短时记忆的信息提取实验报告

实验报告 短时记忆的信息提取 姓 名 年 级 同组人姓名 于尧 2012 学 号 222012306032023 课 程 专 业 心理学 认知心理学 实验时间 2014-10-15 成绩 短时记忆的信息提取方式

于尧

（西南大学心理学部，重庆，400715）

摘 要 本实验旨在通过模仿Sternberg（1966）的短时记忆的信息提取经典实验，了解短时记忆的信息提取方式。本实验选取西南大学心理学部本科三年级学生89人作为被试，在心理学部机房利用PsyKey心理教学系统3.2中“短时记忆的信息提取”程序完成实验。实验为两因素被试内实验设计，按记忆集大小共六种呈现给被试，要求被试在特定时间识记，之后再呈现一个数字，要求被试判断是否是刚才识记过的，并按键反应，程序会自动记录被试的在不同水平下再认的反应时间和正确率。通过SPSS19.0进行数据分析，得出结果：记忆集对短时记忆信息提取没有影响；反应类型对短时记忆信息提取有显著影响。进而得出结论：短时记忆的信息提取并不是系列全扫描，也不是Stermberg假设中的任何一种信息提取方式。

关键词 短时记忆 信息提取

1 前言

Atkinson和Shiffrin（1968）提出了记忆系统的多存储模型（the multi-store model of memory） ，

将记忆看作一个系统，按照信息在系统内储存的时间可以划分为三个不同的子系统：感觉记忆（sensory memory）、短时记忆和长时记忆，且这三个子系统在信息的储存量、保持时间、储存形式（或通道）、提取方式、遗忘规律以及在信息加工过程中所处的位置等许多方面均存在不同。其中，短时记忆是指在刺激作用终止后，对信息保持到几十秒直至一分钟左右的记忆（郭秀艳，2004），

是操作性的、正在工作的、活动着的记忆（王甦、汪圣安，2006）。不论是何种记忆系统，其信

息的提取方式都是一个极受关注的问题，因为记忆的最终目标是信息的提取利用。在越来越奉行效率至上的近代，短时记忆的信息提取在近几十年更是始终被认为是认知心理学研究的重要课题之一。

所谓信息提取，指把储存在假定的记忆系统中的特定信息取出来以便使用（朱智贤，1989），即将短时记忆中的项目回忆出来，或者当该项目再度呈现时能够再认，都是短时记忆的信息提

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实验报告 短时记忆的信息提取 取（王甦、汪圣安，2006）。最早研究短时记忆信息提取问题的是S.Sternberg（1966），其实验

采用了“探查法”（Probe method）为主要手段。在实验之前，他对短时记忆的信息提取可能的方式做出了如下预测：

1) 平行扫描

是指被试在判断数字是否出现过时，被试将探测数字同时与记忆中的所有项目相比较。如果用这种方法，则反应时将不会因数字系列的长短而变化（见图1）。

图1 平行扫描时结果图

2) 自动停止系列扫描

是指被试在判断数字是否出现过时，将探测数字逐个与忆记中的项目相比较，发现有与探测数字相同的就中断扫描。如果用这种方法扫描，则长数字系列的反应时就比短数字系列的要长，同时，作出“否”反应比作出“是”反应的反应时长。因为作出了“是”反应被试即可停止扫描，但要作出“否”反应则需扫描记忆中的所有项目（见图2）

图2 系列中断扫描时结果图

2

实验报告 短时记忆的信息提取

3) 完全系列扫描（系列全扫描）

将探测数字逐个与记忆中的所有项目都进行比较，不论记忆中有没有探测数字。如果用这种方法，扫描长数字系列的反应时就比短数字系列的要长，并且作出“是”或“否”的反应时是相等的（见图3）。

