提取難度對困難材料提取練習效應的促進作用：來自行為和fNIRS的證據

摘 "要 "提取練習效應（Retrieval Practice Effect， RPE）的研究揭示了提取直接促進記憶保持和間接促進后續學習（重學）的關鍵作用。研究表明， 材料難度和提取難度是影響RPE的重要因素， 但以往研究未具體區分二者對提取練習直接和間接效應的影響。實驗1采用2 （詞對難度：簡單， 困難） × 2 （提取支持：無， 有）的混合實驗設計， 考察材料難度和提取難度對提取練習直接效應的影響。實驗2引入提取后重學因素， 結合行為實驗和fNIRS技術區分了材料難度和提取難度對提取練習兩種效應的影響。結果發現， 相比有提取支持條件， 無提取支持條件下提取時顳上回腦區（與提取難度關聯）的激活顯著增強， 且前額皮層腦區（與加工深度關聯）在重學階段表現出更高的激活水平， 顯著提高了最終記憶成績。困難詞對的提取練習效應弱于簡單詞對， 但無提取支持條件下重學困難詞對時， 前額葉皮層腦區的激活水平顯著更高， 有效促進了困難詞對提取后的重學效果（記憶成績顯著提高）。以上發現表明， 提高提取難度增強了提取練習的直接和間接效應; 提取有助于促進困難材料的后續學習， 且增加提取難度有助于增強困難材料提取練習的間接效應。

關鍵詞 "提取練習效應， 提取難度， 材料難度， fNIRS

分類號 "B842

1 "引言

提取練習是一種通過回憶已學知識來強化記憶和理解的學習活動。研究表明， 與重復學習相比， 在同等時間內進行提取練習能更有效地提升學習和記憶水平， 這一現象稱為提取練習效應（Retrieval Practice Effect， RPE） （Roediger III amp; Karpicke， 2006）。RPE在不同學習材料、被試群體以及測試形式中均得到了證實， 突顯了提取練習作為一種高效學習策略在跨領域和跨年齡上的穩定性（McDermott， 2021）。以往研究主要聚焦于提取練習的直接效應， 即在無反饋或再學習情境下， 提取練習有助于記憶保持（馬小鳳 等， 2022; 張錦坤， 張俐娟， 2020; Karpicke amp; Roediger， 2008）。然而， 廣義的RPE概念還包括間接效應， 即提取練習通過提高元認知監測的準確性， 進一步促進后續學習（Arnold amp; McDermott， 2013; Endres et al.， 2020; Pyc amp; Rawson， 2012）。本研究旨在探索提取練習在不同條件下對學習效果的直接和間接影響及其神經機制， 以深入理解RPE的作用原理， 并優化基于提取練習的高效學習模式。

提取練習的直接效應揭示了提取在促進記憶保持中的關鍵作用。研究表明， 提取難度是影響RPE強弱的重要因素。例如， 通過減少提取線索（如在詞匯學習后的提取中減少字母提示數量） （Carpenter amp; DeLosh， 2006）， 或采用簡答題（而非選擇題）等提取支持程度較低的提取策略（Greving amp; Richter， 2022; Smith amp; Karpicke， 2014）， 都將增加提取難度， 最終促進學習與記憶保持。這些研究結果表明， 提取難度越大（一定范圍內）， 最終記憶效果越好（Karpicke et al.， 2014）。有關RPE的提取努力假說（Retrieval Effort Hypothesis）和必要難度假說（Desirable Difficulty Hypothesis）均對這一現象提供了理論解釋， 即增加提取難度將促使學習者投入更多提取努力， 項目被成功提取后更有助于促進記憶保持（Bjork， 1975; Bjork amp; Bjork， 1992）。因此， 適當增加提取難度對于增強RPE具有顯著的積極影響。

然而， 在實際學習過程中， 學習內容總是存在不同難度的變化。學習材料的難度差異也可能對RPE產生顯著影響。根據RPE的相關理論， 材料難度本身是影響RPE的重要因素：學習材料難度較大， 學習者需投入更多提取努力， 產生的記憶效果也更為顯著（楊麗嫻 等， 2022）。Carpenter （2009）的研究顯示， 盡管初始提取時簡單材料（強關聯詞對）的記憶成績優于困難材料（弱關聯詞對）， 但最終測試時困難材料的記憶表現更好。精細編碼假說（Elaborative Retrieval Account）認為， 相較于容易材料， 學習者在提取困難材料時會激活更多與目標詞具有語義關聯的詳細信息（即誘發更多精細編碼）， 這些信息可充當提取線索， 有效促進記憶保持和提取成功（Carpenter， 2009; Carpenter amp; Yeung， 2017）。此外， 情境背景假說（Episodic Context Account）進一步指出， 在學習新內容時， 學習者會對該內容及其背景信息進行編碼， 而提取將使學習者更新這些信息表征并生成更多有效的提取線索（Karpicke et al.， 2014）。對于困難材料而言， 提取將伴隨更多的背景重構與更新， 進而提高下一次被成功提取的可能性， 并最終提高記憶成績（Karpicke， 2017; Karpicke et al.， 2014）。因此， 材料難度對RPE產生重要影響， 困難材料在提取后更有助于促進記憶保持。

另一方面， 盡管已有多項研究證實材料難度對RPE產生影響， 但這種影響可能因提取難度的不同而發生變化（馬曉鳳 等， 2022; Smith amp; Karpicke， 2014）。例如， Smith和Karpicke （2014）的研究發現， 對于容易材料， 采用高難度提取策略（如簡答題）更有助于記憶保持， 而對于難度較大的材料， 降低提取難度（如選擇題提取策略）反而能夠更有效地提高記憶成績。這表明材料難度和提取難度均是影響RPE強弱的重要因素， 且二者可能共同對RPE產生影響。根據Sweller （1988）的認知負荷理論（Cognitive Load Theory）， 總體認知負荷包括內在認知負荷（與材料復雜性或難度相關）， 外部認知負荷（與教學設計相關）和相關認知負荷（即認知資源， 與個體圖式構建及認知努力相關）。在有限的認知資源下， 有效的學習需要減少不必要的額外認知負荷， 并確保必要的相關認知負荷。然而， 較為困難的學習材料會增加學習者的內在認知負荷， 并提高總體認知負荷。這種情況下， 采用較低難度的提取策略以適當減輕學習者的額外認知負荷可能更有助于增強記憶效果。盡管提取努力假說得到了一些研究的支持（楊麗嫻 等， 2022; Kirk-Johnson et al.， 2019）， 并表明困難材料在提取成功后的記憶效果較為顯著， 但該假說可能存在一些邊界條件。如， 對于較為復雜或困難的學習材料， 提供提取支持以降低提取難度可能更有助于增強記憶效果（Karpicke et al.， 2014）。因此， 不同難度的材料在不同提取難度下的直接獲益程度及其邊界條件仍有待進一步明確。

