空間路線學習中的前向測試效應*

馬小鳳 李甜甜 賈瑞紅 魏 婕

空間路線學習中的前向測試效應*

馬小鳳 李甜甜 賈瑞紅 魏 婕

(西北師范大學心理學院, 甘肅省行為與心理健康重點實驗室, 蘭州 730070)

空間路線信息學習中的前向測試效應及其機制有待檢驗。研究以虛擬背景下的住宅小區為實驗材料, 要求被試學習同一場景4個方向的路線信息(實驗1)以及4個不同場景(實驗2)的路線信息。結果表明, 在路線1～3的測試中, 同一場景下路線信息相似性高, “隔離”干擾的難度大, 在測試過程中的干擾率高于不同場景的路線信息。在路線4的測試中, 兩個實驗中測試組的回憶正確率均顯著高于重學組, 干擾率則顯著低于重學組, 出現了前向測試效應。這些發現表明, 測試可以通過“隔離”來自先前學習信息的前攝干擾來增強后續空間信息的學習。研究結果揭示了空間路線學習中的前向測試效應及其機制, 支持前攝抑制減少理論, 證實了前向測試效應在生活中具有廣闊的應用性。

提取練習, 前向測試效應, 空間記憶, 路線信息

1 前言

人類的認知資源有限, 短期內掌握大量信息或技能是一項相當大的挑戰。長時間的學習會導致前攝干擾的形成, 即事先學習對保留隨后學習的目標信息存在有害影響(Crowder, 1976)。因此我們關注在新信息學習過程中進行測試從而產生的有益的測試效果(Aslan, & B?uml, 2016; Yang et al., 2018), 即測試可防止前攝干擾的建立(Szpunar et al., 2008; Weinstein et al., 2011), 增強新信息的學習和提取, 這一現象被稱為前向測試效應(Forward testing effect)。

前向測試效應已在各類言語材料上得到驗證, 包括單詞列表(Szpunar et al., 2008)、面孔?姓名列表(Weinstein et al., 2011)、詞匯配對(Cho et al., 2016; Yang et al., 2017)、物體?名稱對(Past?tter et al., 2013)、統計視頻(Jing et al., 2016)以及復雜文本材料(Wissman et al., 2011; 周愛保等, 2015; 王堂生等, 2020)。但是, Healy等人（1997）提到在日常學習環境或職業環境中, 并不是所有信息都是通過言語進行傳達的, 視覺空間信息的學習也變得越來越重要(引自Carpenter et al.,2007)。前攝干擾不僅來自于文字性言語材料中, 空間信息中也會存在。例如, 在生活中我們經常發現自己在停車場尋找鑰匙、手機或汽車, 一時記不起我們最后放置所尋物體的具體位置, 或在眾多空間環境的建筑物中想不起某個具體建筑物位置, 或位于哪個建筑物旁邊, 在回想時會面臨多個記憶閃現的問題, 即物體的早期位置記憶干擾了當前位置, 使得記憶搜索目標位置變得困難。目前, 僅有極少數的研究探討了空間信息學習的前向測試效應。Bufe和Aslan (2018)使用9個不同物體組成的3×3的陣列圖的空間位置記憶檢驗了前向測試效應, 最終結果表明在三個先前學習過的陣列上測試物體的位置記憶改善了隨后學習的第四個陣列上相同物體的位置記憶, 同時測試減少了在回憶第四個陣列時產生的混淆錯誤的數量。即被試不太傾向于錯誤地將物體放于它們之前出現過的位置。這一發現表明, 測試可以通過隔離先前所學信息的干擾來增強空間信息的后續學習(Aslan & B?uml, 2016; Bufe & Aslan, 2018)。但是, 空間物體陣列學習的空間概念較為抽象, 與特定空間的直接體驗聯系較少。根據Montello (1993)對空間尺度的劃分, 這種物體陣列是小的三維空間材料, 屬于小尺度空間信息。而日常所見到的建筑、社區、校園和城市的空間等屬于大尺度空間信息(環境空間), 兩者在認知機制上存在本質的不同。小尺度空間信息的測試通常采用傳統的心理測量紙筆測試, 包括知覺測驗、表象、小物體或可操作物體的心理轉換表征等形式。大尺度環境的空間能力測試任務包括學習新環境下的布局, 如建筑物或城市布局, 路徑導航等。因此, 空間學習中的前向測試效應還需要在更豐富的材料中去檢驗。

路線學習是與特定空間的直接體驗聯系密切的大尺度空間信息學習, 在實際生活中被廣泛應用。路線學習反映了對環境中特定路線的了解, 是對從一個位置行進到另一個位置所需的運動序列信息(路線信息)的學習, 通常包括一系列地標和到達目的地所需的運動(Siegel & White, 1975)。在路線記憶中地標起著重要作用(Daniel & Denis, 2004), 人們通常能成功地識別包含有值得注意的特征的地標, 能夠幫助記憶路線信息。前攝干擾是路線學習中非常普遍的現象。現實生活中我們在空間中四處移動, 會遇到多個角度的空間布局信息或多個視點呈現的空間信息(Holmes et al., 2017)。我們需要從多個方向回憶起日常環境的空間布局(如廚房、家和鄰居家的布局)。并且, 生活中對于空間信息的學習并不是單一場景的, 我們在空間中移動時, 總是一個場景接著另一個場景, 需要記憶的路線信息是累加的。當我們從多個方向去記憶同一條路線信息, 或者記憶多個場景的路線信息時, 前一個方向或者前一個場景的路線信息都會對后續場景的路線信息產生干擾。那么, 路線學習中的前攝干擾是否可以通過測試得到抑制, 即測試先前學習的路線信息是否會提高隨后學習的新路線的長時記憶保持呢?