图3 系列全扫描时结果图

根据陈俊（1995）对Sternberg的实验的分析了解到，Sternberg假定，完成一项作业所需时

间是一系列信息加工阶段所需时间之和。如果对影响作业的不同阶段的因素进行操作，各因素的不同效应就可以在作业反应时中表现出来。他认为，若影响被试作业的两个因素相互制约，那么表明两个因素作用于同一信息、加工阶段； 反之，如果两因素的效应相互独立，则两个因素会各自作用于不同的信息加工阶段，即两因素的效应具有可加性。Strenberg在一系列实验的基础上确定，影响短时记忆信息提取过程的因素有四个：（1）探测项的性质；（2）记忆集的数量（N）；（3）反应类型（肯定或否定），即有无靶子；（4）各反应类型的相对频率。他们未能分别对四个独立的加工阶段起作用，即：(1) 刺激编码阶段（设所需时间为e） ；（2）顺序比较阶段 (若每个项目的比较时间为 b，则 N 个项目需费时bN)；（3）决策阶段；（4）反应组织阶段（设共需时间为c)，如图4所示 :

3

实验报告 短时记忆的信息提取

图4 影响短时记忆提取的因素

据此，整个信息提取的时间应为：RT＝bN＋(e＋c)，设a=e+c，则RT=a+bN，这是一个以b

为斜率，a为截距的直线方程。

Sternberg的实验结果表明，反应是随着识记组元素数目增加而增加。他认为，这是因为

在信息的提取过程中做了系列扫描，而不是平行扫描。他将其实验结果作了线性回归分析后得出了回归方程 RT = 397.2 + 73.9N。为了进一步分析判断信息提取是完全系列扫描还是自动终止系列扫描，Sternberg还比较了肯定反应和否定反应的反应时函数的斜率，如果是完全系列扫描，那么二者的斜率相同，反之，做出肯定反应的反应时函数的斜率是做出否定反应的一半，而结果显示二者斜率相同，这说明短时记忆的信息提取采用了完全系列扫描。

虽然这个理论现在仍有很大争论，但它具有开创性的意义。这个实验发展出了一个新的实

验法─相加因素法，并被视为减法反应时方法的延伸，其逻辑是：如果两个因素的效应是相互

制约的，即一个因素的效应可以改变另一个因素的效应，那么这两个因素只作用于同一个信息加工阶段；如果两个因素的效应是分别独立的，即可以相加，那么这两个因素各自作用于某一特定的加工阶段（王甦、汪圣安，2006）。

本实验从Sternberg的经典实验入手，让学生了解短时记忆的信息提取方式以及如何通过

实验法分析短时信息的提取方式，并思考这一经典实验的不足和以后相关实验的改进，为此，做出假设：实验结果符合Sternberg的理论，即短时记忆的信息提取是采取的系列全扫描。

2 方法

2.1 目的

让学生通过模仿Sternberg（1966）的短时记忆的信息提取经典实验，了解短时记忆的信息提取

方式。

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实验报告 短时记忆的信息提取 2.2 被试

西南大学心理学部本科2012级学生89名。

2.3 器材

西南大学心理学部机房中台式计算机若干。

PsyKey心理教学系统3.2，“短时记忆的信息提取”实验程序

2.4 设计

本实验采取的是2（有无靶子：是/否）*6（记忆集数量：1/2/3/4/5/6）被试内实验设计，

因变量为被试信息提取所需的时间，即反应时，用毫秒（ms）计。由PsyKey心里教学系统3.2自动记录被试在不同水平下的反应时。 2.5 程序

实验给被试呈现一列数字（记忆集），相继呈现，每个呈现1.2s，全部数字（1个到6个）

呈现完后，过2s，伴随一声长音，又出现一个数字，并开始记时，要求被试判断它是否是刚才识记过的，并按键反应。

实验中记忆集大小共六种（1到6），其中1，2，3和6各做12次，4做8次，5做10次，“是、否”反应和位置完全平衡，共做66次，随机呈现，每次先提醒注意，再呈现记忆集，然后测试。

