小學(xué)生工作記憶容量對(duì)推理能力的影響

杜麗清

摘 要：運(yùn)用測(cè)量不規(guī)則圖形記憶的再認(rèn)方法和瑞文漸進(jìn)推理測(cè)驗(yàn)探討小學(xué)生年級(jí)、性別、工作記憶容量對(duì)推理能力的影響。發(fā)現(xiàn)：工作記憶容量和推理能力在小學(xué)階段不存在性別差異。工作記憶容量和推理能力在小學(xué)階段存在年級(jí)差異。年級(jí)和工作記憶容量是影響小學(xué)生推理能力的重要因素。

關(guān)鍵詞：年級(jí)；性別；工作記憶容量；推理能力；通徑分析

一、前言

工作記憶（Working Memory，WM）是一個(gè)有限的容量系統(tǒng)，負(fù)責(zé)存儲(chǔ)和加工暫時(shí)性信息。工作記憶在推理任務(wù)中扮演著重要的角色。Baddeley和Hitch最早提到工作記憶與推理能力的關(guān)系。有研究認(rèn)為，工作記憶在推理任務(wù)中的作用各不同。[1]

Larson等人在1988和1989年發(fā)現(xiàn)工作記憶和推理存在中等程度的相關(guān)（0.30～0.59）。1990年，Kyllonen和Christal對(duì)大量新招募的美國空軍飛行員進(jìn)行了傳統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)智力測(cè)驗(yàn)的測(cè)量（瑞文漸進(jìn)推理測(cè)試），同時(shí)也進(jìn)行了工作記憶測(cè)驗(yàn)，他們發(fā)現(xiàn)兩類測(cè)驗(yàn)之間的相關(guān)性很強(qiáng)，但智力測(cè)驗(yàn)更多地傾向于過去的知識(shí)，而工作記憶更容易受加工速度的影響。

Salthouse（1993）對(duì)18～70歲成年人的研究發(fā)現(xiàn)，推理能力的年齡差異是由工作記憶容量的有限性所導(dǎo)致。

以上眾多研究大都集中于成人，工作記憶與推理如此密切的關(guān)系是否適合于兒童？賀薈中、方俊明（2003）以實(shí)驗(yàn)方式研究了小學(xué)生工作記憶和推理能力兩者之間的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)：（1）小學(xué)生工作記憶與推理能力相關(guān)顯著；（2）工作記憶和推理能力在小學(xué)階段不存在性別差異；（3）年級(jí)和工作記憶是影響小學(xué)生推理能力的重要因素，但年級(jí)因素對(duì)推理能力的作用較工作記憶大。并且在此基礎(chǔ)上推斷出，導(dǎo)致兒童與成人推理能力的年齡差異的原因并不同，兒童推理能力隨年齡增大而增強(qiáng)是由于其工作記憶容量增大而導(dǎo)致；而成人推理能力的年齡差異是由于工作記憶容量的變化而造成。但是因?yàn)楸辉嚹挲g差距較小，因而此推論有一定的局限性。[2]

前不久，我們正在推行新課程標(biāo)準(zhǔn)的改革，它強(qiáng)調(diào)學(xué)生要學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)，更加注重學(xué)生學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)；而推理能力作為眾多學(xué)習(xí)能力中主要的一種，因而對(duì)它的研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。在教學(xué)中，許多課程都需要注重培養(yǎng)學(xué)生的推理能力，例如語文、數(shù)學(xué)、地理、英語等。因而，探索個(gè)體推理能力的影響因素，有利于我們了解推理能力的發(fā)展規(guī)律，從而更好地引導(dǎo)教學(xué)，有效地開發(fā)學(xué)生的智力。

由于目前國內(nèi)外對(duì)小學(xué)生工作記憶與推理能力關(guān)系的研究還不多，我將在前人研究的基礎(chǔ)上，繼續(xù)探討小學(xué)生工作記憶容量與推理能力之間的關(guān)系，分別來求證：（1）小學(xué)生的工作記憶容量與推理能力是否存在性別和年級(jí)差異；（2）小學(xué)生工作記憶容量與推理能力之間的因果關(guān)系。

二、方法

（一）被試

某小學(xué)二、四、六年級(jí)，每年級(jí)隨機(jī)選取男、女學(xué)生各20人，共120人，智力均正常，無視、聽障礙。

（二）材料

12組簡(jiǎn)單不規(guī)則圖形，每組5個(gè)，共60個(gè)，每組中4個(gè)有關(guān)刺激，1個(gè)無關(guān)刺激。

瑞文漸進(jìn)推理測(cè)驗(yàn)問卷，這是英國心理學(xué)家J.C.Raven1938年設(shè)計(jì)的非文字智力驗(yàn)。我們國家根據(jù)本國的情況做了適當(dāng)?shù)男薷?，它的分半信度和?fù)測(cè)信度分別為0.95、0.82，p<0.01；它的同時(shí)效度和預(yù)測(cè)效度也較好。這說明該測(cè)驗(yàn)的有效性與可靠性是比較好的。本次測(cè)驗(yàn)選取前面四部分，從A1到D12題。