另外, 前攝干擾減少理論(Release from PI)通常被用來解釋前向測試效應的內在機制。前攝干擾減少理論(Szpunar et al., 2008)認為, 學習過程中的測試會引發語境變化, 這種變化減少了前攝干擾的積累并提高了新信息的回憶。具體而言, 對學習過的項目的測試更新了這些項目的心理環境, 由測試引起的心理環境的差異增加了學習或測試路線信息和新信息之間的差異, 有助于區分先前信息和后續學習的新信息, 即增強非目標和目標信息之間的隔離。當需要回憶目標項目時, 這種增強的“隔離”可以減少心理搜索集的大小, 允許對目標信息進行更集中的記憶搜索(Aslan & B?uml, 2016; B?uml & Kliegl, 2013), 從而產生較好的記憶效果。許多有關前向測試效應的研究都用這一理論來解釋其研究結果。在路線學習中, 我們既有可能從多個方向去記憶同一條路線信息, 也可能會記憶多個場景的路線信息。研究表明, 同一場景不同方向路線信息的學習與回憶在提取時場景是重復的, 被試對空間信息的熟悉性很高, 重復背景下相關聯的信息使其記憶恢復的效果在具體性和清晰性上不如獨特線索和場景條件下的效果(Robin et al., 2019)。因此, 相比于不同場景的路線信息的累加學習與回憶, 同一場景學習后進行提取時可能“隔離處理”的難度更大, 產生的干擾率更大。那么, 在“隔離處理”難度不同的場景信息中檢驗前向測試效應, 并進一步對比回憶率與前攝干擾率的變化, 可以成為前攝干擾減少理論的有力證據。

綜上, 本研究擬探討路線學習中前一路線信息的測試對后續路線信息記憶的保持效應。本研究擬開展以下兩個實驗。實驗1探討個體在學習同一場景4個不同方向的路線信息時, 前置測試對減少空間信息的前攝干擾并提高后續新信息記憶保持的效應。實驗2探討個體在學習4個不同場景的路線信息時, 前置測試對減少空間信息的前攝干擾并提高后續新信息記憶保持的效應。地標的順序是路線記憶的一個基本維度(Allen, 2000)。路線上的顯著物體被視為地標, 通過提供識別和記憶的線索來幫助被試獲得空間信息(R?ser et al., 2012)。因此, 本研究將以路標順序回憶的正確率作為因變量。為了模擬真實的路線學習場景, 本實驗擬在三維空間背景下構建路線信息, 要求被試通過路線行駛記住沿途經過的地標并按順序進行回憶測試。本研究假設, 在路線學習中, 前向測試比重復學習更能減少空間信息的前攝干擾并提高后續新信息的記憶保持。

2 實驗1：同一場景不同方向路線學習的前向測試效應

2.1 被試

根據Yang等(2017)觀察到的前向測試效果的效應大小(Cohen’s)范圍的中等值= 0.40, (1 ? β) = 0.80, 使用 G*Power 3 (Faul et al., 2007)進行效能分析, 發現觀察到顯著的前向測試效應(α = 0.05)需要每組約18～23名被試。因此本研究選取52名在校大學生(年齡=22.8歲,= 2.15歲)作為被試參與實驗1, 實驗結束后每位被試得到一份紀念品。

2.2 實驗設計

本實驗采用2 (學習條件: 測試, 重復學習) × 4(路線信息: 1～4)的混合實驗設計, 其中學習條件為組間設計, 路線信息為組內設計。因變量為最終回憶的正確率以及前攝干擾率。

2.3 儀器與材料

為了體現學習環境的真實性, 采用Sketchup專業作圖軟件建模, 然后在Lumion軟件中進行渲染和編輯, 最終形成三維視覺空間背景信息。實驗材料呈現在14英寸筆記本電腦顯示屏上(分辨率1366×768), 屏幕亮度與對比度以避免引起被試不適為度。被試距離顯示器約60 cm, 正面相對。實驗結果均采用SPSS 20.0完成數據的處理工作。

