)更正P300, 即出現(xiàn)早期的提取模式效應(yīng), 且該效應(yīng)與最終測驗(yàn)成績成正相關(guān), 在一定程度上能夠預(yù)測最終測驗(yàn)成績。這項(xiàng)研究從提取加工角度來考察了測驗(yàn)效應(yīng)的神經(jīng)機(jī)制, 這為我們使用電生理學(xué)方法考察測驗(yàn)效應(yīng)的形成機(jī)制提供新的視角。

3.2 提取方向與測驗(yàn)效應(yīng)

情景背景理論認(rèn)為被試在參與不同類型的測驗(yàn)時(shí), 會(huì)根據(jù)任務(wù)要求(如不同測驗(yàn)形式)調(diào)整自身的提取策略, 即改變提取方向, 這使得被試對(duì)先前學(xué)習(xí)階段的情景信息產(chǎn)生不同程度的回想。當(dāng)前可用信息較少時(shí), 被試需要更大程度地回想編碼階段的情景信息, 從而取得更好的最終測驗(yàn)成績。已有多項(xiàng)行為研究考察測驗(yàn)形式與測驗(yàn)效應(yīng)的關(guān)系。例如, Verkoeijen, Tabbers和 erhage(2011)比較自由回憶、線索回憶與新舊再認(rèn)測驗(yàn)三種測驗(yàn)形式下被試在最終測驗(yàn)中的記憶效果, 結(jié)果顯示, 在保證一定正確率的前提下(避免測驗(yàn)過難, 被試正確率過低), 自由回憶測驗(yàn)?zāi)軌蛞l(fā)更為明顯的測驗(yàn)效應(yīng)(Verkoeijen et al., 2011), 此研究結(jié)果也得到了其他實(shí)驗(yàn)的證實(shí)(Smith & Karpicke,2014)。

提取方向影響測驗(yàn)效應(yīng)的潛在機(jī)制一方面可能是提取線索偏向, 即增加對(duì)提取線索的加工深度, 以促進(jìn)提取線索的內(nèi)部表征與已儲(chǔ)存的記憶內(nèi)容的相互影響。另一方面可能反映了目標(biāo)偏向,即直接作用于已有的記憶表征, 調(diào)節(jié)其可獲得性,而非作用于提取線索(Dzulkifli & Wilding, 2005;Mecklinger, 2010; Rosburg, Mecklinger, & Johansson,2011)。我們可以借助于提取方向的神經(jīng)科學(xué)研究方法來考察測驗(yàn)效應(yīng)。

先前研究主要通過兩種方法來考察提取方向的神經(jīng)關(guān)聯(lián)。部分研究者操縱編碼階段(如使用不同的編碼任務(wù)、改變編碼的刺激類型等), 使用相同的提取任務(wù), 比較不同編碼任務(wù)下在提取中正確拒斥新項(xiàng)目的神經(jīng)活動(dòng)差異(避免了提取成功造成的混淆), 來考察提取方向的神經(jīng)機(jī)制。例如,Rugg, Allan和Birch (2000)操縱編碼任務(wù)深度, 如使用詞匯造句或?qū)υ~匯進(jìn)行字母判斷, 測驗(yàn)時(shí)均使用新舊再認(rèn)判斷, 記錄此時(shí)被試的腦電活動(dòng),發(fā)現(xiàn)相對(duì)于“深編碼”任務(wù), 接受“淺編碼”任務(wù)的被試在刺激呈現(xiàn)后200～600 ms, 其左側(cè)前額葉頭皮產(chǎn)生更正的腦電波。這種差異表明編碼深度會(huì)影響被試在測驗(yàn)時(shí)采取的提取方向。“淺編碼”條件下被試更多地回想先前的時(shí)空背景信息, 從而增加與已儲(chǔ)存的記憶內(nèi)容的相互影響(Rugg et al.,2000)。

Robb和 Rugg (2002)操縱編碼的實(shí)驗(yàn)材料類型(詞語和圖片), 測驗(yàn)時(shí)呈現(xiàn)詞語并指導(dǎo)被試進(jìn)行新舊再認(rèn)判斷, 即判斷是否學(xué)過該詞或詞所代表的物體圖片, 記錄被試此時(shí)的 ERP。發(fā)現(xiàn)當(dāng)編碼材料為圖片時(shí), 在刺激呈現(xiàn)后300～1800 ms, 被試額葉、中央?yún)^(qū)與頂葉頭皮均引發(fā)更負(fù)的腦電波。這說明被試會(huì)根據(jù)需提取的信息類型采取不同的提取方向。當(dāng)要求被試判斷是否學(xué)過詞對(duì)應(yīng)的圖片時(shí), 被試需要對(duì)測驗(yàn)詞形成圖像表征, 回想更多的時(shí)空背景信息, 從而增加與已儲(chǔ)存背景信息特征的重疊程度。