此外， 提取練習不僅直接促進學習與記憶， 還可以充當一種中介作用， 間接影響記憶效果。具體而言， 有反饋的提取（即提取后提供重學）能夠提高學習者對自身掌握程度評估的準確性， 從而促進后續學習并提高記憶成績（Arnold amp; McDermott， 2013; Pyc amp; Rawson， 2012; Wissman amp; Rawson， 2018）。例如， 在Arnold和McDermott （2013）的研究中， 被試學習詞對后進行1次（1-T）或5次（5-T）測試， 之后進行重復學習。經過多輪測試?重復學習循環后， 發現5-T組在重復學習后的記憶測試中表現更好， 且多次先前測試（5-T組）增加了下一次成功提取新項目的數量。這一結果表明， 提取練習能夠有效提高學習者后續學習的效率和記憶成績。然而， 與提取練習的直接效應相比， 其間接效應受到的關注較少。因此， 在探討提取難度和材料難度對RPE的影響時， 仍有必要進一步考察和區分提取練習在不同條件下的直接和間接效應及其產生機制。這將有助于更全面地理解提取練習如何影響學習與記憶， 以進一步優化學習策略， 提高學習效果。

通過查閱文獻發現， 以往關于材料難度對RPE影響的研究結果并不一致。一些研究表明困難材料在提取練習中具有優勢效應（楊麗嫻 等， 2022; Carpenter， 2009）， 而其他研究則未觀察到這種效應（馬小鳳 等， 2017）。另有研究發現困難材料的最終記憶表現不如容易材料， 即存在項目難度效應（Item Difficulty Effect） （de Lima et al.， 2020; Vaughn et al.， 2013）。這種差異可能源于研究設計中未明確區分提取后是否進行重學， 導致RPE存在直接和間接效應的混淆。例如， 在Carpenter （2009）的研究中， 被試在提取后未獲得重學機會， 而Vaughn等人（2013）和de Lima等人（2020）的研究則給被試提供了重學機會。目前， 尚不清楚不同難度的學習材料在提取練習中的獲益程度是否受到提取后重學因素的影響。另外， 研究者提出， 提取后提供重學反饋能夠有效提升那些在低提取支持（提取難度較大）情境下進行提取的記憶效果; 且為所有學習者提供重學機會可減小因提取支持程度不同而導致的初始提取成功率的差異（Kang et al.， 2007）。然而， 考慮到學習材料存在難度差異， 當采用不同難度的提取策略時， 提取后是否進行重學對學習效果的具體影響仍不明確。此外， 對于不同難度的學習材料， 在采用不同提取策略后， 其提取后重學的行為模式是否一致也尚待探討。因此， 進一步引入提取后有無重學變量， 有助于更深入地理解和區分材料難度和提取難度對提取練習兩種效應的具體影響。

然而， 需要注意的是， 僅從行為結果和理論描述來區分材料難度和提取難度對提取練習直接和間接效應的影響仍存在一定局限性， 目前仍缺乏認知神經科學證據的支持。功能性核磁共振腦成像（Functional Magnetic Resonance Imaging， fMRI）研究表明， 提取練習與大腦特定區域的激活相關， 如提取過程會激活外側顳葉皮層， 內側和腹外側前額葉皮層（Wing et al.， 2013; Ye et al.， 2020; Zhuang et al.， 2022）， 以及額下回（Van den Broek et al.， 2013）， 而這些區域的激活與更好的長時記憶表現相關。此外， 關于認知負荷神經機制的研究發現， 背外側前額葉的激活與內在認知負荷相關（Whelan， 2007）。因此， 通過比較不同提取難度下前額葉腦區（如， 額下回）的激活程度以及不同材料難度下背外側前額葉腦區的激活程度， 有助于揭示提取難度和材料難度對提取練習直接效應的影響機制。另一方面， 提取練習的間接效應涉及提取后重學時編碼努力的加強， 腦成像技術能夠實時記錄學習者的編碼過程（Nelson et al.， 2013）， 彌補了僅從隨后提取表現來推斷編碼努力變化情況的不足。此外， 以往研究證實了前額葉腦區在形成長時記憶的編碼過程中起重要作用（Blumenfeld amp; Ranganath， 2007）。例如， 一項fMRI研究發現， 與未進行提取練習組的學習者相比， 提取練習組的學習者在重學材料時， 其前額葉區域的額下回和眶額區域的活動顯著增強（Vestergren amp; Nyberg， 2014）。因此， 重點關注前額葉皮層區域的激活有助于探索提取后重學的認知神經機制。考慮到fMRI對動作與噪聲的敏感性， 近紅外光譜腦功能成像技術（fNIRS）在探索涉及動作參與的認知活動方面具有顯著優勢（Kovelman et al.， 2008）， 為在自然閱讀和書寫回憶等情境下探索提取練習的神經機制提供了可能。由此， 本研究擬采用fNIRS技術進一步考察和區分不同條件下提取練習兩種效應的認知神經機制， 并為相關理論解釋提供實證支撐。

綜上， 本研究旨在探討提取難度和材料難度對提取練習直接和間接效應的影響， 并進一步揭示其背后的認知神經機制。實驗1首先通過行為實驗考察提取難度和材料難度對提取練習直接效應的影響。實驗2進一步引入提取后重學因素， 并結合行為實驗與fNIRS技術， 考察不同提取難度和材料難度在提取練習及重學過程中大腦激活的差異， 以區分這兩種因素對提取練習直接與間接效應的影響。研究結果將為優化基于提取練習的學習策略提供科學依據， 并為教育實踐提供實用的指導建議。

2 "實驗1： 提取難度和材料難度對提取練習直接效應的影響

2.1 "實驗目的

實驗1旨在考察提取難度（有、無提取支持）和材料難度（簡單、困難詞對）對RPE的直接影響。本研究假設：（1）根據必要難度理論， 困難材料的記憶表現優于簡單材料， 無提取支持條件下的記憶表現優于有提取支持; （2）根據認知負荷理論， 學習困難材料時， 適當減輕外在認知負荷更有利于學習者充分利用認知資源加工信息， 因此增加提取支持應帶來更好的學習效果。

2.2 "方法

2.2.1 "被試

使用G-power 3.1軟件（Faul et al.， 2009）計算兩因素混合實驗設計的被試量， 在效應量f為0.25， 顯著性水平α為0.05， 統計檢驗力1 ? β為0.8時， 共需34名被試。實驗1共招募49名在校大學生參與實驗， 其中無提取支持條件組25人， 有提取支持條件組24人。被試平均年齡為19.76 （SD = 1.89）歲。所有被試均為右利手， 視力或矯正視力正常， 母語均為漢語， 之前未參加過類似的心理實驗， 實驗結束后獲得禮品一份。