虛擬環境下以某城市住宅小區為背景, 選取常見的地標建筑物(如圖1所示), 路線信息包含8個要素(醫院, 幼兒園, 銀行, 健身館, 便利店, 餐廳, 停車場, 游泳館)。屏幕中的建筑物是以第一人稱視角的虛擬現實環境依次呈現給被試, 視野開闊, 方便被試對周圍環境做出判斷。每個視頻的平均時長為63 s, 且視頻中的視角移動速度一致, 經過每個目標建筑物時停頓1 s, 保證所呈現視角內能夠完全看到該建筑物并增加視覺體驗的真實感。該小區包含4個不同的出入口, 最終形成4條不同的路線信息, 每條路線單獨呈現在一個視頻中, 因此被試共需要學習4條不同的路線信息內容(平面路線圖如圖2A～D所示)。4條路線信息的難度一致。為了避免相鄰的兩條路線的路徑重復以及前后兩條路線中建筑物的先后位置重復, 保證4條路線中某一建筑物不會在同一位置出現兩次。因此路線呈現的順序是固定的, 即全部被試采用相同的路線學習順序。在實驗過程中, 對被試是否決定測試所學路線信息, 采用偽隨機設置, 即控制組在學習完信息后進行重復學習, 測試組學習完路線信息后進行測試。測試時給被試呈現的建筑物的角度與學習材料中建筑物出現的角度相同, 因為被試從虛擬環境中學習路線之后以相同的角度測試時更有利于識別場景(Shelton & McNamara, 2001)。

2.4 實驗程序

實驗開始前, 被試被隨機分配到2個小組中(測試組, 重復學習組), 并告知他們屏幕將會呈現4個虛擬視頻(即4條路線信息), 所有參與者都需要按照視頻中呈現的路線方向視角行走并記住路線中經過的建筑物順序。實驗流程見表1。

圖1 建筑物示例

圖2 ABCD分別為平面路線信息1～4 (實驗1)

表1 實驗流程

實驗開始后, 被試依次學習4條路線信息。在學習1～3個視頻時, 兩組被試都先觀看視頻, 然后進行一個30秒的分心任務(做一道高級瑞文推理題)。分心任務后, 重學組的被試再次觀看視頻, 測試組的被試按要求在空白紙上寫下視頻中經過的建筑物的順序(給被試提供帶有序號的8個建筑物圖片)。但在學習路線4的信息后, 兩組被試完成分心任務, 接著兩組被試都需要進行回憶測試, 即在空白紙上寫出路線4中經過的建筑物順序。回憶測試后實驗結束, 被試得到一份小禮物。

2.5 結果與分析

回憶階段的得分由實驗助手進行計分, 每回憶出一個建筑物出現的正確順序得1分, 每條路線內容共計8分。統計被試在每個視覺空間路線回憶中的正確回憶量, 計算其正確回憶率。其次, 統計被試在當前回憶任務中錯誤回憶先前信息的前攝干擾率。前攝干擾率是指被試在回憶當前路線信息時回憶出上一條路線信息中出現的建筑物順序的比率(例如: 路線1中建筑物的順序為A-B-C, 路線2的建筑物正確順序為C-A-B, 當被試試圖回憶路線2的順序時, 錯誤的回憶為C-B-A, 而B為路線1中經過的第二個建筑物, 因此B為來自路線1的干擾。即被試錯誤地將路線1中某一建筑物的正確順序放置在了路線2中某一建筑物的同一位置, 但其他都正確, 則干擾率為1/8= 0.125。若非上條路線信息同一位置的建筑物, 或單純的先后順序混淆, 則不是干擾, 而是回憶錯誤)。

2.5.1 路線信息1～4的正確回憶率及干擾率

圖3報告了測試組在路線信息1～4中每次測試后的正確回憶率以及干擾率的變化。整體來看, 測試條件下, 4個方向的視頻路線的回憶正確率在測試后期有增加的趨勢[路線1: 0.62, 路線2: 0.38, 路線3: 0.56和路線4: 0.74;(3, 75) = 9.41,< 0.001, η2= 0.27]。進一步事后檢驗表明: 路線1的正確率(= 0.62,= 0.03)顯著高于路線2的正確率(= 0.38,= 0.06),= 0.001,= 0.92, 95% CI [0.10, 0.37]; 路線3的正確率顯著高于路線2的正確率,= 0.021,= 0.81, 95% CI [0.03, 0.33]; 路線4的正確率(= 0.74,= 0.04)顯著高于路線1,= 0.026,= 0.86, 95% CI [0.02, 0.23]、路線2,< 0.001,= 0.96, 95% CI [0.21, 0.51]及路線3的正確率,= 0.011,= 0.84, 95% CI [0.04, 0.31]。也就是說, 在不斷的測試中發現被試在后續路線學習后測試的回憶率高于前面路線的回憶率。

圖3 測試組路線信息1～4中的正確回憶率及干擾率(%)

