語音記憶和中央執行功能在不同年級兒童解碼和語言理解中的作用*

趙 鑫 李紅利 金 戈 李世峰周愛保 梁文佳 郭紅霞 蔡亞亞

(1甘肅省行為與心理健康重點實驗室, 西北師范大學, 蘭州 730070)

(2西北師范大學心理學院, 蘭州 730070) (3蘭州城市學院教育學院, 蘭州 730070)

1 引言

閱讀理解是人類最復雜、最重要的認知活動之一(Fiske, Kendeou, McMaster, & Christ, 2016)。閱讀理解過程依賴個體的認知資源, 閱讀的內容越復雜,對認知的要求也會越高(Christopher et al., 2012;Perfetti & Stafura, 2014)。研究表明, 工作記憶對閱讀能力的發展具有重要的影響, 尤其是在充分理解閱讀內容方面(Swanson, 2000)。工作記憶涉及到對輸入的信息進行暫時存儲和加工的能力, 不僅能夠對輸入的信息進行暫時的存儲, 同時能夠從長時記憶中提取相關的信息, 這在復雜的認知活動中起到了重要的作用(Baddeley, 2003)。工作記憶是一個容量有限的記憶系統, 主要由語音回路(phonological loop)、視覺-空間模板(visual-spatial sketchpad)和中央執行系統(central executive system)三個不同的子成分組成(Baddeley, 1992)。語音記憶被定義為一種記憶語音信息及其相關順序的能力, 是工作記憶的一部分, 涉及到工作記憶中的語音回路(Fortier &Simard, 2017)。語音回路主要負責語音信息的編碼、保持和操作, 通過語音編碼將語音信息保存在短時語音存儲中, 主要包括語音存儲(phonological store)和發音復述過程(articulatory rehearsal process)兩個子成分。語音存儲涉及到對語言信息進行暫時存儲(大約 2秒)的能力; 發音復述過程主要是通過內部言語對語音信息進行復述來阻止信息的衰減, 使語音信息能夠更好地被保存下來(Baddeley, Gathercole,& Papagno, 1998)。中央執行功能作為工作記憶的核心成分, 主要負責協調語音回路和視覺-空間模板活動、資源分配和注意轉換等任務(Baddeley,2003)。

大量研究表明, 語音記憶(phonological memory)和中央執行功能(central executive function)是影響閱讀的兩個重要因素(García-Madruga, Vila, Gómez-Veiga, Duque, & Elosúa, 2014; Ramus, Marshall, Rosen,& van der Lely, 2013; Sesma, Mahone, Levine, Eason,& Cutting, 2009)。語音記憶是言語信息進入閱讀過程的首要通道, 無論是口語信息的輸入(直接通過語音編碼進行), 還是文本信息的輸入(需要先由文字轉化為語音和語義)都需要語音系統的參與, 語音記憶對閱讀理解至關重要(Layes, Lalonde, Mecheri,& Reba?, 2015)。Layes, Lalonde, Mecheri和 Reba?(2015)考察了語音記憶和閱讀相關技能對字詞閱讀和閱讀理解的影響, 結果表明, 語音記憶能夠預測兒童的字詞閱讀能力。Jared, Ashby, Agauas和Levy(2016)對五年級兒童的語音記憶在詞義激活中的作用進行了考察, 結果也發現, 語音記憶在早期閱讀的獲得中具有重要的作用。中央執行功能主要負責協調工作記憶中的其他成分, 并且主管信息加工的注意控制和注意分配過程, 這在兒童的閱讀理解過程中起到至關重要的作用(Butterfuss & Kendeou,2018; Potocki, Sanchez, Ecalle, & Magnan, 2017)。Potocki等人(2017)考察了中央執行功能在兒童和青少年閱讀理解中的作用, 結果表明, 中央執行功能對五年級兒童文本理解的推理能力具有顯著預測作用。中央執行功能是一種復雜的認知結構, 包括了抑制(inhibition)、刷新(updating)和轉換(transform)三個獨立的成分(Miyake et al., 2000)。研究表明, 不同中央執行功能的成分在閱讀過程中扮演著獨特的角色(Kieffer, Vukovic, & Berry, 2013)。