（三）方法

以性別、年級(jí)為自變量，工作記憶容量為因變量，探討性別、年級(jí)對(duì)工作記憶容量的影響；以性別、年級(jí)、工作記憶容量為自變量，推理能力為因變量，探討年級(jí)、性別、工作記憶容量對(duì)推理能力的影響。

（四）程序

用計(jì)算機(jī)呈現(xiàn)刺激項(xiàng)目。實(shí)驗(yàn)開始前，屏幕上同時(shí)呈現(xiàn)“* * * *”四個(gè)注視位置，間隔2秒后，同時(shí)在每個(gè)*對(duì)應(yīng)的位置上呈現(xiàn)一個(gè)不規(guī)則圖形，即同時(shí)呈現(xiàn)4個(gè)不規(guī)則圖形，作為學(xué)習(xí)圖形。間隔10秒，屏幕上同時(shí)呈現(xiàn)5個(gè)不規(guī)則圖形，作為測(cè)驗(yàn)圖形。5個(gè)不規(guī)則圖形下面標(biāo)有序號(hào)，要求被試在答卷紙上畫出剛才沒有見過的圖形的序號(hào)。間隔10秒后出現(xiàn)下一組圖形。在整個(gè)過程中每個(gè)不規(guī)則圖形只出現(xiàn)一次。前2組為練習(xí)，后10組為正式實(shí)驗(yàn)，共計(jì)12組。

瑞文漸進(jìn)推理測(cè)驗(yàn)是以小組為單位進(jìn)行團(tuán)體測(cè)驗(yàn)，每組10人。答題時(shí)間為10分鐘。答對(duì)1題計(jì)1分，總分為40分。

三、結(jié)果

（一）所有樣本的工作記憶容量與推理能力測(cè)量結(jié)果

120名小學(xué)生的工作記憶容量即再認(rèn)分?jǐn)?shù)和推理能力測(cè)驗(yàn)分?jǐn)?shù)的平均數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)差如表1所示。

（二）年級(jí)、性別對(duì)工作記憶容量的影響

性別對(duì)工作記憶容量不存在主效應(yīng)（F（1，114）=0.136，P>0.05），表明在小學(xué)階段，男學(xué)生與女學(xué)生具有相同的工作記憶容量（見表1）。年級(jí)對(duì)工作記憶容量存在主效應(yīng)（F（2，114）=21.032，P<0.001），表明工作記憶容量在小學(xué)階段存在年級(jí)差異，即隨著年級(jí)的上升，小學(xué)生的工作記憶容量越來越大。進(jìn)一步的Turkey檢驗(yàn)表明：四年級(jí)和六年級(jí)的再認(rèn)成績(jī)即工作記憶容量都顯著高于二年級(jí)，四年級(jí)與六年級(jí)之間沒有顯著差異。性別與年級(jí)之間不存在交互作用（F（2，114）=0.641，P>0.05），表明男生和女生的工作記憶容量隨年級(jí)變化的趨勢(shì)都是一致的。

（三）推理能力的影響因素

1.年級(jí)、性別對(duì)推理能力的影響

性別對(duì)推理能力不存在主效應(yīng)（F（1，114）=0.280，P>0.05），表明推理能力在小學(xué)階段不存在性別差異，即男學(xué)生與女學(xué)生具有相同的推理能力。年級(jí)對(duì)推理能力存在主效應(yīng)（F（2，114）=38.009，P<0.001），表明推理能力在小學(xué)階段存在年級(jí)差異，即隨著年級(jí)的上升，小學(xué)生的推理能力越來越好（見表2）。進(jìn)一步的Turkey檢驗(yàn)表明：四年級(jí)和六年級(jí)的推理能力都顯著高于二年級(jí)，六年級(jí)的推理能力也顯著高于4年級(jí)。性別與年級(jí)之間不存在交互效應(yīng)（F（2，114）=0.142，P>0.05），表明男生和女生的推理能力隨年級(jí)變化的趨勢(shì)都是一致的。

2.工作記憶容量與推理能力的相關(guān)性隨年級(jí)變化的趨勢(shì)