2.2.2 "實驗材料

學習材料為配對聯想詞對， 首先從Nelson等人（2004）的聯想詞對語料庫中選出強、弱關聯詞對各50組， 隨后請30名未參與實驗的大學生對每一組詞對的相關性在李克特7點量表上進行評定（1代表關聯性最低， 7代表關聯性最高）。之后隨機選擇30組評分達到5分及以上的詞對作為簡單詞對， 30組評分在3分及以下的詞對作為困難詞對。對簡單詞對和困難詞對的關聯性評分進行配對樣本t檢驗， 結果顯示， 簡單詞對（M = 5.97， SD = 0.41）的關聯性評分顯著高于困難詞對（M = 2.27， SD = 0.40）， t（29） = 41.74， p lt; 0.001， d = 9.14。

2.2.3 "實驗設計

本實驗為2 （提取支持： 無， 有） × 2 （詞對難度：簡單， 困難）的混合實驗設計。其中提取支持為被試間變量， 詞對難度為被試內變量。因變量為初始提取回憶正確率、最終測試回憶正確率和記憶保持率。其中， 記憶保持率 = 初始提取成功且最終測試提取成功的項目數÷初始提取成功項目數， 以考察初始提取成功詞對在最終測試時的記憶保持效果（張錦坤， 張俐娟， 2020）。

2.2.4 "實驗程序

采用E-prime 3.0軟件編寫實驗程序， 詞對在計算機屏幕上呈現。實驗分為編碼、提取練習和最終測試三個階段， 如圖1所示。實驗共有6個block， 其中簡單和困難詞對各3個block。每個block包含10組詞對， 且包括編碼和提取階段。簡單與困難詞對的block以交錯范式分布， 且詞對呈現順序在被試間進行了平衡。正式實驗開始前， 被試進行練習以確保熟悉實驗操作， 每個block的具體流程如下：

編碼階段：10組詞對依次呈現， 參考前人研究， 每組詞對呈現3秒（馬小鳳 等， 2017）。

提取階段：被試在偽隨機條件下對所學10組詞對進行提取。在無提取支持組中， 屏幕中央呈現“律師—？”， 被試需在8秒內根據線索詞回憶目標詞， 時間到后自動跳轉至下一組詞對進行提取; 在有提取支持組中， 屏幕中央呈現“律師 — 法 ？”， 被試在8秒內根據線索和提示回憶目標詞。

最終測試階段：兩天后， 被試根據60組詞對的線索詞回憶出對應的目標詞（如， “律師 — ？”， 皆未提供首字支持）， 作答時間不限制。

2.2.5 "數據分析

采用SPSS 29.0統計軟件進行數據分析。初始測試和最終測試的計分規則為每組詞對回答正確得1分， 錯誤不得分， 最后計算正確率。

2.3 "實驗結果

2.3.1 "初始提取回憶正確率

不同提取支持和詞對難度的初始提取回憶正確率如圖2a所示。2 （提取支持：無， 有） × 2 （詞對難度：簡單， 困難）的兩因素重復測量方差分析發現：提取支持主效應顯著， F（1， 47） = 62.97， p lt; 0.001， η2p = 0.57， 有提取支持組的初始提取回憶正確率（M = 0.94， SD = 0.07）顯著高于無提取支持組（M = 0.70， SD = 0.20）。詞對難度主效應顯著， F（1， 47） = 107.32， p lt; 0.001， η2p = 0.70， 簡單詞對的初始提取回憶正確率（M = 0.89， SD = 0.11）顯著高于困難詞對（M = 0.74， SD = 0.22）。提取支持和詞對難度的交互作用顯著， F（1， 47） = 54.80， p = lt; 0.001， η2p = 0.54。

簡單效應分析發現：在簡單詞對上， 有提取支持組的初始提取回憶正確率（M = 0.96， SD = 0.05） 顯著高于無提取支持組（M = 0.83， SD = 0.11）， F（1， 47） = 29.02， p lt; 0.001， η2p = 0.38， 95% CI = [0.08，0.18]。在困難詞對上， 有提取支持組的初始提取回憶正確率（M = 0.92， SD = 0.07）顯著高于無提取支持組（M = 0.58， SD = 0.18）， F（1， 47） = 73.94， p lt; 0.001， η2p = 0.61， 95% CI = [0.26， 0.43]。隨著提取支持的增加， 困難詞對的初始提取成績相較于簡單詞對顯示出更大程度的提高（0.34 vs 0.13）。

2.3.2 "最終測試回憶正確率

不同提取支持和詞對難度的最終測試回憶正確率如圖2b所示。重復測量方差分析發現：提取支持主效應顯著， F（1， 47） = 32.53， p lt; 0.001， η2p = 0.41， 無提取支持組（M = 0.37， SD = 0.23）的最終測試回憶正確率顯著高于有提取支持組（M = 0.22， SD = 0.20）。詞對難度的主效應顯著， F（1， 47） = 239.00， p lt; 0.001， η2p = 0.84， 簡單詞對的最終測試回憶正確率（M = 0.47， SD = 0.18）顯著高于困難詞對（M = 0.12， SD = 0.09）。提取支持與詞對難度的交互作用不顯著， F（1， 47） = 3.70， p = 0.06。

2.3.3 "記憶保持率

表1為不同提取支持和詞對難度的記憶保持率。重復測量方差分析發現：提取支持主效應顯著， F（1， 47） = 68.05， p lt; 0.001， η2p = 0.59， 無提取支持組的記憶保持率（M = 0.49， SD = 0.24）顯著高于有提取支持組（M = 0.22， SD = 0.20）。詞對難度主效應顯著， F（1， 47） = 181.13， p lt; 0.001， η2p = 0.79， 簡單詞對的記憶保持率（M = 0.53， SD = 0.22）顯著高于困難詞對（M = 0.19， SD = 0.17）。二者交互作用不顯著， F（1， 47） = 1.28， p = 0.26。

2.4 "討論

實驗1結果發現， 在初始提取階段， 有提取支持組的記憶成績顯著高于無提取支持組。然而， 兩天后的最終測試成績發生了逆轉， 無提取支持組的記憶表現顯著優于有提取支持組。這一發現與Carpenter和Delosh （2006）的研究結果一致， 表明盡管提供提取支持能夠提高初始提取成績， 但可能會導致遺忘速度加快， 不利于促進長期記憶保持， 支持了提取努力假說和必要難度理論。