如前所述, 語音記憶和中央執行功能在閱讀理解中起到重要的作用。但是, 語音記憶和中央執行功能在閱讀理解不同成分中起到的作用是否相同,目前還沒有研究直接去探討。閱讀理解本身是一個復雜的過程, 包括了字詞解碼、語言理解以及句法和語法分析等加工過程(Gough & Tunmer, 1986;Tunmer & Chapman, 2012)。根據Gough和Tunmer(1986)提出的簡單閱讀觀(The Simple View of Reading,簡稱 SVR), 解碼(decoding, 簡稱為 D)和語言理解(language comprehension, 簡稱為 C)是閱讀理解的兩個核心成分。其中, 解碼主要涉及到對單個字詞的識別能力, 語言理解主要涉及到口語理解的能力(Gough & Tunmer, 1986)。目前, 對工作記憶和閱讀理解關系的研究, 很少有研究把閱讀理解中的解碼和語言理解進行區分, 不能明確語音記憶和中央執行功能在閱讀的解碼和語言理解中到底扮演著什么樣的角色。因此, 本研究主要考察語音記憶和中央執行功能在解碼和語言理解中是否起到了不同的作用。

以往研究發現, 語音記憶是影響字詞識別能力的重要因素, 尤其是對詞義的激活(Ramus et al.,2013)。語音記憶在建立長時記憶與詞語學習的語音形式之間起到關鍵作用, 尤其是對建立新詞的語義表征至關重要(Gupta & Tisdale, 2009)。相關研究也證明, 兒童在語音記憶測驗中的分數能夠更好地預測詞匯知識學習的表現(Gathercole, Tiffany, Briscoe,& Thorn, 2005)。這些發現為語音記憶直接影響詞匯習得的假說提供了有力的支持。另一項研究表明,作為工作記憶核心成分的中央執行功能在閱讀連貫性的發展以及推理方面更重要一些(Arrington,Kulesz, Francis, Fletcher, & Barnes, 2014)。在對閱讀困難兒童的研究中也發現, 閱讀理解困難兒童并不是在語音記憶和中央執行功能方面都存在缺陷(Swanson, Zheng, & Jerman, 2009)。特殊閱讀困難兒童(在字詞識別中不存在缺陷的兒童)在語音記憶方面并不存在缺陷(Catts, Adlof, Hogan, & Weismer,2005; Ramus et al., 2013)。但是, 有研究表明, 特殊閱讀困難兒童潛在地受到了工作記憶能力的限制(Montgomery, Magimairaj, & Finney, 2010)。此外,研究發現, 閱讀流暢但是不能理解的兒童可能在中央執行功能方面存在缺陷(Sesma et al., 2009)。因此我們假設, 語音記憶是解碼的重要預測因素, 中央執行功能是語言理解的重要預測因素。

研究發現, 成人的閱讀理解能夠更大程度地依賴一般知識的運用, 工作記憶對兒童閱讀理解能力的影響更大一些(Carretti, Cornoldi, de Beni, & Romanò,2005)。此外, 研究表明, 閱讀和工作記憶的關系隨著年級的發展而變化, 在早期階段主要表現為工作記憶對閱讀的影響, 而后會逐漸表現為工作記憶與閱讀相互作用的模式(Peng et al., 2017)。因此, 本研究主要考察語音記憶和中央執行功能對兒童解碼和語言理解的影響, 并進一步探討了這種影響模式在不同年級階段的表現是否存在差異。閱讀獲得的一種普遍觀點是, 在兒童閱讀發展的早期, 語音記憶對詞義的激活非常關鍵(Jared et al., 2016)。隨著整個兒童早期閱讀的學習, 字詞識別逐漸變得自動化, 語音記憶在閱讀中的作用會有所減小, 工作記憶容量能夠直接影響到閱讀理解技能的發展(Seigneuric & Ehrlich, 2005)。隨著兒童閱讀經驗的積攢, 閱讀的主要任務從解碼轉變為理解, 背景知識、語法和詞匯知識在長時記憶中積累, 工作記憶則可能用于整合語言、知識經驗以滿足閱讀理解的需要(Peng et al., 2017)。中央執行功能與更高水平的閱讀理解緊密相連, 包括對閱讀信息的計劃、組織和監測等方面(Cutting, Materek, Cole, Levine, &Mahone, 2009)。而且研究表明, 中央執行功能是小學階段閱讀成績的一個縱向預測因子(Meixner,Warner, Lensing, Schiefele, & Elsner, 2018)。因此我們假設, 隨著年級水平的提高, 語音記憶在解碼中的作用會逐漸減弱, 而作為工作記憶核心成分的中央執行功能在語言理解的發展中保持穩定的預測作用。