所有被試的工作記憶容量與推理能力之間存在著較高正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.796；各個(gè)年級(jí)的工作記憶容量與推理能力之間也存在相關(guān)，三個(gè)年級(jí)的相關(guān)系數(shù)分別為0.460、0.814、0.703，其中四年級(jí)的相關(guān)程度最高，其次為六年級(jí)，二年級(jí)最低。總的來說，隨著年級(jí)的上升，工作記憶容量與推理能力之間的相關(guān)性也呈現(xiàn)出上升的趨勢(shì)。

可以看出二年級(jí)與四年級(jí)（Z=2.310，p<0.05）、二年級(jí)與六年級(jí)相關(guān)系數(shù)的差異顯著（Z=1.957，p<0.05），四年級(jí)與六年級(jí)相關(guān)系數(shù)差異不顯著（Z=0.353，p>0.05）；也就是說，四年級(jí)、六年級(jí)的工作記憶容量與推理能力的相關(guān)性都明顯高于二年級(jí)工作記憶容量與推理能力的相關(guān)性，即隨著年級(jí)的上升，工作記憶容量與推理能力之間的關(guān)系越來越密切。

3.推理能力影響因素的通徑分析

我們采用了通徑分析，來驗(yàn)證年級(jí)、性別、工作記憶容量與推理能力4個(gè)變量之間可能的因果關(guān)系。

首先，我們統(tǒng)計(jì)年級(jí)、性別、工作記憶容量和推理能力4個(gè)變量之間的相關(guān)性。

從表2中可以得知，性別與年級(jí)、工作記憶容量、推理能力三個(gè)變量之間都不存在顯著相關(guān)，也就不存在因果關(guān)系。年級(jí)分別與工作記憶容量、推理能力之間都存在顯著相關(guān)，工作記憶容量和推理能力之間也有顯著相關(guān)，因而選取這三個(gè)變量進(jìn)行通徑分析。

其次，我們以年級(jí)為自變量，工作記憶容量為因變量，建立回歸方程：

（1）方程中：WM為工作記憶容量，G為年級(jí)。該方程的確定系數(shù)為R2=0.253，也就是說，年級(jí)可以解釋工作記憶容量25.3%的變異。

最后，以年級(jí)、工作記憶容量為自變量，推理能力為因變量，建立以下回歸方程：

（2）方程中：R為推理能力，WM為工作記憶容量，G為年級(jí)。該方程的確定系數(shù)為R2=0.681，即年級(jí)、工作記憶容量可以解釋推理能力變量的68.1%的變異。

根據(jù)公式（1）和公式（2），建立年級(jí)、工作記憶容量對(duì)推理能力影響的通徑分析圖。

從下圖中可以看出，因變量推理能力受到顯著影響的路徑有三條：第一條是工作記憶→推理能力；第二條是年級(jí)→推理能力；第三條是年級(jí)→工作記憶→推理能力。在這些影響因素中，對(duì)推理能力產(chǎn)生直接影響（直接效應(yīng)）的因素是年級(jí)和工作記憶容量，同時(shí)年級(jí)還通過工作記憶容量對(duì)推理能力產(chǎn)生間接影響。

根據(jù)各變量的殘差系數(shù)情況，表明局外變量的影響比較大，表明除了年級(jí)、工作記憶力兩個(gè)影響因素外，推理能力還極有可能存在其他影響因素，需要進(jìn)一步開展研究。

四、討論

1.根據(jù)以上結(jié)果顯示，小學(xué)生的工作記憶容量和推理能力的年級(jí)差異都非常顯著，隨著年級(jí)的上升，小學(xué)生的工作記憶容量越來越大，其中四年級(jí)和六年級(jí)的再認(rèn)成績(jī)即工作記憶容量都顯著高于二年級(jí)；同時(shí)隨著年級(jí)的上升，小學(xué)生的推理能力越來越好，其中四年級(jí)和六年級(jí)的推理能力都顯著高于二年級(jí)，六年級(jí)的推理能力也顯著高于四年級(jí)。小學(xué)生的工作記憶容量和推理能力之間有著顯著的相關(guān)性，而且隨著年級(jí)的上升，兩者之間的相關(guān)性呈現(xiàn)出上升的趨勢(shì)，從相關(guān)系數(shù)的差異性檢驗(yàn)來看，四年級(jí)、六年級(jí)的工作記憶容量與推理能力的相關(guān)性都明顯高于二年級(jí)的工作記憶容量與推理能力的相關(guān)性，即隨著年級(jí)的上升，工作記憶容量與推理能力之間的關(guān)系越來越密切。進(jìn)一步的通徑分析表明，年級(jí)、工作記憶容量與推理能力之間存在著因果關(guān)系，年級(jí)、工作記憶容量是小學(xué)生推理能力的直接影響因素。

