联想学习与工作记忆在流体智力发展中的作用，本文主要内容关键词为：流体论文,智力论文,作用论文,记忆论文,工作论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
中图分类号：B844.2 文献标识码：A 文章编号：10014918(2011)04-0337-343
1 前言
流体智力(fluid intelligence)指个体在解决新颖、抽象问题时表现出来的能力(Cattell，1963)。流体智力的核心成分是推理能力，如常用的瑞文推理测验被认为是测量流体智力的典型测验，其实质测量的就是推理能力(Carpenter，Just，& Shell，1990)。由于流体智力在g因素上的负荷最高(Keith & Wolfle，1995)，研究者通常将两者统合起来，称之为一般流体智力(general fluid intelligence，Gf)。近年来，在智力研究领域中，研究者开始从基本认知能力或者信息加工过程的角度来描述智力的认知基础，其中较为突出的即是对工作记忆和一般流体智力关系的研究。
大量研究发现工作记忆是一般流体智力的重要预测因子(Kane，Hambrick，&Conway，2005；Kyllonen & Christal，1990；Oberauer，Schulze，Wilhelm，& Suess，2005)。如Kyllonen和Christal(1990)的一系列研究发现，在潜变量层面工作记忆与流体智力或推理能力之间的相关达0.8～0.9；Kane等(2005)对公开发表的10项相关研究重新分析，发现工作记忆与一般流体智力共享约50％的变异。有关儿童的研究也支持了这一结论(Fry & Hale，1996；Liu，2004；Swanson，2008)。如Liu(2004)以243名10岁至19岁的儿童为被试，考察了工作记忆与加工速度在流体智力发展中的作用，结果发现流体智力85.4％的年龄变异被工作记忆所解释，控制了工作记忆以后，加工速度对流体智力不再有预测作用，因此，工作记忆被认为是流体智力发展的基础。
尽管工作记忆与流体智力之间的关系得到很多研究的证明(Fry & Hale，2000；Kyllonen & Christal，1990；Oberauer et al.，2005)，但是工作记忆与流体智力并不是同一结构，工作记忆并不能完全解释流体智力的个体差异，因此可能存在更多的认知过程对流体智力起着重要的作用(Ackerman，Beier，& Boyle，2002，2005；Conway，Kane，&Engle，2003)。其中，联想学习逐渐受到研究者的关注。联想学习是在记忆系统中建立刺激与刺激之间新的联结的能力，它是学习的一种基本形式，是其他更高级形式学习的起点和基础(Kaufman，DeYoung，Gray，Brown，& Mackintosh，2009；李虹，舒华，2009)。一些实证研究发现，联想学习与一般流体智力同样有着非常密切的关系(Alexander & Smales，1997；Kaufman et al.，2009；Tamez，Myerson，&Hale，2008；Williams & Pearlberg，2006)。如Williams和Pearlberg(2006)以98名大学生为研究对象，采用自编的三段式联想学习任务(three-term contingency)考察联想学习与流体智力的关系，结果发现两者相关高达0.52。
此外，有研究同时考察了联想学习与工作记忆对流体智力的作用(Kaufman et al.，2009；Tamez et al.，2008)。Tamez等(2008)基于60名大学生的研究结果表明三者之间相关显著，联想学习可以单独解释瑞文推理测验11.7％的变异，工作记忆可以单独解释瑞文推理测验7.1％的变异，而联想学习与工作记忆共享12.2％的变异。Kaufman等(2009)以16～18岁青少年为研究对象，采用结构方程模型考察了联想学习、工作记忆对一般流体智力的作用，结果发现在潜变量层面联想学习和工作记忆对一般流体智力都有独特的贡献。