其次, 計算干擾率, 即被試在回憶當前路線中出現的建筑物順序時回憶出先前學習過的該建筑物的出現順序, 這種干擾錯誤反映了先前學習對后續學習的消極影響。在測試組的干擾率上, 三條路線間差異顯著,(2, 50) = 3.28,= 0.046, η2= 0.12。這證實了前攝干擾在視覺空間信息記憶中也存在。進一步事后檢驗表明: 路線2的干擾率(= 0.14,= 0.03)顯著高于路線4 (= 0.07,= 0.02),= 0.033,= 0.31, 95% CI [0.01, 0.15], 路線3(= 0.13,= 0.03)的干擾率顯著高于路線4,= 0.045,= 0.24, 95% CI [0.01, 0.12]。但是路線2與路線3的干擾率未達到顯著水平,= 0.656。表明隨著不斷測試, 來自前面所學信息的干擾率顯著減少。

2.5.2 目標路線信息4的正確回憶率及干擾率

為驗證前向測試效應, 比較了重復學習與測試組在路線信息4上的回憶率, 采用2 (組別: 測試組, 重復學習組) × 2 (測試結果: 正確率, 干擾率)的方差分析, 結果表明, 組別和測試結果的交互作用顯著,(1, 50) = 32.157,< 0.001, η2= 0.39。進一步簡單效應分析發現, 測試組對于路線4的正確回憶率顯著高于重復學習組(0.74 vs 0.32),(50) = 5.95,< 0.001,= 0.64, 95% CI [0.28, 0.57]。而在干擾率上, 測試組的干擾率顯著低于重復學習組(0.07 vs 0.16),(50) = 2.831,= 0.007,= 0.37, 95% CI [0.03, 0.16], 這表明對路線信息1～3的測試降低了對路線信息4的干擾(如圖4所示)。

圖4 目標路線信息4上測試組與重復學習組的正確率及干擾率(%)

此外, 在重復學習條件下, 對于路線4的記憶比測試條件下路線1 (無干擾)差(0.32 vs 0.62),(50) = 4.503,< 0.001,= 0.53, 95% CI [0.17, 0.43], 反映了重復學習條件下隨著重復學習次數的增多干擾增加。

2.6 討論

實驗1的結果表明, 在三個先前學習過的空間路線信息上測試地標建筑物的順序改善了第四條路線信息中建筑物的順序記憶的正確率(測試組= 0.74,重學組= 0.32), 降低了前攝干擾的數量(測試組= 0.07,重學組= 0.16)。也就是說, 連續測試時被試不太傾向于錯誤地按照先前學習過的建筑物順序信息進行回憶。先前路線學習的干擾顯著減少(路線2: 0.14, 路線3: 0.13, 路線4: 0.07), 這一結果與先前關于卡片和物體位置的空間記憶中的結果一致(Bufe & Aslan, 2018; Postma et al., 2018), 說明測試可以通過隔離來自先前學習信息的主動干擾來增強空間信息的后續學習。

考慮到生活中除了對同一場景從不同方向進行路線學習容易產生前攝抑制外, 對不同場景進行累加學習也會產生前攝抑制, 并且兩種路線學習中新舊材料的分隔處理難度也不同。因此, 我們擬在實驗2中對學習材料進行改變, 采用不同場景的背景信息, 繼續探討路線學習中的前向測試效應。

3 實驗2：不同場景路線學習的前向測試效應

3.1 被試

參照實驗1被試數量計算方法, 實驗2重新選取60名在校大學生(年齡=24.52歲,= 1.62歲)作為被試參與實驗。所有被試身體狀況良好, 實驗結束后每位被試得到一份紀念品。

3.2 實驗設計

本研究采用2 (學習條件: 測試, 重復學習) × 4 (路線信息: 1～4)的混合實驗設計。其中學習條件是組間設計, 路線信息是組內設計。因變量為最終回憶的正確率和前攝干擾率。

3.3 設備和材料

為了體現學習環境的真實性, 且保持實驗1與實驗2的實驗結果不受實驗環境體驗影響。實驗2同樣采用Sketchup專業作圖軟件建模, 然后在Lumion軟件中進行渲染和編輯。實驗材料呈現在14英寸筆記本電腦顯示屏上(分辨率1366×768), 屏幕亮度與對比度以避免引起被試不適為度。被試距離顯示器約60 cm, 正面相對。與實驗1不同的是, 實驗2的4條路線內容不是同一場景, 而是4個不同場景, 每個場景包含的建筑物均不同(即相同的地標在整個實驗中不會出現兩次), 這樣4個場景共有32個建筑物。建筑物的選取是日常生活中常見的建筑物, 建筑物名稱以2到4個字為主, 且根據建筑物的名稱長度均勻分配到4個不同的視頻中(如圖5A～D為實驗2四條路線信息平面圖)。保證了實驗材料的難度一致。路線信息的呈現同實驗1一致, 采用固定順序呈現。

