幼兒視覺空間工作記憶與翻牌遊戲之關聯性研究

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(1)國立臺灣師範大學人類發展與家庭學系幼兒教育專班碩士論文. 幼兒視覺空間工作記憶與翻牌遊戲之關聯性研究 A study on the relationship between visuospatial working memory and the concentration game in young children. 指導教授：王馨敏博士研究生：周姗姗. 中華民國一 O 六年六月.

(2) 幼兒視覺空間工作記憶與翻牌遊戲之關聯性研究摘要. 本研究以宜蘭縣宜蘭市國小附設幼兒園裡 80 位中、大班幼兒為研究對象，探討學前幼兒的視覺空間工作記憶相關能力與翻牌遊戲的相關性。研究結果顯示翻牌遊戲表現與視覺空間短期記憶（視覺短期記憶、空間短期記憶）及視覺空間工作記憶皆呈現顯著正相關。在迴歸分析中控制性別、月齡及非語文能力後，視覺空間短期記憶（視覺短期記憶、空間短期記憶）可有效預測翻牌遊戲表現，而空間短期記憶和視覺短期記憶也分別對翻牌遊戲表現有獨特的變異解釋量。此外，當控制性別、月齡、非語文能力以及視覺空間短期記憶後，視覺空間工作記憶仍能有效預測翻牌遊戲表現，因此視覺空間工作記憶之相關測驗結果對於幼兒的翻牌遊戲表現具有獨特解釋力。根據上述研究結果，本研究提供在幼教階段以翻牌遊戲了解幼兒視覺空間短期記憶以及視覺空間工作記憶能力之實證理論基礎。. 關鍵詞：幼兒、翻牌遊戲、視覺空間短期記憶、視覺空間工作記憶. I.

(3) A study on the relationship between visuospatial working memory and the concentration game in young children ABSTRACT. Eighty kindergarten children （ 4-5 years old ） were recruited to explore the relationship between their performances on the concentration game and visuospatial working memory. The results showed that children’s performances on the concentration game were significantly correlated with their visuospatial short-term memory （visual short-term memory and spatial short-term memory）and visuospatial working memory. Further regression analyses revealed that the visuospatial short-term memory accounted for unique variances of children’s performances on the concentration game after gender, age and nonverbal ability were taken into account. Moreover, visuospatial working memory was also a significant predictor of children’s performances on the concentration game independent of gender, age, nonverbal ability and visuospatial short-term memory. Taken together, our data suggested that children’s performances on the concentration game are significantly associated with their visuospatial short-term memory and working memory skills. These findings provide an empirical basis for the use of the concentration game as a convenient and easily-administrated mean to estimate young children’s working memory abilities in their daily activities in kindergartens.. Keywords：Young children, The concentration game, Visuospatial short-term memory, Visuospatial working memory. II.

(4) 謝. 誌. 終於要到了將論文付梓的這一天，也代表碩士生涯將劃下句點。在進修碩士的這段時間，過程充滿艱辛與挑戰，但因為有許多老師、同學、家人的支持與鼓勵，這篇論文才得以順利完成。相信在我的人生中，這將會是一段最特別、最豐富且珍貴的歲月。首先，最感謝的是指導教授王馨敏老師，不論是在生活上的關心，或是研究方向及觀念的導正與指引，無一不煞費苦心、殷殷指導，在此向老師獻上我最由衷的感恩。其次，感謝兩位口試委員簡淑真教授和簡馨瑩教授不辭辛勞給予學生意見與建議，致使本論文得以完備與嚴謹。更由衷感謝在研究所的學習過程中給予學生指導與鼓勵的所有老師，讓學生受益良多。感謝同窗研讀的研究所好夥伴薏馨、欣芸、雅慧及佩芸，在每次的課堂報告、期末報告及我的學位考試都給予我極大的關心與協助，還有馨敏老師的研究助理芃彣，協助我辦理許多手續，因為有你們我才能順利完成學業。另外還有研究所全體的同學們，因為有你們我才能不斷的前進，激勵自己力爭上游。感恩參與本研究的全體幼兒，以及幼兒園教師的幫忙，謝謝你們協助測驗的施測讓我的研究能加以完成。最後，更要感謝家人的支持，尤其是我的父母周廷松先生、母親蘇秀枝女士，若沒有父母的栽培及養育之恩，給予我最大的支持，就沒辦法有今日的成就。撰寫論文是一件浩大的工程，感謝老公昶毅傳授論文研究之寶貴經驗，以及協助論文校正工作。值此論文完成之際，感謝所有幫助過我的人，特此立文，致上我最誠摯的感謝。. III.

(5) 目錄第一章緒論 .................................................................................................................... 1 第一節研究動機與背景 ........................................................................................ 1 第二節研究目的與問題 ........................................................................................ 3 第三節名詞解釋 .................................................................................................... 4 第二章文獻探討 ............................................................................................................ 6 第一節工作記憶 .................................................................................................... 6 壹、工作記憶理論概述 ....................................... 6 貳、工作記憶的成分 ........................................ 10 參、工作記憶的測驗 ........................................ 15 肆、兒童工作記憶發展 ....................................... 20 伍、工作記憶與學習 ......................................... 22 第二節翻牌遊戲 .................................................................................................. 25 壹、遊戲的內涵 ............................................ 25 貳、桌上遊戲 .............................................. 27 參、翻牌遊戲與工作記憶的關係 .............................. 29 肆、翻牌遊戲相關研究 ...................................... 31 第三節小結 .......................................................................................................... 32 第三章研究方法 .......................................................................................................... 34 第一節研究對象 .................................................................................................. 34 第二節研究工具 .................................................................................................. 35 第三節正式施測程序 .......................................................................................... 44 第四節資料分析 .................................................................................................. 45. IV.

(6) 第四章研究結果與討論 ............................................................................................ 47 第一節描述性統計 .............................................................................................. 47 壹、視覺空間工作記憶與翻牌遊戲表現之描述性統計資料 ......... 47 貳、不同背景變項在視覺空間工作記憶與翻牌遊戲表現之差異分析 . 48 第二節相關分析 .................................................................................................. 51 第三節迴歸分析 .................................................................................................. 52 壹、「空間短期記憶」對翻牌遊戲表現之預測分析 ................ 52 貳、「視覺短期記憶」對翻牌遊戲表現之預測分析 ................ 53 參、「空間短期記憶」、「視覺短期記憶」對翻牌遊戲表現之預測分析 53 肆、「視覺空間工作記憶」對翻牌遊戲表現之預測分析 ............ 54 伍、小結 ................................................... 55 第四節綜合討論 .................................................................................................. 56 壹、視覺空間工作記憶與翻牌遊戲表現之相關預測分析 ........... 56 貳、翻牌遊戲表現 ........................................... 57 第五章結論與建議 ...................................................................................................... 59 第一節結論 .......................................................................................................... 59 壹、幼兒翻牌遊戲表現的高低具有預測視覺空間工作記憶能力 ..... 59 貳、翻牌遊戲表現可用較為簡易的翻牌總次數來表示 ............. 60 參、研究貢獻 ............................................... 60 第二節建議 .......................................................................................................... 61 壹、對於未來學術研究上之建議 ............................... 61 貳、對於未來實務教學上之建議 ............................... 62 參考文獻 ........................................................................................................................ 64 附錄一家長同意書 ...................................................................................................... 69 附錄二紙牌圖案 .......................................................................................................... 70 V.

(7) 附錄三圖案熟悉度統計表 .......................................................................................... 71 附錄四翻牌卡片 .......................................................................................................... 72 附錄五翻牌遊戲計分表 .............................................................................................. 80 附錄六不同視覺空間工作記憶組別在翻牌遊戲表現差異分析 .............................. 81. VI.

(8) 表次表 3-1. 樣本分析表……………………………………………………………….35. 表 3-2. 單人遊戲預試結果……………………………………………………….39. 表 3-3. 雙人遊戲預試結果……………………………………………………….40. 表 3-4. 記憶配對計分說明……………………………………………………….42. 表 3-5. 機率配對計分說明……………………………………………………….43. 表 3-6. 潛在配對計分說明……………………………………………………….43. 表 4-1. 視覺空間工作記憶與翻牌遊戲表現之描述性統計資料……………….48. 表 4-2. 不同性別視覺空間工作記憶之差異性分析摘要……………………….49. 表 4-3. 不同性別翻牌遊戲表現之差異性分析摘要…………………………….49. 表 4-4. 不同年段視覺空間工作記憶之差異性分析摘要……………………….50. 表 4-5. 不同年段翻牌遊戲表現之差異性分析摘要…………………………….50. 表 4-6. 視覺空間工作記憶能力與翻牌遊戲表現相關情形…………………….51. 表 4-7. 空間短期記憶對翻牌遊戲表現之預測分析…………………………….52. 表 4-8. 視覺短期記憶對翻牌遊戲表現之預測分析…………………………….53. 表 4-9. 空間短期記憶與視覺短期記憶對翻牌遊戲表現之預測分析………….54. 表 4-10. 視覺空間工作記憶對翻牌遊戲表現之預測分析……………………….55. VII.