對于小學生閱讀的發展, 有研究者提出了“六個發展階段”理論, 即一、二年級為閱讀活動的啟蒙階段, 三、四年級為閱讀活動的建立, 五、六年級進入閱讀活動的運用階段(Dale & Chall, 1948)。小學生在經過了一、二年級閱讀學習的啟蒙階段, 到三年級之后能夠理解詞語意義并且能夠掌握獨立閱讀活動的基本理解策略, 對此階段小學生閱讀能力的考察更有助于了解兒童閱讀中的解碼和語言理解的實質。因此, 本研究將通過一系列任務考察三～六年級兒童在解碼、語言理解、語音記憶和中央執行功能方面的表現, 通過對各任務關系的分析來驗證本研究的假設。具體而言：首先, 采用漢字認讀測驗、詞語閱讀測驗和假詞拼讀測驗考察兒童的解碼能力, 通過聽力理解測驗考察兒童對輸入的語言信息進行理解的能力。其次, 采用數字廣度任務和非詞廣度任務考察兒童語音記憶的表現; 同時,采用GO/NOGO任務、Stroop任務、數字轉換和數字刷新任務對兒童的中央執行功能各子成分進行考察。最后, 通過相關分析和結構方程模型等統計分析來驗證本研究的假設。在Baddeley (1992)的工作記憶理論、Gough和 Tunmer (1986)的簡單閱讀觀、Miyake等人(2000)提出的中央執行功能子成分理論的基礎上, 結合本研究的研究假設和目的, 我們想進一步探究不同中央執行功能成分在解碼和語言理解中的作用。此外, 在本研究中, 中央執行功能的各任務指標反映了不同的認知能力, 其中,干擾效應指標反映了個體的沖突抑制能力, NOGO正確率指標反映了個體的反應抑制能力, 刷新成績和轉換代價分別反映了個體的刷新能力和轉換能力。因此, 在控制了年齡以一般認知能力的影響后,我們構建了本研究的假設理論模型, 如圖1所示。

2 方法

2.1 被試

選取了某小學 256名三～六年級的小學生參與研究, 其中 1名學生未完成所有的測驗, 在數據分析階段對其數據進行剔除, 有效人數為255人, 其中,男生131人, 女生124人, 年齡范圍是8.00～12.83歲,平均年齡為10.06歲(SD = 1.28), 各年級人數情況詳見表1。所有被試的聽力、視力或矯正視力均正常, 所有兒童參與實驗均得到了家長和班主任老師的知情同意。實驗結束后給予一定的報酬。

圖1 語音記憶和中央執行功能與解碼和語言理解關系的假設理論模型

表1 被試人口學變量

2.2 測驗工具

2.2.1解碼測驗

(1) 漢語字詞認讀測驗

字詞認讀測驗是對小學生解碼能力的考察(Zhang, 2017)。在本研究中, 字詞認讀測驗主要包括了漢字認讀和詞語認讀兩個獨立測驗。漢字認讀測驗由150個由易到難的漢字組成。測驗要求兒童從測驗文本的最頂部開始, 從左至右、從上到下依次大聲朗讀每一個漢字, 每讀對一個漢字記為1分,正確閱讀的個數作為被試在漢字認讀測驗中的成績(Song et al., 2015)。該測驗在本研究中的內部一致性信度系數為0.973。

詞語閱讀測驗是參照Xue, Shu, Li, Li和Tian(2013)漢字命名測驗編制而成, 保證測驗編制的可靠性和有效性。測驗選用的詞語是依據小學生標準課程教材和預實驗進行選取, 所有詞語均符合小學生字詞要求的年級特征。測驗材料的選擇是從小學語文義務教育課程標準實驗教科書(人教版)中選取了300個詞語, 從二～六年級各隨機選取12名學生對這些詞語進行命名, 計算每個詞語命名的正確率,選取詞語的標準是每個詞語命名的正確率高于 0.1但是低于0.95。這些詞語的篩選是建立在小學生教材的選取和查頻資料基礎上, 具有一定的科學性和可靠性。在正式測驗時, 將篩選出的詞語按照預實驗數據的正確率從高到低的順序編制成詞語認讀測驗, 所有詞語印在 A4的紙上, 每張上面包括 30個詞語, 這些詞語分布在 5×6的表格內, 測驗時要求被試準確地朗讀出每一個詞語, 沒有時間限制,記錄被試正確閱讀的個數。該測驗在本研究中的克倫巴赫α系數為0.983, 具有較好的內部一致性信度。