3.4 實驗程序

實驗程序同實驗1。

3.5 結果和分析

計分方式同實驗1。

3.5.1 路線信息1～4中測試組的正確回憶率及干擾率

圖6報告了測試組在路線信息1～4中每次測試后的正確回憶率以及干擾率的變化。整體來看4條路線信息之間在正確率上存在顯著差異(路線1: 0.70, 路線2: 0.59, 路線3: 0.73和路線4: 0.53),(3, 87) = 4.57,= 0.005, η2= 0.14。具體來說, 路線1 (= 0.70,= 0.25)的正確回憶率顯著的高于路線4 (= 0.53,= 0.23),= 0.005,= 0.33, 95% CI [0.06, 0.28]; 路線3 (= 0.73,= 0.25)的正確回憶率顯著的高于路線4 (= 0.53,= 0.23),< 0.001,= 0.38, 95% CI [0.10, 0.31]。其他比較沒有達到顯著性。在干擾率上, 前攝干擾從路線2～4顯著增加(0.02, 0.04, 0.07),(2, 58) = 4.32,= 0.018, η2= 0.13。

圖5 ABCD分別為平面路線信息1～4 (實驗2)

圖6 測試組在路線信息1～4中的正確回憶率及干擾率(%)

3.5.2 目標路線信息4的正確回憶率及干擾率

對于目標路線4的回憶率是前向測試效應的關鍵得分指標, 采用2 (組別: 測試組, 重復學習組) × 2 (測試結果: 正確率, 干擾率)的方差分析。結果表明, 組別和測試結果的交互作用顯著,(1, 58) = 45.483,< 0.001, η2= 0.44。如圖7所示, 進一步簡單效應分析發現, 測試組的成績明顯高于重復學習組的成績(0.53 vs 0.24),(58) = 5.40,< 0.001,= 0.57, 95% CI [0.18, 0.39], 即在最后一個目標路線記憶上測試組的成績遠好于僅僅進行重復學習材料的回憶成績。重要的是, 測試條件下路線信息4中的前攝干擾率顯著的低于重復學習條件下的前攝干擾率(0.07 vs 0.27),(58) = 5.612,< 0.001,= 0.59, 95% CI [?0.28, ?0.13], 這表明對路線信息1～3的測試降低了先前學習過的材料對回憶目標材料路線信息4產生干擾的可能性。

圖7 路線信息4上測試組與重復學習組的正確率及干擾率(%)

此外, 在重復學習條件下, 對于路線信息4的記憶比測試條件下路線信息1 (無干擾)差(0.24 vs 0.70),(58) = 8.05,< 0.001,= 0.72, 95% CI [0.34, 0.57], 反映了重復學習條件下隨著重復學習次數的增多干擾增加。

3.6 討論

實驗2再次揭示了在視覺空間路線信息學習中的前向測試效應。實驗2中被試學習了4個不同的場景, 學習的信息量相較于實驗1明顯增大。因此, 測試組的正確回憶率沒有隨著測試次數的增多呈增長趨勢。由于每次測試都更換不同的場景, 前一場景對后一場景的干擾是不斷疊加的, 因此干擾率也逐漸提高。但是, 在路線信息4上前向測試效應依舊被驗證, 測試組在路線信息4上的正確回憶率顯著高于重復學習組, 路線信息4中的前攝干擾在測試條件下比在重復學習條件下低(0.07 vs 0.28), 這表明對路線信息1～3的測試與重學相比降低了先前學習過的材料對回憶目標材料路線信息4產生干擾的可能性。在重復學習條件下, 對于目標路線信息4的記憶比測試條件(無干擾)下的路線信息1差(0.24 vs 0.70), 反映了重復學習條件下隨著重復學習次數的增多干擾增加。

4 總討論

本研究首次在視覺空間路線信息上探索了前向測試效應, 以虛擬背景下場景中路線經過的建筑物為學習材料, 進一步推進了前向測試效應在空間信息學習中的研究進展。研究結果表明, 兩種場景設置下, 測試組的被試與重學組相比都較少受到先前所學信息的干擾, 回憶成績更好。這些發現表明, 測試可以通過隔離來自先前學習信息的前攝干擾來增強空間信息的后續學習。

4.1 測試對路線學習的促進作用

具體而言, 在實驗1中被試進行同一場景不同方向的路線學習。從視覺空間記憶的角度而言, 同一場景不同方向的背景使得路線信息成為一個整體, 相對容易編碼。已有研究表明, 觀察者的移動會增強信息視點變化的空間更新, 從而增強多個空間方向的空間信息學習(Holmes et al., 2018)。當被試在不同方向的路線信息中學習時, 空間信息以自我為中心的呈現方式會自動重新配置, 相當于視覺運動中的等效場景識別(Simons et al., 2002), 這些信息以類似的方式被存儲和重建, 對于空間整合的連續順序記憶十分重要。因此, 實驗1中從路線信息1～4整體的回憶率來看, 測試組隨著不斷測試, 正確率呈不斷上升趨勢。實驗2中, 被試學習的背景改變為不同場景的路線學習, 學習的信息量顯著增大, 認知負荷量不斷增大, 被試在路線信息1～4的回憶率也不斷變化, 如實驗2結果中路線信息2的回憶率相比路線信息1略低, 而路線信息3回憶率又增高。Cho等人(2016)將臨時測試的優勢歸因于增強的提取努力—提取努力理論: 先前臨時測試中的提取失敗可能會引發對先前測試效果的不滿, 然后激勵被試在后續測試中發揮更多的提取努力來緩解他們的不滿。而學習者可以將測試結果作為反饋來診斷他們正在進行的學習狀態和他們期望的狀態, 然后調整他們隨后的學習以縮小這一差距(Pyc & Rawson, 2010, 2012)。此外, 在兩個實驗中, 通過計算測試組的干擾率, 表明4條路線信息之間仍然存在前攝干擾。這一結果與先前研究一致, 先前研究使用類似的研究程序和干擾測試, 報告了在卡片以及物體位置的空間記憶中存在前攝干擾(Postma et al., 2018)。在路線信息4的測試中, 兩個實驗都發現測試組比重復學習組的被試更加正確地回憶了建筑物的路線順序, 且比重復學習組更少的受到來自先前學習材料中前攝干擾的影響, 顯示了典型的前向測試效果。并且, 實驗2的多場景進一步證明了前向測試效應在路線信息學習中適用背景的廣泛性。