(9) 圖次. 圖 2-1. Waugh 與 Norman （1965）所提出的兩種記憶系統的模型……………7. 圖 2-2. Atkinson 與 Shiffrin （1968）提出的記憶資訊三級處理模型…………8. 圖 2-3. Baddeley 與 Hitch （1974）所提出的工作記憶多重成份模型…………9. 圖 2-4. Baddeley （2000）加入情節緩衝器後的多重成份模型………………. 10. 圖 2-5. Baddeley （1986）的語音迴路模型……………………………………..11. 圖 2-6. 克羅斯積木點選測驗之方塊與木板（a）及視覺型態測驗之矩陣圖範例（b）………………………………………………….…….. ……………17. 圖 2-7. 點矩陣範例…………………………………………….….….….….…. . .18. 圖 3-1. 點矩陣作業實驗程序圖………………………………………………….38. 圖 3-2. 紙牌排列順序及編號…………………………………………………….41. 圖 3-3. 施測程序圖……………………………………………………………….45. VIII.

(10) 第一章緒論第一節研究動機與背景翻牌遊戲（Concentration）是一種相當常見並受幼兒歡迎及熟悉的紙牌桌上遊戲，也被稱作對對碰（Match Match）及記憶遊戲（Memory Game）。此種遊戲的規則相當簡單，玩者只需從桌子上的所有牌中，找出兩兩配對的牌。玩者一次翻開兩張牌，如果兩張牌圖案不一樣，就再蓋回去。翻牌的同時必須一邊記住圖案，並再接下來的翻牌中，繼續尋找兩兩配對的圖案，遊戲結束於將所有配對的牌全部都找到。此款遊戲適合所有的年齡層，從年幼的孩子直到老人都可以玩。不管是失讀者、心智障礙者、失智者、溝通障礙或不同文化及語言的族群等都可以進行此遊戲（Washburn & Gulledge, 2002）。Schumann-Hengsteler （1996）指出翻牌遊戲是明確的記憶任務，為了找到能夠正確配對的兩張牌，必須記得牌上的圖案，以及牌出現的位置，因此，在遊戲進行的同時，玩者必須在工作記憶中保留並處理大量的視覺（牌上圖案）以及空間訊息（出現位置），過去的研究曾以類似的設計來測試兒童的視覺空間工作記憶發展概況（Schumann-Hengsteler, 1996; Washburn & Gulledge, 2002）。工作記憶負責訊息的短暫儲存及處理，在理解、推論、問題解決等高層次的認知系統運作過程中，扮演著重要的角色（Baddeley & Hitch, 1974）。在日常生活中，許多活動都與工作記憶相關，包括理解教師的指導語、記住將要寫下的句子、記住電話號碼以及記住要去超市採買的東西。當無法用紙筆或計算機記錄時，人們必須將訊息保留在腦中一段時間，並在腦中進行運算處理，這就是所謂的「工作記憶（Working Memory）」（Gathercole、李玉琇、王馨敏，2011）。有關工作記憶概念以 Baddeley 與 Hitch 在 1974 年提出的模型最受重視。Baddeley 與 Hitch 認為工作記憶是一個多重成分系統，包括語音迴路（Phonological Loop）、視覺空間模板（Visuospatial Sketchpad）以及中央執行系統（Central Executive）。工作記憶也和學生的學習表現有密切關連（Gathercole, Lamont, & Alloway, 2006）。工作記憶容量較少的兒童，無法記住活動中的關鍵訊息，因為分心或工作記憶過度負荷導致訊息流 1.

(11) 失，無法跟上老師的授課說明，遇到複雜的認知活動常常面臨失敗，而在學習上產生困難。兒童學習成果不佳，將造成其學習的自我效能降低，而影響學習行為，最後導致學習成效低落。因此，工作記憶能力對於學齡期的兒童相當重要，如果能在幼兒園階段就察覺幼兒在工作記憶能力上的個別差異，將能提早幫助工作記憶能力不佳的幼兒，運用輔導策略，重複重要訊息，降低工作記憶負荷量，協助兒童在學習路上走得更為順遂。國外的研究指出翻牌遊戲可用來測試學齡前兒童、青少年、成年人和老年人的視覺空間工作記憶能力（Baker-Ward & Ornstein, 1988; Schumann-Hengsteler, 1996），這些研究著重在於透過不同年齡層的施測結果，探討年齡上的差異。國內目前在工作記憶方面的研究或應用，包括工作記憶與不同認知歷程或能力的關係、工作記憶與學業表現之間的關係及有關學習障礙的議題（Gathercole、李玉琇、王馨敏，2011）。檢視國內實證研究，可肯定工作記憶與閱讀及數學的關係，認為工作記憶是預測學生將來學習成就的有效指標，與閱讀理解與數學能力都有密切的關聯性（李亞惠， 2003；曾世杰，1996；鄭俐玲，200l；蔡曜宇，2010）。上述這些國內的實徵研究，研究對象都著重在於學齡後階段的孩童，學齡前階段只有少數幾篇，例如：黃瀞瑶（2014）以 52 位 4 至 5 歲幼兒為研究對象，測量幼兒工作記憶的三個成份，並以加法運算作業測量幼兒的加法運算能力，研究結果指出幼兒具體加法運算能力與視覺空間工作記憶有正相關。另外，簡馨瑩、趙子揚與王繼伶（2014）編製中文的「幼兒工作記憶測驗」，測量學齡前幼兒工作記憶，並將其結果分數作為語文學習的指標。到目前為止，國內並沒有運用翻牌遊戲進行有關視覺空間工作記憶的相關研究，針對幼兒階段的工作記憶研究也較少，因此，研究者想要以學齡前階段幼兒為主，進行翻牌遊戲與視覺空間工作記憶的相關研究，此乃研究動機之一。這幾年在台灣，桌上遊戲十分受到歡迎，也逐漸受到重視，越來越多教育工作者認為桌上遊戲可以與教育做良好的結合，能運用於兒童的學習之中。翻牌遊戲是個有競爭性、趣味性極佳的遊戲，遊戲規則簡單易懂，適合個人或小組共同操作，越來越多現場教師將翻牌遊戲放置在學習區裡，讓幼兒自由操作。典型的視覺空間工作記憶測驗克羅斯積木點選測驗（The Corsi Blocks Test）及視覺型態測驗（The Visual Pattern Test）是常見的傳統視覺空間工作記憶測驗。克羅斯積木點選測驗方式為將九個立體方塊以不對稱的排列固定在木板上，施測者先以手輕敲方塊給受 2.

(12) 試者觀看，再要求受試者回憶剛剛所見的順序，依序輕敲方塊（Baddeley, 2003; Milner, 1971）。視覺型態測驗是由平面矩陣的方式呈現測驗，每個平面矩陣皆有一半的單位被填滿黑色，黑色的部分則為記憶的項目，受試者必須回憶出矩陣中的黑色單位數（Baddeley, 2003; Sala, Gray, Baddeley, & Wilson, 1997）。以上兩個測驗雖然能測量出視覺空間工作記憶能力，但測驗過程較為繁複，施測過程單調無法引起幼兒興趣，在教學現場也無法直接操作使用，但如果能用翻牌遊戲當作了解幼兒視覺空間工作記憶的工具，施測過程將會變得有趣，不再是無聊又枯燥的過程。因此研究者想要找出翻牌遊戲與視覺空間工作記憶的關聯性，期望幼兒在學習區遊戲的過程中，幼兒園教師就能根據翻牌遊戲結果初步瞭解幼兒的視覺空間工作記憶能力，並能提早於學齡前階段對視覺空間工作記憶能力較弱的幼兒提供協助，此乃研究動機之二。有鑒於此，本研究旨在探討幼兒階段翻牌遊戲與視覺空間工作記憶的關聯性，希望能找出翻牌遊戲與視覺空間工作記憶的關聯，提供在幼教階段以翻牌遊戲了解幼兒視覺空間工作記憶能力之實證理論基礎。. 第二節研究目的與問題基於上述研究動機，本研究目的為瞭解學前幼兒視覺空間工作記憶與翻牌遊戲的相關性，根據研究目的，本研究之研究問題一為學前幼兒的視覺空間工作記憶與翻牌遊戲表現是否相關？國外的相關文獻指出，工作記憶表現和智力有顯著的高相關（Daneman & Carpenter, 1980; Kyllonen & Christal, 1990; Stauffer, Ree, & Carretta, 1996; Turner & Engle, 1989），且工作記憶能力表現會隨著年齡增長而增加，因此本研究之研究問題二為在控制性別、月齡及非語文能力後，視覺空間工作記憶之相關測驗結果對於幼兒在翻牌遊戲上是否有獨特解釋力？根據上述研究問題，本研究提出以下的假設，假設一為學前幼兒的視覺空間工作記憶能力與翻牌遊戲表現有顯著相關；假設二為在控制性別、月齡及非語文能力後，視覺空間工作記憶之相關測驗結果對於幼兒在翻牌遊戲上具有獨特解釋力。. 3.

