工作記憶對二語學(xué)習(xí)能力影響的元分析

孫莉 李景泉

[摘 要]工作記憶是影響二語學(xué)習(xí)能力的一個重要因素。采用元分析方法對國內(nèi)外核心期刊上近30年公開發(fā)表的33篇有關(guān)工作記憶與二語學(xué)習(xí)能力關(guān)系的論文進行整合分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：1.工作記憶與二語學(xué)習(xí)能力總體呈中度相關(guān)。2.工作記憶與語言學(xué)習(xí)中產(chǎn)出性能力的相關(guān)度高于其與接受性能力的相關(guān)度。3.在工作記憶的四種不同測量方法中，通過言語材料并能夠同時測量加工和存儲兩種能力的測量方法對二語學(xué)習(xí)能力的預(yù)測力最強。

[關(guān)鍵詞]工作記憶；二語學(xué)習(xí)能力；產(chǎn)出性能力；接受性能力；元分析

[中圖分類號]H319 [文獻標(biāo)識碼]A [文章編號]1671-8372（2023）02-0088-06

A meta-analysis of the effects of working memory on L2 learning aptitude

SUN Li1， LI Jing-quan2

（1. School of Foreign Languages， Qingdao University of Science and Technology， Qingdao 266061， China; 2. PLASSF Information Engineering University at Luoyang， Luoyang 471003， China）

Abstract：Working memory （WM） is an important factor influencing second language performance. A meta-analysis is conducted of 33 studies on the relations between WM and second language performance in key journals abroad and at home. The findings are： 1.There is a moderate positive correlation between WM and second language performance. 2. The coefficient between WM and productive abilities is higher than that between WM and receptive abilities. 3. Among the four types of working memory capacity （WMC） measures， the one which taps the combined processing and storage capacity using verbal materials is a good predictor of second language performance.

Key words：working memory; second language performance; productive ability; receptive ability; meta-analysis

一、引言

工作記憶是語言學(xué)習(xí)能力的重要構(gòu)成要素[1]。近年來在二語學(xué)習(xí)領(lǐng)域，相關(guān)研究從閱讀理解、聽力理解、書面寫作、口語表達等方面探討了工作記憶對二語學(xué)習(xí)能力的影響。這些研究的結(jié)論并不完全一致，有研究認(rèn)為工作記憶在很大程度上影響二語學(xué)習(xí)能力[2-3]，有的認(rèn)為兩者沒有太大關(guān)系[4]。因此有必要對現(xiàn)有的研究進行整合分析，以便為工作記憶與二語學(xué)習(xí)能力關(guān)系的后續(xù)研究提供借鑒。

元分析（meta-analysis）是進行整合分析的有力工具，是一種以綜合已有發(fā)現(xiàn)為目的，對多項研究結(jié)果進行整合的統(tǒng)計分析方法。主要操作方法是把針對同一個問題進行的各項研究的結(jié)果差異進行系統(tǒng)評價，得到一個共同效應(yīng)。因此，元分析具有全面、系統(tǒng)和定量的特點，有助于解決存在爭議的研究話題。雖然此方法在國外語言學(xué)界已經(jīng)成為文獻綜合分析的主流工具，但關(guān)于工作記憶的元分析目前只看到了Daneman等、Shin的研究[5-6]，這兩項研究只分析了工作記憶與理解能力的關(guān)系（閱讀和聽力），卻忽視了工作記憶與產(chǎn)出性能力的關(guān)系。事實上，工作記憶與語言學(xué)習(xí)的聽說讀寫譯等方面都有一定的關(guān)系。在國內(nèi)，蔡金亭對元分析進行了引介[7]，而目前能夠見到把元分析運用于語言學(xué)研究的相關(guān)論文較少[8-10]，且研究內(nèi)容有待拓展，如趙海永、羅少茜的元分析樣本只有國內(nèi)研究，對國外研究沒有涵蓋。另外，目前測量工作記憶容量（WMC）的方法多種多樣，這些測量方法的差異是否會影響工作記憶與二語學(xué)習(xí)能力之間的相關(guān)關(guān)系，還有待商榷。