4.2 信息“隔離”難度對測試效果的影響

從前向測試效應的理論機制來講, 本研究通過場景信息操縱了路線信息間的“隔離”難度, 發現前面信息的不同干擾程度對后續新信息的學習影響不同。對比兩個實驗的結果, 實驗2中路線信息的整體回憶率好于實驗1, 且干擾率相比實驗1更低。即同一場景建筑物位置信息的混淆導致的前攝干擾較不同場景信息負荷量增大的前攝干擾更大, 回憶率更低。根據線索過載效應(Berntsen et al., 2013; Watkins & Watkins, 1975), 與線索的關聯越多, 記憶提取率越低, 原因是受到項目之間的干擾或線索與其關聯目標之間的獨特性的喪失(Moscovitch & Craik, 1976)。由于相關聯的記憶之間的干擾, 或線索和相關記憶的獨特性降低, 存儲在記憶中的大量關聯的更熟悉的背景可能會導致較差的記憶效果(Moscovitch & Craik, 1976; Robin et al., 2019; Talmi & Moscovitch, 2004)。實驗1是同一場景不同方向的空間信息學習, 8個地標信息在同一場景下被反復學習。背景中關聯信息過多導致被試在回憶時容易對建筑物順序混淆, 即相關聯的記憶之間的干擾增強, 場景或背景信息的獨特性降低, 干擾率增大。而在實驗2中不同場景的信息學習中, 空間背景似乎更具有“獨特性”, 項目之間的干擾較小, 正確回憶率更高。另外, 從兩個實驗各自的4條路線信息的正確回憶率和干擾率的趨勢來看, 當被試學習第三條路線信息之后, 實驗1的干擾率開始降低, 正確回憶率開始上升。而實驗2中的干擾率開始上升, 正確率也隨之下降。根據編碼特異性原則, 線索和存儲的記憶之間更大程度的匹配將增加提取成功的概率(Tulving & Thomson, 1973)。因此, 在實驗1中雖然場景重復出現使得4個方向的路線信息的“隔離”難度增大, 整體的干擾率較高, 但是隨著熟悉的背景下線索呈現次數的增多, 信息提取的匹配性增強, 記憶效果有了向好的趨勢, 因此干擾率隨著測試次數的增多逐步下降。而實驗2中由于每次場景信息都是新的, 場景背景的新異性使得4個場景路線信息的“隔離”難度相對較小, 整體干擾率較低, 但信息提取的匹配性減弱, 干擾率隨著測試次數的增多逐步上升。總的來說, 這種表現在由“隔離”難度造成的干擾率的不同, 以及兩個實驗各自表現出的干擾率上升則正確率下降, 干擾率下降則正確率上升的趨勢, 都直接揭示了前向測試效應中隔離前攝干擾的重要性, 為前攝干擾減少理論提供了直接的實驗證據。

來自于傳統的測試效應(后向測試效應)的證據表明測試可以促進路線學習。傳統的測試效應主要考察測試對于已學信息的記憶保持。Kelly等人(2015)設計了實驗來探索測試是否改善了路線知識的獲取。結果表明與重復學習相比, 當被試在穿過路線之前得到正確反饋時, 測試改善了路線記憶。當在移動到錯誤信息后出現反饋時, 與重復學習相比, 測試會導致更差的效果。與本研究結果一致的是, 從路線信息4上回憶的正確率來看, 兩個實驗的測試組均顯著的高于重復學習組, 說明測試有利于路線信息的學習。前向測試效應主要考察測試已經學習過的信息對于后續學習新信息的促進作用。這一點可以通過干擾率這一指標來說明, 如果通過前向測試降低了已學信息對新信息的干擾, 則說明前向測試對新信息的學習是有積極影響的。本研究兩個實驗的結果均表明, 盡管已學習信息對新信息的干擾始終存在, 但是與重復學習相比, 前向測試是更能夠降低干擾的一種學習策略。