(13) 第三節名詞解釋為求研究之變項有一明確的概念，茲將本研究所涉及的相關變項之概念型定義與操作型定義分別界定如下：. 一、視覺空間工作記憶視覺空間工作記憶為工作記憶模型中的一個次系統，在個體的訊息處理過程中，負責維持與操控視覺和空間的資訊（Baddeley & Hitch, 1974; Cornoldi & Vecchi, 2004）。視覺空間短期記憶作業主要涉及訊息的短暫儲存，視覺空間工作記憶除了訊息短暫儲存，還需包含訊息的判斷與處理。Engle、Kane 與 Tuholski（1999）認為工作記憶和短期記憶有密切關連，兩者之間的差異是訊息控制的處理。本研究中所指的視覺空間短期記憶包括受試者在視覺短期記憶及空間短期記憶測驗上所得之分數。視覺短期記憶測驗係指受試者在視知覺能力測驗（TVPS-3）的分測驗-視覺記憶（Visual Memory）之表現；空間短期記憶測驗係指受試者在點矩陣（Dot Matrix）順向測驗之表現。視覺空間工作記憶係指受試者在點矩陣逆向測驗上所得之分數。. 二、翻牌遊戲翻牌遊戲是常見的記憶遊戲，遊戲玩法首先在桌面放置圖案朝下的牌，玩者翻開一張牌，並設法找出跟這張牌配對的圖案在哪個位置。完成配對的牌可以拿離開桌面，若沒有配對成功，就要把牌在原位蓋回去（Baker-Ward & Ornstein, 1988; Schumann-Hengsteler, 1996; Washburn & Gulledge, 2002）。本研究中所指的翻牌遊戲，參考 Schumann-Hengsteler （1996）的做法，採用 32 張紙牌，共 16 對配對圖案，紙牌在桌上排列成 8×4 的長方形，受試者進行翻牌，直到所有圖案配對結束，計算遊戲翻牌總次數、記憶配對數及潛在配對數作為幼兒在此項遊戲上的表現指標。以下分別定義翻牌總次數、記憶配對數及潛在配對數：. 4.

(14) （一）翻牌總次數受試者每翻兩張牌記錄一次次數，當遊戲結束時，受試者累計的總次數，則定義為翻牌總次數。（二）記憶配對數在一次的翻牌中，翻開的第一張牌之前沒有出現過，受試者記得同樣圖案的另一張牌位置，進而找到第二張牌並配對成功，以及翻開的兩張牌都曾經出現過，進而配對成功，皆定義為記憶配對數。（三）潛在配對數一對圖案裡，不管在第幾次的翻牌，當第一張圖案出現，第二張圖案也出現時，則定義為潛在配對數。. 5.

(15) 第二章文獻探討本章旨在探討學前幼兒視覺空間工作記憶與翻牌遊戲之間的關聯性。第一節針對工作記憶理論模型及成分進行概述，再介紹工作記憶的相關測驗，接下來論述兒童工作記憶發展，最後再討論工作記憶與學習的關係。第二節先從遊戲的內涵談起，了解遊戲對幼兒的重要性，並討論桌上遊戲的內容，再對翻牌遊戲與工作記憶的關係進行討論，最後整理有關翻牌遊戲的相關研究。. 第一節工作記憶壹、工作記憶理論概述記憶在人們日常生活中扮演著極為重要的角色，從簡單的行為、感知到複雜的思維、學習，都需要記憶系統的協助。沒有記憶，就不能累積知識和經驗，不能形成概念，不能進行推理判斷，也就不能適應不斷變化的環境。一般來說，記憶包括三個階段，登錄（encoding）、儲存（store）及提取（retrieval）。登錄是指個體將感覺訊息轉換為可存放於記憶中的一種表徵，以便進入記憶儲存的階段；儲存則是將收錄的訊息保留在記憶中，維持的時間可長可短；提取是指將儲存在記憶中的訊息讀取或表現出來（Brown & Craik, 2000）。19世紀末，著名德國學者Ebbinghaus 以科學方法開闢記憶研究以來，記憶的研究方法開始不斷的發展。Waugh與Norman （1965）提出兩種記憶說（Dual Memory Theory）（圖2-1），認為記憶結構包括初級記憶（Primary Memory）及次級記憶（Secondary Memory），初級記憶又被稱為短期記憶（Short-term Memory）；次級記憶又被稱為長期記憶（Long-term Memory），兩種記憶相互聯繫又彼此獨立，成為統一的記憶系統。外部資訊經過感覺通道先進入短期記憶，它是資訊進入長期記憶的一個容量有限的緩衝器和處理器。資訊在短期記憶中可以短暫地保存，或利用覆誦（rehearsal）進入長期記憶。在沒有覆誦的條件下，資訊大概可短暫保存約15至30秒，但只要覆誦持續進行，資訊可以透過覆誦一直保持，並進入長期記憶中。. 6.

(16) 刺激 Stimulus. 初級記憶 Primary Memory. 覆誦 Rehearsal Rehearsal. 次級記憶 Secondary Memory. 遺忘 Forgotten 圖2-1. Waugh與Norman（1965）所提出的兩種記憶系統的模型. 資料來源：Waugh, N. C., & Norman, D. A. （1965）. Primary memory. Psychological review, 72（2）, 89-104. 上述的兩種記憶系統模型，刺激輸入後將直接進入短期記憶，但人首先要獲得外界資訊才能將資訊加以儲存，而要獲得外界資訊，則必須先透過感覺知覺，因此，記憶系統應該將感覺知覺納入記憶系統中，於是出現記憶資訊三級處理模型。提出 Atkinson與Shiffrin（1968）提出的記憶資訊三級處理模型（圖2-2），他們認為人類的記憶系統有三個主要結構，包括感覺記憶（Sensory Memory）、短期記憶（Shortterm Memory）及長期記憶（Long-term Memory）。在此模型中，短期記憶系統有多種功能，它作為感覺記憶和長期記憶的緩衝器，可以在較短時間內保存訊息，並且可以作為資訊進入長期記憶的處理器，以及控制流程並作出決策的工作空間，但到了1970年代早期此模型卻遇到了挑戰。根據此模型，短期記憶對學習、舊資料檢索及認知工作來說是一個關鍵的工作記憶系統，如果短期記憶受損，將會給學習帶來困難，但研究指出，短期記憶缺陷的病人，在數字記憶廣度測驗表現將會下降，但在長期學習的部分仍能正常的進行，而且在一般認知技能也沒有任何損害（Baddeley, 1992）。這種現象用記憶的三級處理模型已無法解釋，於是開始有關於工作記憶理論的討論。. 7.

(17) 短期記憶 Short-term store （STS）暫時的工作記憶 Temporary working memory. 感覺登錄器 Sensory registers 環境輸入 Environmental input. 視覺 Visual 聽覺 Auditory. 控制歷程：覆誦登錄提取策略. 觸知覺 Haptic. 長期記憶 Long-term store （LTM）永久記憶儲存庫 Permanent memory store. 反應輸出 Response output. 圖2-2. Atkinson與Shiffrin（1968）提出的記憶資訊三級處理模型. 資料來源：Atkinson, R. C., & Shiffrin, R. M. （1968）. Human memory: A proposed system and its control processes. The psychology of learning and motivation, 2, 89-195. 工作記憶的概念最早是由Miller、Galanter與Pribram（1960）在「Plans and the Structure of Behaviour」的書中提出，由Baddeley和Hitch於1974年提出的多重工作記憶模型（The Multicomponent Model）最廣為人知，此模型認為短期記憶是由很多獨立成分組成的複雜系統，而不是一個單獨的系統，此模型成功建立了工作記憶的結構基礎，引起認知學者的興趣，開始進行有關工作記憶的研究，一直延續至今。工作記憶是一個容量有限的記憶系統，負責訊息的暫時儲存與處理。在高層次的認知活動中，例如：語言理解、學習和推理等，扮演著關鍵性的重要角色（Baddeley, 1992）。Baddeley等人提出的多重工作記憶模型將工作記憶分成三個成份（圖2-3）：語音迴路（Phonological Loop）、視覺空間模板（Visuospatial Sketchpad）和中央執行系統（Central Executive）。視覺空間模板負責視覺空間訊息的保存與控制；語音迴路負責儲存和處理與語音相關的訊息；中央執行系統則負責協調各子系統之間的活動，且與長期記憶保持聯繫（Baddeley & Hitch, 1974）。. 8.