除此之外, 另外一部分研究者使用相同的編碼任務(wù), 變換提取任務(wù)要求(使用再認(rèn)測驗(yàn)或來源測驗(yàn); 提取聽覺信息或視覺信息; 提取感知條件或想象條件下的詞-圖片信息), 比較不同的情景提取任務(wù)中被試引發(fā)的神經(jīng)關(guān)聯(lián)差異, 來考察提取方向的神經(jīng)機(jī)制(Herron & Rugg, 2003; Hornberger,Rugg, & Henson, 2006)。例如, Rosburg等人(2011)指導(dǎo)所有被試進(jìn)行兩種編碼任務(wù), 呈現(xiàn)給被試詞語和詞語代表的物體圖片或者僅呈現(xiàn)詞語, 要求被試想象詞語代表的客觀物體, 從而將實(shí)驗(yàn)材料分為感知條件或想象條件的詞-圖片對(duì)。測驗(yàn)時(shí)均使用詞并做兩種排除任務(wù)：將某個(gè)編碼任務(wù)的詞作為靶子, 按“舊”反應(yīng)鍵, 另一種編碼任務(wù)的詞和新詞按“新”反應(yīng)鍵, 并記錄測驗(yàn)時(shí)被試的ERP。研究者通過比較兩種提取任務(wù)下被試正確拒斥新項(xiàng)目引發(fā)的ERP差異, 發(fā)現(xiàn)當(dāng)想象條件下的項(xiàng)目作為靶子時(shí), 在刺激呈現(xiàn)后的 600～800 ms, 被試的左側(cè)前額葉頭皮能夠引發(fā)更正的腦電波形。這說明兩種提取任務(wù)下, 被試采取了不同的提取方向。當(dāng)想象條件下的項(xiàng)目為靶子時(shí), 被試在概念水平加工測驗(yàn)詞, 更多依賴于項(xiàng)目出現(xiàn)時(shí)的情景信息(Rosburg et al., 2011)。

此外, Morcom和 Rugg (2012)呈現(xiàn)給被試圖片和詞語(二者代表不同的客觀物體), 并要求被試識(shí)記, 測驗(yàn)時(shí)呈現(xiàn)詞語并進(jìn)行兩種排除任務(wù)：將圖片作為靶子, 按“舊”反應(yīng)鍵, 詞(非靶子)與新詞均按“新”反應(yīng)鍵; 反之將詞作為靶子, 圖片(非靶子)與新詞按“新”鍵。Morcom 等人使用 fMRI(功能性核磁共振技術(shù))掃描記錄測驗(yàn)時(shí)被試激活的腦區(qū), 對(duì)比兩種條件下非靶子的新舊效應(yīng), 結(jié)果顯示, 當(dāng)學(xué)過的圖片為靶子時(shí), 非靶子在左側(cè)頂葉腹側(cè)頭皮有更明顯的新舊效應(yīng)。而當(dāng)詞為靶子時(shí), 左側(cè)頂葉腹側(cè)區(qū)域沒有出現(xiàn)該效應(yīng)。這說明被試會(huì)根據(jù)要提取的信息類型調(diào)整提取方向,當(dāng)學(xué)過的圖片為靶子時(shí), 被試主要加工線索的圖像特征, 回想先前學(xué)習(xí)時(shí)的情景背景信息, 這不可避免地對(duì)非靶子信息也會(huì)產(chǎn)生回想。

已有一些研究證明了提取方向?qū)y驗(yàn)效應(yīng)的影響。Karpicke等人在一個(gè)行為研究中, 通過比較不同的最初測驗(yàn)形式(精細(xì)學(xué)習(xí), 新舊再認(rèn)判斷,來源再認(rèn)測驗(yàn))考察了提取方向?qū)y驗(yàn)效應(yīng)的影響(Karpicke et al., 2014)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)兩種測驗(yàn)比精細(xì)學(xué)習(xí)有更高的記憶準(zhǔn)確率, 同時(shí), 來源再認(rèn)比新舊再認(rèn)在最終測驗(yàn)中有更好的記憶表現(xiàn)。基于提取方向的研究方法, 我們實(shí)驗(yàn)室最近的一項(xiàng)研究(under review)對(duì)比了兩種最初測驗(yàn)形式, 即新舊再認(rèn)判斷與來源再認(rèn)時(shí), 被試正確拒斥新項(xiàng)目引發(fā)的神經(jīng)活動(dòng), 將此差異作為提取方向的神經(jīng)關(guān)聯(lián), 并將其與兩種測驗(yàn)形式下的最終測驗(yàn)成績進(jìn)行相關(guān)分析, 結(jié)果顯示, 在刺激呈現(xiàn)后的500～900ms, 被試的中后部腦區(qū)引發(fā)的腦電波可以預(yù)測兩種測驗(yàn)條件的成績, 表明了提取方向?qū)y驗(yàn)效應(yīng)的影響。

