工作記憶相關模式與學習障礙學生的工作記憶表現

壹、工作記憶相關模式

工作記憶是解釋人類心智活動得一種概念，被定義成一種認知操作，當其中 某部分能短暫地保留訊息時，其餘的部分則能從長期記憶提取出相關訊息，用來 進行認知作業的表現（Siegel & Ryan, 1989）。工作記憶的模式最早由 Baddeley 和 Hitch（1974）所提出，認為工作記憶由一個中央執行系統（central executive）和 兩個次要系統分別為聲韻迴路（phonological loop）與視空間繪板（visual-spatial sketchpad）所組成。而在 2003 年，Baddeley 提出了第四個組合成分，形成新的 工作記憶模式，如圖 2-2-1 所示。

一、中央執行器

中央執行器（central executive）是一個容量有限的注意力系統，主要負責推 理、決策、注意力控制以及調整聲韻迴路與視空間繪板。Baddeley（2003）主張 中央執行器的角色為進行注意力的控制，但不具備儲存的功能，是一個監督的系 統，負責選擇管理在暫存區的訊息，整合長期記憶的資訊，以產出複雜的認知功 能，如心算、閱讀理解、推理理解等。中央執行器在工作記憶中扮演一個很重要 的角色，因為在決定不同訊息該接受進一步的處理和如何處理上，是控門機制；

也決定分配不同資源到記憶和相關作業中，以及該如何分配。

二、聲韻迴路

聲韻迴路（phonological loop）能短暫的保留語言理解與聽覺複誦時的內在語 言。在日常生活中經常使用聲韻迴路，例如學習新且困難文字發音和解決文字問 題。此迴路有兩個重要的成分，一個是語音儲存，用來把訊息保留在記憶中；另 一個是默讀複誦，用來在一開始時將訊息存入記憶中。舉例來說，當試著學習一 個列表的文字，並且同時重複唸數字「五」，在情況下，默讀複誦被抑制，以至於 無法學習新的文字。就是說默讀複誦被抑制時，新的訊息就不會被儲存，稱為「咬

音抑制」。而訊息是以視覺非聽覺的方式呈現時，咬音抑制就會更明顯。在聲韻迴 路內能被操弄的訊息量是有限的，所以與短的單字相較下，能記得長的單字較少 (Baddeley, 2003)。若沒有聲韻迴路，聽覺訊息會在大約兩秒內消退。

三、視空間繪板

視空間繪板（visuospatial sketchpad）能短暫的保留一些視覺影像，其主要的 功能為保留平面及空間影像。視空間繪板分成兩部分：視覺儲存（visual storage）

和空間複誦機制（spatial rehearsal mechanism），視覺儲存負責短暫儲存視覺的物 體與情境；空間複誦機制負責動作的認知控制。

四、事件緩衝器

事件緩衝器（episodic buffer）是用來整合聲韻迴路與視空間繪板所接收到的 訊息，將其他次要系統和長期記憶的系統相連，進而產生長期記憶。事件緩衝器 並不處理訊息而只提供整合的功能，因此不在本研究討論範圍內。

圖 2-1 工作記憶模式

資料來源：取自“Working Memory : Looking Back And Looking Forward” by Baddeley, 2003, Nature Reviews Neuroscience, 14(12), p. 534.

貳、工作記憶的的測量

每個研究所採用的作業不全相同，而中央執行器系統與其他次要系統之間運 作很難完全區分開來，在作業的設計上較少單獨測量出某一項次要系統的能力，

只能說用來測驗工作記憶次要系統容量的作業，和其中某個次要系統的能力相關 較高。

Sternberg 於 2010 年提出工作記憶的中央執行器可以藉由兩種類型的作業來 測量，茲下述說明（引自李玉琇、蔣文祈（譯），2010）：

一、保留延宕作業

最簡單的一個作業，作業施測內容為先呈現幾何圖片項目，接著有一個記憶 保留間距，然後提供給參與者一個刺激，而參與者必須判斷是否出現過。

二、短暫順序工作記憶負擔作業

作業施測內容為先呈現一系列的項目。過一段時間，其中星號出現後表示將 呈現一個測驗的項目。測驗項目呈現，參與者必須判斷此項目是否出現過。而短 暫順序工作記憶負擔作業有二種施測類型：

（一）呈現一系列項目，接著星號表示測驗項目將呈現。測驗項目顯示先前 呈現過的兩個項目，參與者必須判斷兩個項目中，哪個出現比較近。

（二）使用數字廣度作業（當使用數字時），呈現一系列刺激給參與者，接 著參與者必須將刺激呈現的順序重複說出，而此作業的一個變異是，

要求參與者以和原來呈現順序相反的順序重複（倒返）；另一種是給參 與者一系列簡單的算術問題。對每個問題，參與者必須指出計算結果 是否正確，最後參與者必須以正確的順序回憶出算術問題的答案。

以上所述的作業，均用來檢驗在記憶中我們可以操縱多少訊息。這些作業經 常和第二作業（也稱為次級作業）配對，藉此研究者可以對中央執行器運作的能 力有更多的了解。

次要系統的測量作業，首先在測驗聲韻迴路系統的作業的方式是請參與者將 聽見的數字、字母或是無意義語詞複誦出來，需要記憶的項目會逐漸增加，將參 與者的正確率表示參與者在聲韻迴路系統中所運作的能力。而在測驗視空間繪板 系統的作業則是以圖形的方式來進行，常見的有方格作業，在畫面上呈現棋盤格，