(18) 視覺空間模板 Visuospatial Sketchpad. 中央執行系統 Central Executive. 語音迴路 Phonological Loop. 圖 2-3 Baddeley 與 Hitch（1974）所提出的工作記憶多重成份模型資料來源：Baddeley, & Hitch, G. J. （1974）. Working memory. The psychology of learning and motivation, 8, 47-89. 工作記憶多重成份模型的提出，引起相關行為學和神經科學的實驗研究，這些研究證實了這三個子系統的存在，但隨著研究的擴展，三成份工作記憶模型暴露了一些缺陷，對許多研究結果不能解釋。為了解決語音迴路和視覺空間模板分離，各個子系統與長期記憶分離，以及此模型無法解釋的研究結果，就需要對三成分模型進行修正，增加一個成分把語音迴路和視覺空間模板兩個子系統聯結起來。於是在 2000年Baddeley新增了一個次系統來擴展該模型，即情節緩衝器（Episodic Buffer），他認為此為一個容量有限的短暫儲存系統，在中央執行系統的控制下，暫存來自感官記憶中包括空間、視覺和口語文字的多樣化訊息，以及統整語音迴路和視覺空間系統處理後的訊息，藉由多元編碼（Multi-dimensional Code）的形式，整合環境訊息與時間序列事件，成為一個具連貫性的新情節，同時也是連結中央執行系統與情節長期記憶之間的橋樑。新模型由三層組成（圖2-4），第一層是中央執行系統，負責最高層控制過程及注意力分配的功能；第二層為語音迴路、視覺空間模板及情節緩衝器三個子系統，分別負責短暫儲存語音訊息、視覺空間訊息以及整合自各子系統的訊息。語音和視覺空間的次系統都分別和長期記憶（Long-term memory，簡稱LTM）產生雙向的連結，亦即語音迴路有助於語音學習的長期記憶，語言的長期記憶也能增進語音刺激的立即記憶。根據Cattell（1963）提出的智力結構學說，將 Spearman的一般智力分成了流體智力和晶體智力兩種普通因素。Cattell認為流體智力包含推理能力、記憶容量和訊息處理速度等知覺及認知能力，與遺傳關係較為密切；晶體智力則與詞彙、數學技能和知識經驗關係密切，具有很大的文化成分，受後天環境的影響較大。擴充後的工作記憶多重成份模型，將流體智力和晶體智力的 9.

(19) 概念也放入模型中，第一層及第二層假定為「流體」能力，如注意和臨時儲存，它們本身不能通過學習而改變；第三層包括視覺語義（Visual Semantics）、情節長期記憶（Episodic Long-term Memory）和語言（Language），屬於「晶體」的認知，由社會文化經驗而獲得，能夠累積長期知識（Baddeley, 2000）。學習可以通過晶體系統間接地對流體智力部分產生影響，而流體系統也會對晶體智力產生影響，兩者是相互作用和互相影響。. 中央執行系統. Central Executive. 視覺空間模板 Visuospatial Sketchpad. 視覺語意 Visual Semantics. 情節緩衝器 Episodic Buffer. 語音迴路 Phonological Loop. 情節長期記憶 Episodic LTM 流體系統. 語言 Language. 晶體系統. 圖 2-4 Baddeley（2000）加入情節緩衝器後的多重成份模型資料來源：Baddeley. （2000）. The episodic buffer: a new component of working memory? Trends in cognitive sciences, 4（11）, 417-423.. 貳、工作記憶的成分隨著記憶研究工作的開展，人們對於工作記憶的認識不斷深化與精細化， Baddeley與Hitch於1974年提出的多重工作記憶模型，包含語音迴路、視覺空間模板及中央執行系統，隨著不同的研究興起，此模型缺少了一種保存不同訊息處理結果的次級記憶系統，於是Baddeley在2000年對原來的三成分工作記憶模型進行了調整，新增情節緩衝器來擴展多重工作記憶模型，情節緩衝器正處於發展階段，新的測驗 10.

(20) 也尚在發展中，因此本研究主要以Baddeley與Hitch在1974年提出的三成份工作記憶模型為主要探討方向，以下將針對各成分內容分別進行說明。. （一）語音迴路語音迴路負責處理有關聲音或語音的資訊，由兩部分構成。一部分是語音儲存，能保留 1 至 2 秒的語音訊息，另外一部分是發音控制處理（Articulatory Control Process），類似於內部語言，透過不斷覆誦重新激活訊息防止儲存的衰退，而且當訊息是以書面文字、數字等視覺型態呈現時，亦能經由內在口語的覆誦，將訊息儲存在語音迴路系統，如圖 2-5（Baddeley, 1992; Logie, 1995）。. 圖 2-5. Baddeley（1986）的語音迴路模型. 資料來源：Logie, R. H. （1995）. Visuo-spatial working memory: Hove （UK） ; Hillsdale, [NJ], （USA） : Lawrence Erlbaum, c1995. 有關語音迴路部門的研究相當豐富，普遍常見的有「語音相似效果」（the effect of phonological similarity）、「詞長效果」（the word-length effect）、「發音的壓抑效果」（the effect of articulatory suppression）、「訊息的編碼轉換」（transfer of information between codes）四種實驗支持了聽覺編碼路徑的存在與必須性（Baddeley, 2000），茲整理其理論和相關實驗分述如下：. 11.

(21) 1.語音相似效果（the effect of phonological similarity）字母或單詞發音相似比發音不同的字難以記憶，例如：回憶「G,C,B,T,V,P,」字母串時，受試者犯錯的機會大於「F,W,K,S,Y,Q」，受試者回憶聲韻相似的字如「man , cap , can , map , mad」，其正確性比不相似的字「pig , day , cow , pen , rig」來得低。而在視覺或語義相似度的方面，這種效果較小（Richard Conrad, 1971; Robert Conrad & Hull, 1964），因此支持語言訊息大部分是經由語音編碼而儲存在工作記憶中。 2.詞長效應（the word-length effect） Baddeley、Thomson 與 Buchanan（1975）的實驗裡要求受試者唸出字串並回憶，研究結果顯示記憶五個單音節的字（sum、hate、harm、wit、bond、yield、worst、 twice）遠比記憶五個多音節（association、opportunity、representative、organization、 considerable、immediately、university、individual）容易。序列較短的單詞比序列較長的單詞較容易回憶，當單詞的長度增加時，發音就愈長，覆誦也就需占用更長的時間。在既定時間內，覆誦次數減少，回憶時記憶痕跡消退的可能性更大。 3.發音的壓抑效果（the effect of articulatory suppression） Murray（1968）以視覺方式呈現給受試者的一列數字，為了阻止參與者覆誦，要求參與者持續發出不相干的音，如「the」，結果顯示受試者受聲音干擾而表現較差，記憶的效果將會明顯下降。原因可能是說出無關的字會阻礙發音覆誦的歷程，而讓記憶裡的語音記憶衰退。 4.訊息的編碼轉換（transfer of information between codes）呈現視覺記憶材料時，成人通常選擇名稱和默讀覆誦，視覺編碼因此轉成聽覺編碼，發音的壓抑能夠有效阻止這種轉換。另外若記憶材料是視覺呈現，則發音抑制程序可以清除語音相似效應，若記憶材料以聽覺呈現，則語音相似性效應依舊。因此證明在語音迴路中，以聽覺形式輸入訊息可以自動以語音的形式保存，如果以非聽覺形式輸入的訊息也要在語音迴路中保存，就必須進行重新編碼成語音形式。. （二）視覺空間模板視覺空間模板是一種能綜合視覺和空間資訊的暫時儲存系統，無論是從視覺、觸覺、語言或長期記憶獲得，在思維、記憶和處理任務上扮演重要角色（Baddeley, 2007; Logie, 1995）。相較於語音迴路部門，視覺空間模板是較被忽視的工作記憶次 12.

(22) 系統，在理論與功能上的進展較慢（Baddeley, 2007; Pearson & Andrade, 2001）。 Baddeley（1992）以雙重作業（dual task）的模式，研究西洋棋新手和高手對棋局位置的記憶方式，研究結果顯示，進行口語任務組對於目標任務並沒有產生干擾效果，而進行同時空間任務組對西洋棋新手和專家對於棋局的位置記憶產生了干擾效果，降低了記憶的正確性，證實了空間記憶受同時的空間任務干擾而不受同時的語音任務干擾，此研究結果證實視覺空間模板的確會受到空間的影響，工作記憶中確實存在這樣一個獨立的子系統。Brooks（1967）提出關於視覺空間的研究，測驗的施測背景是由一個 4×4 的方形矩陣（square matrix）所構成，刺激材料為阿拉伯數字，此測驗把有順序的數字放置於矩陣的方格裡，並在矩陣的周圍，呈現幾列句子作為指示。受試者用聽的或讀的方式處理實驗的提示，如「In the starting square put a 1. In the next square to the right put a 2...等」，並在實驗材料處理完後，以口語的方式逐字的回憶出提示文句。在這樣的作業中說明，透過視覺影像也能幫助語文刺激達成記憶的效用（Logie, 1995）。若要求受試者用語音編碼或者用視覺空間編碼來記住材料，就會發現同時進行的發音或語音活動干擾了語音迴路，而視覺或空間活動干擾了視覺空間模板。 Baddeley 與 Lieberman（1980）以 Brook 設計的影像作業來探測視覺空間模版的結構，給實驗組傳授以空間為基礎的視覺印象的記憶術，結果他們對詞語的記憶優於採用覆誦程序的控制組，但當要求兩組受試者均用探棒追蹤一個運動的光點時，兩組受試者在記憶成績上的差異消失。接下來 Baddeley 又再次以 Brook 設計的影像作業來探測視覺空間模版的結構，該研究發現視覺空間模版可能是一個以空間為主的系統，因研究中的影像作業受到空間性質的二級作業所干擾。但 Logie （1986）不同意此結果，同樣再以 Brook 的影像作業為背景，探討工作記憶中視覺空間模板的存在，該研究證明影像任務是視覺的而不是空間的（Baddeley, 2012），因以視覺的方式介入所產生的干擾是相當明顯的。神經心理學研究發現有許多證據認為視覺空間模板應該能分離成視覺與空間兩次級系統，與視覺空間模板相關的神經活動在雙側大腦的前額葉（Prefrontal Cortex），但右側前額葉皮質更為重要。為了評估視覺工作記憶和空間工作記憶，研究者讓受試者判斷電腦螢幕呈現的探測刺激和目標刺激的形狀及位置是否相同，受試者反應的神經造影結果顯示，視覺訊息和空間訊息由不同的系統處理，視覺空 13.