4.3 研究局限與展望

在目前的實驗中, 被試學會了視覺路線信息中地標的順序記憶, 引導他們朝著目標前進。同時, 記住路線上地標的相對位置是導航記憶的重要組成部分, 也是檢查視覺記憶的一個方面。雖然這項任務涉及程序學習, 但任務本身并不完全是程序性的。被試在學習中可能會結合策略, 如基于明確的言語信息加工, 對經過的路線地標順序進行編碼。例如, 被試可以有意識地對建筑物的地標名稱進行策略編碼。在本研究結束后, 有些被試也主動報告過他們在對路線信息材料中經過的建筑物編碼時, 采用了有意義的編碼策略, 例如“我先去銀行取了錢, 然后去了醫院付款, 接著又去了便利店買東西”等。這種潛在言語策略的性質和范圍, 以及它們如何影響視覺空間信息中路線記憶方面的任務, 目前尚不清楚, 這也可能是一個未來的研究方向。鑒于在大多數關于測試效應的研究中對陳述性語言學習的嚴重依賴, 目前的實驗提供了關于測試增強視覺空間信息學習的重要的新發現。未來的研究可以進一步探討言語加工在這種視覺空間信息學習過程中的作用。

5 研究結論

(1) 在空間路線信息學習中, 相比于重復學習, 前置測試能夠有效減少前攝干擾, 增強了對新的路線信息的記憶保持。

(2) 路線學習之間“隔離”難度更大的同一場景比不同場景的前向測試產生了更大的前攝干擾率, 支持前攝抑制減少理論。

Allen, G. L. (2000). Principles and practices for communicating route knowledge.,(4), 333?359.

Aslan, A., & B?uml, K.-H. T. (2016). Testing enhances subsequent learning in older but not in younger elementary school children.(6), 992?998.

B?uml, K.-H.T., & Kliegl, O. (2013). The critical role of retrieval processes in release from proactive interference.(1), 39?53.

Berntsen, D., Staugaard, S. R., & S?rensen, L. M. T. (2013). Why am i remembering this now? Predicting the occurrence of involuntary (spontaneous) episodic memories.(2), 426?444.

Bufe, J., & Aslan, A. (2018). Desirable difficulties in spatial learning: testing enhances subsequent learning of spatial information., 1701.

Carpenter, S. K., & Pashler, H. (2007). Testing beyond words: Using tests to enhance visuospatial map learning., 474-478.

Cho, K. W., Neely, J. H., Crocco, S., & Vitrano, D. (2016). Testing enhances both encoding and retrieval for both tested and untested items.,(7), 1211?1235.

Crowder, R. G. (1976). Principles of learning and memory.(2), 48?48.

Daniel, M.-P., & Denis, M. (2004). The production of route directions: Investigating conditions that favour conciseness in spatial discourse.(1), 57?75.

Faul, F., Erdfelder, E., Lang, A. G., & Buchner, A. (2007). G*Power 3: A flexiBle statistical power analysis program for the social, Behavioral, and Biomedical sciences.(2), 175?191.

Holmes, C. A., Marchette, S., & NewcomBe, N. S. (2017). Multiple views of space: Continuous visual flow enhances small-scale spatial learning.(6), 851?861.

Holmes, C. A., NewcomBe, N. S., & Shipley, T. F. (2018). Move to learn: integrating spatial information from multiple viewpoints., 7?25.

Jing, H. G., Szpunar, K. K., & Schacter, D. L. (2016). Interpolatedtesting influences focused attention and improves integration of information during a video-recorded lecture.(3), 305?318.

Kelly, J. W., Carpenter, S. K., & Sjolund, L. A. (2015). Retrieval enhances route knowledge acquisition, But only when movement errors are prevented.(5), 1540?1547.

Montello, D. R. (1993). Scale and multiple psychologies of space.(1), 312?321.

Moscovitch, M., & Craik, F. I. M. (1976). Depth of processing, retrieval cues, and uniqueness of encoding as factors in recall.(4), 447?458.

Past?tter, B., WeBer, J., & B?uml, K.H. T. (2013). Using testing to improve learning after severe traumatic Brain injury.(2), 280?285.

Postma, A., Morel, S. G., Slot, M. E., Oudman, E., & Kessels, R. P. C. (2018). Forgetting the new locations of one’s keys: spatial-memory interference in Korsakoff’s amnesia.,, 1861?1868.

Pyc, M. A., & Rawson, K. A. (2010). Why testing improves memory: Mediator effectiveness hypothesis.(6002), 335?335.

Pyc, M. A., & Rawson, K. A. (2012). Why is test-restudy practice beneficial for memory? An evaluation of the mediator shift hypothesis.(3), 737?746.

R?ser, F., Hamburger, K., Krumnack, A., & Knauff, M. (2012). The structural salience of landmarks: results from an on-line study and a virtual environment experiment.(1), 37?50.

Robin, J., Garzon, L., & Moscovitch, M. (2019). Spontaneous memory retrieval varies based on familiarity with a spatial context., 81?92.

Shelton, A. L., & Mcnamara, T. P. (2001). Systems of spatial reference in human memory.(4), 274?310.