(2) 假詞拼讀測驗

假詞拼讀測驗是考察學生對形-音對應規則的掌握, 也是考察解碼能力的一個指標(Leong, Tse,Loh, & Hau, 2008)。和字母語言體系(如英語)的解碼不同, 拼音文字的語音原理是“形-音一致性原理”, 而漢語的發音原理為“正字法-語音一致性原理” (Ho & Bryant, 1997)。字母語言體系的解碼主要是將單詞分解成語音片段, 這些語音片段對應于字母或字母系列, 每一個字母都有固定的發音標準,比如說：f讀作/f/。在漢語體系中, 每個漢字就代表一個語素, 每個語素包括兩個字形成分：一個是提供語素發音的語音信息, 一個是表示語素語義的基本成分, 比如說“蜂、蝶、蚊”字, 從語義成分來看,這三個字都表示昆蟲范疇, 但是讀音完全不同。因為漢字的發音主要取決于提供發音的字形成分, 即發音部首, 比如說：“蚊”字的“文”部分表示發音結構(Ho & Bryant, 1997)。因此, 基于漢語“正字法-語音一致性原理”的理論框架, 本研究編制了假詞拼讀測驗, 旨在考察詞語序列改變后, 被試對正字法-語音一致性的掌握情況。在測驗編制上也借鑒了非詞廣度任務中非詞材料的選擇(王曉麗, 陳國鵬, 馬娟子, 孫秀慶, 孫志鳳, 2013)。材料選擇主要結合了劉源等人(1990)編著的《現代漢語常用詞詞頻詞典》中使用頻度比較高的字(比如說：本, 使用頻度是6516次)和小學語文義務教育課程標準實驗教科書中要求掌握的生字表中的字。假詞測驗材料的編制也是基于預實驗的結果, 所有假詞印在在A4的紙上, 分布在5×9的表格內。在假詞拼讀測驗中, 要求被試正確地閱讀每一組假詞, 包括每個字的音調, 沒有時間限制, 記錄被試正確閱讀的個數。該測驗為個別施測, 整個測驗大概需要2分鐘。該測驗在本研究中的克倫巴赫 α系數為 0.926, 具有較好的內部一致性信度。

2.2.2語言理解測驗

語言理解測驗主要考察兒童對輸入的句子和短文的理解能力, 通常采用聽力理解的形式進行測驗(Tunmer & Chapman, 2012)。本研究的聽力理解測驗材料的選擇參考 Song等人(2015)用到的閱讀理解測驗材料, 同時結合國家漢辦孔子學院總部編制的新漢語水平等級考試(HSK)真題的考題形式。所有測驗材料均由兩名播音主持專業的研究生(一名男生, 一名女生)錄制成 MP3格式使用。本研究的聽力理解測驗主要由對話理解和短文理解兩大部分組成, 綜合考察兒童的語言理解能力。除了每個題目的選項是用文本形式呈現給被試外, 所有內容均以語音形式呈現。在該測驗中, 對話理解主要包含20個題目, 每個題目有4個選項供選擇, 要求被試在聽完對話之后從提供的4個選項中選擇出正確答案, 每段對話讀一遍; 短文理解主要由 4篇短文組成, 短文的字數在200字～450字之間, 每篇短文后包括5個和閱讀內容相關的問題, 被試需要在聽完短文后依次聽每個問題, 并且從4個備選答案中選擇一個最恰當的答案。聽力開始前會呈現1個題目作為例子使被試熟悉整個聽力理解測驗的程序和要求。該測驗為集體施測, 整個測驗大約需要20分鐘。該測驗在本研究中的內部一致性信度系數為0.777。

2.2.3一般認知能力

對兒童一般認知能力的考察采用張厚粲和王曉平(1989)修訂的中文版瑞文標準推理測驗。該測驗主要包括 60個項目。每一個圖形項目中都會有一塊空缺, 兒童需要從6個或者8個備選的圖形選項中選擇一個和原圖形缺失部分最符合的選項。正確回答的項目總數作為兒童在瑞文標準測驗中的總得分。該測驗在本研究中的內部一致性信度系數為0.862。

2.2.4語音記憶測驗

(1) 數字廣度任務

數字廣度任務是一種常用的評價語音記憶能力的一個指標(O'Brien, Segalowitz, Freed, & Collentine,2007)。在數字廣度任務中, 以語音形式隨機出現1～9的數字, 每個數字呈現 1秒, 數字長度由 2個逐漸增加到 11個, 被試需要在數字呈現后立即按順序回憶數字。每個長度均會有三次嘗試, 正確回答兩次及以上則長度增加一個, 否則測驗停止。以被試三次全部回答正確的最大廣度作為被試在數字廣度任務中的成績, 如果在下一個長度有一次正確則廣度增加 1/3。該測驗在本研究中的內部一致性信度系數為0.789。

(2) 非詞廣度任務

非詞廣度也是評估語音記憶能力的任務之一(王曉麗 等, 2013; O'Brien et al., 2007)。非詞廣度任務和數字廣度任務相似, 只是實驗的材料變為無意義的非詞。在漢語的研究中, 非詞主要是由兩個漢字組合在一起, 組成一個完全沒有任何意義的詞,比如說：句芽。在實驗任務中, 對于非詞的選擇主要是結合了劉源等人(1990)編著的《現代漢語常用詞詞頻詞典》中使用頻度比較高的字, 同時保證兩個字的組合沒有任何意義, 并且在語音上也避免由于諧音而使非詞有意義。測驗程序和計分方式同數字廣度任務。該測驗在本研究中的內部一致性信度系數為0.691。