目前对联想学习与工作记忆在流体智力中的作用的探讨仅仅局限在为数不多的成人或青少年研究，这些研究结果尚未在儿童群体中得到验证。从发展的角度来看，工作记忆对流体智力的预测作用随年龄变化而变化(Bayliss，Jarrold，Gunn，& Baddeley，2003；Swanson，2008)，而联想学习在流体智力发展中扮演的角色以及这种角色是否会随着年龄的增长而变化，尚不清楚。如果联想学习在流体智力发展中起到了重要作用，则这种影响可能会随着年龄的增长而表现出不同的特点。此外，随着儿童的发展，个体在完成流体智力测验时所依赖的认知能力也可能会发生变化，也就是说，在不同的年龄段上，工作记忆与联想学习能力可能会对流体智力产生不同的影响。因此，本研究的目的在于从发展的角度来探讨工作记忆与联想学习对流体智力的影响，这将有助于进一步深入了解流体智力发展的内部机制。
综上所述，本研究将主要关注处于发展阶段的7岁、10岁、13岁的儿童群体，选取适合儿童的测量工具来考查联想学习、工作记忆在流体智力发展中的作用。本研究试图解决以下两个问题：(1)联想学习与工作记忆在流体智力发展中是否起作用？(2)在儿童发展的不同阶段，联想学习和工作记忆对流体智力的作用是否相同？
2 方法
2.1 被试
北京市四所学校(小学、初中各两所)共120名学生参与本研究，由于7岁组有5名被试在某些测验上的分数缺失，实际参与分析的有115名被试。其中，7岁组35人(男16人，女19人，M=7.29，SD=0.57);10岁组40人(男21人，女19人，M=10.28，SD=0.51)；13岁组40人(男16人，女24人，M=13.28，SD=0.55)。
2.2 研究任务
2.2.1 联想学习任务
配对联想学习任务常被用来测量儿童的联想学习能力(Kaufman et al.，2009；Kee，Bell，& Davis，1981)。本研究采用韦氏记忆量表中国修订版(WMS-RC)(龚耀先等，1989)中的联想学习分测验和“中国儿童青少年心理发育特征调查”项目编制的儿童青少年认知能力测验中的配对联想学习测验来考察儿童的联想学习能力。
(1)韦氏记忆量表联想学习分测验：以10对儿童熟悉的汉语双字词为材料，在学习阶段向被试听觉呈现并要求被试记住这些词语配对，之后进入测试阶段，主试读出每对词的前一个词，要求被试说出后一个词。每个被试都要进行三次学习及测试，每次内容相同，只是词对呈现的顺序不同，其中困难配对词4对，答对计1分；容易配对词6对，答对计0.5分，满分为21分。
(2)配对联想学习测验：测验材料为15对由实物图片和几何图形组成的配对刺激，学习阶段将15组配对刺激分两页呈现在题本上，要求被试记住每组图形的配对，学习时间为两分钟；在测试阶段，仍将15组刺激分两页呈现在题本上，只是每道题目包含一个刺激(实物图片)和四个备选答案(几何图形)，让被试从备选答案中选择和目标图片配对的那个几何图形。每道题答对得1分，满分为15分。该测验的内部一致性信度为0.81。
2.2.2 工作记忆任务
选取韦氏儿童智力量表中文版(WISC-IV)工作记忆分量表中的两个分测验：倒序背数分测验以及字母-数字排序分测验(张厚粲，2008)，这两个分测验可以很好地测查儿童的工作记忆能力(Crowe，2000；Gathercole，Pickering，Ambridge，& Wearing，2004)。
(1)倒序背数分测验：在主试读完一串由阿拉伯数字(1～9)随机组成的序列之后，要求被试按照相反的顺序背出，数字序列的长度从2到9依次递增。共有18个小题，满分为18分。
(2)字母-数字排序分测验：在主试读完一串包含数字和字母的序列之后，要求被试将数字按从小到大的顺序，字母按英文字母表的顺序依次背出。共有30个小题，满分为30分。
2.2.3 流体智力任务