然而， 與簡單詞對相比， 困難詞對在初始提取和最終測試中的記憶表現較差， 呈現出項目難度效應。這一結果與以往研究發現困難項目在RPE上具有優勢性的結果不一致（楊麗嫻 等， 2022; Carpenter， 2009）。根據RPE的相關理論， 學習者在面對難度較大的項目時會投入更多提取努力， 進而促進記憶保持。然而， 實驗1結果表明， 困難材料在RPE上的優勢性并不顯著。根據認知負荷理論（Sweller， 1988）， 學習者在加工困難詞對時需承擔較大的內在認知負荷， 可能導致編碼效果較差或提取失敗， 最終影響記憶效果。此外， Vaughn等人（2013）發現， 即使簡單和困難材料的提取成功次數相等， 項目難度效應仍然存在。他們推測， 這可能是因為困難詞對難以形成有效的聯想記憶， 導致目標詞難以被成功提取。因此， 對于困難詞對而言， 僅僅提高初始提取成功率可能不足以有效促進記憶保持， 而在提取練習后投入額外的學習時間來加強聯想記憶可能更為關鍵。研究表明， 提取后重學有助于提升學習效果， 尤其是對于那些初始提取失敗的項目來說效果更顯著（Arnold amp; McDermott， 2013; de Lima et al.， 2020）。結合實驗1結果可知， 僅僅依靠提取支持來提高困難詞對的初始提取成功率可能并非是提升整體學習效果的關鍵， 而增強后續的編碼努力可能更為重要。

總體而言， 實驗1關于提取支持與詞對難度對RPE的影響以及相應的解釋主要停留在行為數據層面。為進一步驗證及探討：（1）學習者在無提取支持策略下提取時將付出更多提取努力; （2）困難材料將導致更大的內在認知負荷進而影響最終記憶效果; （3）提取后重學更有助于提升困難材料的學習效果， 實驗2采用fNIRS技術進行驗證與考察， 以提供更多的證據支持。

3 "實驗2： 提取難度與材料難度對提取練習直接與間接效應的影響

3.1 "實驗目的

實驗2擬采用fNIRS技術考察不同提取情境下的大腦激活水平， 以進一步為實驗1的結果及其解釋提供神經基礎。同時， 實驗2引入提取后重學因素， 結合行為實驗和fNIRS技術， 進一步考察提取難度和材料難度對提取練習直接和間接效應的影響及其神經機制。

依據實驗1結果及相關理論， 對行為結果提出以下假設： （1）提取后無重學組的RPE結果（直接效應）與實驗1一致; （2）如果提取失敗的項目更獲益于提取后重學， 則在有重學條件下， 困難詞對的獲益程度高于無重學條件， 特別是在無提取支持條件下， 困難詞對的重學效益更為明顯。

對fNIRS結果提出以下假設： （1）與有提取支持條件相比， 無提取支持條件下進行提取時， 與提取活動密切相關的前額葉皮層（如， 額下回等關鍵腦區）的激活水平顯著更高; （2）與簡單詞對相比， 提取困難詞對時， 與認知負荷相關的背外側前額葉腦區的激活顯著增強; （3）在提取后重學階段， 無提取支持條件下前額葉皮層（如， 額下回等腦區與再編碼有關）的激活強度高于有提取支持條件， 且重學困難詞對時該腦區的激活強度高于重學簡單詞對。

3.2 "方法

3.2.1 "被試

使用G-power 3.1軟件（Faul et al.， 2009）計算三因素混合實驗設計的被試量， 在效應量f為0.25， 顯著性水平α為0.05， 統計檢驗力1 ? β為0.8時， 共需48名被試。實驗2共招募68名在校大學生參與實驗， 被試隨機分配到4組中的任意一組：提取后有重學組共33人， 其中有提取支持組16人， 無提取支持組17人; 提取后無重學組共35人， 其中無提取支持組17人， 有提取支持組18人。提取后有重學組中的無提取支持組、提取后無重學組的有提取支持組各有一名被試的fNIRS數據未收集成功（中途退出）。被試平均年齡為21.74 （SD = 2.47）歲， 其余同實驗1。

3.2.2 "實驗材料

同實驗1。

3.2.3 "實驗設計

本實驗為2 （提取支持：無， 有） × 2 （詞對難度：簡單， 困難） × 2 （提取后重學：無， 有）的三因素混合實驗設計。其中提取支持和提取后重學為被試間變量， 詞對難度為被試內變量。

3.2.4 "實驗程序

提取后無重學組的實驗程序同實驗1， 但在fNIRS實驗中， 不同任務間需設置休息時間以確保血氧含量水平能夠回歸基線。因此， 參考Wan等人（2018）的研究設計， 每個block開始前以及結束后設置30 s休息時間， 且在同一個block內， 不同的任務間設置10 s休息時間。提取后無重學條件的實驗程序如圖3 （實線方框）所示。

提取后有、無重學條件實驗程序的區別在于， 有重學組的被試在每個block內完成編碼與提取任務后， 在休息10 s后獲得重學機會， 之后休息30 s后進入下一個block的提取練習任務， 其余與提取后無重學組相同。提取后有重學條件的實驗程序如圖3 （虛線方框）所示。

3.3 "fNIRS腦成像數據收集

采用日本島津公司生產的LIGHTNIRS便攜式功能性近紅外光譜腦成像儀（fNIRS Devices LLC， Potomac， MD）記錄腦活動數據。根據相關文獻， 本研究觀測腦區以前額葉為主。為覆蓋相關腦區， 采用2×8排列的通道布局， 共22個通道， 光源與探測器之間的間隔為3 cm （見圖4）。探頭定位依據國際10-20腦電標準系統（Okamoto et al.， 2004）。使用3D定位儀（FASTRAK， Polhemus， Colchester， VT， USA）定位， 并通過Matlab 2014a和NIRS_SPM （Near infrared Spectroscopy-Statistical Parametric Mapping）軟件， 采用概率配準法將各個位置與MNI （Montreal Neurological Institute）空間坐標進行配準， 以確定各通道位置與布魯德曼分區（Brodmann areas， BA）之間的對應關系。各通道所對應的布魯德曼分區見表2。

3.4 "數據處理

行為數據處理同實驗1。fNIRS數據在Matlab 2014a中使用NIRS_SPM軟件進行預處理。1）采用血液動力反應函數（Hemo Dynamic Response Function， HRF）去除高頻的噪音， 保留與血液動力反應特性相符的信號; 2）用小波分析（Wavelet Minimum Description Length， Wavelet-MDL）基于實驗刺激信號分布進行濾波和去漂移， 矯正因呼吸、被試動作、生理噪音及機器噪音等對fNIRS數據的影響。這兩種方法已在相關研究中得到了驗證（楊海波 等， 2019; Brigadoi et al.， 2014）。此外， 已有研究發現氧合血紅蛋白（HbO）對任務刺激的變化較為敏感（Hoshi et al.， 2001; Pinti et al.， 2020）， 因此后續以HbO濃度變化值（Δ[HbO]）作為fNIRS結果的分析指標。

fNIRS數據完成預處理后， 通過一般線性模型（General Linear Model， GLM）計算不同條件下任務相關的β值， 以此作為衡量腦區激活的指標。設置各通道HbO變化的參考波， 對數據進行評估， 分別計算出初始編碼階段、提取階段、提取后重學階段的β值。使用SPSS 29.0軟件進行統計分析， 即根據實驗目的對各條件下HbO變化的β值進行重復測量方差分析、獨立樣本t檢驗和配對樣本t檢驗。在通道間采用FDR （1 discovery rate）對p值進行校正， 進一步降低假陽性率， 校正后p lt; 0.05為顯著（Noble， 2009）。采用xjview工具箱（https：//www. alivelearn.net/xjview）和BrainNet Viewer軟件（http：//www.nitrc.org/projects/bnv/） （Xia et al.， 2013）對腦成像數據分析的結果進行可視化呈現。

