短时记忆的视觉编码

崔清 14xxxxxxxxxxxx（山西师范大学现代文理学院，山西，041000）

1 摘要

本次实验的目的是考察在短时记忆中的听觉编码和视觉编码的过程。选取山西师范大学现代文理学院心理学1201班33位学生作为被试。让被试根据短时记忆编码程序软件的提示进行反应。程序将给被试并排呈现两个字母，它们可以是音同形同、音同形异两种种，然后要被试者指出这一对字母是否“相同”并按键作出反应，记下反应时。通过对不同情景下的数据进行分析，旨在验证“短时记忆中也存在视觉编码”这一结论，同时掌握2*3因素重复测量设计（被试内设计）。实验结果表明，由瞬间记忆转入短时记忆后,编码的视觉优势已经让位于听觉了，并且时间间隔和字母音形对短时记忆的视觉编码过程的影响及其显著。实验结论为短时记忆的编码有视觉和听觉编码两个连续阶段,至少在部分时间里,信息在短时记忆中是以视觉编码的。

2 引言

自19xx年Baddeley 和Hitch 提出“工作记忆（Working Memory）”的概念以来，人们对于短时记忆有了更深刻的理解，短时记忆研究不再局限于记忆广度的测量，而不断提出新的课题，相应地也发展了很多新的研究方法。现在而言，人们对其的研究基本可分为以下几个主要方面，即短时记忆的容量、短时记忆的信息编码、短时记忆的信息提取与短时记忆中的遗忘。在短时记忆中，信息是以什么形式保持或储存即为短时记忆信息编码问题。所谓编码（encoding）是对信息进行转换，使之获得适合于记忆系统的形式的加工过程，而经过编码所产生的具体信息形式则称作代码（code）。在短时记忆中，信息究竟是以何种形式的代码加以储存这一问题引起了相关学者的极大兴趣。上世纪60年代，Conrad根据记忆实验中对错误回忆的分析，证明了人的短时记忆信息如字母是以听觉形式来表征的，即存在听觉编码。但70年代Posner等人利用减法反应时基本范式，在其实验中清楚地表明，某些短时记忆信息可以有视觉编码和听觉编码两个连续的阶段，这是认知心理学史上的一个重大发现。现在一般认为，短时记忆信息存在感觉代码与语义代码，其中前者包括听觉代码与视觉编码；对于感觉编码的过程而言，视觉编码率先出现并保持一个短暂的瞬间，然后出现听觉编码。 本实验基于Posner的经典实验，他通过字母的视觉匹配和名称匹配的实验证实：至少在部分时间里，信息在短时记忆中是以视觉编码的。通过测定本组内成员对短时记忆信息的编码情况，同时对不同刺激条件下的反应时差异进行讨论，旨在验证“短时记忆中也存在视觉编码”这一结论。

3 方法

3.1 被试

山西师范大学心理学本科12级学生共33名，男生2，男生31，年龄21-24岁。

3.2 仪器和材料

PsyTech-EP2009型心理实验台，英文字母大写A、B和小写a、b的不同组合，其中AA（6次）、BB（6次）、Aa（6次）、Bb（6次）、AB（3次）、BA（3次）、Ab（3次）、Ba（3次）、共36次（72次则重复呈现2遍）。

3.3 实验程序

（1）登陆并打开PsyTech-EP2009型心理实验台主界面，选中左侧实验列表中的“短时记忆的视觉和听觉编码”，右边呈现实验说明。点击“进入实验”弹出“指导语”窗口。请认真阅读指导语。实验前可进行参数设置，或者点击“开始实验”按钮（使用默认参数）直接进行实验。

（2）指导语为：“这是一个比较字母异同的实验。实验开始后屏幕将呈现多组大小写字母。每组一对，可能同时呈现，也可能先后呈现。请你使用1号反应盒对呈现的每组字母进行判断。判断原则如下：1、形状相同或形状不同读音相同，按“+”键”；2、如果形状和读音都不同，则按“—”号键。要求在判断准确的前提下反应速度越快越好。

当你明白了操作要求后，可以先进行练习，练习结束后再点击下面的“开始实验”按钮开始。

实验开始后屏幕每次呈现两个字母，有3种呈现形式：同时呈现（无延迟）、一个字母比另一个字母延迟0.5秒后呈现、一个字母比另一个字母延迟2秒以后呈现。3种形式随机呈现。被试判断呈现的两个字母是否相同并作出反应，程序记录反应时。