选取WISC-IV知觉推理分量表中的两个分测验：图画概念和矩阵推理(张厚粲，2008)，这两个分测验可以很好地测查6～16岁儿童青少年的流体智力(Flanagan & Kaufman，2004)。
(1)图画概念分测验：给被试呈现2行或3行印有不同物体的图片，要求被试从每一行中选出一个物体，使这些选出的物体都具有共同的特征。共有28个小题，满分为28分。
(2)矩阵推理分测验：给被试呈现一个有缺失角的矩阵，被试需要从矩阵下方所提供的一系列选项中选出一个进行填充，使其成为一个完整、符合逻辑的图形。共有35个小题，满分为35分。
2.3 研究程序
配对联想学习测验为团体施测，每次测查一个年龄组20名左右的被试，测试时间约4分钟；韦氏记忆量表联想学习分测验、工作记忆和流体智力的四个分测验均为个体施测，在团体测试之后依次进行。
3 结果
3.1 联想学习、工作记忆与流体智力的发展
各年龄组在联想学习、工作记忆与流体智力任务上的平均分与标准差见表1。单因素方差分析结果表明，在所有任务上，年龄主效应均显著(见表1)。
为考察联想学习、工作记忆和流体智力的发展特征，我们把所有被试在各个任务上的得分转化为z分数，之后将测查同一种能力的两个任务的z分数求平均，得到被试在联想学习、工作记忆和流体智力三个变量上的分数(后面的协方差分析和回归分析均采用转化后的这三个变量)。单因素方差分析表明，三种认知能力的年龄主效应均显著，且在三者之中，工作记忆的年龄效应量最高，其次为流体智力和联想学习(见表2)。多重比较表明，10岁儿童的联想学习和工作记忆均显著高于7岁，13岁均显著高于10岁；采用Cohen's d(Cohen，1988)进一步比较联想学习和工作记忆在相邻年龄组之间的差异大小，7岁和10岁之间分别为0.81、2.04，10岁与13岁之间分别为0.83、0.46。
3.2 联想学习与工作记忆在流体智力发展中的作用
为了揭示联想学习与工作记忆在流体智力发展中的重要作用，参照以往同类研究的方法(Salthouse &Coon，1994；王亚南，刘昌，2006)，首先以年龄为自变量、流体智力为因变量进行单因素方差分析；其后进行三次协方差分析，自变量均为年龄，协变量依次为联想学习、工作记忆、联想学习与工作记忆。由此得到年龄对流体智力的效应量
，以及加入协变量后年龄对流体智力的效应量，之后按下列公式计算协变量对流体智力年龄差异或发展的影响：协变量对流体智力年龄差异或发展的作用量=(初始年龄-控制协变量后的年龄)/初始年龄×100％。
表3列出了协方差分析的结果。在控制联想学习之后，虽然流体智力的年龄效应仍然显著，但年龄对流体智力的效应量从原来的0.35降至0.19，可以得出联想学习对流体智力年龄差异的作用量为45.71％；控制工作记忆之后，年龄对流体智力的效应量降至0.06，可以得出工作记忆对流体智力年龄差异的作用量为82.86％；而对联想学习和工作记忆同时控制之后，流体智力的年龄效应已从显著变为不显著，年龄对流体智力的效应量下降至0.03，两者对流体智力年龄差异的综合作用量为91.43％。这一结果表明，在流体智力的年龄差异中，工作记忆的作用最大，其次为联想学习，两者在流体智力发展过程中起着十分重要的作用。
3.3 在各年龄组上，联想学习与工作记忆对流体智力的作用
表4列出了在各个年龄组上，联想学习、工作记忆与流体智力之间的相关。在7岁和10岁年龄组上，联想学习与流体智力的相关显著，13岁组则不显著；工作记忆与流体智力的相关在各个年龄组上均显著；联想学习与工作记忆只有在7岁组上相关显著。
为了考察在不同年龄段联想学习与工作记忆对流体智力的作用，以联想学习、工作记忆为自变量，流体智力为因变量，采用enter法建立标准回归方程。结果表明，在7、10、13岁三个年龄组上，联想学习和工作记忆对流体智力总的解释量依次为37.4％、23.3％和24.2％。具体来讲，在7岁组上，联想学习的回归系数显著，工作记忆不显著，说明此时只有联想学习对流体智力具有明显的预测作用；在10岁组和13岁组上，联想学习的回归系数不再显著，而工作记忆变为显著，说明在这两个年龄段上，只有工作记忆可以预测流体智力，联想学习则不再起作用(见表5)。