3.5 "行為實驗結果

為更直觀地考察提取練習對最終記憶效果的影響， 因變量僅分析最終測試回憶正確率。

3.5.1 "提取支持與詞對難度影響提取練習直接效應的行為結果

根據實驗目的， 我們首先分析了無重學條件下提取支持和詞對難度對最終測試回憶正確率的影響。結果發現， 與實驗1結果一致， 2 （提取支持： 無， 有） × 2 （詞對難度：簡單， 困難）的兩因素重復測量

方差分析發現：提取支持主效應顯著F（1， 33） = 11.68， p = 0.002， η2p = 0.26， 無提取支持組的最終測試回憶正確率（M = 0.36， SD = 0.25）顯著高于有提取支持組（M = 0.21， SD = 0.19）。詞對難度主效應顯著， F（1， 33） = 174.54， p lt; 0.001， η2p = 0.84， 簡單詞對的最終測試回憶正確率（M = 0.44， SD = 0.21）顯著高于困難詞對（M = 0.13， SD = 0.11）。提取支持和詞對難度的交互作用不顯著， F（1， 33） = 3.32， p = 0.08。

3.5.2 "提取支持與詞對難度影響RPE間接效應的行為結果

根據實驗目的， 我們進一步分析了有重學條件下提取支持和詞對難度對提取練習間接效應的影響。2 （提取支持：無， 有） × 2 （詞對難度：簡單， 困難）的兩因素重復測量方差分析發現：提取支持主效應顯著， F（1， 31） = 18.71， p lt; 0.001， η2p = 0.38， 無提取支持組的最終測試回憶正確率（M = 0.47， SD = 0.25）顯著高于有提取支持組（M = 0.22， SD = 0.21）。詞對難度主效應顯著， F（1， 31） = 85.30， p lt; 0.001， η2p = 0.73， 簡單詞對的最終測試回憶正確率（M = 0.49， SD = 0.24）顯著高于困難詞對（M = 0.21， SD = 0.20）。提取支持和詞對難度的交互作用不顯著， F（1， 31） = 0.31， p = 0.58。

此外， 為了進一步考察提取后重學是否更有助于提高困難詞對的記憶效果， 分別分析了有、無提取支持條件下， 詞對難度和提取后重學對記憶效果的影響。

（1）無提取支持條件下不同詞對難度和提取后重學的最終測試回憶正確率

2 （提取后重學：無， 有） × 2 （詞對難度：簡單， 困難）的兩因素重復測量方差分析發現（見圖5a）：詞對難度主效應顯著， F（1， 32） = 162.36， p lt; 0.001， η2p = 0.84， 簡單詞對的最終測試回憶正確率（M = 0.58， SD = 0.20）顯著高于困難詞對（M = 0.25， SD = 0.19）。提取后重學主效應不顯著， F（1， 32） = 3.16， p = 0.09， 提取后有重學組的最終測試回憶正確率（M = 0.47， SD = 0.25）與提取后無重學組（M = 0.36， SD = 0.25）無顯著差異。提取后重學和詞對難度的交互作用不顯著， F（1， 32） = 1.01， p = 0.31。

根據實驗目的， 參照前人研究（張環 等， 2020）， 進一步采用事前比較方法（舒華， 張亞旭， 2008）， 在無提取支持條件下， 對不同難度詞對在提取后有重學和無重學條件下的最終測試回憶正確率進行獨立樣本t檢驗。結果發現， 簡單詞對中， 提取后有重學組的最終測試回憶正確率（M = 0.62， SD = 0.19）與提取后無重學組（M = 0.54， SD = 0.21）無顯著差異， t（1， 32） = 1.16， p = 0.25。困難詞對中， 提取后有重學組的最終測試回憶正確率（M = 0.32， SD = 0.22）顯著高于提取后無重學組（M = 0.18， SD = 0.13）， t（1， 32） = 2.15， p = 0.04， d = 0.77， 95% CI = [?0.01， 0.26]。

（2）有提取支持條件下不同詞對難度和提取后重學的最終測試回憶正確率

2 （詞對難度：簡單， 困難） × 2 （提取后重學：無、有）的兩因素重復測量方差分析發現（見圖5b）：詞對難度主效應顯著， F（1， 32） = 87.55， p lt; 0.001， η2p = 0.73， 簡單詞對的最終測試回憶正確率（M = 0.35， SD = 0.19）顯著高于困難詞對（M = 0.08， SD = 0.06）。提取后重學主效應不顯著， F（1， 32） = 0.16， p = 0.69， 提取后有重學組的最終測試回憶正確率（M = 0.22， SD = 0.21）與提取后無重學組（M = 0.21， SD = 0.19）無顯著差異。提取后重學和詞對難度的交互作用不顯著， F（1， 32） = 0.001， p = 0.97。

根據實驗目的進行事前比較， 在有提取支持條件下， 對不同難度詞對在提取后有重學和無重學條件下的最終測試回憶正確率進行獨立樣本t檢驗。結果發現， 簡單詞對中， 提取后有重學組的最終測試回憶正確率（M = 0.36， SD = 0.21）與提取后無重學組（M = 0.34， SD = 0.17）無顯著差異， t（1， 32） = 0.23， p = 0.82。困難詞對中， 提取后有重學組的最終測試回憶正確率（M = 0.09， SD = 0.08）與提取后無重學組（M = 0.07， SD = 0.05）無顯著差異， t（1， 32） = 0.78， p = 0.44。

3.5.3 "提取支持、詞對難度和提取后重學對RPE的影響

此外， 我們還進行了2 （提取支持：無， 有） × 2 （詞對難度：簡單， 困難） × 2 （提取后重學：無， 有）三因素重復測量方差分析。結果發現， 提取支持主效應顯著， F（1， 64） = 30.74， p lt; 0.001， η2p = 0.32， 無提取支持組的最終測試回憶正確率（M = 0.42， SD = 0.25）顯著高于有提取支持組（M = 0.22， SD = 0.20）。詞對難度主效應顯著， F（1， 64） = 239.59， p lt; 0.001， η2p = 0.80， 簡單詞對的最終測試回憶正確率（M = 0.46， SD = 0.23）顯著高于困難詞對（M = 0.17， SD = 0.16）。提取后重學主效應不顯著， F（1， 64） = 2.86， p = 0.10。提取后有重學組（M = 0.35， SD = 0.26）與提取后無重學組（M = 0.28， SD = 0.23）的最終測試回憶正確率差異不顯著。提取支持、詞對難度和提取后重學三者交互作用不顯著， F（1， 64） = 0.45， p = 0.51; 兩兩因素交互作用各不顯著， Fs （1， 64） lt; 2.44， ps gt; 0.12。