实验结束，数据被自动保存。实验者可直接查看结果，也可换被试继续实验，以后再主界面“数据”菜单中查看。”

4 结果

4.1 不同条件下反应市的描述性结果

在形状和和名称都相同、形状不同但名称相同、形状和名称都不相同三种不同刺激情景下的描述统计结果如下表1。（剔除误差大的点，即判断错误所对应的反应时共10个。）

表1 三种刺激情景下反应时的描述统计结果

4.2不同条件下反应时的差异的方差分析结果（见表2）

不同条件下的反应时的方差分析结果见表2

表二

在0s下的音同形同，音同形异主效应显著。

在500s，2000s下的音同形同，音同形异主效应均不显著

图一

5 讨论：

本实验表明：在相同的时间间隔条件下，对于音同形同、音同形异的字母的判断的反应时也依次增大。并且随着时间间隔的增大，两种情况下的反应时差异减小了。字母音形的异同以及呈现的时间间隔对短时记忆的视觉编码过程有着显著的影响。短时记忆的编码有视觉和听觉编码两个连续阶段,至少在部分时间里,信息在短时记忆中是以视觉编码的。

6 结论

短时记忆的编码有视觉和听觉编码两个连续阶段,至少在部分时间里,信息在短时记忆中是以视觉编码的。

7 参考文献

1.郭秀艳、杨治良. 基础实验心理学. 北京：高等教育出版社，2005

第二篇：短时记忆的视觉编码

                减法反应时—短时记忆的视觉编码

              向琳琳 222010306011022

  （西南大学心理学院20##级师范班   重庆400715）

 摘要   本实验的目的是重复Posner等人的实验，掌握减法反应时方法，证实短时记忆的视觉编码。实验方法是将西南大学心理学院58名本科生作为被试，运用PsyKey心理运用系统，给被试并排呈现两个字母，它们或音同形同，或音同形异，或音异形异，表现为或同时呈现，或有一定间隔，让被试判断这两个字母是否“相同”并按键反应，并记录反应时。实验结果表明，由瞬间记忆转入短时记忆后,编码的视觉优势已经让位于听觉了，并且时间间隔和字母音形对短时记忆的视觉编码过程的影响及其显著。实验结论为短时记忆的编码有视觉和听觉编码两个连续阶段,至少在部分时间里,信息在短时记忆中是以视觉编码的。

关键词  减法反应时  短时记忆  视觉编码  听觉编码

1. 前言

  减数法是一种用减法方法将反应时分解成各个成分，然后来分析信息加工过程的方法。减数法的反应时实验逻辑是如果一种作业包含另一种作业所没有的某个特定的心理过程，且除此过程之外二者在其他方面均相同，那么这两种反应时的差即为此心理过程所需的时间。

储存在短时记忆中的信息，传统的观点认为主要是语音听觉编码。这是根据短时记忆中产生的错误与正确信息之间存在着语音听觉上的联系而推测出来的。康拉德在记忆广度实验中观察到，回忆错误与正确反应之间有着语音上的联系。但是这个结论因为以拼音文字的英文字母做实验材料，因而其普遍性受到了质疑。但70年代波斯纳等人利用减法反应时基本范式，在其实验中清楚地表明，某些短时记忆信息可以有视觉编码和听觉编码两个连续的阶段，这是认知心理学史上的一个重大发现。莫雷的实验也表明，汉字的短时记忆以形状编码为主。对于绘画、脸和身体动作以及视觉观察事件所属范畴的短时记忆，倾向于用视觉编码的短时记忆，倾向于视觉编码和语义编码。现在一般认为，短时记忆信息存在感觉代码与语义代码，其中前者包括听觉代码与视觉编码；对于感觉编码的过程而言，视觉编码率先出现并保持一个短暂的瞬间，然后出现听觉编码。

本实验基本是在重复波斯纳的实验，但是增加了音异形异的字母对这一自变量水平呈现给被试，同时将间隔时间设定为0ms,50ms和100ms。基于以上的实验，本实验通过被试在不同时间间隔条件下对字母的视觉匹配和语音匹配的反应时的差异的比较分析，提出了如下的假设：短时记忆的编码有视觉和听觉编码两个连续阶段。那么若在相同时间间隔条件下，被试对音异形异对的反应时大于对音同形异对的反应时，音同形异对的反应时大于音同形同对的反应时，且随着时间间隔的增大，三种情况下的反应时差异减小，则假设成立；反之，则假设不成立。