为了进一步考察联想学习与工作记忆对流体智力的独特贡献量，采用分层回归分析计算各个变量依次进入回归方程后的ΔB4VA22.jpg。具体的计算方法如下：将工作记忆放入第一层，联想学习放入第二层，ΔB4VA22.jpg则代表控制了工作记忆之后联想学习对流体智力的独特作用(Miller & Vernon，1996；舒华，张亚旭，2008)。同理，将联想学习放入第一层，工作记忆放入第二层，ΔB4VA22.jpg则代表控制了联想学习之后工作记忆对流体智力的独特作用。表6～8列出了分层回归分析的结果，随着年龄的增长，联想学习对流体智力的独特贡献量逐渐减少，依次为20％、6％、3％；而工作记忆对流体智力的独特贡献量则逐渐增加，依次为4％、13％、23％。
4 讨论
4.1 联想学习与工作记忆在流体智力发展中的作用
本研究采用协方差分析，探讨了联想学习与工作记忆对流体智力发展的作用。从结果来看，联想学习与工作记忆对流体智力年龄差异的综合作用量达91.43％。这表明在7岁、10岁、13岁这些年龄段内，联想学习与工作记忆可能是促进流体智力发展的重要因素。这一结果拓展了相关成人的研究结果(Kaufman et al.，2009；Tamez et al.，2008)，从发展的角度进一步证明联想学习与工作记忆对流体智力的重要作用。
当工作记忆作为协变量时，流体智力的年龄效应从0.35降至0.06，工作记忆对流体智力年龄差异的作用量为82.86％，说明工作记忆对流体智力的发展起着关键作用。这一结果与已有的成人和儿童研究相一致(Kane et al.，2005；Fry & Hale，1996)。Fry和Hale(1996)认为随着年龄的增长，个体在工作记忆中存储各种问题解决目标的能力以及归纳抽象关系的能力都会提高，而这些能力在完成复杂的矩阵推理任务时起着十分关键的作用，因此工作记忆的发展在一定程度上促进了流体智力的发展。
只有几项成人研究发现联想学习可以显著地预测流体智力(Kaufman et al.，2009；Tamez et al.，2008；Williams & Pearlberg，2006)。本研究在控制了联想学习之后，流体智力的年龄效应从0.35降至0.19，联想学习对流体智力年龄差异的作用量为45.71％，由此可见，联想学习也是预测流体智力发展的重要指标之一。我们认为，联想学习对流体智力发展的影响可能与联想学习本身的性质有关。根据Williams和Pearlberg(2006)的观点，联想学习反映了个体在刺激A与刺激B之间建立联结的能力，一方面个体需要从长时记忆系统中提取有关A和B的相关特征或事件，通过不同的策略增加联结的强度；另一方面，个体学习的多组刺激联结都是唯一的，因此需要更多的认知加工过程的参与，以很好地完成特定刺激间的配对，而联想学习过程中策略的使用以及形成刺激间特定联结的认知控制过程可能在完成流体智力测验中同样发挥着重要作用(Williams，Myerson，& Hale，2008)。而且，联想学习对于流体智力的影响可能独立于工作记忆，尽管联想学习任务的完成需要工作记忆的参与，但两者不仅在实质上存在差异，而且在脑区激活上也有所不同(Kaufman et al.，2009)。
此外，从工作记忆与联想学习对流体智力年龄差异的作用量上来看，工作记忆要大于联想学习，说明工作记忆在流体智力发展过程中发挥了更大的作用。这可以用Carpenter等(1990)的观点进行解释，Carpenter等认为归纳图形之间关系的能力以及工作记忆的动态存储能力是影响瑞文推理测验得分高低的关键因素。具体来讲，得分较低的个体只能够发现图形之间简单的关系，而得分较高的个体不仅能够对各种抽象的关系进行比较分析，而且能够将这些已经激活的表征存储到工作记忆中，以更好的完成推理任务。尽管联想学习能力强的个体更善于利用图形之间或问题情景之间的特征形成简单的对应关系(Sloman，1996)，但对这些关系的进一步归纳、类比过程是在工作记忆系统中完成的，因此相对于联想学习来说，工作记忆可能在流体智力或推理任务中扮演着更为重要的角色。