2.2.5中央執行功能測驗

(1) GO/NOGO任務

GO/NOGO任務是對被試反應抑制能力的考察(Zhao, Chen, & Maes, 2018)。在這一任務中會給被試呈現GO刺激和NOGO刺激, 需要被試對GO刺激進行按鍵反應, 對NOGO刺激不做反應, GO刺激和 NOGO刺激呈現的比率各占 50%。實驗總共包括2個練習block (每個block包含10個GO試次和10個NOGO試次)和4個正式實驗block (每個block包含50個GO試次和50個NOGO試次), 整個正式實驗包括400個試次。每個block開始, 首先會在屏幕中央呈現1000 ms的注視點“＋”, 之后隨機呈現600 ms的刺激, 刺激后出現空屏, 緊接著進入下一個試次。在正式實驗的4個block中, 其中兩個 block是出現字母 X按“J”鍵(GO試次), 出現字母Y不反應(NOGO試次), 其余兩個block與之相反, 即出現字母 Y按“J”鍵(GO試次), 出現字母X不反應(NOGO試次), 這兩種情況下都包括一個練習讓被試熟悉實驗流程, 練習的正確率達到85%以上進入正式實驗, 整個實驗時間大約需要15分鐘。

(2) Stroop任務

Stroop任務是對被試沖突抑制能力的考察(Zhao et al., 2018), 在該實驗任務中, 實驗材料包括兩個表示顏色的漢字(“紅”和“綠”)和一個無意義字符串(“####”), 被試需要對呈現的漢字或字符串的顏色進行按鍵反應, 看見紅色按“F”鍵, 看見綠色按“J”鍵。該任務總共包括三種條件：一致條件(紅色的“紅”字和綠色的“綠”字)、不一致條件(紅色的“綠”字和綠色的“紅”字)和中性條件(紅色的“####”和綠色的“####”)。每個block開始, 會在屏幕中央呈現500 ms的注視點“＋”, 接下來是 1000 ms的空屏,空屏之后呈現 1500 ms的刺激, 刺激后出現空屏,緊接著進入下一個試次。實驗總共包括 1個練習block和3個正式實驗的block, 實驗開始會有一個練習讓被試熟悉實驗流程, 練習block總共包含18個試次, 被試正確率達到 85%以上進入正式實驗,正式實驗總共3個block, 每個block包括一致、不一致和中性三種條件, 每個條件下包括 12個試次,每個 block下總共 36個試次, 整個正式實驗包括108個試次。該任務主要記錄的數據指標包括不一致條件、一致條件、中性條件下的平均反應時以及干擾效應, 其中干擾效應等于不一致條件下的平均反應時減去中性條件下的平均反應時。整個實驗大約需要15分鐘, 被試可以在每個block間進行休息。

2.1 臨床療效比較 治療后，治療組治療總有效率明顯高于對照組(χ2=4.323，P<0.05)。見表1。

(3) 數字轉換任務

數字轉換任務是對被試轉換能力的考察(Zhao et al., 2018)。在該實驗任務中, 給被試呈現1～9的數字(不包括5), 當數字是紅色時, 判斷數字大于5還是小于5(任務A), 當數字是藍色時, 判斷數字是奇數還是偶數(任務 B)。實驗中包括了單一任務的執行(只執行任務A或任務B)和混合任務的執行任務(同時執行任務A和任務B)。任務A是依次呈現1～9(除了5)的紅色數字, 要求被試將數字和5比較大小, 大于5時按“A”鍵, 小于5的按“L”鍵; 任務B是依次給被試呈現1～9(除了5)的藍色數字, 要求被試對數字的奇偶性進行判斷, 奇數數字按“A”鍵,偶數數字按“L”鍵。實驗開始有兩個單一任務的練習block讓被試熟悉實驗流程。被試的正確率達到75%以上進入正式實驗, 正式實驗包括20個block,10個單一任務block和10個混合任務block, 單一任務和混合任務隨機呈現, 每個單一任務的 block包括8個試次, 每個混合任務的block包括17個試次, 整個正式實驗過程總共包含250個試次。整個實驗過程大約需要20分鐘, 被試可以在每個block間進行休息。主要的統計指標為單一試次、非轉換試次和轉換試次的平均反應時, 以及轉換代價和混合代價, 轉換代價等于轉換試次的平均反應時減去非轉換試次的平均反應時; 混合代價等于混合任務中非轉換試次的平均反應時減去單一任務條件下的平均反應時。