本文嘗試在完善已有元分析研究的基礎(chǔ)上，對近30年來的國內(nèi)外工作記憶與二語學(xué)習(xí)能力相關(guān)研究進行整合分析，探討工作記憶對二語學(xué)習(xí)能力的影響，同時推動元分析方法在中國的推廣和應(yīng)用。

二、文獻綜述

工作記憶的概念是由Miller等在1960年首先提出來的，用來描述儲存、快速提取目標(biāo)信息并將其留存在注意焦點之內(nèi)的記憶系統(tǒng)[11]。目前最有影響力的是Baddeley和Hitch在1974年提出的工作記憶模型。Baddeley和Hitch提出工作記憶有三個組成部分：中央控制器（Central Executive）和它的兩個子系統(tǒng)、語音環(huán)（Phonological Loop）、視覺空間模板（Visuo-spatial Sketchpad）[12]。其后Baddeley對這一工作記憶模型進行了修正，增加了一個情景緩沖器（Episodic Buffer）[13]。后來的研究者多以此工作記憶模型為理論框架對工作記憶進行探討。

在二語學(xué)習(xí)方面，研究者大多致力于研究工作記憶與二語學(xué)習(xí)各種技能的關(guān)系。這些研究大致可以劃分為兩類：一類是工作記憶與接受性能力的關(guān)系，如工作記憶與單詞學(xué)習(xí)之間的關(guān)系[14-16]、與語篇句子加工之間的關(guān)系[17-18]、與理解和推理之間的關(guān)系[19]等；另一類是工作記憶與產(chǎn)出性能力的關(guān)系[20-21]，如工作記憶與口語能力的關(guān)系[22]、與寫作能力的關(guān)系[23]等。

工作記憶與接受性能力的研究頗為豐碩。在工作記憶與單詞學(xué)習(xí)能力之間的關(guān)系方面，Cheung用簡單單詞廣度和非詞廣度兩種測量方法，調(diào)查了學(xué)生的語音記憶能力與單詞學(xué)習(xí)能力之間的關(guān)系，結(jié)果發(fā)現(xiàn)兩種方法測量出的工作記憶容量都與單詞學(xué)習(xí)相關(guān)[24]。李紅采用運算廣度的方法測量工作記憶，結(jié)果發(fā)現(xiàn)工作記憶容量對二語單詞語義提取沒有顯著的作用[25]。工作記憶和句子加工關(guān)系的研究始于Juffs和Harrington，他們首先采用心理語言學(xué)中的自定速閱讀實驗來測量二語句子處理，以預(yù)測句子加工與工作記憶的關(guān)系，結(jié)果表明工作記憶容量高的二語學(xué)習(xí)者能夠更好地處理復(fù)雜句式[26]。之后學(xué)者們試圖驗證這種預(yù)測，但并未取得一致性結(jié)論。工作記憶與語篇理解的關(guān)系目前也沒有一致的結(jié)論。Harrington等采用數(shù)字廣度、單詞廣度和閱讀廣度三種方法測量工作記憶容量，分別探討它們與閱讀理解能力的關(guān)系，結(jié)論是數(shù)字廣度和單詞廣度得分與閱讀理解得分沒有顯著相關(guān)性，但閱讀廣度得分與閱讀理解得分顯著相關(guān)[27]。馬拯等采用閱讀廣度的修改版，研究發(fā)現(xiàn)工作記憶容量和閱讀顯著相關(guān)[28]。苗麗霞研究發(fā)現(xiàn)，工作記憶的加工成分與閱讀理解顯著相關(guān)，但相關(guān)性受到學(xué)習(xí)者詞匯寬度水平的影響[29]。

工作記憶與產(chǎn)出性能力關(guān)系方面，有研究發(fā)現(xiàn)工作記憶對口語產(chǎn)出有顯著的預(yù)測作用[30]，有的則認(rèn)為二者無顯著相關(guān)關(guān)系[31]。OBrien等發(fā)現(xiàn)工作記憶，尤其是語音記憶，對二語的口語流利度有很重要的預(yù)測作用[32]；易保樹、羅少茜使用操作廣度測試任務(wù)，發(fā)現(xiàn)工作記憶容量對口語產(chǎn)出的準(zhǔn)確度有顯著影響，而對流利度和復(fù)雜度都沒有顯著影響[23]；金霞采用口語廣度測試任務(wù)，發(fā)現(xiàn)工作記憶容量對口語產(chǎn)出的準(zhǔn)確度和流利度有顯著影響，而對復(fù)雜度沒有顯著影響[33]。