主试指导被试认真阅读指示语，强调反应方法：使用键盘，“是”按Q键，“否”按P键。被试明白后开始正式实验，具体指导与如下：

本实验为短时记忆实验。提示音为一段短音时，屏幕会呈现一个或几个数字（0－9）并记住，然后会播放一段长音，计算机将呈现一个字符，这时要求你判断这个数字（0－9）之前看过。看过点击按Q键；没有看过的，就用右手按P键。注意：在保证判断正确的前提下，再进行按键反应，要求判断即快又准为好。

3 结果

3.1 数据筛选

为了保证数据真实可靠，首先，利用SPSS19.0程序做出被试平均正确率的散点图，图片如

下所示：

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实验报告 短时记忆的信息提取

图5 平均正确率常规散点图 图6 平均正确率趋降标准散点图

由于实验要求在保证正确率的情况下又快又好地进行实验，故不能筛除平均正确率高的被

试数据。由于被试文化水平都是在校大学生，在考虑被试是否认真完成实验的基础上，从图五和图六可以看出，共有五个异常点需要被筛除，才能进行之后的数据分析。

之后，为了保证被试是认真完成实验，并得到实验结果，将每个条件下的被试反应时超过1500ms和少于300ms的数据删除。

3.2 记忆集与反应类型对短时记忆的信息提取的影响

利用SPSS19.0分析数据，计算出被试反应时的平均数和方差如下图表所示：

表1 被试在不同水平下的反应时

反应类型 是

记忆集 1 2 3

4

5

平均数 645.00 679.43 697.84 776.43 757.87 779.54 792.68 724.02 721.08 757.70 761.40 775.89

总平均 722.69

755.46

标准差 28.16 20.47 19.19 28.13 26.34 22.62 36.81 27.89 26.61 30.37 26.67 24.41

6

否

6 1 2 3

4

5

6

实验报告 短时记忆的信息提取

将上表中数据绘制成折线图，图如下所示：

图7 不同水平下被试反应时折线图

由上图表可知，当记忆集在1到3之间时，被试在“是”反应类型下的所需反应时少于“否”

反应类型下的反应时；而在记忆集大小为4时，结果相反；只有在记忆集为5和6时，折线几乎重合；反应类型为“否”时，平均反应时高于“是”反应类型条件下的反应时；当反应类型为“否”时，从图中并不能看出反应时随记忆集的增加而增加。这与Sternberg假设中所绘制的图形不符。

将数据收集整理好后，为进一步选取方差分析的方法，利用SPSS19.0中Mauchly球形检验

对数据进行分析，其结果显示变异来源为记忆集时，df=14，P=0.187>0.05，通过了球形检验，不需要对结果进行校正，采用两因素重复测量的方法来分析数据，结果如下表所示：

表2 记忆集与反应类型对被试反应时的影响及其交互作用

变异来源 反应类型 记忆集 反应类型*

Ⅲ型平方和 222034.31 722452.93 584312.30

均方 222034.31 144490.59 116862.46

自由度 1.00 5.00 5.00

F值 9.88 6.71 5.18

P值 0.00 0.00 0.00

记忆集

由上表可知不同反应类型下被试反应时的差异明显（F（df=1）=9.88，P=0.00<0.05），而不

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实验报告 短时记忆的信息提取 同记忆集下被试反应时差异不明显（F（df=5）=6.17，P=0.00<0.05）,同时，记忆集与反应类型的交互作用也不明显（F（df=5）=5.18，P=0.00<0.05），这与Sternberg的结论相符。

再按照Sternberg的方式，利用SPSS19.0对数据进行回归分析，得出结果如下： 当反应方式为“是”时，反应时与记忆集存在线性关系，其回归方程为：RT=648.78*N+28.82。

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此方程的拟合优度R=0.06，说明散点并没有很好地集中在回归方程上，但此回归模型F（df=1）=28.20，P=0.00<0.05，具有统计学意义，说明回归关系显著。结合图7可以看出此反应方式下，随着记忆集的增加，反应时也随之增长。