而部分的方格塗黑，然後要求參與者在新的棋盤格上畫上相同位置的方格。另一 種常使用的是迷宮作業，先呈現正確的路線，接著要求參與者將相同的路線畫出 來。計數正確回答的分數後得到的正確率即是為參與者的視空間繪板系統之運作 能力。

参、工作記憶之訓練

工作記憶是影響兒童發展與學習的關鍵因素，有研究指出，儘管工作記憶的 增加程度很微弱，但是卻能夠大大地增進兒童在課堂學習與日常生活的能力

（Minear& Shah, 2006）。以下提出三種方案經由工作記憶訓練分別促進數學理解、

閱讀理解及針對注意力缺陷過動症兒童的訓練課程加以說明。

一、促進數學理解方案

由 Holmes（2009）等人的研究，研究目的為藉由工作記憶訓練促進學生數學 理解能力，研究對象為 42 名學生，為 15 位女生及 27 位男生，平均年齡為十歲一 個月。訓練課程的內容為口語工作記憶與視空間工作記憶，利用十項電腦遊戲，

進行每天 35 分鐘，持續五到七週的訓練。遊戲內容共有四類，第一類為包含三種 對語言的短期儲存，如字母的發音；第二類為兩種對視空間訊息的立即性，序列 性回憶，如依序呈現完發光的燈泡後，用滑鼠點選出燈泡發光的位置及順序；第 三類為兩種口語的工作記憶遊戲，如倒序背出聽到的數目字；第四類有三種遊戲，

需要立即地處理並回憶序列式的視空間訊息，如呈現在矩陣中發光的燈泡，經過 90 度旋轉後，要求學生回憶出原本的位置及順序。特別值得一提的是，此研究有

研究結果顯示，難度維持組的學生之工作記憶有增加，但並未達顯著。難適 性變化組的學生之工作記憶有顯著進步，在半年後進行追蹤測驗，工作記憶及數 學理解力均高於前測時的表現。

二、促進閱讀理解

由 Dahlin（2011）所研究，目的為經由工作記憶訓練提升閱讀理解能力，研 究對象為 57 位學生，11 位女生及 46 位男生，年齡為 9 到 12 歲。訓練課程內容 系統（Comprehensive MemoryTraining System，簡稱 CMTS），CMTS 訓練每次 1 小時，每週兩次，以完成所有訓練項目為結訓標準；控制組接受閱讀理解訓練。

日常生活之工具性語文工作記憶量表、廣泛性非語文記憶力測驗組、閱讀理解困 難篩選測驗、注意力評估問卷、中文版注意力缺陷過動症量表（Swanson, Nolan, and Pelham, Version IV，SNAP-IV）為工具，探討介入之認知功能轉移效果。

研究結果發現，實驗組學生在注意力、語文工作記憶、非語文工作記憶、執 行錯誤、教師觀察參與者之注意力症狀有顯著進步。顯示針對中央執行系統介入，

強調自主學習與執行控制的 CMTS 可提升注意力缺陷過動症複合型兒童之注意力 表現、工作記憶、閱讀理解能力，以及日常生活注意力表現。

以上研究指出，工作記憶的訓練模式可隨不同的研究設計而有不同，且支持 工作記憶可以透過後天的訓練應用在不同對象上，皆出現顯著的成效。

肆、學習障礙學生在工作記憶的表現

自從 Baddeley 和 Hitch（1974）提出工作記憶後，許多學者就研究工作記憶 與學習障礙的關係，而基於對認知發展的不同理論觀點上，觸及了認知發展的本 質為「領域一般性（domain-general）」或「領域特定性（domain-specific）」等論 點。有的理論強調具有「領域一般性性」的訊息處理能力的提升是認知發展改變 的主因；有的理論則認為認知發展涉及到「領域特定性」的變化，也就是說特定 領域知識的習得乃是領域的先天知識和特定處理機制的運作，而不同知識領域的 認知發展過程具有相對得獨立性。

Siegel 與 Ryan （1989）的研究，不同類型的學習障礙學生在不同類型的工 作記憶測量作業中的表現結果也有所不同。Siegel 與 Ryan 使用語文和數數工作記 憶作業來比較認知正常學生、閱讀障礙學生、數學障礙學生以及注意力缺陷學生 的表現，結果發現，閱讀障礙學生在數數和語文作業上表現均困難，原因為此兩 種作業必須藉由語文訊息來處理所導致表現困難，而數學障礙學生則是在數數工

認為工作記憶具有領域特定性（domain-specific），建議學習障礙學生的鑑定分類

表 2-2

學習障礙學生在工作記憶表現之相關研究

文獻來源 學習障礙學生在工作記憶表現

陳以青(2003) 1. 數障學生在數數及視空間工作記憶的作業上表現不佳。

2. 閱障學生在語文工作記憶的作業上表現不佳。

3. 數障學生在工作記憶上具領域特定性。

3. 數障學生在工作記憶上具領域特定性。