短時(shí)記憶對信息的保持時(shí)間大約為一分鐘左右，是信息從感覺記憶到長時(shí)記憶之間的一個(gè)過渡環(huán)節(jié)。短時(shí)記憶一般包括兩個(gè)成分: 一個(gè)是直接記憶，即輸入的信息沒有經(jīng)過進(jìn)一步的加工。其容量相當(dāng)有限，編碼方式以言語聽覺形式為主，也存在視覺和語義的編碼;另一個(gè)是工作記憶，即輸入信息經(jīng)過再編碼，使其容量擴(kuò)大。由于與長時(shí)記憶中已經(jīng)儲存的信息發(fā)生了意義上的聯(lián)系，編碼后的信息進(jìn)人了長時(shí)記憶，必要時(shí)還能將儲存在長時(shí)記憶中的信息提取出來解決面臨的問題。有人認(rèn)為，工作記憶是人在當(dāng)前一刻的意識狀態(tài)。
一、短時(shí)記憶的編碼
(一)編碼方式
短時(shí)記憶的編碼方式可以分為聽覺編碼和視覺編碼。
1.聽覺編碼
人們通過研究語音類似性對回憶效果的影響，證實(shí)了語音聽覺編碼方式的存在?？道?Conrad, 1964) 在研究中用視覺方式依次呈現(xiàn)B、C、P、T、V、F等輔音字母，要求被試嚴(yán)格按順序進(jìn)行回憶。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在視覺呈現(xiàn)條件下，發(fā)音相似的字母(如B和V)容易發(fā)生混淆，而形狀相似的字母之間(如E和F)很少發(fā)生混淆。
這說明聽覺編碼是短時(shí)記憶的一種主要編碼方式。
2.視覺編碼
短時(shí)記憶中還存在視覺形式的編碼。研究者(Posner,1969)讓被試判別兩個(gè)字母是否是同一個(gè)字母。兩個(gè)字母的呈現(xiàn)方式分為同時(shí)呈現(xiàn)和先后呈現(xiàn)。兩個(gè)字母的關(guān)系分兩種;一種是兩個(gè)字母的音和形都一樣(AA)， 稱為同形關(guān)系;另一種是兩個(gè)字母的音一樣，而形不一樣(Aa), 稱為同音關(guān)系。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，當(dāng)兩個(gè)字母同時(shí)呈現(xiàn)時(shí)，同形關(guān)系的字母反應(yīng)更快;當(dāng)兩個(gè)字母先后間隔一兩秒呈現(xiàn)時(shí)，同形關(guān)系和同音關(guān)系的反應(yīng)時(shí)沒有差異。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果,研究者認(rèn)為,由于同形關(guān)系比同音關(guān)系具有形的優(yōu)勢,因此只有在依靠視覺編碼進(jìn)行的作業(yè)中才會出現(xiàn)這一優(yōu)勢。由此可以推斷，在短時(shí)記憶的最初階段存在視覺形式的編碼,之后才逐漸向聽覺形式過渡。
(二)影響編碼的因素
短時(shí)記憶編碼的效果受到許多因素的影響。這些因素有以下幾個(gè)。
1.覺醒狀態(tài)
覺醒狀態(tài)即大腦皮層的興奮水平。它直接影響到記憶編碼的效果。早在1885年,艾賓浩斯通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，被試在上午11點(diǎn)~12點(diǎn)之間的學(xué)習(xí)效率最高，下午6點(diǎn)~8點(diǎn)之間效率最低。這可能與不同的覺醒狀態(tài)有關(guān)。拉胥里(Lashley, 1912) 用咖啡堿與馬錢子堿等興奮劑提高大腦的興奮水平，促進(jìn)了動物的學(xué)習(xí)。威克爾格(Wicklgren,1975)用酒精抑制動物的大腦，動物的學(xué)習(xí)情況比在正常情況下要差些。有一項(xiàng)研究對一天中記憶廣度的變化進(jìn)行了考察，研究者把一天分為上午8點(diǎn)、上午10:30 分、下午1點(diǎn)、下午3:30分、晚上9點(diǎn)五個(gè)時(shí)間，對30名被試進(jìn)行了數(shù)字廣度測試。結(jié)果表明，記憶廣度的高峰在上午10:30分左右，而整個(gè)下午都在下降，晚上效率最低。