(23) 間模板的視覺和空間兩個子系統可能是分別獨立的（Sergio Della Sala, Gray, Baddeley, Allamano, & Wilson, 1999; Gathercole, Pickering, Ambridge, & Wearing, 2004），而視覺系統和空間系統也分屬於大腦的不同區域（Smith & Jonides, 1997）。 Toms 與 Morris（1994）發現當受試者回憶時無關的視覺材料介入，將會影響受試者回憶的程度，不只降低受試者「視覺貯存空間」（visual storage）的容量，也會影響到「空間運作」（spatial movement）的作業表現。學者進一步推論視覺空間模板的結構可能和語音迴路一樣，存在著兩種次級記憶系統，一個是被動的視覺暫存區（visual cache）及另一個是內部抄寫器（inner scribe），視覺暫存區負責儲存靜態的視覺訊息，如形狀、顏色，內部抄寫器與物體在空間中的位置及在空間中的轉換移動有關，用來保留連續的動作及重現動作（Salway & Logie, 1995; Toms, Morris, & Foley, 1994）。儘管心理學家們對視覺空間模版進行了積極的探索，視覺空間模版是否可以區分成視覺與空間兩個次級系統，還未取得實質性的進展，處於檢證時期，但視覺空間模版有關視覺刺激處理與暫存的基本功能是被確認的。. （三）中央執行系統中央執行系統是工作記憶模型的核心，它是一個資源有限的系統，監控工作記憶內的訊息處理歷程，負責將有限的注意力資源分配給其他兩個子系統，且與長期記憶保持聯繫。一開始中央執行系統的定義不明確，為了說明中央執行系統的性質， Baddeley 參考 Norman 與 Shallice 在 1980 年提出的注意力控制模型。注意力控制模型包括兩個既相互獨立又相互聯繫的注意控制組件，一種是行為的控制按習慣模式，另一種是行為的控制是環境提供的線索引導。另外此注意力控制模型還有一個附加機制，即注意力調控系統（Supervisory Attentional System, SAS），SAS 系統是一個依照作業需求適時調控注意力的系統，只有在遇到緊急情況，使用自動化的處理控制模式無法進行選擇時；或者遇到了新的操作任務，需要改變正在執行的行為時，SAS 才發揮作用。SAS 是指當個體任務目的、外部刺激與反應之間發生衝突時，SAS 負責監控及調節等作用，選擇合適的行為，同時抑制不合適的行為，所以 Baddeley 認為 SAS 可以用來說明中央執行系統的注意力控制行為，使用競爭調控機制來進行任務選擇，但 SAS 系統過度簡化中央執行系統的功能，沒有辦法完全解釋中央執行系統複雜的認知運作過程，因此 Baddeley 進一步假設中央執行系 14.

(24) 統可以被區分為四個過程：注意力焦點（focus attention）、注意力分配（divide attention）、注意力移轉（switch attention）以及與長期記憶訊息進行整合（integrating working memory and long-term memory）（Baddeley, 1996）。中央執行系統可以和工作記憶的其餘各子系統結合在一起，發揮協調的主要作用，又可以獨立發揮作用。它可以像一個指揮機構選擇策略，整合多方面訊息。基於中央執行系統的這些特點，阿茲罕默症病人常被認為和中央執行系統損傷有很大的相關，Baddeley 等人發現若讓青年人、一般老年人和阿茲罕默症病人操作兩項記憶作業，一項是視覺的追蹤作業，另一項是語言記憶作業，當同時進行視覺或語言記憶的作業，老年組和青年組無顯著差異，但阿茲罕默症病人表現出明顯的缺陷。阿茲罕默症病人在需倚靠中央執行系統分配注意力資源的雙重作業上，比一般青年人和老年人的表現都來的差，此研究結果顯示中央執行系統在分配注意力資源上扮演關鍵角色的實徵證據（Baddeley, Logie, Bressi, Sala, & Spinnler, 1986）。. 參、工作記憶的測驗許多測量工作記憶的研究，大都依照 Baddeley 與 Hitch 於 1974 年提出的多重工作記憶模型發展出來，隨著工作記憶理論發展雖已四十年，此理論架構至今仍持續引發進一步的研究，因此陸陸續續累積許多工作記憶的測量方法，以下將針對語音工作記憶、視覺空間工作記憶及成套工作記憶測驗分別概述如下。. （一）語音工作記憶常用來測量語音迴路的作業有數字廣度測驗（Digit Span）、單詞廣度測驗（Word Span）以及閱讀廣度測驗（Reading Span）。數字廣度測驗與單詞廣度測驗的操作方式相同，受試者需回憶並覆誦一個序列的語音訊息，可能是數字或者是字詞，此種測驗又可分為順向記憶廣度和逆向記憶廣度兩種類型，順向記憶廣度為直接將聽到的語音訊息按照順序回憶；逆向記憶廣度不僅需要儲存聽到的語音訊息，還需在腦袋中將語音訊息出現的順序顛倒，並以反向順序說出聽到的語音訊息，在儲存的同時對訊息進行操弄，此為語音工作記憶能力。順向記憶廣度因只涉及短暫儲存訊息，因此測出的能力為短期記憶能力（Alloway, Gathercole, & Pickering, 2006）。 15.

(25) 另外一種用來測量語音工作記憶能力的測驗為閱讀廣度測驗，此測驗的經典作業為 Daneman 與 Carpenter（1980）所設計的閱讀廣度測驗，後續出現不同的測驗版本，主要是在材料或施測方式稍做修改，大多仍以 Daneman 與 Carpenter（1980）的閱讀廣度測驗為主軸。以下舉例說明 Daneman 與 Carpenter（1980）的閱讀廣度測驗內容：受試者先被要求閱讀以下句子，句子與句子間是不相關的，如「When at last his eye opened, there was no gleam of triumph, no shade of anger」、「The taxi turned up Michigan Avenue where they had a clear view of the lake」，並在閱讀完後回憶出「anger」和「lake」，此兩個字為閱讀句子中每句的最後一個字。每組由兩個嘗試（trial）開始做起，逐漸增加試題難度，受試者的閱讀廣度指標，即為受試者可以回憶的最大量。閱讀廣度測驗在閱讀句子的過程，回憶每句最後一字的要求，亦即包含「判斷處理」與「儲存」的能力，符合了工作記憶的定義與功能（Daneman & Carpenter, 1980）。國內與語音工作記憶相關的測驗工具不多，大部分都是學者改編自國外的工作記憶測驗。其中有標準化測驗魏氏兒童智力量表裡的記憶廣度分測驗、曾世杰（1999）語文工作記憶測驗及簡馨瑩等人（2014）幼兒工作記憶測驗。在魏氏兒童智力量表裡的記憶廣度分測驗，包含數字順向記憶廣度、數字逆向記憶廣度，測驗的每題內容是由 0-9 數字隨機構成，受試者回憶聽到的數字序列，按照順序或逆向背誦出數字。曾世杰（1999）修正 Daneman 與 Carpenter（1980）以及 Siegel（1994）的工作記憶測驗，編製中文版「語文工作記憶測驗」，適用對象為國小二到五年級學童。受試者記住語音訊息所提供的任務並進行判斷，例如：「請依照原來的順序唸出以下的植物：兔子、小草、餅乾、榕樹」，學童必須回答「小草、榕樹」。簡馨瑩等人（2014）認為曾世杰（1999）「語文工作記憶測驗」作業難度較高，無法沿用到幼兒，因此參考 Daneman 與 Carpenter（1980）將測驗成分包含「判斷處理」及「儲存」兩項作業，並根據曾世杰（1999）編製的「工作記憶測驗」原則，編製適合幼兒使用的「幼兒工作記憶測驗」（ Working Memory Test for Young Children,WMT-YC），此測驗可有效測量學齡前幼兒的工作記憶，作為語文學習的指標，有助於幼兒閱讀發展、教學診斷及介入。. 16.