4 總結(jié)與展望

多數(shù)理論從提取角度解釋測驗(yàn)效應(yīng), 早期理論主要為測驗(yàn)效應(yīng)提供了描述性理論框架, 指出任務(wù)難度、最初測驗(yàn)與最終測驗(yàn)的時(shí)間間隔等是測驗(yàn)效應(yīng)的影響因素, 并未解釋測驗(yàn)效應(yīng)的內(nèi)部機(jī)制。而最新理論(精細(xì)提取理論與情景背景理論)嘗試解釋提取中被試的認(rèn)知加工過程, 但對(duì)于語義關(guān)聯(lián)信息激活是否是測驗(yàn)效應(yīng)內(nèi)在機(jī)制仍存在爭議。解決理論間沖突點(diǎn)以及對(duì)測驗(yàn)效應(yīng)本質(zhì)的考察仍需要腦機(jī)制方面的研究。目前僅有少數(shù)研究使用 fMRI或 ERP技術(shù), 發(fā)現(xiàn)測驗(yàn)條件下能夠產(chǎn)生更多的回想成分, 如更正的左側(cè)頂葉新舊效應(yīng), 或激活顳葉中回, 尤其是海馬(與語義聯(lián)想相關(guān))、額葉下回、中腦(與認(rèn)知控制相關(guān))等腦區(qū)(Eriksson, Kalpouzos, & Nyberg, 2011; Hashimoto,Usui, Taira, & Kojima, 2011; van den Broek,Takashima, Segers, Fernández, & Verhoeven, 2013;Wing, Marsh, & Cabeza, 2013; Bai et al., 2015;Rosburg et al., 2015)。

少數(shù)研究者如Rosburg、Bai等人使用指示回想的神經(jīng)活動(dòng), 如LPC, 來考察測驗(yàn)效應(yīng)。雖然回想被認(rèn)為反映了加工或表征的復(fù)原, 但根據(jù)此成分僅僅能夠反映測驗(yàn)效應(yīng)的結(jié)果, 而不能完全反映測驗(yàn)時(shí)出現(xiàn)的具體認(rèn)知狀態(tài)或加工。未來研究可以直接觀察提取模式(對(duì)比測驗(yàn)或重學(xué)), 提取方向(比較不同形式的測驗(yàn))時(shí)被試的腦電活動(dòng)或激活的腦區(qū), 如前額葉, 從而考察測驗(yàn)效應(yīng)形成的內(nèi)在認(rèn)知狀態(tài)與加工。

精細(xì)提取理論從精細(xì)化加工角度解釋測驗(yàn)效應(yīng), 但 Karpicke等人認(rèn)為語義關(guān)聯(lián)信息會(huì)干擾提取, Karpicke等人依賴于行為數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)測驗(yàn)條件的記憶效果優(yōu)于精細(xì)學(xué)習(xí)(要求被試對(duì)已有概念構(gòu)建邏輯圖或聯(lián)想關(guān)聯(lián)詞) (Karpicke & Blunt,2011; Karpicke & Smith, 2012)。未來研究可以進(jìn)一步考察測驗(yàn)與精細(xì)學(xué)習(xí)條件下被試認(rèn)知狀態(tài)上的差異。研究者可以結(jié)合提取模式的神經(jīng)科學(xué)研究方法, 對(duì)比測驗(yàn)與精細(xì)學(xué)習(xí)兩種任務(wù)下被試的神經(jīng)活動(dòng)差異, 將該差異與最終測驗(yàn)成績的行為指標(biāo)進(jìn)行相關(guān)分析, 得到測驗(yàn)與重學(xué)時(shí)神經(jīng)活動(dòng)的差異對(duì)記憶成績的預(yù)測程度, 以考察提取模式與測驗(yàn)效應(yīng)的關(guān)系。

研究者發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)條件(測驗(yàn)、重學(xué))與測驗(yàn)的時(shí)間間隔(最終測驗(yàn)為即時(shí)測驗(yàn)或延遲測驗(yàn))之間存在交互作用。例如, Roediger和Karpicke (2006)發(fā)現(xiàn)當(dāng)最終測驗(yàn)為立即測驗(yàn)(與最初測驗(yàn)間隔5分鐘)時(shí), 重復(fù)學(xué)習(xí)的成績優(yōu)于測驗(yàn)條件。而當(dāng)最終測驗(yàn)為延遲測驗(yàn)(與最初測驗(yàn)間隔 1周)時(shí), 測驗(yàn)條件成績優(yōu)于重復(fù)學(xué)習(xí)(Roediger & Karpicke,2006)。情景背景理論認(rèn)為這種交互作用是由于即時(shí)測驗(yàn)與延遲測驗(yàn)需要被試進(jìn)行不同程度的情景回想(Karpicke et al., 2014), 該理論認(rèn)為相比即時(shí)測驗(yàn), 延遲測驗(yàn)依賴于更多情景信息表征或復(fù)原。因此, 未來研究可以使用相繼記憶范式, 對(duì)比即時(shí)測驗(yàn)與延遲測驗(yàn)的項(xiàng)目在最初測驗(yàn)時(shí)引發(fā)的神經(jīng)活動(dòng)。如果延遲測驗(yàn)的項(xiàng)目產(chǎn)生的相繼記憶效應(yīng)比即時(shí)測驗(yàn)更明顯, 則說明延遲測驗(yàn)的項(xiàng)目在最初測驗(yàn)中能夠引發(fā)更強(qiáng)的與情景信息加工相關(guān)的神經(jīng)活動(dòng), 這樣就可以支持情景背景理論對(duì)這種交互作用的解釋。

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