不同認(rèn)知負(fù)荷條件下兒童在拉丁方任務(wù)上的問題解決

陳雪梅 張麗

摘 要 本文探討了時(shí)間限制和無時(shí)間限制兩種認(rèn)知負(fù)荷條件下兒童在難度不同的拉丁方任務(wù)上的問題解決成績。結(jié)果表明：（1）認(rèn)知負(fù)荷對兒童成績的影響與任務(wù)難度有很大關(guān)系。（2）有些任務(wù)上年級和認(rèn)知負(fù)荷存在一定的交互作用。

關(guān)鍵詞 外在認(rèn)知負(fù)荷 任務(wù)難度 拉丁方任務(wù)

中圖分類號：G61 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

Children's Performance on Latin Square Task in Different Cognitive Load

CHEN Xuemei, ZHANG Li

( School of Psychology, Southwest University, Chongqing 400715)

Abstract This paper discusses the Latin Square tasks of different difficulty levels. We aimed to explore whether the influence of cognitive load on childrens performance related to the task difficulty. The cognitive load depended on whether the time to solve the tasks was restricted.

Key words extraneous cognitive load; task difficulty; Latin Square task.

1 問題提出

認(rèn)知負(fù)荷概念主要來自Sweller①的認(rèn)知負(fù)荷理論，指加工特定數(shù)量信息要求的“心理能量”的水平。Sweller認(rèn)為，問題解決和學(xué)習(xí)過程中的各種認(rèn)知加工活動(dòng)均需消耗工作記憶資源，而我們的工作記憶資源是有限的，因此若所有活動(dòng)所需的資源總量超過個(gè)體擁有的工作記憶資源總量，就會(huì)導(dǎo)致個(gè)體的問題解決與學(xué)習(xí)過程難以順利完成。

根據(jù)認(rèn)知負(fù)荷理論的觀點(diǎn)，認(rèn)知負(fù)荷有三種類型：即內(nèi)在認(rèn)知負(fù)荷、外在認(rèn)知負(fù)荷和有效認(rèn)知負(fù)荷。為了促進(jìn)個(gè)體的學(xué)習(xí)和遷移，應(yīng)該增加相關(guān)認(rèn)知負(fù)荷，這可以通過讓兒童進(jìn)行多樣化的練習(xí)、給予兒童有限的指導(dǎo)和反饋等方法實(shí)現(xiàn)。因?yàn)閮?nèi)在認(rèn)知負(fù)荷不可改變，因此要促進(jìn)認(rèn)知活動(dòng)的順利進(jìn)行，主要是降低外在認(rèn)知負(fù)荷。降低外在認(rèn)知負(fù)荷，能夠提高有效認(rèn)知負(fù)荷。那么哪些因素是外在認(rèn)知負(fù)荷的來源呢？

以往有研究指出提供給個(gè)體的加工時(shí)間是認(rèn)知負(fù)荷重要的參數(shù)，認(rèn)知負(fù)荷與任務(wù)的加工時(shí)間呈反比，例如，Barrouillet等人②提出的基于時(shí)間的資源共享模型，就非常強(qiáng)調(diào)加工時(shí)間長短對認(rèn)知負(fù)荷和工作記憶廣度的影響。而其他人主張用加工時(shí)間來說明工作記憶廣度的差異和年齡差異。Schweizer③的研究也表明，無時(shí)間限制條件下個(gè)體在推理任務(wù)上的成績與在反應(yīng)時(shí)任務(wù)上的成績以及正確率有更大的相關(guān)。