(4) 數字刷新任務

采用數字刷新任務對被試工作記憶中信息刷新能力進行考察(Zhao et al., 2018)。數字刷新任務包括簡單任務和困難任務兩種, 簡單任務中每個數字呈現的時間是 1750 ms, 困難任務中每個數字呈現的時間是750 ms。被試先完成簡單任務, 再完成困難任務。在整個任務中, 首先給被試隨機呈現0～9的一系列數字, 數字的系列包括5、7、9和11四個長度。每個系列的數字都是一個一個呈現, 要求被試不斷的復述出現的數字并且按順序記住最后出現的3個數字。例如, 屏幕上會依次出現6、8、5、4、7、2, 被試需要不斷記憶 6～68～685～854～547～472, 被試需要記住最后三個數字, 并把它們輸入屏幕的黑色框內然后按空格鍵進入下一個系列。簡單任務中總共包括1個練習block和兩個正式實驗的block, 練習的block包括8個試次, 每種長度隨機出現兩次, 正式實驗的每個block包括12個試次, 每個數字長度隨機出現3次。在困難任務中, 總共包括2個block, 每個block包括12個試次,每個數字長度隨機出現3次。簡單刷新任務和困難刷新任務的平均正確率作為刷新能力的指標。整個任務完成大約需要20分鐘, 被試可以在每個block間進行休息。

2.3 研究程序

以班級為單位對學生的閱讀情況進行考察, 對三～六年級共256名被試分別進行了漢字認讀測驗、詞語閱讀測驗、假詞拼讀測驗和語言理解測驗等閱讀能力測驗, 其中漢字認讀測驗、詞語閱讀測驗和假詞拼讀測驗為個別施測, 語言理解測驗為集體施測, 并通過瑞文標準測驗考察被試的一般認知能力,這些測驗均在安靜的環境下完成。接下來, 被試需要完成語音記憶和中央執行功能的所有任務, 其中數字廣度和非詞廣度任務主要是考察被試的語音記憶能力, 為個別施測。采用 GO/NOGO任務、Stroop任務、數字刷新任務和數字轉換任務分別考察被試的反應抑制、沖突抑制、刷新和轉換能力, 所有測驗均在安靜的微機室完成。本研究數據的收集均來自心理學專業的研究生, 所有人員在測驗前均接受了專業的培訓, 熟悉整個測驗的規則和程序。

2.4 數據分析

采用SPSS 16.0和AMOS 17.0對數據進行描述統計、方差分析、相關分析和驗證性因素分析等統計分析。

3 結果

3.1 各任務的描述統計以及差異檢驗結果

表2表示的是各年級被試解碼、語言理解、語音記憶和中央執行功能各任務的平均值和標準差。對不同年級被試在各測驗上的成績進行差異檢驗。由表2結果可見, 在所有年級的測驗中, 4個年級被試的一般認知能力之間存在顯著差異, F(3, 251) =3.15, p = 0.03 < 0.05, ηp2= 0.04。事后比較結果顯示,五年級和六年級學生的成績顯著高于三年級和四年級學生的成績(ps < 0.05)。漢字認讀測驗、詞語閱讀測驗、非詞閱讀測驗以及聽力理解測驗的成績在不同年級之間存在顯著差異, 高年級被試的成績要顯著高于低年級被試的成績：漢字認讀測驗F (3,251) = 73.69, p < 0.001, ηp2= 0.47; 詞語閱讀測驗F(3, 251) = 90.34, p < 0.001, ηp2= 0.52; 假詞拼讀測驗 F(3, 251) = 50.39, p < 0.001, ηp2= 0.38; 聽力理解測驗 F(3, 251) = 23.34, p < 0.001, ηp2= 0.22。具體事后比較結果詳見表2。

在語音記憶測驗中, 4個年級之間均存在顯著差異：數字廣度F(3, 251) = 4.78, p = 0.003 < 0.01,ηp2= 0.05, 事后比較結果顯示, 六年級學生的數字廣度顯著高于五年級、四年級和三年級學生的數字廣度(ps < 0.05); 非詞廣度 F(3, 251) = 7.49, p <0.001, ηp2= 0.08, 事后比較結果顯示, 五年級和六年級學生的非詞廣度顯著高于三年級和四年級學生的非詞廣度(ps < 0.05)。在中央執行功能方面, 干擾效應和轉換代價在4個年級之間并不存在顯著差異(ps > 0.05)。在刷新成績和NOGO正確率指標上均存在顯著差異(Fs > 2, ps < 0.05), 事后比較結果顯示, 無論是簡單刷新成績, 還是困難刷新成績,五年級和六年級學生的表現均顯著高于三年級和四年級學生的表現(ps < 0.01); 在NOGO正確率指標上, 六年級學生的成績顯著高于三年級學生的成績(p < 0.05)。

