工作記憶理論與相關研究

短期記憶早先被稱為初期記憶（primary memory 或 elementary memory）（李玉琇，

2000），Cowan（1997）也提出短期記憶為工作記憶（working memory）的一種功能。工 作記憶主要是儲存剛接收到的刺激，本身則包含注意力的運作過程，是個體在面對訊息 和事件中，可同時儲存訊息，又可進一步處理訊息的動態機制（Baddeley & Hitch, 1974），

因此工作記憶的實驗作業比短期記憶的實驗作業更能反映個體認知功能上的差異。

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中央執行系統 central executive 視覺空間模板

visuospatial sketchpad

語音迴圈 phonological loop 工作記憶模型又以 Baddeley 與 Hitch 最初提出的模型最著名，在此模型中，工作記 憶可分成以下幾個部分，一個中央執行系統（central executive）以及兩個子系統（圖 2-2），

語音迴圈（phonological loop）與視覺空間模板（visuospatial sketchpad）。中央執行系統 負責分配訊息至兩個子系統，以及監控兩個子系統的訊息處理；語音迴圈可再細分成儲 存語音訊息以及主動覆誦語音處理，來避免資訊衰退；視覺空間模板也分成兩個部份，

其一為視覺系統，另一為空間系統，可以建構或操作視覺圖型，也負責心理地圖的呈現，

當兩個子系統中，有訊息無法解讀時，會將訊息歸還給中央執行系統（周育如、樂可天，

2013；林曉昀、徐芝君、陳學志、邱發忠，2013；Baddeley & Hitch, 2000）。

圖 2-2 工作記憶模型

資料來源：周育如、樂可天（2013）。應用工作記憶理論促進學習成效之研究初探。慈 濟大學教育研究學刊，9，7。

訊息處理過程中，工作記憶有五個特色，其一為容量有限且保存時間短暫；其二，

可利用組塊增加工作記憶的容量；其三，能使人對刺激做出適當的反應；其四，儲存在 工作記憶的編碼如果相同，將會互相干擾；其五為能邊接受刺激邊做出反應的心理活動，

當活動的目的達到，短期記憶的作用就結束，如果不再做任何處理，記憶就會流失，便 形成遺忘（李玉琇，2000；杜婉茹、孟令夫、王方伶、盧秋萍，2009；張春興，2007）。

工作記憶的功能與日常生活緊密結合，其暫時性的儲存以及操作訊息的能力包含：談話、

閱讀、學習、推理等，因此工作記憶也經常成為心理學及神經科學領域所研究的目標（王 駿濠、蔡佳良，2009）。

Kail 與 Hall（2001）依據 Cowan 的理論，更進一步解釋短期記憶為工作記憶的子系 統（圖 2-3），短期記憶在收集訊息之後，工作記憶需一直提供注意力，使訊息維持活化

（activated）的狀態，其中年紀越小的兒童，訊息流量越大時，越容易受到注意力控制 的影響；而工作記憶與短期記憶最大的差別在於，工作記憶本身包含儲存與處理的機制，

但短期記憶僅有儲存的機制（陳湘淳、蔣文祁，2011；陳麒合，2003）；預測受試者閱 讀理解能力研究顯示，工作記憶比短期記憶更能說明個人認知作業表現的差異，經由因

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素分析，簡單廣度作業與短期記憶有關，而複雜廣度記憶測驗與工作記憶有關（Kail &

Hall, 2001）。

圖 2-3 工作記憶與短期記憶關係圖

資料來源：Kail, R., & Hall, L. K. (2001). Distinguishing short-term memory from working memory. Memory & Cognition, 29(1), 2.