需要思考的是，如果個(gè)體完成復(fù)雜性不同的任務(wù)，是否無時(shí)間限制總能降低認(rèn)知負(fù)荷從而促進(jìn)個(gè)體在任務(wù)上的成績，這是本研究擬探討的問題。我們將考察兩種認(rèn)知負(fù)荷條件下兒童在復(fù)雜性不同的拉丁方任務(wù)上的成績是否存在差異。第一種條件下，強(qiáng)調(diào)兒童要既快又準(zhǔn)確地完成任務(wù)，同時(shí)不給被試提供筆和紙，這時(shí)兒童的認(rèn)知負(fù)荷較大，稱為有時(shí)間限制條件。第二種條件下，指導(dǎo)語中明確指出強(qiáng)調(diào)正確率而不是強(qiáng)調(diào)反應(yīng)時(shí)，同時(shí)給被試提供筆和紙，此條件下兒童的認(rèn)知負(fù)荷較小，稱為無時(shí)間限制條件。

2 研究對象與方法

2.1 被試

選取某普通小學(xué)2-5年級兒童共254名，其中二年級67人平均年齡8.07歲；三年級69人，平均年齡8.99歲；四年級57人，平均年齡10.00歲，五年級61人，平均年齡11.26歲。

2.2 測驗(yàn)任務(wù)

拉丁方任務(wù)指如何處理方格中的拉丁字母或數(shù)字排列方式，使每個(gè)字母或數(shù)字在每行每列都出現(xiàn)并且僅出現(xiàn)一次。本研究中，任務(wù)要求1，2，3，4四個(gè)數(shù)字在4?方格中的每行每列都要出現(xiàn)并且只能出現(xiàn)一次，讓兒童根據(jù)已知方格中的數(shù)字推斷某一未知方格中的數(shù)字是什么。我們設(shè)計(jì)了五種難度水平的任務(wù)。

2.3 研究程序

本研究是被試間設(shè)計(jì)，抽取的每個(gè)班級中一部分被試接受第一種認(rèn)知負(fù)荷條件；另外一部分被試接受第一種認(rèn)知負(fù)荷條件。具體施測時(shí)采取了小團(tuán)體集體施測，每次施測15-20個(gè)兒童。正式施測前，進(jìn)行練習(xí)。任務(wù)是在兒童的一次計(jì)算機(jī)課堂上施測的，兩種認(rèn)知負(fù)荷條件下兒童完成任務(wù)大約需要20-30分鐘。

3 結(jié)果分析

分析了兩種認(rèn)知負(fù)荷條件下不同年級兒童在拉丁方任務(wù)上的成績是否存在差異。以年級和認(rèn)知負(fù)荷為自變量，兒童在拉丁方任務(wù)上的反應(yīng)時(shí)為協(xié)變量，兒童在五類拉丁方任務(wù)上的成績?yōu)橐蜃兞浚M(jìn)行多元方差分析。結(jié)果表明：

第一類任務(wù)上反應(yīng)時(shí)對兒童的成績有顯著預(yù)測作用，F(xiàn)（1，245）=4.07，p＜0.05，認(rèn)知負(fù)荷主效應(yīng)、年級主效應(yīng)和交互作用均不顯著。

第二類任務(wù)上反應(yīng)時(shí)對兒童的成績沒有顯著預(yù)測作用，工作認(rèn)知負(fù)荷主效應(yīng)顯著，F(xiàn)（1，245） = 4.26，p＜0.05，沒有時(shí)間限制且給兒童提供紙筆的情況下兒童的成績要差于有時(shí)間限制且不能用紙筆的情況下的成績，年級主效應(yīng)和交互作用均不顯著。

第三類任務(wù)上反應(yīng)時(shí)對兒童的成績有顯著預(yù)測作用，F(xiàn)（1，245） = 17.95，p＜0.001，年級主效應(yīng)顯著，F(xiàn)（3，245） = 2.93，p＜0.05，年級和認(rèn)知負(fù)荷交互作用顯著，F(xiàn)（3，245） = 2.89，p＜0.05。

第四類任務(wù)上反應(yīng)時(shí)對兒童的成績沒有顯著預(yù)測作用。認(rèn)知負(fù)荷主效應(yīng)顯著，F(xiàn)（1，245） = 14.64，p＜0.001，年級和認(rèn)知負(fù)荷交互作用顯著，F(xiàn)（3，245） = 3.78，p＜0.01。