表2 不同年級解碼、語言理解、語音記憶和中央執行功能各任務的平均值和標準差以及方差分析的結果

3.2 語音記憶和中央執行功能與解碼和語言理解的相關分析

對所有被試年齡、一般認知能力、解碼成績、語言理解成績、語音記憶、中央執行功能各任務的成績進行相關分析, 結果如表3所示。結果顯示, 年齡與解碼和語言理解均存在顯著相關[r (255) = 0.58,p < 0.01; r (255) = 0.35, p < 0.01]。一般認知能力與解碼和語言理解也存在顯著相關[r (255) = 0.31,p < 0.01; r (255) = 0.35, p < 0.01]。在語音記憶方面,語音記憶與解碼顯著相關, r (255) = 0.36, p < 0.01;語音記憶與語言理解也存在顯著相關, r (255) =0.30, p < 0.05。在抑制測驗方面, 干擾效應與解碼和語言理解成績之間均未發現顯著相關[r (255) =0.05, p = 0.429 > 0.05; r (255) = 0.03, p = 0.590 >0.05]。NOGO正確率與解碼之間顯著相關, r (255) =0.15, p = 0.018 < 0.05; NOGO正確率與語言理解成績之間也存在顯著相關, r (255) = 0.20, p < 0.01。刷新成績與解碼和語言理解之間均存在顯著相關[r (255) = 0.48, p < 0.01; r (255) = 0.47, p < 0.01]。轉換代價與解碼之間發現顯著相關, r (255) = 0.18,p < 0.01; 轉換代價與語言理解也存在顯著相關,r (255) = 0.29, p < 0.01。

表3 解碼、語言理解、語音記憶和中央執行功能各任務之間的相關矩陣(n = 255)

3.3 語音記憶和中央執行功能與解碼和語言理解之間的結構方程模型

圖2表示的是語音記憶和中央執行功能與解碼成績和語言理解之間關系的修正后的模型。路徑系數的分析結果顯示, 語音記憶和刷新成績與解碼成績的路徑系數均達到了顯著性水平(γ = 0.18, p =0.008 < 0.01; γ = 0.25, p < 0.001), 這表明, 語音記憶對解碼成績具有顯著預測作用; 刷新成績對解碼成績也具有顯著預測作用。刷新成績和轉換代價與語言理解的路徑系數達到了顯著性水平(γ = 0.26,p < 0.001; γ = 0.16, p = 0.003 < 0.01), 這表明, 刷新成績和轉換代價顯著預測了語言理解的表現。此外,結果表明, 年齡和一般認知能力與解碼成績和語言理解之間的路徑系數均達到了顯著水平(ps < 0.01)。

表4 語音加工和中央執行功能與解碼和語言理解結構方程模型的擬合指標

圖2 三～六年級階段語音記憶和中央執行功能與解碼和語言理解關系的修正后的模型

3.4 不同年級階段兒童的語音記憶和中央執行功能與解碼和語言理解的相關分析

為了進一步了解不同年級階段被試的語音記憶和中央執行功能與解碼和語言理解的關系, 以三年級和四年級為一個階段, 以五年級和六年級為另一個階段, 對各任務中的成績進行相關分析。結果如表5和表6所示。

表 5表示的是三年級和四年級階段各任務之間的皮爾遜相關分析的結果。結果顯示, 年齡和各任務指標之間均不存在顯著相關(ps > 0.05)。一般認知能力與解碼成績和語言理解成績顯著相關[r (158) = 0.25, p < 0.01; r (158) = 0.29, p < 0.01]。語音記憶與解碼成績和語言理解之間均存在顯著相關[r (158) = 0.25, p < 0.01; r (158) = 0.22, p <0.01]。在中央執行功能方面, 刷新成績與解碼成績和語言理解存在顯著相關[r (158) = 0.36, p < 0.01; r(158) = 0.41, p < 0.01]。轉換代價只與語言理解存在顯著相關, r (158) = 0.27, p < 0.01。其他指標與解碼成績和語言理解之間均未發現顯著相關(ps > 0.05)。

表5 三年級和四年級被試各任務之間的相關矩陣(n = 158)

表6 五年級和六年級被試各任務之間的相關矩陣(n = 97)