4.2 在不同年龄段联想学习与工作记忆对流体智力的影响
本研究还发现在不同年龄段，联想学习与工作记忆对流体智力的作用是不同的。具体来讲，在7岁时，只有联想学习对流体智力具有明显的预测作用，到10岁和13岁时，工作记忆对流体智力的作用开始彰显，而联想学习的作用由显著变为不显著；分层回归分析也表明，随着年龄的增长，联想学习对流体智力的贡献量逐渐减少，而工作记忆的贡献量则逐渐增加。
这种影响的相对变化可能是由联想学习与工作记忆在发展水平上的差异造成的。联想学习作为一种基本的学习能力或途径，在儿童早期就已经表现出明显的发展趋势(Dilley & Paivio，1968)，而且随着年龄的增长，儿童的联想学习能力发展到一个较高的水平，9岁儿童已经可以很好地将图像转化为语义表征以更好地完成联想学习任务(Kee et al.，1981)。与联想学习不同，儿童进入学校后，才开始学会并逐渐使用各种记忆策略，如对图像信息进行语音编码、主动复述等，因此工作记忆的快速发展期在6～8岁之后，并且一直持续到青少年时期(Gathercole & Baddeley，1993；Gathercole et al.，2004)。联想学习与工作记忆在发展起始时间上的差异意味着在7岁时，与联想学习能力相比，儿童的工作记忆处于一个相对较弱的水平，较低的水平可能会制约其功能的发挥，而此时发展水平相对较高的联想学习能力对流体智力的影响较为明显。之后，随着儿童年龄的增长工作记忆能力迅速提高，这一点从本研究的结果也可以反映出来，即工作记忆在7岁与10岁之间的年龄差异要大于联想学习，而且到10岁左右，工作记忆可能已经发展到一个相对较高的水平，此时儿童对信息的短时存储、注意协调和执行加工等能力迅速提高，根据Carpenter等(1990)人的观点，这些能力上的差异可能是制约流体智力水平高低的关键因素。因此，到10岁时，工作记忆对流体智力的预测作用开始显现，而且这种影响在儿童后期的发展以及成人中也是普遍存在的(Fry & Hale，2000)。与工作记忆不同，儿童的联想学习能力在10岁和13岁时对流体智力的作用已经不再显著，在前文中我们提到，个体对各种信息(包括已经建立的图形之间的关系)的存储以及进一步加工的能力是完成流体智力任务的关键，因此，一旦工作记忆发展起来，联想学习不再是制约流体智力的因素。本研究只是从发展的角度揭示了联想学习与工作记忆对流体智力的作用，但对于两种认知能力影响流体智力的内部机制尚无法回答，这有待于从测验任务、年龄范围等角度出发进行更为深入的探讨。
此外，联想学习对流体智力的作用与已有的成人研究结果并不一致(Tamez et al.，2008；Williams & Pearlberg，2006)，我们认为这可能与任务的性质有关。在成人研究中，采用的是三阶段联想学习任务，这种学习任务要求个体形成多层次的刺激配对联结，其难度远远高于传统的配对联想学习任务，因此该任务的完成可能需要更加复杂的认知能力的参与(Williams et al.，2008)。
5 结论
根据本研究结果，可以得出以下结论：
(1)在7岁、10岁、13岁三个年龄组上，联想学习、工作记忆和流体智力的年龄差异均显著，其中工作记忆的年龄差异最大，流体智力和联想学习次之；
(2)在7～13岁期间，联想学习与工作记忆在流体智力的发展中均起着重要作用，但工作记忆的作用要大于联想学习；
(3)在不同年龄上，联想学习与工作记忆对流体智力的作用有所不同。在7岁时，联想学习对流体智力的影响显著，而工作记忆不显著；在10岁和13岁时，工作记忆对流体智力的影响显著，而联想学习不显著；从效应量来看，随着年龄的增长，联想学习对流体智力的作用逐渐减少，而工作记忆的作用逐渐增加。