2. 方法

2.1    被试

西南大学心理学院20##级本科生58名

2.2    实验仪器和材料

  计算机， PsyKey心理应用系统，反应设备

2.3    实验设计

   本实验采用被试内设计，是一个3*3的多因素实验设计。自变量有两个，分别为两个字母的异同和两个字母呈现的间隔时间。两个字母的异同有三个水平，即音同形同，音同形异和音异形异三个水平。两个字母的间隔时间有0ms、50ms、100ms三个水平。因变量则为被试判断两个字母“异同”的准确率和反应时。

2.4    实验程序

计算机给被试并排呈现两个字母，或同时呈现，或有一定间隔，让被试判断这两个字母是否“相同”并按键反应，具体要求为若被试认为呈现的两个字母音同而不论形是否相同就按红键，若被试认为呈现的两个字母音异就按绿键，实验过程中记录被试的准确率和反应时。

　　本实验所用字母对是AA（6次）、BB（6次）、Aa（6次）、Bb（6次）、AB（3次）、BA（3次）、Ab（3次）、Ba（3次），共出现36次，有三种呈现间隔：0s（即同时呈现）、50ms和100ms，采用如下拉丁方设计，即：第一次36张随机呈现，前12张间隔0ms，中间12张间隔50ms，最后12张间隔100ms；休息30s后再做36张，间隔时间按50ms→100ms→0ms的顺序；第三次的36张则采用100ms→0ms→5oms的顺序。

被试阅读指示语，了解反应方法，明白后开始实验。

3. 结果

3.1 分别计算出被试在各种不同条件下正确判断的正确反应时，可以得出表1和图1如下： 

表1. 不同时间间隔条件下对不同字母进行判断的平均反应时（ms）

   由表1和图1可以看出，在相同的时间间隔条件下，对于音同形同、音同形异、音异形异的字母的判断的反应时也依次增大。并且在时间间隔为50ms和100ms时，即随着时间间隔的增大，三种情况下的反应时差异减小了。

3.2     对数据用SPSS进行统计分析，结果如下：

表2. 间隔时间与字母类型的反应时的方差分析

     由表2中关于间隔时间的方差分析得，F=14.458，P<0.01,则间隔时间对被试对字母是否“相同”的判断的反应时具有主效应。

由表2中关于字母类型的方差分析得，F=12.419，P<0.01,则字母类型对被试判断的反应时具有主效应。

由表2中关于间隔时间和字母类型的方差分析得，F-0.516，P>0.05,则间隔时间和字母类型对被试判断的反应时不存在交互作用。

4. 讨论

本实验中的自变量有两个，分别为两个字母的异同和两个字母呈现的间隔时间。两个字母的异同有三个水平，即音同形同，音同形异和音异形异三个水平。两个字母的间隔时间有0ms、50ms、100ms三个水平。因变量则为被试判断两个字母“异同”的准确率和反应时。额外变量主要有不同字母类型呈现的顺序，各种字母呈现时间间隔的顺序安排，实验环境，实验时间等。为了平衡字母类型及其呈现的时间间隔带来的影响，实验采用拉丁方设计，第一次的36张按照间隔时间0ms→50ms→100ms的顺序呈现，第二次的36张按照50ms→100ms→0ms的顺序，第三次的36张则采用100ms→0ms→5oms的顺序，每36次随即呈现。实验在机房进行，电脑成为主试，干扰较少，且实验过程中被试每做36次就休息30秒，实验进行时间较短，且在早上进行，尽量减小疲劳效应。

本实验中涉及到速度-准确性权衡的问题。在以反应时为因变量指标时，单一考虑速度，或单一考虑准确性，都会极大地损害实验研究的效度。因此，在进行反应时实验时，必须考虑两个因变量—速度和准确性。当只选择一个因变量指标时，应对为何不使用另一个的原因有所交待。本实验中选择了速度而没有考虑准确性，是因为实验处理中已经删除了错误反应的反应时，这样也才是合理的。

本实验表明：在相同的时间间隔条件下，对于音同形同、音同形异、音异形异的字母的判断的反应时也依次增大。并且随着时间间隔的增大，三种情况下的反应时差异减小了。字母音形的异同以及呈现的时间间隔对短时记忆的视觉编码过程有着显著的影响。短时记忆的编码有视觉和听觉编码两个连续阶段,至少在部分时间里,信息在短时记忆中是以视觉编码的。