当反应方式为“否”时，其回归方程的拟合优度R=0.00，说明散点并不在方程当中，即二

2

者线性关系不明显，同时F（df=1）=0.22，P=0.64>0.05，说明二者不存在线性关系。这与Sternberg的结论并不相符。

综上所述，被试在进行短时记忆信息提取时，受反应类型、记忆集以及二者的交互作用的

影响，结合回归分析和折线图3.2所示结果可以得知，短时记忆的信息提取并不符合Sternberg所说的是采取系列全扫描，也不是其假设中的任何一种方式，不符合假设。

4 讨论

4.1 反应类型对反应时的影响

从表2可知，反应类型对被试反应时有显著的影响，可见在不同的反应类型下，被试在短

时记忆中的信息提取所需要的“决策”时间有差异，这与Sternberg的结论不符。在Sternberg的其它假设中，平行扫描的观点和自动停止扫描的观点似乎能解释这一点，他提出：在平行扫描中，作出了“是”反应被试即可停止扫描，但要作出“否”反应则需扫描记忆中的所有项目。这解释了为何在记忆集在记忆集相对较少的1到3之间时，被试在“是”反应类型下的所需反应时少于“否”反应类型下的反应时。而在记忆集大小为4时，此观点不能解释结果，这或许是被试产生了疲劳效应；又或许是被试在一开始识记了一串数字， 并将这一串数字当作一个以记忆的一个组块，当探测词不属于这个这个记忆组块时，被试立刻做出“否反应”，而探测词属于这一记忆组块时，被试将需要将其与组块中的数字逐一比较，才能做出“是”反应。而记忆集为5或者6时，符合Sternberg的系列全扫描的观点。 4.2 记忆集对反应时的影响

从表2可知，记忆集对反应时有显著影响，但只有在“是”反应类型下，反应时才与记忆集存在线性关系，这与Sternberg的结论不一致。根据Sternberg的理论，记忆集的大小影响

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实验报告 短时记忆的信息提取 了人们做出“决策”的时间，是因为记忆集大小影响了扫描的时间，记忆集越长，被试需要做探测词与记忆词的一一比较的时间就越长，反之亦然。

至于结果显示只有在“是”反应类型下，反应时才与记忆集存在线性关系，从孙建梅（1995）的观点来解释，他指出，在短时记忆信息提取的研究领域 S.Strenberg 的贡献自然是开创性的，但其理论假说并非完美。由于不能区分编码过程和做出决定并进行反应过程的时间，所以他认为单靠用直线方程来表示这些亚过程存在明显漏洞。这一观点解释了在“是”反应类型下，散点并没有很好地集中在回归方程上，并且“否”反应类型下，记忆集与反应时不存在线性关系。

4.3 反应类型与记忆集的交互作用对反应时的影响

Sternberg的理论指出，反应时与反映类型无关，只与记忆集大小有关，这显然不能解释结果。而Atkinson & Juola（1973）提出的双重模型却能很好的解释，他们假设，每一个探测词（需要做出反应的词）在主观熟悉量表上都有一个值，这个值或许高或许低。拿Ss这两个字母材料来举例，Ss作为需要识记的一对字母材料，Ss有着主观上有两个标准，一个是“高标准”，如果某一探测词的熟悉值高于这一标准，Ss便做出“yes”反应；同时还有一个“低标准”，如果某一探测词的熟悉值低于这一标准，Ss便做出“No”反应，这是一个直通的过程。而对于熟悉值低于“高标准”而高于“低标准”的探测词，Atkinson & Juola认为对这些中等熟悉值的探测词就要采用串行搜寻记忆字表的过程能作出反应。这一模型可用图8说明。根据这一模型，Ss有时基于熟悉值大小便能作出判定，有时则还要通过搜寻才能作出判定，前者是一快速的过程，而后者则较慢。根据反应标准可变的假设，如果主试强调速度，那么低标准和高标准间的距离将减少，也就是说Ss的反应将更多地依赖于根据熟悉值进行的直通，反之，如果主试强调正确性，两个标准间的距离将增大，从而使判定更多地依据于较慢的搜寻过程（罗春荣，1986）。