第五類任務(wù)上反應(yīng)時(shí)對兒童的成績沒有顯著預(yù)測作用，認(rèn)知負(fù)荷主效應(yīng)顯著，F(xiàn)（1，245） = 5.38，p ＜0.05。沒有時(shí)間限制且給兒童提供紙筆的情況下兒童的成績要優(yōu)于有時(shí)間限制且不能用紙筆的情況下的成績。年級主效應(yīng)也顯著，F(xiàn)（3，245） = 6.36，p＜0.001。

4 討論

本研究說明認(rèn)知負(fù)荷對兒童成績的影響和任務(wù)難度有很大關(guān)系。（1）認(rèn)知負(fù)荷較小時(shí)有利于對較難任務(wù)的解決。（2）對于中等難度的任務(wù)，降低認(rèn)知負(fù)荷未必有利于任務(wù)的解決。（3）對難度很小的任務(wù)，認(rèn)知負(fù)荷的大小不影響其問題解決。認(rèn)知負(fù)荷理論最關(guān)注的就是如何降低認(rèn)知負(fù)荷，以促進(jìn)對復(fù)雜性較大的任務(wù)的解決。然而，對于中等復(fù)雜性的任務(wù)，降低認(rèn)知負(fù)荷，成績反而降低。其原因可能是對于中等難度的任務(wù)，通過給兒童提供無時(shí)間限制和提供紙筆的條件來降低認(rèn)知負(fù)荷，可能增加了所謂的外在認(rèn)知負(fù)荷，因而干擾了兒童對問題的解決。年級和認(rèn)知負(fù)荷條件的交互作用，也與任務(wù)難度有關(guān)。因?yàn)殡S著年級的增長，兒童的工作記憶能力不斷提高，原先復(fù)雜的任務(wù)對兒童來講就不再復(fù)雜，因此兒童年齡較小時(shí)降低認(rèn)知負(fù)荷可能其成績有很大提高，但隨著兒童年齡的增長，認(rèn)知負(fù)荷的大小對兒童的成績將不會(huì)有影響。

概括來講，本研究的啟示在于，認(rèn)知負(fù)荷的影響與任務(wù)的復(fù)雜性有很大關(guān)系。復(fù)雜性較大的任務(wù)，內(nèi)在認(rèn)知負(fù)荷比較高，這時(shí)降低外在認(rèn)知負(fù)荷十分重要，而如果復(fù)雜性較小的任務(wù)，內(nèi)在認(rèn)知負(fù)荷很低，即使外在負(fù)荷較高，個(gè)體也有足夠的工作記憶資源，因此這時(shí)降低外在認(rèn)知負(fù)荷的重要性并不是很大。不過有趣的是，對于中等難度的任務(wù)，認(rèn)知負(fù)荷的大小對其影響如何呢？本研究中中等難度的任務(wù)在認(rèn)知負(fù)荷較小時(shí)成績反而出現(xiàn)下降，原因可能是降低時(shí)間帶來的認(rèn)知負(fù)荷時(shí)反而增加了其他的外在認(rèn)知負(fù)荷。這意味著什么是需要降低的外在認(rèn)知負(fù)荷，什么是需要增加的有效認(rèn)知負(fù)荷并不是固定不變的，與任務(wù)特點(diǎn)也有關(guān)系，而且也可能與具體的情境有關(guān)，將來的研究可以對此進(jìn)行探討。

注釋

① Sweller, J. Cognitive load during problem solving: Effects on learning [J]. Cognitive Science, 1988, 12: 257-285.

② Barrouillet, P., & Camos, V. Developmental increase in working memory span: Resource sharing or temporal decay? [J]. Journal of Memory and Language,2001.45(1):1-20.

[3] Schweizer, K. The speed-accuracy transition due to task complexity. Intelligence,1996.22:115- 128.