3.6 "fNIRS實驗結果

3.6.1 "提取支持與詞對難度影響提取練習直接效應的腦激活結果

對提取后無重學組在提取階段HbO濃度變化的β值進行2 （提取支持：無， 有） × 2 （詞對難度：簡單， 困難）的兩因素重復測量方差分析。結果發現， 提取支持主效應在通道15上顯著， 無提取支持組比有提取支持組引起了更強的皮層活動; 詞對難度主效應在通道2， 9， 14， 16， 17上顯著（未校正時p lt; 0.05）， 困難詞對比簡單詞對引起了更強的皮層活動。提取支持與詞對難度的交互作用在所有通道上均不顯著， Fs （1， 32） lt; 1.55， ps gt; 0.22。通道顯著的詳細信息如表3所示， 腦區激活圖如圖6所示。

3.6.2 "提取支持與詞對難度影響提取練習間接效應的腦激活結果

根據實驗目的， 我們首先比較了不同提取支持和詞對難度在提取后重學階段的腦激活強度， 以考察不同提取支持和詞對難度下提取練習間接效應的認知機制。隨后， 進一步比較了有、無提取支持下， 不同詞對難度在初始學習階段與提取后重學階段的腦激活程度， 以進一步驗證提取練習間接效應的行為結果。即在無提取支持條件下， 提供重學機會有助于提高困難詞對的記憶效果。

（1）不同提取支持和詞對難度在提取后重學階段的腦區激活強度比較

鑒于不同難度的學習材料在采用不同提取策略進行提取時， 其初始提取成功率存在差異， 可能導致重學時的編碼努力程度不一致。為更直觀地考察提取練習對后續學習的影響， 我們采用Darnai等人（2019）的方法， 以兩種相關任務間的腦區活動差異作為其中一個任務的激活強度值。具體來說， 我們將提取后重學階段HbO濃度變化的β值減去初始學習階段HbO濃度變化的β值的差值， 作為提取后重學階段的腦區激活強度值。

對提取后有重學組在提取后重學階段的腦區激活強度值進行2 （提取支持：無， 有） × 2 （詞對難度：簡單， 困難）的兩因素重復測量方差分析發現， 提取支持主效應在通道12， 18上顯著， 表現為無提取支持組在重學階段的腦區激活強度顯著高于有提取支持組。詞對難度主效應在通道1， 7， 9， 16， 17， 20， 21上顯著， 表現為困難詞對在重學階段的腦區激活強度顯著高于簡單詞對。提取支持和詞對難度的交互作用在所有通道上均不顯著， Fs （1， 30） lt; 2.53， ps gt; 0.12。通道顯著的詳細信息如表4所示， 腦區激活圖如圖7所示。

（2）無提取支持下不同詞對難度在初始學習階段與提取后重學階段的腦激活比較

根據實驗目的， 采用事前比較方法， 在無提取支持條件下， 對初始學習階段HbO濃度變化的β值與提取后重學階段HbO濃度變化的β值進行配對樣本t檢驗。結果顯示， 在通道20上， 簡單詞對在提取后重學階段的腦區激活程度顯著低于初始學習階段。對于困難詞對， 則在通道12， 14， 17， 18， 19顯示提取后重學的激活程度顯著高于初始學習階段。通道顯著的詳細信息如表5所示， 腦區激活圖如圖8a所示。

（3）有提取支持下不同詞對難度在初始學習階段與提取后重學階段的腦激活比較

根據實驗目的， 采用事前比較方法， 在有提取支持條件下， 對初始學習階段HbO濃度變化的β值與提取后重學階段HbO濃度變化的β值進行配對樣本t檢驗。結果顯示， 對于簡單詞對提取后重學階段在通道1， 8， 9， 16的激活程度顯著低于初始學習階段。對于困難詞對， 提取后重學時與初始學習階段的腦區激活程度在所有通道上均無顯著差異， ts （1， 15） lt; 2.09， ps gt; 0.05。通道顯著的詳細信息如表6所示， 腦區激活圖如圖8b所示。

3.7 "討論

在考察提取難度與材料難度對提取練習直接效應的影響時， 實驗2的結果與實驗1一致， 驗證了實驗1結果的可靠性。此外， 在考察二者對間接效應的影響時， 首先觀察到了與直接效應一致的結果， 即無提取支持組的最終記憶成績顯著優于有提取支持組， 簡單詞對的最終記憶成績顯著優于困難詞對。其次， 進一步分析發現， 無提取支持條件下， 困難詞對在獲得重學機會后的最終記憶成績顯著更高（相比提取后無重學組）。這一結果表明， 提取失敗的項目在隨后的重學過程中獲益更多; 特別是對于困難詞對， 采用無提取支持策略進行提取并在獲得重學后， 其記憶成績顯著提升， 這一結果部分驗證了假設2。

在提取練習的直接效應方面， 腦成像結果發現：相比有提取支持， 無提取支持條件下進行提取時， 顳上回腦區的激活顯著增強。這一結果表明在回憶過程中顳上回腦區可能與提取努力相關。先前的fMRI研究發現， 顳上回區域與提取搜索加工有關， 而搜索過程通常需要付出較大的提取努力（Reas amp; Brewer， 2013）。因此， 本研究中顳上回激活的顯著增強支持了在更強的記憶搜索加工中需付出更多提取努力， 這與無提取支持條件下最終記憶

測試表現更好的結果相一致。此外， 本研究還發現， 提取困難詞對時， 前額葉皮層多個腦區的激活水平顯著高于簡單詞對， 尤其是背外側前額葉皮層有更廣泛的激活。以往的腦成像研究表明， 背外側前額葉皮層對認知負荷較為敏感（潘津津 等， 2014）， 其激活程度與記憶負荷的增加相關（Manoach et al.， 1997; Toepper et al.， 2014）。因此， 被試在提取困難材料時可能承受了較高的認知負荷， 進而導致記憶表現較差。這一發現說明提取努力假說可能存在邊界條件， 即在面對高難度材料時， 單純的提取努力不足以確保良好的記憶效果， 還需考慮認知負荷的影響。

另外， 在探究提取練習的間接效應上發現， 在提取后重學階段， 無提取支持組的前額葉皮層激活強度顯著高于有提取支持組; 與簡單詞對相比， 困難詞在前額葉皮層的激活強度也更高。這些結果說明， 在促進提取練習的間接效應方面， 無提取支持和困難詞對更具優勢。尤其值得注意的是， 簡單詞對在提取后重學時， 前額葉皮層相關腦區的激活強度相比初始學習階段有所降低; 相反， 困難詞對在無提取支持條件下進行重學時， 額極（與記憶加工有關） （Moayedi et al.， 2015）和背外側前額葉皮層（與關系記憶編碼任務有關） （Blumenfeld et al.， 2011）的激活強度相比初始學習階段顯著增強。這些發現表明無提取支持策略能夠有效促進困難詞對的后續學習。