近年來，亦有探討工作記憶為「特殊性」（domain-specific）或是「一般性」

（domain-general）（蔣文祈，2011）。根據Kane、Hambrick、Tuholski、Wilhelm、Payne 與Engle（2004）的研究顯示，透過語言工作記憶與視覺空間工作記憶測驗，彼此結果 有高度相關，因此認為工作記憶為一般性。林曉昀、徐芝君、陳學志、邱發忠（2013）

探討工作記憶廣度與創造力表現的關聯性，研究結果發現，工作記憶廣度越大，創造力 中的頓悟性思考的表現越好，且檢測頓悟性問題中的語文與圖形表現，與工作記憶的語 音環或視覺空間廣度的關聯性中，並無顯著差異，也推論出工作記憶為一般性。然部分 學者持相反意見，Shah與Miyake（1996）研究發現，語言廣度僅與語文作業表現有關，

與空間表現力無關；空間的工作記憶也僅與空間表現力有關，與語文作業表現無關，因 此認定，工作記憶為特定性。Hambrick與Engle（2002）探討工作記憶廣度與專業知識 的相關性，結果發現專業相關知識的多寡，會影響處理類似專業知識的工作記憶效率，

也推論出工作記憶為特定性。

心理學上，工作記憶會用來探討工作記憶的廣度，常見的測驗包含：雙作業廣度測 驗（dual-task span）、two-back memory test 或是¹Stroop Color-Word test 等。第一種測驗 是將同時測量大腦儲存訊息以及運作的兩種過程，第二種為視覺上，會出現需要受試者 回答的影像，但不能回答當下看到的題目，須回答前兩題的答案，最後一種為視覺上文 義與真實顏色干擾的測驗（王駿濠、蔡佳良，2009；杜婉茹、孟令夫、王方伶、盧秋萍，

2009；陳麒合，2003；Hiroka & Ohira, 2003）。

教育學者分析認知能力與工作記憶之間的相關性，結果能有效找尋學習困難的學生

1 Stroop Color-Word test 為 Stroop, J. R.於 1935 年的實驗中，要求受試者念書寫文字的顏色時，會比直接 念文字慢，瞭解注意力機制干擾對反應時間的影響。

注意力 短期記憶

工作記憶

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或是研究發展中的兒童，如陳以青（2004）的研究，使用語文、數數字與視覺空間三種 工作記憶測驗來施測不同類型的學習障礙學生，結果發現，閱讀障礙與數學學習障礙的 學生僅在語文測驗中與普通學生達顯著差異，而不同年級的學生，不論何種學習障礙，

工作記憶的廣度並不會隨著年級升高而增加；更進一步，會將學業成就與工作記憶做相 關研究，來瞭解工作記憶的能力是否會影響學校的學業成就（毛雪慧，2004）。

工作記憶運作時，腦區的活動偏向前額葉皮質及顳葉區的活化，物件任務與空間任 務分別仰賴額葉區和頂葉區來提取訊息，而語音迴圈中的儲存功能會特別活化布洛卡區

（Broca area），視覺空間模板中的儲存功能會特別活化右腦的前運動區與部分額葉區

（王駿濠、蔡佳良，2011；杜婉茹、孟令夫、王方伶、盧秋萍，2009；唐惠君、柯天路、

卓俊伶、洪聰敏，2008；蔡卓宇，2007；d'Esposito, Aguirre, Zarahn, Ballard, Shin & Lease, 1998），心智活動增加，α 能量值（alpha power）的強度會下降，與語文有相關的工作 記憶時，β 能量值的強度會增加 ，其中 β 能量值的增加可直接反應出認知活動、注意力 的增加（Costa, Arruda, Stern, Somerville & Valentino, 1997）。除了腦波可以檢驗出工作記 憶，對於大腦的負荷之外，亦可從其他的生理訊號，測得工作記憶帶來的負擔。

貳、工作記憶相關文獻

工作記憶與生活息息相關，因此經常成為心理學及神經科學領域的研究目標。工作 記憶在心理學層面研究，包含如何增加記憶廣度、工作記憶與不同類別的智能或學業的 相關性、工作記憶於特定族群的表現，以及工作記憶衰退的情形來進行研究，以下對不 同類型的研究分別陳述。