2.工作記憶的實(shí)驗(yàn)研究方法同前人一致，再認(rèn)作為傳統(tǒng)記憶研究的基本方法之一，能很好地檢驗(yàn)記憶的保持量；不同的是所選的實(shí)驗(yàn)材料不一樣。賀薈中、方俊明是用3份不同的漢字材料對(duì)三個(gè)年級(jí)進(jìn)行測(cè)驗(yàn)，而本研究選用同一份材料：不規(guī)則圖形對(duì)三個(gè)年級(jí)進(jìn)行測(cè)量，這樣可以更好地控制實(shí)驗(yàn)材料這個(gè)額外變量，避免將實(shí)驗(yàn)材料的變化干擾年級(jí)與工作記憶之間的因果關(guān)系。本研究與前人得到了基本一致的結(jié)論：工作記憶容量和推理能力在小學(xué)階段不存在性別差異；工作記憶容量和推理能力在小學(xué)階段存在年級(jí)差異；小學(xué)生工作記憶容量和推理能力相關(guān)顯著；年級(jí)和工作記憶容量是影響小學(xué)生推理能力的重要因素。所不同的是，前人的研究中，在對(duì)小學(xué)生推理能力的影響因素中，年級(jí)比工作記憶容量的影響力更大。而本研究發(fā)現(xiàn)，工作記憶容量對(duì)推理能力的影響力（0.625）大于年級(jí)對(duì)推理能力的影響力（0.312），這又再次驗(yàn)證了工作記憶容量是推理能力重要的影響因素。

3.工作記憶容量的大小在一定程度上制約了個(gè)體的學(xué)習(xí)能力，特別是認(rèn)知負(fù)荷高的學(xué)習(xí)任務(wù)可能會(huì)阻礙學(xué)習(xí)的順利進(jìn)行，因此應(yīng)盡量減少學(xué)習(xí)任務(wù)的認(rèn)知負(fù)荷。但我們也應(yīng)該注意到，在學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生遇到的問題大多都是相當(dāng)復(fù)雜的，必然會(huì)產(chǎn)生較高的認(rèn)知負(fù)荷，因此能否運(yùn)用一些策略將復(fù)雜的困難任務(wù)分解或簡(jiǎn)化為簡(jiǎn)單任務(wù)以降低工作記憶負(fù)荷就成為解決問題的關(guān)鍵。在小學(xué)階段，學(xué)生智力即推理能力的發(fā)展主要受到兩個(gè)方面的影響：一方面是父母持續(xù)進(jìn)行的家庭教育，另一方面是學(xué)校全新的、系統(tǒng)的正規(guī)教育。面對(duì)學(xué)生需要接受的大量新知識(shí)，父母的家庭教育則越來越顯得力不從心，而學(xué)校教育則越來越顯示出不可替代的重要作用。例如，在數(shù)學(xué)教學(xué)中，非常重視培養(yǎng)學(xué)生的歸納推理、演繹推理；在英語教學(xué)中，注重學(xué)生通過構(gòu)擬情景、通過聯(lián)想培養(yǎng)邏輯推理的訓(xùn)練等。因此，小學(xué)教育對(duì)學(xué)生的推理能力發(fā)展具有極其重要的作用，良好的小學(xué)教育將為兒童推理能力發(fā)展奠定重要的基礎(chǔ)。因此教師應(yīng)著手于小學(xué)生工作記憶容量的訓(xùn)練，遵循它的年齡發(fā)展規(guī)律，以此來提高小學(xué)生的推理能力。這也正符合新課程標(biāo)準(zhǔn)改革中注重學(xué)生學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)，因而具有重要的指導(dǎo)與現(xiàn)實(shí)意義。工作記憶中存在的差異和推理之間的關(guān)系似乎對(duì)于心理測(cè)量有著巨大的應(yīng)用價(jià)值，也許在將來對(duì)工作記憶的測(cè)量可以代替我們現(xiàn)在所用的智力測(cè)驗(yàn)。

五、小結(jié)

1.工作記憶容量和推理能力在小學(xué)階段不存在性別差異。

2.工作記憶容量和推理能力在小學(xué)階段存在年級(jí)差異。

3.小學(xué)生工作記憶容量與推理能力之間的相關(guān)性較強(qiáng)，隨著年級(jí)的上升，兩者之間的相關(guān)性呈現(xiàn)出上升的趨勢(shì)。

4.年級(jí)和工作記憶容量是影響小學(xué)生推理能力的重要因素，但工作記憶容量對(duì)推理能力的作用較年級(jí)大。

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