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实验报告 短时记忆的信息提取

图8 Atkinson & Juola的双重模型

在本实验中，对被试正确率的要求较高，同时对反应时要求越快越好，所以根据这一双重

模型，两个标准之间的距离根据被试的认知而不断变化，使得判定有时更多地依赖于较慢的搜寻过程，有时依赖于主观熟悉程度来做出反应。同时由于被试在记忆时，有些一边念一边记，有些则是默记，即有些被试采取了多通道的记忆加工方式，使得熟悉值上有差异，从而造成了这样的结果。 4.4 未来研究展望

本实验因为平衡了位置效应，没有对“是”反应类型时探测词在记忆集中的位置对反应时

的影响，即系列位置效应进行探究。肖崇好和黄希庭（1999）认为，Sternberg的短时记忆研究范式以自始至终“ 搜索（research）或扫描（scanning）”为前提假设。但他在实验设计时却不以探测项目在记忆集中的位置为操作变量，而是用记忆集为自变量。这样一来，一是使心理资源这一变量不能保持衡定；二是没有反映出被试在记忆集中的搜索过程。如果系列位置效应在短时记忆提取中存在,那么，Sternberg范式的前提假设就是不成立的。如果短时记忆的提取不是以搜索为前提，那么，探测项目不在记忆集中的反应时函数其斜率和探测项目在记忆集中的反应时函数的斜率相比，后者应为前者的一半这一假设也是不成立的。而他们的实验结果反应了记忆集为2和3时，反应时随探测项目位置的后移而增加。记忆集为4、5和6时，探测项目位置的反应时表现出系列位置效应。以后的研究可以在这方面做探究，进而确定短时记忆的信息提取的模型。肖崇好（2004）在后续实验中也发现汉字短时记忆信息提取受其所处位置的影响，表现出显著的系列位置效应。

本实验只利用了数字材料与视觉材料作为识记材料，而现在的很多研究开始以汉字记忆、

多通道记忆材料为识记材料，以探究对不停记忆材料的提取是否有不同。肖崇好（2004）在探

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实验报告 短时记忆的信息提取 究汉字音形特征对短时记忆的信息提取的研究中发现，汉字的短时记忆信息提取受其所处位置和汉字音形特征的交互影响，并且与汉字集有着不同音形特征的探测汉字容易被觉察出来。在本实验中，被试之间识记记忆材料的方式也有不同，大致分为默记和边念边记两种方式，以后可以针对数字材料的不同记忆加工方式对短时记忆的信息提取的影响做探究，同时也可以针对记忆材料的不同对其短时记忆的信息提取的影响设计实验加以研究。

本实验要求被试又快又好，但在肖崇好和黄希庭（2001）的研究中发现，“要求被试快速

反应”和“要求被试准确反应”这两个判断标准对被试的反应时是有影响的，这说明不同判断标准下被试所采取的短时记忆信息存储方式不同，算是记忆信息提取也不是以搜索为基础的。这是本实验没有注意到的一个额外变量，对被试的判断标准没有明确，后续实验中，可以考虑这一变量对结果的影响，修改实验设计。

本实验的结果并没有证明Sternberg的结论，而目前对于短时记忆的信息提取模型的设想

还有很多，主流的有直通模型、串行搜寻模型和混合模型等，而混合模型又以Atkinson & Juola（1973）提出的双重模型占主流。而本实验的结果或多或少与某些模型或假说相吻合，又不完全吻合，这可能是因为被试与以往被试不同，并且被试完成实验的态度也影响着实验结果。想要真正探究其模型，需要更多的被试，更多变量的实验设计，加之以认知神经科学的技术，才能达到目的。以后的实验，可以结合前人的研究，加以现代化的技术，真正探究出短时记忆的信息提取的模型。

5 结论

实验结果不符合Sternberg的结论，被试并没有采取系列全扫描的方式进行短时记忆的信

息提取，假设不成立。

参考文献

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.