2.組塊
短時(shí)記憶的突出特點(diǎn)是其容量的有限性。正常成年人的短時(shí)記憶容量在5~9之間波動,平均為7。米勒(Miller, 1956) 發(fā)表了《神奇的數(shù)字7+2:我們信息加工能力的限制》一文，明確提出了短時(shí)記憶的容量為7+2。后來人們利用數(shù)字、單詞、字母、無意義音節(jié)等各種實(shí)驗(yàn)材料得到的結(jié)果都和米勒的結(jié)果一致。
短時(shí)記憶的容量7+2,是以單元來計(jì)算的。一個(gè)單元可以是一個(gè)數(shù)字、字母、音節(jié)，也可以是一個(gè)單詞、短語或句子。單元的大小隨個(gè)人的經(jīng)驗(yàn)組織而有所不同。在編碼過程中，將幾種水平的代碼歸并成一個(gè)高水平的、單一代碼的編碼過程叫組塊(chunking)。以這種方式形成的信息單位叫做塊(chunk)。 因此，可以利用已有的知識經(jīng)驗(yàn)，通過擴(kuò)大每個(gè)組塊的信息容量來達(dá)到增加短時(shí)記憶容量的目的。例如，數(shù)字1,9, 1, 9，5，4，凡熟悉中國現(xiàn)代史的人都能夠形成一個(gè)塊191954, 知道這是爆發(fā)“五四運(yùn)動”的年代，不熟悉中國歷史的人則不能夠形成單.一的信息塊,而將其編碼成一串無意義的數(shù)字。
蔡斯和西蒙(Chase&Simon,1973)對象棋大師、一級祺手和業(yè)余新手的棋局記憶能力進(jìn)行了研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，對一個(gè)隨機(jī)設(shè)置的棋局，大師、一級棋手和業(yè)余新手的回憶正確率沒有差別;而對一個(gè)真實(shí)的棋局，大師的記憶準(zhǔn)確性為64%，一級棋手為34%，業(yè)余新手只有18%。研究者認(rèn)為，之所以產(chǎn)生這種差別是因?yàn)樵谡鎸?shí)的棋局中，高水平的大師和棋手可以利用豐富的經(jīng)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)和建立棋子之間的關(guān)系，形成組塊，而在隨機(jī)擺放的棋局中，大師的經(jīng)驗(yàn)就很難發(fā)揮作用了。由此可見，個(gè)體的知識經(jīng)驗(yàn)對組塊有著很大的影響。
組塊可以提高記憶的容量和效率。默多克(Murdock, 1961) 的實(shí)驗(yàn)證實(shí)了這種作用。他用聽覺方式先向被試分別呈現(xiàn)三組不同的材料:第一組是由3個(gè)輔音構(gòu)成的二字母組合如PTK，第二組是由3個(gè)字母組成的單詞如HAT (帽子),第三組是.3個(gè)單詞如EAR (耳朵)一MAN (男人)一BED (床), 然后讓他們進(jìn)行回憶。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，三字母組合與3個(gè)單詞的回憶成績差不多。也就是說，回憶3字母單詞比回憶不相關(guān)的3字母組合的成績要好得多。這說明一個(gè)單詞是一個(gè)熟悉的單位一塊。
通過組塊被試能大大地提高對一系列字母的記憶數(shù)量。
3.加工深度
認(rèn)知加工深度也是影響短時(shí)記憶編碼的因素。在一項(xiàng)研究中，主試讓兩組被試分別對一個(gè)詞表進(jìn)行特定字母檢索和語義評定作業(yè)，實(shí)驗(yàn)前告訴每組中的一半被試在作業(yè)結(jié)束后要有一個(gè)回憶測驗(yàn)(提示組)，對另一半被試則不告訴還有回憶測驗(yàn)(未提示組)。
實(shí)際上，在作業(yè)結(jié)束后，都要求兩組被試進(jìn)行回憶測驗(yàn)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在特定字母檢索作業(yè)組中，提示組要比未提示組有更好的回憶成績，而在語義評定作業(yè)組中則沒有差異。