那么为什么会出现这样的实验结果呢？其一，实验表明在相同时间间隔条件下，被试对AB对(或BA对，Ab对,Ba对)的反应时大于对Aa对(或Bb对)的反应时，对Aa对(或Bb对)的反应时大于对AA对（或BB对）的反应时。根据减数法的逻辑，两两之间的反应差反映了对每一次两两比较中前一对的加工中包含了对后一对的加工中所没有的过程；反过来说，后一对包含的加工过程要少于前一对。前一对与后一对的反应时之差反映了内部编码过程的差别。实际上，AB对和Aa对区别在于前者音异形异，后者音同形异，而Aa对和AA对的区别在于前者音同形异，后者音同形异。那么，当三两个字母同时呈现给被试时，被试对AA 对可以直接按写法来比较，对Aa对则不能按写法而必须按读音来比较，对AB对则必须既有写法的比较又有读音的比较。这就意味着AA对匹配是在视觉编码的基础上进行的，而Aa对匹配只能在听觉编码的基础上进行，AB对匹配则在视觉编码和听觉编码的基础上进行。这样就包含了更加多的加工过程，因而需要的时间也就更多，反应时更大。

其二，在时间间隔为50ms和100ms时，即随着时间间隔的增大，三种情况下的反应时差异减小了。由图1可以看出，随着时间间隔的增大，音同形同对字母的反应时受同时呈现还是继时呈现的影响较大，表现为较大的减小量。而音同形异、音异形异对字母受同时呈现还是继时呈现的影响较小。这说明，随着时间间隔的增大，音同形同对的加工过程与音同形异、音异形异对趋于一致，从而缩小了与音同形异对、音异形异对反应时的差别。

然而根据波斯纳等人的研究推测，短时记忆时，先发生的是视觉编码，它保持一个短暂的瞬间后，才发生了听觉编码。那么，实验结果应该出现的是在同一类型的字母条件下，随着两个字母之间插入时间间隔的增大，视觉编码效应逐渐消失，听觉效应逐渐增强，其平均反应时应该呈现增大的趋势。可是我们的实验结果却显示的是减小的趋势。如何解释这一现象呢？首先来讲，波斯纳的研究中的间隔时间设为0、0.5s、1s、2s,而我们设置的则是0、50ms、100ms,也许正是因为我们设置的时间间隔太短了，体现的变化很微小，所以才在短暂的时间间隔的增大下体现出反应时的减小趋势。如果我们将间隔时间选取得大一点，可能就会是另外的结果。其次，最终统计的被试量的问题。我们选取了所有被试的数据，但是有可能某些被试的数据本来是不符合实验要求的。一些错误的数据也有可能导致结果的改变。再者，被试在做这个实验之前已经知道实验原理，且已经知道了预期结果，这在一定程度上可能会暗示被试，从而得出不准确的结果。当然，疲劳效应可能也是一个原因。特别是实验当日，所有被试因为升旗而六点起床，进行实验时没有集中注意力也是可能的。

减数法反应时实验清楚地确定了，某些短时记忆信息可以有视觉编码和听觉编码两个连续的阶段，这是认知心理学上的重大发现。对记忆进行的研究结果可以运用于教学教育中，找到更好的、更合理记忆方法来提高学生们的学习能力，减轻他们的负担。例如：在英语学习中，目前仍然采用以背单词为主的方式，在仔细了解了人的记忆编码后有利于我们改善背单词的效率。但记忆是人抽象的，高级的思维活动，对它的探索我们还要继续。

5. 结论

短时记忆的编码有视觉和听觉编码两个连续阶段,至少在部分时间里,信息在短时记忆中是以视觉编码的。

6. 参考文献

[1] 郭秀艳.实验心理学[M].北京:人民教育出版社，2004

[2] 黄希庭.心理学导论[M].北京：人民教育出版社，2007

[3]  杨博民主编.心理实验纲要[M].北京： 北京大学出版社，1989， 353-357.

[4]  张述祖,沈德立.基础心理学[M]. 教育科学出版社，1986，391-392.

[5]  黄英.对中学生记忆英语单词编码方式发展的实验研究[J].心理科学，1991（6）.

[6]  郑涌.关于英文词的短时记忆编码方式的实验研究[J].49-50.

[7]  梁雪清.听力在大学英语教学中的实践与作用[J].桂林师范高等专科学校学报，2011，25（1）：100-103.

[8]  吴剑万朵.图式激活与对外汉语听力教学[J].鸡西大学学报，2011,11（1）：53-55.