小學生工作記憶容量對推理能力的影響

杜麗清

摘 要：運用測量不規(guī)則圖形記憶的再認方法和瑞文漸進推理測驗探討小學生年級、性別、工作記憶容量對推理能力的影響。發(fā)現(xiàn)：工作記憶容量和推理能力在小學階段不存在性別差異。工作記憶容量和推理能力在小學階段存在年級差異。年級和工作記憶容量是影響小學生推理能力的重要因素。

關鍵詞：年級；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）是一個有限的容量系統(tǒng)，負責存儲和加工暫時性信息。工作記憶在推理任務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系。有研究認為，工作記憶在推理任務中的作用各不同。[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（0.30～0.59）。1990年，Kyllonen和Christal對大量新招募的美國空軍飛行員進行了傳統(tǒng)的標準智力測驗的測量（瑞文漸進推理測試），同時也進行了工作記憶測驗，他們發(fā)現(xiàn)兩類測驗之間的相關性很強，但智力測驗更多地傾向于過去的知識，而工作記憶更容易受加工速度的影響。

Salthouse（1993）對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系是否適合于兒童？賀薈中、方俊明（2003）以實驗方式研究了小學生工作記憶和推理能力兩者之間的關系，發(fā)現(xiàn)：（1）小學生工作記憶與推理能力相關顯著；（2）工作記憶和推理能力在小學階段不存在性別差異；（3）年級和工作記憶是影響小學生推理能力的重要因素，但年級因素對推理能力的作用較工作記憶大。并且在此基礎上推斷出，導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是由于其工作記憶容量增大而導致；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。但是因為被試年齡差距較小，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準的改革，它強調(diào)學生要學會學習，更加注重學生學習能力的培養(yǎng)；而推理能力作為眾多學習能力中主要的一種，因而對它的研究具有重要的現(xiàn)實意義。在教學中，許多課程都需要注重培養(yǎng)學生的推理能力，例如語文、數(shù)學、地理、英語等。因而，探索個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，從而更好地引導教學，有效地開發(fā)學生的智力。

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

二、方法

（一）被試

某小學二、四、六年級，每年級隨機選取男、女學生各20人，共120人，智力均正常，無視、聽障礙。

（二）材料

12組簡單不規(guī)則圖形，每組5個，共60個，每組中4個有關刺激，1個無關刺激。

瑞文漸進推理測驗問卷，這是英國心理學家J.C.Raven1938年設計的非文字智力驗。我們國家根據(jù)本國的情況做了適當?shù)男薷模姆职胄哦群蛷蜏y信度分別為0.95、0.82，p<0.01；它的同時效度和預測效度也較好。這說明該測驗的有效性與可靠性是比較好的。本次測驗選取前面四部分，從A1到D12題。

（三）方法

以性別、年級為自變量，工作記憶容量為因變量，探討性別、年級對工作記憶容量的影響；以性別、年級、工作記憶容量為自變量，推理能力為因變量，探討年級、性別、工作記憶容量對推理能力的影響。

（四）程序

用計算機呈現(xiàn)刺激項目。實驗開始前，屏幕上同時呈現(xiàn)“* * * *”四個注視位置，間隔2秒后，同時在每個*對應的位置上呈現(xiàn)一個不規(guī)則圖形，即同時呈現(xiàn)4個不規(guī)則圖形，作為學習圖形。間隔10秒，屏幕上同時呈現(xiàn)5個不規(guī)則圖形，作為測驗圖形。5個不規(guī)則圖形下面標有序號，要求被試在答卷紙上畫出剛才沒有見過的圖形的序號。間隔10秒后出現(xiàn)下一組圖形。在整個過程中每個不規(guī)則圖形只出現(xiàn)一次。前2組為練習，后10組為正式實驗，共計12組。

瑞文漸進推理測驗是以小組為單位進行團體測驗，每組10人。答題時間為10分鐘。答對1題計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量結(jié)果

120名小學生的工作記憶容量即再認分數(shù)和推理能力測驗分數(shù)的平均數(shù)和標準差如表1所示。

（二）年級、性別對工作記憶容量的影響

性別對工作記憶容量不存在主效應（F（1，114）=0.136，P>0.05），表明在小學階段，男學生與女學生具有相同的工作記憶容量（見表1）。年級對工作記憶容量存在主效應（F（2，114）=21.032，P<0.001），表明工作記憶容量在小學階段存在年級差異，即隨著年級的上升，小學生的工作記憶容量越來越大。進一步的Turkey檢驗表明：四年級和六年級的再認成績即工作記憶容量都顯著高于二年級，四年級與六年級之間沒有顯著差異。性別與年級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變化的趨勢都是一致的。

（三）推理能力的影響因素

1.年級、性別對推理能力的影響

性別對推理能力不存在主效應（F（1，114）=0.280，P>0.05），表明推理能力在小學階段不存在性別差異，即男學生與女學生具有相同的推理能力。年級對推理能力存在主效應（F（2，114）=38.009，P<0.001），表明推理能力在小學階段存在年級差異，即隨著年級的上升，小學生的推理能力越來越好（見表2）。進一步的Turkey檢驗表明：四年級和六年級的推理能力都顯著高于二年級，六年級的推理能力也顯著高于4年級。性別與年級之間不存在交互效應（F（2，114）=0.142，P>0.05），表明男生和女生的推理能力隨年級變化的趨勢都是一致的。