造成這一結(jié)果的原因是:語義評定組對字詞的加工深度比較大，因此提示組和未提示組的被試都有很好的成績;而特定字母檢索組在加工水平上比較低，因此只顯示出提示組的優(yōu)勢。
二、短時(shí)記憶信息的存儲和遺忘
(一)復(fù)述
復(fù)述(rehearsal) 是短時(shí)記憶信息存儲的有效方法。它可以防止短時(shí)記憶中的信息受到無關(guān)刺激的干擾而發(fā)生遺忘。復(fù)述又分為兩種:一種是機(jī)械復(fù)述或保持性復(fù)述(maintenance rehearsal)， 將短時(shí)記憶中的信息不斷地簡單重復(fù);另一種是精細(xì)復(fù)述(elaborative rehearsal), 將短時(shí)記憶中的信息進(jìn)行分析，使之與已有的經(jīng)驗(yàn)建立起聯(lián)系。
克瑞科和沃金斯(Craik&Wathins,1973)的研究表明，只有機(jī)械復(fù)述并不能加強(qiáng)記憶。研究者讓被試聽若千個(gè)單詞，并要求被試記住其中最后一個(gè)以某個(gè)特定字母(如字母K)開頭的單詞。在單詞系列中，有幾個(gè)以K開頭的單詞，但實(shí)驗(yàn)只要求被試記住最后個(gè)以K字母開頭的單詞，因此當(dāng)被試聽到下一個(gè)以K開頭的單詞時(shí)，就可以放棄前面的那個(gè)以K字母開頭的單詞了，由于在這些以K開頭的單詞之間所間隔的其他單詞數(shù)不等，因此每個(gè)以K字母開頭的單詞得到的復(fù)述機(jī)會是不等的。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，研究者出其不意地要求被試回憶所有以K字母開頭的單詞，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，這些以K字母開頭的單詞的回憶成績并沒有差異，說明簡單的機(jī)械復(fù)述并不能導(dǎo)致好的記憶效果。
蔡斯等人(Chase & Erisson, 1981)曾報(bào)逍了一個(gè)叫B.F.的個(gè)案，他叮以凹憶80個(gè)數(shù)字。進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)，B.F.原來是一名長跑運(yùn)動員，因此他將那些隨機(jī)數(shù)字組成為各種長跑距離所需要的時(shí)間。例如，他把“3, 4, 9, 2, 5, 6，1，4，9, 3，5”記作“3 分49秒2一跑一英里， 56分14秒一跑10英里，9分35秒一慢跑2英里”，這樣他通過和長時(shí)記憶建立聯(lián)系的方法,將無意義隨機(jī)數(shù)字轉(zhuǎn)化成了有意義的便于記憶的組塊。由此說明，精細(xì)復(fù)述是短時(shí)記憶保持的重要條件。
(二)短時(shí)記憶的遺忘進(jìn)程
短時(shí)記憶的容量有限，存儲的時(shí)間也很短暫。在沒有復(fù)述的情況下，短時(shí)記憶可以保持信息約15秒~ 30秒。皮特森等人(Peterson et al,1959)在實(shí)驗(yàn)中，要求被試記住以聽覺形式呈現(xiàn)的3個(gè)字母，為了阻止被試進(jìn)行復(fù)述，在呈現(xiàn)字母之后馬上讓被試對一個(gè)數(shù)字進(jìn)行連減3的計(jì)算，直到主試發(fā)出信號再回憶剛才呈現(xiàn)的3個(gè)字母。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，被試回憶的正確率是從字母呈現(xiàn)到開始回憶之間的時(shí)間間隔的遞減函數(shù)，當(dāng)時(shí)間間隔為3秒時(shí)，被試的回憶正確率達(dá)到80%;當(dāng)時(shí)間間隔延長到6秒時(shí)，正確率迅速下降到55%;而延長到18秒時(shí)，正確率就只有10%了。這個(gè)實(shí)驗(yàn)說明，短時(shí)記憶信息存儲的時(shí)間很短，如得不到復(fù)述，將會迅速遺忘。