由於工作記憶容量有限，儲存時間短暫，當訊息流量超過負荷，很容易出現「失神」

的現象，因此如何增加工作記憶的廣度是很重要的。陳湘淳、李玉琇（2005）研究顯示，

經過圖像記憶的訓練的組別，閱讀記憶、簡單視覺空間廣度以及空間廣度，工作記憶的 廣度優於未受記憶策略訓練的組別，但是對於語音的工作記憶廣度並無法受到記憶策略 的訓練而增加。

工作記憶廣度，亦可用來檢測音樂家即興的能力。De Dreu、Nijstad、Baas、Wolsink 與 Roskes（2012）認為，即興是包含創造力與原創性，需要複雜高階的工作記憶能力，

去安排、組織相關的音樂片段，並能短時間之內，控制自身肌肉完美的演出，此研究檢 測 16 位阿姆斯特丹音樂院的大提琴女性學生，發現工作記憶容量較高的學生，即興的 完整性、創意性也會略高於工作記憶容量較低的學生。除此之外，在 Franklin、Moore、

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Yip、Jonides、Rattray 與 Moher（2008）的研究中提及，音樂系的學生在語言的工作記 憶廣度，大於非音樂系的學生，也更進一步說明音樂訓練能適時增加語言的工作記憶廣 度與長期記憶的容量。

除了增加記憶廣度，國內外學者也探討了工作記憶廣度與兒童學業成就之間的相關 性，以及中央執行系統與兩個子系統對不同學科的重要性。研究結果發現，工作記憶廣 度與學校的語文、數學及科學成就測驗有極高的關聯性；語音迴圈系統的能力會影響語 文、數學的成就測驗結果，因此可透過不同類型的工作記憶測驗，來瞭解低工作記憶的 學生屬於哪一類型的學習障礙。（周裕欽，2000；蔣文祈，2011；陳學志，2012；賴孟 龍，2012；Gathercole、李玉琇、王馨敏，2011；St Clair-Thompson & Gathercole, 2006）。

De Dreu、Nijstad、Baas、Wolsink 與 Roskes（2012）提出工作記憶與與創造力之間 的相關性，研究顯示，天才型的創意家通常是依靠工作記憶能力與創造的流暢力，而工 作記憶本身能預測創造的流暢力、洞察力以及原始的構思能力，因此創造力無法只用智 力去預測，且工作記憶的儲存量以及運作持久性，會影響創造力的表現。創造力對於開 發性的工作是非常重要的能力，與工作記憶是相輔相成，而工作記憶本身也是個整合性 的工作平臺，除了讓訊息分門別類在需要執行任務時，便於快速提取需要的資訊，在這 個平臺上的概念被賦予的可變性程度，其實就是創造力的執行過程（田意民、許儷絹、

戴浩一、楊育芳，2014；林緯倫，2006；林曉昀、徐芝君、陳學志、邱發忠，2013）。

公司應徵人才的過程也可透過檢測工作記憶的能力來篩選適合的職務，如：建築師、

製圖工程師、土木工程師、戰鬥機飛行員等，不同的職業，視覺空間能力具有顯著差異。

林煜超、陳芳瑩（2008）以及林漢裕、李玉琇（2010）研究中提及，與空間判斷的相關 職業，都需使用到視覺空間的工作記憶，其研究結果顯示，經過有系統的空間工作記憶 教學與訓練，可有效增加視覺空間工作記憶的能力，且接受訓練的內容越困難，工作記

林煜超、陳芳瑩（2008）以及林漢裕、李玉琇（2010）研究中提及，與空間判斷的相關 職業，都需使用到視覺空間的工作記憶，其研究結果顯示，經過有系統的空間工作記憶 教學與訓練，可有效增加視覺空間工作記憶的能力，且接受訓練的內容越困難，工作記