(26) （二）視覺空間工作記憶工作記憶模型另外一個子系統視覺空間模板，負責視覺空間訊息的保存與控制。與視覺空間工作記憶相關的測驗，必須排除受試者用聲韻表徵來處理任務，因許多視覺空間影像可用聲韻表徵來進行解碼，克羅斯積木點選測驗（The Corsi Blocks Test，CBT）是符合此項標準的。克羅斯積木點選測驗是在 70 年代初發展起來的一種相對於語音記憶廣度的視覺空間廣度測驗，它經常被使用於評估成人、兒童和患有神經心理缺陷患者的視覺空間短期記憶（Vandierendonck, Kemps, Fastame, & Szmalec, 2004），如圖 2-6（a）。克羅斯積木點選測驗是由九個（3×3× 3cm）完全相同的積木，以不規則的方式固定分佈在（23×28cm）的板子上，積木上有 1 至 9 的數字標記，有數字那面朝向施測者，可讓施測者清楚了解受試者是否答對。測驗方式為施測者以每秒點選一個積木的速度點出一組序列，隨後受試者被要求以相同的順序點出主試者剛剛所點選的積木。測驗將持續增加點選積木的數目，直到受試者回憶不再正確時才停止施測（Baddeley, 2003; Milner, 1971）。視覺型態測驗（The Visual Pattern Test）是 Della Sala、Gray、Baddeley 與 Wilson 在 1997 年所編製的工具，包括測量出視覺短期記憶及位置序列記憶。測驗內容由矩陣組成，每個平面矩陣皆有 50%的單位被填滿黑色，矩陣的數量從 2×2 逐漸增加到 5×6 的矩陣，2×2 矩陣將會有兩格被填滿為黑色；5×6 矩陣有 15 個格子被填黑色。矩陣黑色的部分則為記憶的項目，以能回憶出矩陣中最多黑色單位數來表示記憶廣度（Baddeley, 2003; Sergio Della Sala et al., 1997），如圖 2-6（b）。此兩項測驗已經被很多研究者拿來檢驗視覺短期記憶（Baddeley, 2007） a. 圖 2-6. b. 克羅斯積木點選測驗之方塊與木板（a）及視覺型態測驗之矩陣圖範例（b）. 資料來源：Baddeley. （2003）. Working memory: looking back and looking forward. Nature reviews neuroscience, 4（10）, 829-839.. 17.

(27) 點矩陣（Dot Matrix）是 Ichikawa （1982）提出的視覺記憶廣度測量方法，類似於語音記憶廣度，透過回憶在矩陣中的圓點數量，了解受試者的視覺記憶廣度，點矩陣的優點為很難用口語或語音幫助記憶（Sergio Della Sala et al., 1999）。 Ichikawa（1982）在研究中使用四種矩陣大小（3×3、4×4、5×5、6×6），每個矩陣被畫在一張白色卡片上，矩陣中格子大小是 1×1 公分，圓點的直徑為 5 公釐，施測的圓點數目從未超過矩陣中格子的半數，以免受試者記憶空白的格子數當成記憶項目。測驗開始以一張空白卡片為提示，接著呈現刺激模式 1 秒，請受試者立即在答題紙上畫下圓點的位置，當受試者完成回憶時，繼續進行下一題。. 圖 2-7. 點矩陣範例. 資料來源：Ichikawa, S. I. （1982）. Measurement of visual memory span by means of the recall of dot-in-matrix patterns. Behavior Research Methods, 14（3）, 309-313. Swanson（1992）以 Baddeley 對工作記憶的定義，設計工作記憶的一系列測驗 Swanson cognitive processing test （S-CPT），包括押韻測驗（Rhyming）、視覺矩陣測驗、聽覺數字排列測驗（Auditory digit sequencing）、地圖與方向測驗（Mapping and directions）、故事回憶測驗（Story recall）、圖形排列測驗（Picture sequencing）、詞組排列測驗（Phrase sequencing）、空間組織測驗（Spatial organization）、語義分類測驗（Semantic association）、語義聯想測驗（Semantic categorization）、非語言排序測驗（Nonverbal sequencing），其中的視覺矩陣測驗類似點矩陣測驗，是以矩陣的方式進行施測，測驗使用 3×3 的矩陣，並依序在矩陣內呈現黑點，受試者必須記住在方格矩陣上出現的黑點並判斷黑點出現的位置，在 5 秒之後將它們畫在空白的矩陣上。Just 與 Carpenter（1992）及 Baddeley （2003）提及工作記憶運作時， 18.

(28) 包括同時儲存訊息和處理訊息，相關的工作記憶作業也通常要求受試者記住部分訊息，並同時對其作額外的操作，因此，視覺矩陣測驗要測量出視覺空間工作記憶能力，重要特徵是受試者除了處理視覺材料時，同時必須對訊息進行「短暫儲存」和「運作處理」。Hale、Bronik 與 Fry（1997）改編 Swanson （1992）的視覺矩陣測驗，以電腦呈現 4×4 方形矩陣及無意義圖形，每個刺激隨機出現在矩陣中的不同位置。此項作業要求受試者除了記住矩陣中刺激的位置，還需判斷矩陣旁的三色色盤哪個顏色與其他兩個不一致。此項測驗除了短暫儲存視覺材料外，還有對視覺材料進行運作處理，可以測量出視覺空間工作記憶能力。國內學者周裕欽（2000）在工作記憶和中文閱讀理解相關研究，修訂 Hale et al. （1997）編製視覺工作記憶測驗，以電腦呈現 4×4 方塊矩陣，要求受試者記憶矩陣中圖形刺激項目，每一道題目均由一項視覺記憶作業和視覺判斷作業共同組成。李亞惠（2003）在國小三年級數學學習困難學生與普通學生工作記憶之研究中，根據 Hale et al.（1997）、周裕欽（2000）等人編製的視覺工作記憶電腦測驗修訂而成。測驗由一個 2×2、3×3、4×4 的方形矩陣和數個無特殊意義的○和×符號隨機搭配而成，在每題的○×符號呈現完畢，立即要求受試者進行回憶作業。蘇怡文（2015）在國小一般學生與閱讀障礙學生閱讀流暢與工作記憶之相關研究中，直接採用周裕欽（2000）所自編之視覺工作記憶測驗為研究工具進行施測。林漢裕、李玉琇（2010）在空間短期記憶、空間工作記憶與空間能力對圖學表現的影響研究中，在空間短期記憶的測驗中，使用點的記憶測驗，受試者要記住矩陣圖中黑色小圓點出現的位置及順序；在空間工作記憶測驗裡，使用點矩陣測驗，受試者需在 7 秒內判斷線段加減是對或錯，再依序回憶出 4×4 矩陣圖中黑色小圓點的位置。在上述國內外相關研究論文，使用視覺矩陣（類似點矩陣）測量視覺空間短期記憶，以及在測驗中增加訊息的運作與處理，測量出視覺空間工作記憶是普遍被國內外學者所接受的。（三）成套工作記憶測驗國外為了從不同的面向評量兒童在工作記憶能力上的優勢與劣勢，已經出版成套的工作記憶測驗，這兩套測驗分別為兒童工作記憶測驗組合（Working Memory Test Battery For Children, WMTB-C）和自動化工作記憶測驗（Automated Working Memory Assement, AWMA）。這兩套測驗皆包含以數字與非數字為材料的語文記憶 19.

(29) 測驗，也包含了空間和動作序列的非語文記憶測驗。Pickering 與 Gathercole（2001）發展出兒童工作記憶測驗組合，分別對語音短期記憶、視覺空間短期記憶及語音工作記憶進行測驗，測驗適用的年齡為 4 歲 7 個月至 15 歲 9 個月兒童。自動化工作記憶測驗是 Alloway （2007）依據兒童工作記憶測驗組合修改，為電腦化測驗，受試年齡層從 4 歲到 22 歲。工作記憶的分測驗項目包括了與兒童工作記憶測驗組合相同的語音短期記憶與視覺空間短期記憶及語音工作記憶測驗，另外還增加了視覺空間工作記憶測驗。語音短期記憶測驗包含數字回憶（Digit Recall）、字詞回憶（Word Recall）、非字詞回憶（Non-word Recall）；語音工作記憶包含句子回憶（Listening Recall）、計數回憶（Counting Recall）、數字倒數（Backwards Digit Recall）；視覺空間短期記憶包含點矩陣（Dot Matrix）、迷宮記憶（Mazes Memory）、方塊回憶（Block Recall）；視覺空間工作記憶包含 Mr. X、同中選異（Odd-One-Out）、空間廣度（Spatial Span）。Alloway 在 2013 年出版自動化工作記憶測驗第二版（AWMA2），增加適用年齡區間，可以施測年齡層從 5 歲到 79 歲，此版測驗刪除掉字詞回憶、非字詞回憶及句子回憶測驗，在語音短期記憶測驗增加字母回憶（Letter recall），語音工作記憶增加字母處理回憶（Processing Letter Recall），以及視覺空間工作記憶增加點矩陣逆向測驗（Backward dot matrix）（Kohutek, 2017）。上述介紹的成套工作記憶測驗裡，點矩陣測驗都被選錄於成套工作記憶測驗當中，在自動化工作記憶測驗第二版中也使用點矩陣逆向測驗測量視覺空間工作記憶測驗，因此點矩陣測驗是國內外學者用來了解幼兒視覺空間短期記憶及視覺空間工作記憶的測驗工具。. 肆、兒童工作記憶發展 Baddeley 與 Hitch（1974）提出的工作記憶模型迄今已四十餘年，但此模型至今仍持續地引發進一步的研究，學者透過驗證性因素分析（Confirmatory factor analysis，CFA）分析 6 歲至 15 歲兒童的表現，發現三因子分析模型（語音迴路、視覺空間模板、中央執行系統）符合兒童的表現模式，研究結果也顯示雖然語音迴路與視覺空間模板互不相關，但都與中央執行系統相關。為了瞭解工作記憶的結構及工作記憶在兒童階段的發展，Gathercole 等人（2004）針對 4 歲到 15 歲兒童使 20.