綜上所述，國內(nèi)外關(guān)于工作記憶的研究涉及二語學(xué)習(xí)的不同方面，工作記憶在語言理解和加工不同方面的效應(yīng)各不相同。而且因為工作記憶容量測量方法的多樣性，不同的研究者采用不同的方法測量，對工作記憶與同一種二語學(xué)習(xí)能力的關(guān)系也會得出不一樣的結(jié)論。因此，有必要運用元分析的方法對國內(nèi)外相關(guān)文獻進行梳理，探查工作記憶與語言接受性能力和產(chǎn)出性能力的相關(guān)性，以及工作記憶不同測量方法對二語學(xué)習(xí)能力的預(yù)測力。

三、研究方法

（一）研究問題

依據(jù)以上文獻綜述，本研究致力于解決如下問題：

1.工作記憶與二語學(xué)習(xí)能力的相關(guān)程度有多高？與二語學(xué)習(xí)能力中哪種能力的相關(guān)度更高，接受性能力還是產(chǎn)出性能力？

2.工作記憶容量測量方法是否影響工作記憶與二語學(xué)習(xí)能力的相關(guān)性？

（二）文獻選取

為了保證信度，研究樣本選取近30年（1990—2020年）公開發(fā)表的文章，研究焦點集中在涵蓋以上研究問題并且結(jié)果具有可比性的樣本上，且將樣本限定在以Baddeley的工作記憶模型為基礎(chǔ)的研究上。使用計算機輔助和手動相結(jié)合的方法，選取國外比較權(quán)威的Ebscohost、Elsevier和Proquest Psychology Journal數(shù)據(jù)庫，國內(nèi)學(xué)術(shù)期刊權(quán)威數(shù)據(jù)庫CNKI，以working memory，second language learning，comprehension，production 為關(guān)鍵詞進行搜索，并對搜索結(jié)果進行人工篩選。篩選的標(biāo)準(zhǔn)包括：第一，工作記憶或其中的某個成分是自變量；第二，只選擇工作記憶與二語學(xué)習(xí)能力關(guān)系的研究，母語研究不包括在內(nèi)；第三，對工作記憶與二語學(xué)習(xí)能力關(guān)系進行的量化，可以是轉(zhuǎn)換為相關(guān)系數(shù)r值，或者是轉(zhuǎn)化為相關(guān)系數(shù)的其他統(tǒng)計手段（如t或F）。第四，研究的被試不能是不熟練的語言學(xué)習(xí)者，如初學(xué)英語的兒童、語言能力受損或有智力障礙的人。對于相同的作者使用相同的數(shù)據(jù)來源完成的不同文章，為避免加大此樣本的權(quán)重，重復(fù)的研究被剔除出去。

最終共選取了33篇文章。其中21篇國外研究文章，分別發(fā)表在Language、Language Learning、Applied Linguistics、Applied Psycholinguistics、Journal of Memory and Language、Studies in Second Language Acquisition等期刊上；12篇國內(nèi)研究，分別發(fā)表在《外語教學(xué)與研究》《現(xiàn)代外語》《外語教學(xué)》《解放軍外國語學(xué)院學(xué)報》《外語學(xué)刊》《心理發(fā)展與教育》等核心期刊上。選取權(quán)威期刊上的文章是為確保研究的高質(zhì)量，從而較好地保證本研究的信度和效度。元分析樣本共有2316個被試。

（三）編碼

首先，由研究者和一位助手從選定的樣本中隨機選取3篇文章進行編碼，然后對編碼結(jié)果進行討論，不一致的地方通過協(xié)商達成共識，制定編碼方法。其次，在確定了編碼方法之后對樣本進行編碼。主要包括文獻信息（作者名+文獻時間）、被試人數(shù)、被試人群類別、工作記憶的測量方法、所考察學(xué)習(xí)能力的類型、使用的統(tǒng)計手段及得出的數(shù)據(jù)統(tǒng)計結(jié)果。其中工作記憶測量方法分為四類，即分別使用言語材料和非言語材料且只能測量存儲功能的兩種方法，以及分別使用言語材料和非言語材料且能同時測量加工和存儲功能的兩種方法（見表1）。二語學(xué)習(xí)能力分為接受性能力和產(chǎn)出性能力，詞匯解碼、句法加工和語篇理解屬于接受性能力，口語表達、書面表達和口譯屬于產(chǎn)出性能力。再次，對所有樣本進行兩次編碼。最后，抽取30%的樣本進行內(nèi)部信度的檢驗，一致度達到了96%。