Siegel, A. W., & White, S. H. (1975). The development of spatial representations of large-scale environments., 9?55.

Simons, D. J., Wang, R. F., & Roddenberry, D. (2002). Object recognition is mediated by extraretinal information.(4), 521?530.

Szpunar, K. K., McDermott, K. B., & Roediger, H. L. (2008). Testing during study insulates against the buildup of proactive interference.(6), 1392?1399.

Talmi, D., & Moscovitch, M. (2004). Can semantic relatedness explain the enhancement of memory for emotional words?(5), 742?751.

Tulving, E., & Thomson, D. M. (1973). Encoding specificity and retrieval processes in episodic memory.(5), 352?373.

Wang, T. S., Yang, C. L., & Zhong, N. (2020). Forward testing effect on new learning in older adults.(11), 1266?1277.

[王堂生, 楊春亮, 鐘年. (2020). 記憶的前向測試效應對老年人學習新事物的作用.(11), 1266?1277.]

Watkins, O., & Watkins, M. (1975). Buildup of proactive inhibition as a cue-overload effect.(4), 442?452.

Weinstein, Y., Mcdermott, K. B., & Szpunar, K. K. (2011). Testing protects against proactive interference in face?name learning.(3), 518?523

Wissman, K. T., Rawson, K. A., & Pyc, M. A. (2011). The interim test effect: testing prior material can facilitate the learning of new material.(6), 1140?1147.

Yang, C., Potts, R., & Shanks, D. R. (2017). The forward testing effect on self-regulated study time allocation and metamemory monitoring.(3), 263?277.

Yang, C., Potts, R., & Shanks, D. R. (2018). Enhancing learning and retrieval of new information: a review of the forward testing effect.(1), 8.

Zhou, A. B., Yang, T. C., Cheng, C., Ma, X. F., & Zhao, J. (2015). Retrieval practice produces more learning in multiple- list tests with higher-order skills.(7), 928?938.

[周愛保, 楊天成, 程晨, 馬小鳳, 趙靜. (2015). 多篇章學習中提取練習策略對高階技能的影響.(7), 928?938.]

The forward testing effect in spatial route learning

MA Xiaofeng, LI Tiantian, JIA Ruihong, WEI Jie

(School of Psychology, Northwest Normal University, Provincial Key Laboratory of Behavioral and Mental Health, Lanzhou 730070, China)

The forward testing effect describes how testing previously learned material could improve participants long-term memory for later learning of new material when continuously exposed to various information. This has been verified using different language materials. However, the effect of forward testing on spatial path learning requires further study.

This study selected 112 participants randomly and conducted two experiments to explore the forward test effect of visuospatial route learning in different directions in the same scene (Experiment 1). Further, it investigated the forward test effect of visuospatial route learning in various settings (Experiment 2). The spatial route information memory method was adopted based on the extensive experimental procedure formed by the forward test effect. Through a sequence of sites in a virtual route setting, participants were required to comprehend and recollect the structures that passed on the route. Furthermore, the exercise ended with a sequential recall test. A total of 52 participants were randomly assigned to the test and repeated study groups in Experiment 1. Eight common landmark buildings, such as hospitals and schools, were selected to form four different route information. After learning approximately 1～3 pieces of route information, the repeated study group re-learned the route information. Further, the test group recalled the order of the buildings passing through the route information as required. When learning about Route 4 regarding either the test condition or the re-learn condition, it was necessary to recall the order in which the route passed through buildings. The forward test effect of memorizing route information in different scenarios was explored in Experiment 2 with 60 participants. Unlike Experiment 1, the participants in Experiment 2 learned four different routes, each containing a different building. The experimental procedure was the same as that used in Experiment 1.

Experiment 1 showed that the recall accuracy of spatial path information in the test group was significantly higher than in that the repeated-learning group. Moreover, the active interference generated when recalling the fourth path information was considerably lower than that in the repeated-learning group. The results of Experiment 2 showed that there was a positive test effect for different scene background information. This further proves that the application background of the forward test effect in route-information learning was extensive. More importantly, by comparing the two experimental results horizontally, it was found that different interference levels of previous information have different effects on learning following new information. This is manifested in the difference in the interference rate caused by the difficulty of “isolation” among materials, including the trend that the correct rate decreases when the interference rate increases and the correct rate increases when the interference rate decreases. All of these directly reveal the forward direction?the importance of counteracting proactive interference in testing the effects.

In summary, this study verified the existence of the forward test effect in the path learning of different directions in the same scene and the path learning in various settings. Extending the study of the forward testing effect on learning visuospatial path information will enrich the exploration of the forward testing effect in spatial memory. Additionally, this study found that different levels of interference from previously learned information affect the subsequent learning of new information. The findings provide direct experimental evidence for proactive interference reduction theory.

retrieval practice, forward testing effect, spatial memory, route information

2021-11-20

* 國家自然科學基金地區項目資助(31860282); 甘肅省“雙一流”科研重點項目(GSSYLXM-01)。

馬小鳳, E-mail: psymaxiaofeng@126.com

B842