4 "總討論

本研究通過操控提取支持和詞對難度， 結合行為實驗和fNIRS技術區分了提取難度和材料難度對提取練習的直接和間接效應的影響。結果發現， 相較于有提取支持條件， 減少提取支持在增強提取練習的直接和間接效應方面均存在優勢， 且這一優勢不受詞對難度的影響。詞對難度對提取練習的直接和間接效應的影響不同：簡單詞對增強了提取練習的直接效應， 但提取促進了困難詞對的后續學習， 特別是無提取支持條件下， 困難詞對提取練習的間接效應顯著增強， 這一結果得到了腦成像結果支持。研究結果支持了提取努力假說， 并為理解提取難度如何促進困難材料的提取練習效應提供了新的啟示。

4.1 "提取支持與詞對難度對提取練習直接效應的影響

本研究發現， 無提取支持條件顯著增強了提取練習的直接效應。這一結果與Carpenter和Delosh （2006）的研究一致， 說明增加提取難度能夠促使學習者投入更多提取努力， 從而促進記憶保持， 支持了提取努力假說和必要難度理論。fNIRS研究為這一發現及其解釋提供了神經機制層面的依據。腦成像數據顯示， 與有提取支持相比， 在無提取支持條件下進行提取時顳上回區域的激活顯著增強。以往研究證實了顳上回區域的激活增強與更強的提取努力相關， 特別是在提取搜索過程中（Reas amp; Brewer， 2013）。此外， 新近研究發現， 顳葉區域的激活與更好地記憶表現相關（Guran et al.， 2022; Marin-Garcia et al.， 2021）。因此， 當提取難度較大時， 學習者可能為搜索與目標項目具有關聯的線索而付出更多提取努力。這種“努力”對于記憶的長期保持非常重要， 因為它可能涉及更深層次的認知加工（如語義加工和聯想記憶的建立）， 而這些深加工信息是未來成功提取的關鍵線索（Wing et al.， 2013）。

另一方面， 研究發現簡單詞對在提取后的直接獲益程度顯著高于困難詞對。根據認知負荷理論（Sweller， 1988）， 學習材料的復雜性會影響學習者的內在認知負荷水平， 進而影響學習效果。困難詞對可能給學習者帶來較高的內在認知負荷， 從而導致初始提取成績較低。然而， 較差的初始提取成績通常不利于RPE的生成（Karpicke et al.， 2014）。fNIRS研究結果顯示， 提取困難詞對時， 額下回腦區的激活水平顯著增強。以往研究表明， 額下回腦區的激活與記憶提取過程中投入的認知努力相關（van den Broek et al.， 2013）。這表明學習者在提取困難詞對時可能付出了更多提取努力。然而， 這種提取努力并沒有在記憶成績上轉化為優勢， 這可能與高內在認知負荷帶來的消極影響有關。Whelan （2007）提出， 前額葉皮層的激活與內在認知負荷存在高度關聯。本研究觀察到， 與簡單詞對相比， 提取困難詞對時引發背外側前額葉皮層更廣泛的激活， 表明困難詞對產生了較高的內在認知負荷， 進而影響記憶表現。因此， 本研究推測內在認知負荷水平可能是材料難度影響提取練習直接效應的一個邊界條件。以往研究認為， 學習者提取困難詞對時需付出更多提取努力， 進而產生更強的RPE。然而， 這一結論可能需進一步考慮困難材料所帶來的內在認知負荷的影響。

4.2 "提取支持與詞對難度對提取練習間接效應的影響

本研究發現， 與有提取支持相比， 無提取支持在促進提取練習的間接效應上具有顯著優勢， 且這一優勢性不受詞對難度影響， 支持了提取努力假說。從元認知視角來看， 無提取支持下較低的初始提取成功率（如實驗1所示）可能促使學習者在提取后形成更準確的元認知監控（Endres et al.， 2020）。這種準確的監控有助于學習者在后續學習中識別并投入更多認知努力于尚未掌握的內容（Carpenter et al.， 2020）。腦成像結果證實了這一發現， 即在提取后重學階段， 無提取支持組在前額葉皮層（左、右額極）的激活強度顯著高于有提取支持組。額極作為大腦額葉中最大的單一結構區域， 在高階認知中起著關鍵的作用（Burgess et al.， 2007）， 與任務加工、注意力和情景記憶的認知加工均有關聯（Moayedi et al.， 2015）。因此， 學習者在經歷更具困難的提取后， 在隨后的重學階段會投入更多注意力資源和編碼努力， 從而增強提取練習的間接效應。

另一方面， 與直接效應不同的是， 在促進提取練習的間接效應方面， 困難詞對相較于簡單詞對具有一定優勢。特別是在無提取支持條件下， 困難材料的后續重學有助于提升其最終記憶成績。這一發現與Arnold等人（2013）的研究結果一致， 即提取后編碼有助于促進記憶保持， 尤其是對于初始提取失敗的材料來說， 提取后重學產生的積極影響更為顯著。錯誤矯正理論（Grimaldi amp; Karpicke， 2012）提出， 當學習者意識到自身提取答案與正確答案存在差異時， 這種“錯誤”意識有助于引導學習者在后續學習中進行系統調整， 從而提升學習效果。此外， 搜索集理論（Grimaldi amp; Karpicke， 2012; McClelland amp; Rumelhart， 1985）和額外線索理論（Pyc amp; Rawson， 2010）認為， 提取過程會激活語義網絡（搜索集）中與目標詞相關的候選詞， 這些詞可以作為提取目標詞的中介或線索。即使提取失敗， 與目標詞相關的候選詞或額外線索詞依然能夠促進隨后學習中的再次編碼， 從而促進學習。結合本研究結果可知， 盡管困難詞對在無提取支持條件下的初始提取成功率最低， 但提取促進了后續重學時的編碼， 有助于增強提取練習的間接效應。這些發現支持了提取練習間接效應的相關理論， 并揭示了提取難度在促進困難詞對提取練習間接效應上的優勢作用。

此外， 在提取后重學階段， 困難詞對相較于簡單詞對在額極、額下回， 以及背外側前額葉腦區引發了更高的激活水平。先前研究表明了額極在注意力控制系統中的重要作用（Burgess et al.， 2007）， 其中額下回的激活與編碼階段的努力程度密切相關（Vestergren amp; Nyberg， 2014）。因此， 提取有效促進了困難詞對的后續學習， 學習者在重學階段投入了更多的編碼努力和注意力資源。另外， 簡單詞對在提取后重學階段引發的前額葉皮層活動顯著低于初始學習階段; 而困難詞對， 尤其是在無提取支持條件下， 引發的前額葉皮層活動并未減弱， 反而出現了顯著的增強。Royer （1973）指出， 在后續重學過程中， 提取成功和提取失敗的項目會產生相反效應：提取成功項目的編碼可能受到抑制， 而提取失敗項目的編碼程度將被加強。因此， 對于較為容易提取的簡單詞對， 學習者在重學時可能減少編碼努力的投入。而對于困難詞對， 提取可能促使學習者在重學時投入更多編碼努力， 特別是在無提取支持條件下可能促使他們增強線索詞與目標詞關聯的建立（表現為背外側前額葉皮層激活）， 從而促進記憶保持。這一結果表明， 有難度的提取有助于學習者形成更準確的元認知監控; 相反， 較為容易的提取可能導致學習者產生不夠準確的元認知監控， 進而缺乏對后續重學機會的重視。