（四）數(shù)據(jù)分析

從工作記憶和學(xué)習(xí)能力兩個變量的水平，可以判斷樣本可能會出現(xiàn)8個衡量工作記憶和二語能力的效果量，這里效果量采用相關(guān)系數(shù)r值來衡量。大多數(shù)樣本中匯報的是相關(guān)系數(shù)；沒有采用相關(guān)系數(shù)匯報的，將t值或F值轉(zhuǎn)換為r值。一個樣本中有幾個效果量取決于使用了幾種測量工作記憶的方法和研究了幾種語言能力。比如，使用1種測量方法，考察了1種語言能力，就只有1個效果量；使用了兩種測量方法，既考察了接受性能力也考察了產(chǎn)出性能力，就會產(chǎn)生4個效果量，這種情況下，4個效果量衡量的是同一個工作記憶與二語能力的相關(guān)關(guān)系，因此取4個效果量的平均值作為樣本的效果量。計算出每一個樣本的效果量，再通過樣本加權(quán)的方法計算出所有樣本的平均效果量。

具體計算步驟如下：首先，將樣本中的r值轉(zhuǎn)換成Zr；其次，將Zr轉(zhuǎn)換回r值，具體方法為用每個樣本中的被試人數(shù)乘以Zr，將加權(quán)后的Zr求和，除以總的被試數(shù)目；再次，為每一個平均效果量計算95%的置信區(qū)間；最后，使用funnel plot的方法來檢驗是否存在抽樣偏頗（retrieval bias），檢驗漏斗圖上的點圍繞各獨立研究效應(yīng)點估計真實值對稱地散開分布，呈現(xiàn)倒置對稱的漏斗形，因此檢驗結(jié)果顯示抽樣無偏頗。

四、結(jié)果和討論

（一）工作記憶與二語學(xué)習(xí)能力的相關(guān)

利用Comprehensive Meta-analysis V2 軟件，對所有樣本進行平均效果量計算，得出平均效果量r=0.312，置信區(qū)間為0.32～0.38。表明工作記憶與學(xué)習(xí)能力之間中度相關(guān)（Cohen 1988提出效果量r的參考標(biāo)準(zhǔn)：r＜0.3為小效應(yīng)，0.30.5為大效應(yīng)）。樣本中相關(guān)系數(shù)達到0.3以上的占比62％，這表明大部分樣本證明工作記憶與語言學(xué)習(xí)某方面的能力中度相關(guān)。

工作記憶容量能夠預(yù)測二語學(xué)習(xí)能力的直接原因在于二語學(xué)習(xí)的本質(zhì)特征。Harrington指出，二語學(xué)習(xí)與母語學(xué)習(xí)有著本質(zhì)區(qū)別，對母語習(xí)得產(chǎn)生影響的多種因素在二語學(xué)習(xí)時發(fā)揮的作用是不一樣的[27]。大部分二語學(xué)習(xí)趨于依賴諸如工作記憶這樣的一般性學(xué)習(xí)機制。因為，在大部分情況下，二語學(xué)習(xí)者均無法做到像本族語者那樣自如運用“自上而下”的高級處理過程，而更依賴“由下至上”的低級水平處理過程。由于低級水平的處理過程更需要注意資源的支持，對工作記憶的負(fù)荷要求也會相應(yīng)增加[34]。這與執(zhí)行注意理論相契合。執(zhí)行注意理論認(rèn)為，工作記憶容量的個體差異主要源于個體在執(zhí)行注意力方面的差異。執(zhí)行注意力理論強調(diào)，在繼續(xù)執(zhí)行或恢復(fù)當(dāng)前任務(wù)相關(guān)信息的提取，或阻止無關(guān)信息提取的過程中，注意力控制過程和記憶過程是協(xié)同作用的[35]。工作記憶容量大的學(xué)習(xí)者，在二語學(xué)習(xí)過程中能很好地控制注意資源，阻止無用信息的干擾，而且能很好地協(xié)調(diào)語言處理和記憶，因此二語學(xué)習(xí)各方面的能力較強。注意力抑制理論（Attentional Inhibition）認(rèn)為，工作記憶容量的不同源于注意力抑制機制，工作記憶容量的減小是由于無關(guān)信息的不斷干擾帶來的抑制系統(tǒng)的功能減弱[36]。處理速度理論（Processing-speed Theory）認(rèn)為，處理速度低的人在單位時間內(nèi)完成的處理行為少，可能錯過加工一些重要的信息，因此會導(dǎo)致在記憶衰退前丟失一些處理信息，或經(jīng)由不停地重復(fù)使得大量信息流處于活躍狀態(tài)的能力減弱，因而學(xué)習(xí)能力較差[37]。這些理論從不同角度說明了工作記憶容量個體差異的認(rèn)知基礎(chǔ)，在一定程度上解釋了工作記憶容量影響二語學(xué)習(xí)能力的原理。