陈俊（1995）。认知心理学关于短时记忆信息提取的研究综述与展望。暨南学报，17（1），128-132。 郭秀艳（2004）。实验心理学。北京：人民教育出版社。

罗春荣（1986）。短时记忆信息提取的研究。心理学动态，2，10-17。

孙建梅（1995）。短时记忆信息提取的实验研究。新疆教育学院学报，29(11)，25-27。 王甦、汪圣安（1992）。认知心理学。北京：北京大学出版社。

肖崇好、黄希庭（1999）。短时记忆提取机制研究。心理科学，22（4），302-304。

肖崇好、黄希庭（2001）。影响短时记忆信息提取的因素研究。心理学探新，2001，21（3），17-19. 肖崇好（2004）。汉字音形特征对其短时记忆信息提取的影响。怀化学院学报，23（6），118-120。

Atkinson,R.C, & Shiffrin,R.M.(1968).Attention and Performance Ⅳ.New York : Academic Press,Ed.Korbulm,S.

10. Baddeley,A.D. & Ecob,J.R.(1973).Quarterly Journal of Experimental Psychology,25,229-240.

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实验报告 短时记忆的信息提取 究汉字音形特征对短时记忆的信息提取的研究中发现，汉字的短时记忆信息提取受其所处位置和汉字音形特征的交互影响，并且与汉字集有着不同音形特征的探测汉字容易被觉察出来。在本实验中，被试之间识记记忆材料的方式也有不同，大致分为默记和边念边记两种方式，以后可以针对数字材料的不同记忆加工方式对短时记忆的信息提取的影响做探究，同时也可以针对记忆材料的不同对其短时记忆的信息提取的影响设计实验加以研究。

本实验要求被试又快又好，但在肖崇好和黄希庭（2001）的研究中发现，“要求被试快速

反应”和“要求被试准确反应”这两个判断标准对被试的反应时是有影响的，这说明不同判断标准下被试所采取的短时记忆信息存储方式不同，算是记忆信息提取也不是以搜索为基础的。这是本实验没有注意到的一个额外变量，对被试的判断标准没有明确，后续实验中，可以考虑这一变量对结果的影响，修改实验设计。

本实验的结果并没有证明Sternberg的结论，而目前对于短时记忆的信息提取模型的设想

还有很多，主流的有直通模型、串行搜寻模型和混合模型等，而混合模型又以Atkinson & Juola（1973）提出的双重模型占主流。而本实验的结果或多或少与某些模型或假说相吻合，又不完全吻合，这可能是因为被试与以往被试不同，并且被试完成实验的态度也影响着实验结果。想要真正探究其模型，需要更多的被试，更多变量的实验设计，加之以认知神经科学的技术，才能达到目的。以后的实验，可以结合前人的研究，加以现代化的技术，真正探究出短时记忆的信息提取的模型。

5 结论

实验结果不符合Sternberg的结论，被试并没有采取系列全扫描的方式进行短时记忆的信

息提取，假设不成立。

参考文献

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.

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罗春荣（1986）。短时记忆信息提取的研究。心理学动态，2，10-17。

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肖崇好、黄希庭（2001）。影响短时记忆信息提取的因素研究。心理学探新，2001，21（3），17-19. 肖崇好（2004）。汉字音形特征对其短时记忆信息提取的影响。怀化学院学报，23（6），118-120。

Atkinson,R.C, & Shiffrin,R.M.(1968).Attention and Performance Ⅳ.New York : Academic Press,Ed.Korbulm,S.

10. Baddeley,A.D. & Ecob,J.R.(1973).Quarterly Journal of Experimental Psychology,25,229-240.

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