4.3 "研究啟示與局限

本研究結合行為實驗和腦成像技術探討了提取難度和材料難度對提取練習直接與間接效應的具體影響及其認知神經機制。研究發現， 增加提取難度有助于增強提取練習的直接效應和間接效應; 困難材料雖然在促進提取練習的直接效應上不具優勢， 但有助于學習者形成更準確的元認知判斷， 從而促進后續學習， 最終提升學習效果（提取練習的間接效應）。這些發現對于教育實踐具有重要的指導意義， 如， 在教學中鼓勵學生積極參與測試， 并建議首選低支持水平的提取策略進行測試。另外， 對于困難材料的學習， 研究強調了測試后進行復習（重學）的重要性。這些策略有助于優化不同學習情境下提取練習的直接與間接效應。

然而， 本研究還存在以下不足之處。首先， 在詞對難度上， 本研究僅關注了高難度和低難度詞對， 未包括中等難度詞對。這可能限制了對材料難度如何影響提取練習效應的理解。未來研究可考慮納入中等難度詞對， 以更細致地探討材料難度對RPE的影響， 并進一步探討內在認知負荷水平是否作為材料難度影響RPE的一個邊界條件。其次， 在元認知判斷測量方面， 盡管研究討論了困難材料或特定的提取情境（如初始提取成功率降低）有助于學習者形成更準確的元認知判斷， 但缺少對元認知水平的直接測量， 以驗證這一推論。未來研究可通過結合學習判斷（judgment of learning， JOL） （Nelson amp; Dunlosky， 1991）等任務來監測學習者的元認知水平， 從而提供更有力的證據。最后， 在腦區的探索范圍上， 本研究主要集中在前額葉皮層， 盡管這一腦區與提取練習效應密切相關， 但其他腦區， 如顳葉或頂葉（Marin-Garcia et al.， 2021; Zhuang et al.， 2022） 也可能在提取練習中扮演重要角色， 未來研究可擴大腦區探索范圍以更全面地理解提取練習效應的神經基礎。

5 "結論

（1）增加提取難度將促使學習者投入更多提取努力， 并增加再編碼時的加工深度（顳上回和前額皮層腦區的激活強度增強）， 有效增強提取練習的直接和間接效應。（2）困難材料在促進提取練習的直接效應上不具優勢; 但提取能夠增強困難材料的后續學習， 且增加提取難度有助于增強困難詞對提取練習的間接效應。

參 "考 "文 "獻

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The positive effect of retrieval difficulty on the retrieval practice effect for

difficult materials： Evidence from behavior and fNIRS

ZHANG Lijuan1， JIANG Yanxue1， MA Jianping2， CUI Boyang1， ZHANG Jinkun1

（1 School of Psychology， Fujian Normal University， Fuzhou， 350117）

（2 School of Psychology， Shandong Normal University， Jinan， 250358）

Abstract

The Retrieval Practice Effect （RPE） refers to the phenomenon whereby retrieving learned content can enhance learning and memory levels more effectively than studying repeatedly within the same amount of time. The RPE reveals the critical role of retrieval in facilitating memory retention （direct effect） and emphasizes its positive influence on metacognitive monitoring accuracy， which fosters subsequent learning and improves overall learning performance （indirect effect）. Recent studies have indicated that both material difficulty and retrieval difficulty significantly influence the RPE. In this study， we investigated the impact of these factors on the direct and indirect effects of retrieval practice by manipulating the difficulty of word pairs and the level of retrieval support. Moreover， by incorporating behavioral experiments and functional near-infrared spectroscopy （fNIRS） technology， we further investigate the cognitive neuroscientific mechanisms underlying the effects of material difficulty and retrieval difficulty on the RPE.

Experiment 1was a behavioral study in which a 2 （word pair difficulty： easy， difficult） × 2 （retrieval support： yes， no） mixed design was used to investigate the direct effects of retrieval practice on delayed testing （final test administered 2 days later）. In experiment 2， an additional factor of restudy （after retrieval） was introduced and a 2 （retrieval support： yes， no） × 2 （word pair difficulty： easy， difficult） × 2 （restudy： yes， no） three-factor mixed design was used. This experiment was designed to further differentiated the impacts of word pair difficulty and retrieval support on both the direct and indirect effects of retrieval practice by combining behavioral measures with fNIRS technology.

The results showed a consistent direct effect in both experiments： the memory performance for easy word pairs was significantly higher than that for difficult word pairs， and the group without retrieval support performed significantly better on the delayed test than the group with retrieval support. The fNIRS brain imaging results revealed a significantly higher activation level in the superior temporal gyrus region （associated with retrieval difficulty） in the no-retrieval support condition than in the retrieval support condition. Moreover， learners exhibited more extensive activation in the dorsolateral prefrontal cortex （associated with cognitive load） during the retrieval of difficult word pairs than during the retrieval of easy word pairs. Regarding indirect effects， the group without retrieval support exhibited significantly superior memory performance compared with the group with retrieval support. Additionally， memory performance was significantly greater for easy word pairs than for difficult word pairs. However， a lack of retrieval support facilitated the relearning effect for difficult word pairs， leading to significant memory improvement during delayed testing. The fNIRS brain imaging results showed that， compared with the group with retrieval support， the group without retrieval support exhibited stronger activation of the prefrontal cortex region （associated with processing depth） during the restudy phase. Moreover， the activation of prefrontal cortex-related brain areas was reduced when easy word pairs were restudied after retrieval compared with that in initial learning phase. However， a significant enhancement in activation was observed during the restudying of difficult word pairs by the no-retrieval support group （compared with the initial learning phase）.

The present study demonstrates that reducing retrieval support increases the difficulty of retrieval and promotes deeper processing during reencoding， which facilitates memory retention and enhances both direct and indirect effects of retrieval practice. These results provide empirical support for the retrieval effort hypothesis. Additionally， difficult materials have a weaker RPE than easy materials， but reducing retrieval support increases the retrieval difficulty and facilitating deeper processing during reencoding for difficult materials， effectively fostering the indirect effects of retrieval practice. Therefore， greater emphasis should be placed on the positive impact of retrieval-based relearning for difficult materials.

Keywords "retrieval practice effect， retrieval difficulty， material difficulty， fNIRS