(30) 用工作記憶測驗測量工作記憶，結果顯示兒童的工作記憶容量隨年齡成線性成長。因此學者認為雖然工作記憶在 4 歲左右開始發展，但是三成份模型要到 6 歲左右才分化完成，6 歲以上的兒童工作記憶中就出現這三個成份。Alloway、Gathercole 與 Pickering（2006）為了檢驗不同因子模型與兒童表現模式的適配性，以 4 到 11 歲兒童為對象，研究結果發現與工作記憶的三成份模型相似的三因子模型的適配度最高，支持 Baddeley 在 1974 的工作記憶模型，此工作記憶模型從 4 歲就開始顯現，直到 11 歲都持續穩定發展。雖然工作記憶三成份在 4 歲左右就已經開始顯露，但是幼兒仍舊傾向使用視覺空間工作記憶。兒童 4 歲時，在語音的記憶任務中不會主動複述，只會被動儲存（Gathercole, Adams, & Hitch, 1994），幼兒也較少使用語音迴路處理訊息（Baddeley, Gathercole, & Papagno, 1998），4 歲的幼兒似乎主要依靠視覺空間模板及中央執行系統儲存訊息。從 6 歲起，語音迴路系統使用增加（Gathercole & Pickering, 2000），當到達 11 歲時，兒童預計可以像成年人那樣靈活使用所有的工作記憶系統（Gathercole et al., 2004）。Hitch 等人設計的圖片混淆記憶測驗發現，若呈現給年幼兒童視覺很相似但發音明顯不同的圖片，視覺相似的圖片較難回憶，顯示他們比較傾向將熟悉的物品圖片以視覺形式儲存，而非以物品名稱的語文形式儲存。但如果呈現發音相似而視覺差異很大的圖片，年幼兒童的表現不受影響，然而 10 歲的學齡兒童對相同的材料卻表現出相反的模式，對於形狀差異大、名字長的圖片刺激比較容易產生混淆、記憶表現最差。研究者認為如果刺激是以視覺的模式呈現，年幼兒童傾向以視覺來保留訊息，但年長兒童可能把視覺呈現的刺激轉成語音編碼（Hitch, Halliday, Schaafstal, & Schraagen, 1988）。年幼兒童依賴視覺刺激的特性反映出他們此時的工作記憶系統中的語音迴路尚處於較低的發展層次，如果從發展的角度來看，視覺編碼比語音編碼具有發展的優先性。工作記憶的容量在兒童期間會隨著年齡而增加，在學前階段只能記得 3 至 4 個項目的訊息，明顯只有很小的工作記憶容量（Baddeley, 2003），隨後開始穩定增加至青春期，成年人的工作記憶容量相當於 4 歲兒童的兩倍之多（Gathercole 等人， 2011）。但相同年齡兒童之間的工作記憶容量也有個別差異。例如：在一個平均 56 歲的班級裡，我們可以預期至少有三位工作記憶容量較低的兒童及三位工作記憶. 21.

(31) 容量較高的兒童，他們之間工作記憶容量的發展差距將近 5 年（Alloway, 2006），工作記憶容量較低的兒童，在就學階段就與同儕有很大的差異，雖然工作記憶容量會隨著年齡增長而增加，但是他們的增加速率卻不如同儕，隨著年齡越大他們卻落後越來越多（Gathercole et al., 2004）。面臨複雜的學習活動時，工作記憶容量較低的兒童，在心智上會產生很大挑戰，他們通常無法順利的完成學習工作，但這些課堂上的學習活動都是包含複雜技能和認知運作，與工作記憶是密切相關的。. 伍、工作記憶與學習工作記憶是重要的記憶系統，可以讓我們短暫保存生活中的即時訊息，並對訊息進行理解、處理或進一步儲存等運作，因此工作記憶在日常的認知功能皆扮演著極重要的角色，例如閱讀、理解、推理、複雜的學習活動等。早期研究指出工作記憶與智力的關係相當密切，包括工作記憶與推理能力（Kyllonen & Christal, 1990），以及工作記憶與學術水準測驗考試（SAT：Scholastic Aptitude Tests）（Turner & Engle, 1989）。 Engle、Tuholski、Laughlin 與 Conway（1999）探討工作記憶、短期記憶、流體智力及學術水準測驗考試分數間的關係，結果發現工作記憶與流體智力及 SAT 分數有極高的相關性，短期記憶則無顯著相關。國內也有學者進行工作記憶與基本學力測驗的研究，毛雪慧（2004）以高職入學新生為研究對象，深入探討工作記憶與「國中基本學力測驗」間的關係，研究結果顯示在國文、英文和數學測驗分數與工作記憶廣度測驗達到顯著相關。另外還有其他學者認為工作記憶和流體智力（fluid intelligence）本質上是相同的構造。Stauffer、Ree 與 Carretta（1996）發現流體智力和工作記憶的相關係數為.995，以及在 Hussey 與 Fredarika（1997）的研究中，以瑞文氏圖形推理測驗測量受試者的智力，並測量受試者的處理速度及工作記憶廣度，發現智力與工作記憶能力是相關的，而不同年齡的工作記憶能力則歸因於處理速度的不同。工作記憶與各項認知能力有著極密切的關係，這些認知能力是學校中各學科的學習基礎，因此許多研究也證實了工作記憶是學業成就的重要指標。在一個針對七歲至十四歲學童的縱貫研究中發現，工作記憶測驗的表現是一項預測學生將來學習成就的有效指標（Gathercole, Brown, & Pickering, 2003）。工作記憶就像一個心智工作平台，支援日常的認知活動，儲存心智活動中的重. 22.

(32) 要訊息。例如，心算就是一個很好的例子，想像你現在必須進行 43 乘以 27 的計算，但手邊沒有紙筆或計算機可以協助運算，這時候就只能使用心算。首先，你必須將兩個數字記在工作記憶中，下一步將使用所學過的乘法規則，將個別數字相乘，並把計算結果保留在工作記憶中，最後把保留在工作記憶中的結果相加，算出正確答案。沒有工作記憶，我們就不能夠進行複雜的心理活動（Alloway, 2006）。數學與工作記憶有著密切的關係，譬如：理解應用題的文字含義、心算解題或者背誦乘法口訣等。有越來越多的證據指出工作記憶能力差，可能導致數學成績不佳，因為他們無法處理和運算所有必要的數字和資訊，整合不同的數字概念（Wilson & Swanson, 2001）。Geary、Hoard、Nugent 與 Bailey（2012）追蹤兒童從幼兒園至五年級，發現在數學科目表現最差的學生，其工作記憶能力測驗得分比同學低。另外工作記憶的分數也被發現與較差的計算能力相關聯，而且能在學齡階段的第一年鑑別出兒童的數學能力（Gersten, Jordan, & Flojo, 2005）。在國內有關工作記憶與數學成就的相關研究也是類似的研究結果，蔡曜宇（2010）以國中三年級學生為研究對象，探討國中學生的視覺空間工作記憶、空間能力與數學學習表現之關係，研究指出國中學生的視覺空間工作記憶與空間能力可作為預測其數學學習表現之參考。李亞惠（2003）探討 140 名國小三年級同性別、同班級、智力相等的數學學習困難學生與普通學生在工作記憶的表現及工作記憶和數學學習成就的關係，研究結果指出工作記憶具區辨力以及數學學習困難學生工作記憶容量不足。呂敏如（2003）探討學過珠心算及未學過珠心算的五年級至國一學生各 16 名，以 Baddeley 的工作記憶模型為架構，探討珠心算訓練對於工作記憶的影響，並進一步探討珠心算訓練和視覺空間工作記憶系統的關係，研究結果顯示珠心算技巧的運作同時依賴視覺空間模板，且有優於一般人的視覺空間工作記憶容量，可用來同時處理更多訊息，幫助問題有效的處理及快速解決。檢視國內實證研究，研究對象較多著重在於學齡後階段，目前學齡前階段只有一篇與數學能力有關，黃瀞瑤（2014）以 52 位 4 至 5 歲幼兒為研究對象，以字詞配對、同中選異及計數廣度測量幼兒的工作記憶的三個成份，並以加法運算作業測量幼兒的加法運算能力，研究結果指出幼兒具體加法運算能力與視覺空間工作記憶有正相關。工作記憶能力不管在學齡前或學齡階段的數學表現和數學技能的發展上皆扮演了重要的角色。此外，許多研究亦指出工作記憶廣度和閱讀理解表現有高相關，也就是高工作 23.