工作記憶雖然與二語學(xué)習(xí)能力總體相關(guān)，但它與各個分項技能之間的相關(guān)性并不一致。語言學(xué)研究的一個長期目標(biāo)是建立中介語系統(tǒng)統(tǒng)一的模型，涵蓋言語能力和言語行為的各個方面，包括產(chǎn)出性能力和接受性能力[38]。但現(xiàn)有研究并未探明語言接受性能力與產(chǎn)出性能力如何相互融合，兩者有哪些共性和區(qū)別，工作記憶對這兩種能力的影響也沒有得出一致的結(jié)論。工作記憶與二語學(xué)習(xí)能力相關(guān)性的元分析結(jié)果如表2所示。工作記憶與產(chǎn)出性能力的相關(guān)強度（r=0.421）大于與接受性能力的相關(guān)強度（r=0.239）。樣本中的產(chǎn)出性能力主要是口語產(chǎn)出和同聲傳譯，衡量指標(biāo)包括準(zhǔn)確度、流利度、復(fù)雜度和詞匯密度。無論是口語產(chǎn)出還是同聲傳譯，產(chǎn)出過程都需要搜索長時記憶中的知識，與當(dāng)前正在加工的工作記憶中的內(nèi)容相匹配，這個過程會產(chǎn)生中間產(chǎn)品和最終產(chǎn)品，兩種產(chǎn)品都要作為暫時的知識記憶存儲在工作記憶中，然后提取。在產(chǎn)出過程中，工作記憶參與的任務(wù)多、時間長，因此工作記憶容量對產(chǎn)出性能力的影響就大[39]。工作記憶容量大的學(xué)習(xí)者在語言輸出時，既可以在檢索提取已經(jīng)儲存在長時記憶中的語言材料的同時，保留當(dāng)前正在接受加工處理的語言材料以供在線分析，又可以在語言表達時將可供利用的認(rèn)知資源分配到語言輸出的其他階段，如對概念內(nèi)容的構(gòu)思、語法監(jiān)控等。而且諸如口語產(chǎn)出、同聲傳譯等產(chǎn)出性能力考察學(xué)習(xí)者瞬間的反應(yīng)，加工的速度非常快，這就更加依賴記憶資源的容量。因此，產(chǎn)出性能力與工作記憶容量相關(guān)度較高。而接受性能力考察的多是閱讀理解、語法詞匯處理等，與口語產(chǎn)出相比，其在線處理的時間較長，處理過程會受到其他認(rèn)知資源的影響，如策略、意識、元認(rèn)知等。所以對于接受性能力，可以預(yù)測的因素比較多，工作記憶的預(yù)測能力相對就比較弱。通過元分析方法發(fā)現(xiàn)的工作記憶與接受性能力和產(chǎn)出性能力之間相關(guān)關(guān)系的規(guī)律，可為中介語系統(tǒng)統(tǒng)一模型的建立提供參考。