2.工作記憶容量與推理能力的相關性隨年級變化的趨勢

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，相關系數(shù)為0.796；各個年級的工作記憶容量與推理能力之間也存在相關，三個年級的相關系數(shù)分別為0.460、0.814、0.703，其中四年級的相關程度最高，其次為六年級，二年級最低。總的來說，隨著年級的上升，工作記憶容量與推理能力之間的相關性也呈現(xiàn)出上升的趨勢。

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

3.推理能力影響因素的通徑分析

我們采用了通徑分析，來驗證年級、性別、工作記憶容量與推理能力4個變量之間可能的因果關系。

首先，我們統(tǒng)計年級、性別、工作記憶容量和推理能力4個變量之間的相關性。

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

其次，我們以年級為自變量，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。該方程的確定系數(shù)為R2=0.253，也就是說，年級可以解釋工作記憶容量25.3%的變異。

最后，以年級、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。該方程的確定系數(shù)為R2=0.681，即年級、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、工作記憶容量對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→推理能力；第三條是年級→工作記憶→推理能力。在這些影響因素中，對推理能力產(chǎn)生直接影響（直接效應）的因素是年級和工作記憶容量，同時年級還通過工作記憶容量對推理能力產(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、工作記憶力兩個影響因素外，推理能力還極有可能存在其他影響因素，需要進一步開展研究。

四、討論

1.根據(jù)以上結(jié)果顯示，小學生的工作記憶容量和推理能力的年級差異都非常顯著，隨著年級的上升，小學生的工作記憶容量越來越大，其中四年級和六年級的再認成績即工作記憶容量都顯著高于二年級；同時隨著年級的上升，小學生的推理能力越來越好，其中四年級和六年級的推理能力都顯著高于二年級，六年級的推理能力也顯著高于四年級。小學生的工作記憶容量和推理能力之間有著顯著的相關性，而且隨著年級的上升，兩者之間的相關性呈現(xiàn)出上升的趨勢，從相關系數(shù)的差異性檢驗來看，四年級、六年級的工作記憶容量與推理能力的相關性都明顯高于二年級的工作記憶容量與推理能力的相關性，即隨著年級的上升，工作記憶容量與推理能力之間的關系越來越密切。進一步的通徑分析表明，年級、工作記憶容量與推理能力之間存在著因果關系，年級、工作記憶容量是小學生推理能力的直接影響因素。

2.工作記憶的實驗研究方法同前人一致，再認作為傳統(tǒng)記憶研究的基本方法之一，能很好地檢驗記憶的保持量；不同的是所選的實驗材料不一樣。賀薈中、方俊明是用3份不同的漢字材料對三個年級進行測驗，而本研究選用同一份材料：不規(guī)則圖形對三個年級進行測量，這樣可以更好地控制實驗材料這個額外變量，避免將實驗材料的變化干擾年級與工作記憶之間的因果關系。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階段不存在性別差異；工作記憶容量和推理能力在小學階段存在年級差異；小學生工作記憶容量和推理能力相關顯著；年級和工作記憶容量是影響小學生推理能力的重要因素。所不同的是，前人的研究中，在對小學生推理能力的影響因素中，年級比工作記憶容量的影響力更大。而本研究發(fā)現(xiàn)，工作記憶容量對推理能力的影響力（0.625）大于年級對推理能力的影響力（0.312），這又再次驗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體的學習能力，特別是認知負荷高的學習任務可能會阻礙學習的順利進行，因此應盡量減少學習任務的認知負荷。但我們也應該注意到，在學習過程中，學生遇到的問題大多都是相當復雜的，必然會產(chǎn)生較高的認知負荷，因此能否運用一些策略將復雜的困難任務分解或簡化為簡單任務以降低工作記憶負荷就成為解決問題的關鍵。在小學階段，學生智力即推理能力的發(fā)展主要受到兩個方面的影響：一方面是父母持續(xù)進行的家庭教育，另一方面是學校全新的、系統(tǒng)的正規(guī)教育。面對學生需要接受的大量新知識，父母的家庭教育則越來越顯得力不從心，而學校教育則越來越顯示出不可替代的重要作用。例如，在數(shù)學教學中，非常重視培養(yǎng)學生的歸納推理、演繹推理；在英語教學中，注重學生通過構擬情景、通過聯(lián)想培養(yǎng)邏輯推理的訓練等。因此，小學教育對學生的推理能力發(fā)展具有極其重要的作用，良好的小學教育將為兒童推理能力發(fā)展奠定重要的基礎。因此教師應著手于小學生工作記憶容量的訓練，遵循它的年齡發(fā)展規(guī)律，以此來提高小學生的推理能力。這也正符合新課程標準改革中注重學生學習能力的培養(yǎng)，因而具有重要的指導與現(xiàn)實意義。工作記憶中存在的差異和推理之間的關系似乎對于心理測量有著巨大的應用價值，也許在將來對工作記憶的測量可以代替我們現(xiàn)在所用的智力測驗。

五、小結(jié)

1.工作記憶容量和推理能力在小學階段不存在性別差異。

2.工作記憶容量和推理能力在小學階段存在年級差異。

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

4.年級和工作記憶容量是影響小學生推理能力的重要因素，但工作記憶容量對推理能力的作用較年級大。

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