(33) 記憶廣度的人，其閱讀理解的表現會比低工作記憶廣度的人好，閱讀能力較差者，在工作記憶上表現也較差，學者的解釋是，受試者無法在閱讀行為這個大量的資訊流動中，記住某些閱讀內容（Daneman & Merikle, 1996）。Daneman 與 Carpenter （1980）設計兼顧「判斷處理」與「儲存」等兩種功能的閱讀廣度作業，測量 20 名大學生的工作記憶與閱讀理解，了解工作記憶表現和受試者閱讀理解之間的關聯性。研究同時測量傳統的數字廣度作業與閱讀廣度作業，卻發現閱讀廣度作業更能有效預測受試者的閱讀表現。Siegel （1994）以 1266 名四到四十九歲的受試者，依年齡分成 13 組，各組再分成閱讀障礙組及一般閱讀組，每一組都進行短期記憶作業及工作記憶作業，探討此兩項作業對閱讀成就的預測力及發展情形。此研究顯示在每個不同的年齡層，短期記憶和工作記憶缺陷同時對閱障者的閱讀成就具有顯著的影響力，以及一般閱讀組的工作記憶能力和閱讀理解呈現穩定的相關。國內曾世杰（1996）修正了 Daneman 與 Carpenter（1980）的工作記憶測驗，使測驗適合國小兒童及中文閱讀者，該研究將國小五年級學生分成閱讀障礙組與一般組進行工作記憶測驗。研究發現工作記憶能力與中文閱讀能力呈現顯著正相關，而且工作記憶能力足以區辨兩組兒童的閱讀能力。鄭俐玲（2001）以國小二、五年級為對象，探討閱讀理解與工作記憶各個子成分相關情形。研究結果顯示工作記憶子成分中的語音迴路與中央控制系統較能解釋閱讀理解能力，以及閱讀理解只與語音工作記憶達顯著相關水準，而與語音短期記憶則未達顯著相關，說明了工作記憶是影響閱讀理解的重要變項。蘇怡文（2015）以國小五、六年級一般生 45 位、閱讀障礙生 38 位為研究樣本，研究結果顯示一般學生及閱讀障礙學生的工作記憶能力與閱讀流暢呈顯著正相關，工作記憶水準愈高，閱讀流暢程度愈高。綜合以上國內外的實證研究，工作記憶可以有效區辨不同閱讀能力的群體，工作記憶與閱讀能力的發展也有密切的相關，因此在學齡階段的閱讀活動，工作記憶佔相當重要的地位。綜上所述，工作記憶在兒童的學習活動中扮演著重要角色，大多數低工作記憶的兒童，在小學和國中階段，不管是閱讀、數學和科學或其他領域學習都較為緩慢（Gathercole & Alloway, 2008; Gathercole & Pickering, 2000; Gathercole et al., 2004; Jarvis & Gathercole, 2003; Gathercole, Lamont & Alloway, 2006）。在學齡階段工作記憶能力是一項很重要的學習指標，工作記憶對習得複雜技能和知識的學習活動密切相關，因此工作記憶容量較少的兒童，遇到複雜的認知活動常常面臨失敗。他們 24.

(34) 會因為從工作記憶中遺失關鍵訊息，導致無法成功地學習。低工作記憶容量的兒童也很難遵循一長串的指導語，他們經常在執行下一個步驟之前就忘了指導語。同樣的，這些兒童通常因為無法跟上班級活動的進行速度，以致於在課堂上無法專心，因此常有擾亂課堂活動和拖延學習的行為出現，而實際上他們只是忘記他們做過了什麼或接下來要做什麼（Gathercole 等人，2011）。Gathercole 與 Alloway（2008）認為這群兒童的學習困難是因為無法應付各種學習活動中的記憶需求，無法記住活動中的關鍵訊息。因為分心或工作記憶過度負荷導致訊息流失，使兒童無法順利完成教室中的學習活動，而放棄參與課堂學習。這樣的失敗經驗使得兒童失去寶貴的學習機會，這樣的循環一再的出現，兒童就會一直面臨失敗經驗，學習的動機就會逐漸降低，學業能力就會越來越落後。工作記憶在學齡階段的學習有如此重要的地位，但這些兒童卻很少被學校認為有記憶上的問題（Gathercole et al., 2006），所以如何能提早發現這些兒童的記憶問題，進而給予協助，幫助他們在學齡階段的學習活動較少面對失敗的經驗，此為一項重要的課題。幼兒時期是人一生中身心發展最快速的時期，發展學家常稱零到六歲是孩子發展的黃金時期，不只腦神經元在此時快速且大量的連結，幼兒的身體、認知、語言、社會情緒和自理能力，也在此時有極大的進展，因此不管是家庭或教育機構都要把握此學習的黃金階段。此黃金階段的幼兒最常接觸的活動就是遊戲，研究者希冀以常見的翻牌遊戲作為教師在遊戲中觀察幼兒工作記憶容量之媒介，將能把握學前階段的黃金時刻，在日常活動中辨識出低工作記憶的幼兒，幫助我們對於幼兒往後的學習有更好的了解及預測，並能更積極提供適性的協助，以幫助學齡階段的學習。以下針對翻牌遊戲的相關概念與研究進行說明。. 第二節翻牌遊戲壹、遊戲的內涵「遊戲」在心理學或教育學上有很多種說法，也由於各個觀點之不同，而說法分歧。幼兒教育之父福祿貝爾認為幼兒階段可透過遊戲與恩物，訓練幼兒的自我發展、自我活動以及社會參與。盧梭認為應鼓勵幼兒在遊戲和戶外活動中學習，從. 25.

(35) 遊戲中獲得探索外在環境、矯正治療行為、生活技能演練和追求休閒娛樂的功能。認知學派則認為遊戲可以促進幼兒認知發展，遊戲是個體對環境刺激的同化，使其符合原有的認知結構。幼兒利用一再重覆的遊戲，不斷練習新的技巧，漸漸達到熟練的程度（吳幸玲，2003）。在民國 101 年公布之幼兒園教保活動課程暫行大綱（106 年 8 月 1 日已修正為幼兒園教保活動課程大綱）中的基本理念提及，幼兒天生喜歡遊戲，在遊戲中自發的探索、操弄與發現，幼兒也在遊戲情境中，學習與人互動及探索素材的意義。透過參與和體驗，幼兒以先前經驗為基礎，逐步建構新知識，並學習在群體中扮演適當的角色（行政院公報，2016）。幼兒能在遊戲中反映現實生活中所獲得的知識，並且從嘗試與錯誤中學習探索，因此遊戲對幼兒來說相當重要，是幼兒生活中重要的一部分。遊戲是幼兒日常生活中自然存在的現象和需要，世界各地的兒童都以各種方式進行遊戲（Roopnarine, Johnson, & Hooper, 1994；Schwartzman, 1978；黃瑞琴， 2009）。以下依據學者參考各家看法與綜合相關理論，提出遊戲具有特徵如下（廖信達，2003；吳幸玲，2003）：（一）遊戲由內在動機引起：幼兒遊戲不受外在趨力所影響，由內在動機引發所從事的活動，自動自發、無外在目的的行為。（二）遊戲重過程而輕結果：幼兒投入遊戲之中，有趣是支撐幼兒持續遊戲的原動力，不在乎玩出什麼結果或學到什麼。（三）遊戲具有歡樂的特徵：遊戲本身具有歡樂、有趣的特質，通常被認為是「歡笑、愉悅及歡樂」，孩子快樂、喜悅地遊戲，且能非常專注於遊戲之中。（四）自願且主動參與遊戲：孩子常常主動參與遊戲，他們認為遊戲是有趣的。（五）遊戲沒有外在強加的規則：幼兒在進行遊戲時，彼此瞭解並有共識一起建立規則，而不是外在強加的規則，幼兒能隨時溝通調整。（六）遊戲是幼兒進行瞭解、探索世界的過程：透過遊戲，在自然生活的情境下，從人與人最原始的互動中去察覺、展開、獲得最充分的學習。綜合上述遊戲的特徵，可以瞭解遊戲對幼兒來說是主動參與且自動自發，在遊戲的過程中是愉悅、歡樂及有趣的。遊戲是他們發展成就感的地方，也是有意義活動的主要表現。遊戲可滿足幼兒內在情感的表達及控制環境的成就感，還能學到面對新事物的能力，成為日後扮演好各種角色的先決條件。因此，幼兒園教師如果能 26.