(三)短時(shí)記憶的遺忘——干擾還是消退
短時(shí)記憶的信息在得不到復(fù)述的情況下會很快遺忘。那么是什么原因?qū)е铝诉z忘呢?一種觀點(diǎn)認(rèn)為短時(shí)記憶的遺忘是由于信息痕跡的自然消退，另種觀點(diǎn)則認(rèn)為遺忘是由于短時(shí)記憶中的信息受到其他無關(guān)信息的干擾。由于加人于擾信息需要時(shí)間，因此分離這兩個(gè)因素的作用是非常困難的。沃和諾爾曼(Waugh & Norman, 1965) 利用一個(gè)設(shè)計(jì)巧妙的實(shí)驗(yàn)解決了這個(gè)問題。他們讓被試聽由若干個(gè)數(shù)字組成的數(shù)字序列，在數(shù)字序列呈現(xiàn)完畢后，伴隨著一個(gè)聲音信號將呈現(xiàn)一個(gè)探測數(shù)字，這個(gè)探測數(shù)字曾經(jīng)在前面出現(xiàn)過一次。被試的任務(wù)就是回憶在探測數(shù)字后邊是什么數(shù)字。從回憶數(shù)字到探測數(shù)字之間是間隔數(shù)字，呈現(xiàn)這些間隔數(shù)字所需要的時(shí)間為間隔時(shí)間。在實(shí)驗(yàn)中, Waugh等人采用了兩種速度來呈現(xiàn)數(shù)字:一種是快速的，為每秒4個(gè); 一種是慢速的，為每秒1個(gè)。這樣，就可以在間隔數(shù)字不變的情況下改變間隔時(shí)間，從而使時(shí)間和干擾信息這兩種因素分離開來。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在快、慢兩種呈現(xiàn)速度下，被試的回憶正確率都隨間隔數(shù)字的增加而減少，并且不受間隔時(shí)間的影響。這一結(jié)果支持了干擾說，說明短時(shí)記憶的遺忘主要是由干擾信息引起的。
三、短時(shí)記憶的信息提取
短時(shí)記憶的信息容量不大，因此看起來對短時(shí)記憶的信息提取是比較容易和簡單的。但是，斯騰伯格(Stermuberg， 1969) 的研究表明情況要復(fù)雜得多。
斯騰伯格在實(shí)驗(yàn)中給被試呈現(xiàn)1個(gè)到6個(gè)不等的數(shù)字系列，如5，2，9，4, 6,之后馬上再呈現(xiàn)一個(gè)探測數(shù)字，要求被試判斷探測數(shù)字剛才是否出現(xiàn)過，并作出肯定或否定的反應(yīng)。例如，探測數(shù)字是9，就要作肯定反應(yīng)，如果是8就要作否定反應(yīng)。被試的反應(yīng)時(shí)間是重要的衡量指標(biāo)。
斯騰伯格認(rèn)為,短時(shí)記憶中被試對項(xiàng)目的檢索有三種可能的方式:
(1)平行掃描(parallel processing scanning)是同時(shí)對短時(shí)記憶中保存的所有項(xiàng)目進(jìn).行檢索。如果是這樣，無論短時(shí)記憶中保存的項(xiàng)目有多少，檢索的時(shí)間都應(yīng)該是一樣的。
(2)自動停止系列掃描(serial self一 terminating scanning)是對項(xiàng)目逐個(gè)進(jìn)行的檢索，一旦找到目標(biāo)項(xiàng)目就停止查找。如果是這樣，那么短時(shí)記憶中保存的項(xiàng)目越多，反應(yīng)時(shí)間就會越長。另外，由于找到目標(biāo)項(xiàng)的搜索(肯定判斷)不需要再對剩余項(xiàng)目進(jìn)行檢索，因此其反應(yīng)時(shí)間要比找不到目標(biāo)項(xiàng)目的搜索(否定判斷)反應(yīng)時(shí)短。
(3)完全系列掃描(serial exhaustive scanning) 是對全部項(xiàng)目進(jìn)行完全的檢索，然后再作出判斷。在這種提取方式下，反應(yīng)時(shí)間仍將是項(xiàng)目長度的函數(shù)，但由于肯定判斷和否定判斷都要對全部項(xiàng)目進(jìn)行搜索，因此它們應(yīng)該具有同樣的反應(yīng)時(shí)間。