（二）工作記憶容量測量方法的預(yù)測力分析

工作記憶容量測量方法與語言學(xué)習(xí)能力的相關(guān)性元分析結(jié)果顯示（見表3），使用言語材料、能夠同時測量加工和存儲兩種能力的測量方法與二語學(xué)習(xí)能力的相關(guān)強度最大（r＝0.343）。使用言語材料的兩種測量方法比使用非言語材料的方法預(yù)測力強；在使用同一種語言材料時，同時測量加工和存儲能力的方法預(yù)測力大于只測量存儲能力的方法。這一結(jié)論與Daneman和Merikle的結(jié)論是一致的。

工作記憶是一個復(fù)雜的認(rèn)知系統(tǒng)，并非是單一資源，加工和存儲兩個成分是相對分離的，它們分屬于不同的資源，工作記憶容量是一個反映存儲和加工效率的綜合指標(biāo)。從測量方法來看，能夠同時測量加工和存儲的方法比只測量存儲的方法預(yù)測力強，這是因為測量時的任務(wù)越復(fù)雜，工作記憶廣度越能預(yù)測流體智力（fluid intelligence）的個體差異[40]。從大腦對語言材料的加工處理來看，根據(jù)Caplan等提出的假設(shè)，大腦中有一個專門控制語言中語法信息的模塊，語法記憶和其他類型的記憶在大腦中激活的是不同的區(qū)域[41]。言語材料和非言語材料通過不同的通道進入大腦，會經(jīng)由大腦不同的模塊進行處理。當(dāng)測量工作記憶的任務(wù)涉及的認(rèn)知模塊與二語學(xué)習(xí)任務(wù)所涉及的模塊相同時，工作記憶與二語學(xué)習(xí)能力的相關(guān)系數(shù)就大，否則相關(guān)性便小。諸如閱讀廣度這樣的既能測量存儲和加工，又使用言語材料的方法，測量任務(wù)本身和語言加工過程是同質(zhì)的，處理過程牽涉的是大腦的同一個模塊，工作記憶與學(xué)習(xí)能力的相關(guān)性就會更高。而如數(shù)字廣度等測量方法，執(zhí)行測量任務(wù)時所需的認(rèn)知資源與語言學(xué)習(xí)有很大的區(qū)別，工作記憶與語言學(xué)習(xí)能力的相關(guān)度就小。

關(guān)于測量方法的預(yù)測力是否與測量方法的信度相關(guān)，以往的元分析研究發(fā)現(xiàn)，使用言語材料和非言語材料，僅測量存儲和同時測量存儲和加工兩種方法的加權(quán)信度平均評估值沒有顯著差異[5]428。本文元分析樣本中也有研究進行了信度分析，結(jié)果都證實了使用言語材料和使用非語言材料的方法都具有較高的信度。這說明不同測量方法的預(yù)測力大小不是由測量信度引起的。

由以上分析可知，工作記憶容量測量方法的預(yù)測能力與使用的材料和測量的功能有關(guān)，而與測量方法的信度無關(guān)。

五、結(jié)論

本文使用元分析的方法考察了工作記憶與二語學(xué)習(xí)能力的關(guān)系。認(rèn)為工作記憶與二語學(xué)習(xí)能力總體上中度相關(guān)，而與語言學(xué)習(xí)中產(chǎn)出性能力的相關(guān)度高于與接受性能力的相關(guān)度；在工作記憶容量的四種不同測量方法中，使用言語材料、能夠同時測量加工和存儲兩種能力的測量方法對二語學(xué)習(xí)能力的預(yù)測力最強。學(xué)習(xí)者工作記憶容量的確定是值得進一步探討的話題。工作記憶到底是一個普遍適用于所有領(lǐng)域的認(rèn)知能力，還是在不同的領(lǐng)域有著不同的參數(shù)？用什么測量方法才能保證工作記憶容量測量結(jié)果的可信度？這些問題有待從神經(jīng)心理學(xué)和心理計量學(xué)的角度進一步加以論證。另外，本文是從工作記憶與二語學(xué)習(xí)能力關(guān)系的平均效果量出發(fā)，通過總體分析得出的結(jié)論，下一步可以把效果值作為被解釋變量，其他的編碼變量作為解釋變量，進一步分析編碼變量對效果值的解釋力度。

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[責(zé)任編輯 王艷芳]