表6表示的是五年級和六年級階段各任務之間的相關矩陣。結果顯示, 年齡只與解碼成績存在顯著相關, r (97) = 0.24, p = 0.020 < 0.05。一般認知能力與解碼成績和語言理解成績存在顯著相關[r (97) =0.35, p < 0.01; r (97) = 0.39, p < 0.01]。語音記憶與解碼之間存在顯著相關,r (97) = 0.30, p < 0.01; 而語音記憶與語言理解之間未發現顯著相關, r (97) =0.19, p = 0.069 > 0.05。在中央執行功能各任務中,干擾效應、NOGO正確率與解碼成績和語言理解之間的相關系數均未達到顯著水平(ps > 0.05)。刷新成績與解碼和語言理解之間存在顯著相關[r (97) = 0.41,p < 0.01; r (97) = 0.31, p < 0.01]。轉換代價只與語言理解存在顯著相關, r (97) = 0.24, p = 0.020 < 0.05。

3.5 不同年級階段兒童的語音記憶和中央執行功能與解碼和語言理解的結構方程模型

為了進一步考察不同年級階段語音記憶、中央執行功能對解碼和語言理解的影響, 依據本研究的假設模型對不同年級階段被試的結果進行檢驗。

圖3 三年級和四年級階段語音記憶和中央執行功能與解碼和語言理解關系的修正后的模型

由表 4可知, 三、四年級階段的各模型中, 修正后的假設模型各擬合指標最佳(圖 3), 模型與數據的擬合指標分別為：χ2= 25.179, df = 24, χ2/df =1.049, GFI = 0.974, CFI = 0.998, AGFI = 0.917,RMSEA = 0.018 < 0.06。這表明, 修正后的假設模型更優。圖3表示三年級和四年級階段語音記憶和中央執行功能與解碼成績和語言理解關系修正后的模型。路徑系數的分析結果顯示, 語音記憶和刷新成績與解碼成績的路徑系數達到了顯著性水平(γ = 0.19, p = 0.064 < 0.08; γ = 0.25, p = 0.004 <0.01), 這表明, 語音記憶和刷新成績對解碼成績具有顯著預測作用。刷新成績和轉換代價與語言理解的路徑系數達到了顯著性水平(γ = 0.28, p = 0.001 <0.01; γ = 0.16, p = 0.034 < 0.05), 這表明, 刷新成績和轉換代價顯著預測了語言理解的表現。此外, 結果顯示, 一般認知能力與語言理解的路徑系數顯著(γ = 0.15, p = 0.047 < 0.05), 表明一般認知能力顯著預測了語言理解的表現。

由表4可知, 五、六年級階段的各模型中, 假設模型的初始模型各擬合指標最佳(圖 4), 模型與數據的擬合指標分別為：χ2= 13.736, df = 25, χ2/df =0.549, GFI = 0.977, CFI = 1.000, AGFI = 0.927,RMSEA = 0.000 < 0.06。在假設模型的檢驗過程中,沒有出現相應的修正指標, 這表明, 初始模型具有良好的擬合度。圖4表示五年級和六年級階段語音記憶和中央執行功能與解碼成績和語言理解關系的初始模型。路徑系數的分析結果顯示, 語音記憶與解碼成績和語言理解的路徑系數均不顯著(ps >0.05)。在中央執行功能方面, 只有刷新成績與解碼成績的路徑系數顯著(γ = 0.30, p < 0.01), 其他路徑系數均未達到顯著性水平(ps > 0.05)。這表明, 只有刷新成績對解碼具有顯著預測作用。此外, 結果顯示, 年齡與解碼成績的路徑系數顯著(γ = 0.22, p <0.05); 一般認知能力與解碼成績和語言理解的路徑系數顯著(γ = 0.26, p < 0.01; γ = 0.33, p < 0.001)這表明, 一般認知能力對解碼和語言理解具有顯著預測作用。

4 討論

4.1 語音記憶和中央執行功能對解碼和語言理解的影響

本研究主要考察了語音記憶和中央執行功能對兒童解碼和語言理解的影響, 并探討了這種影響模式在不同年級階段的表現是否相同。結果發現,在控制了年齡和一般認知能力后, 語音記憶和刷新成績對兒童的解碼存在一定的預測作用, 刷新成績和轉換成績能夠顯著預測兒童語言理解的表現。

本研究證明, 語音記憶對兒童的解碼具有一定的預測作用, 而對兒童的語言理解不存在預測作用。這一研究結果和Oakhill, Cain和Bryant (2003)的研究一致, 他們的研究發現, 語音記憶可以很好地預測字詞閱讀能力。語音記憶在字詞閱讀過程中起到了重要的作用, 主要涉及到幫助兒童建構字母－語素之間的聯結(McDougall, Hulme, Ellis, &Monk, 1994)。語音記憶還涉及到能夠從長時記憶中提取相關的語音信息, 包括對語音信息暫時存儲和加工的能力(Gupta & Tisdale, 2009)。因此, 語音記憶可能會對閱讀的解碼過程產生一定的促進作用,這一作用更有助于單個字詞的閱讀。此外, 字詞信息通常存儲在言語系統的激活網絡中, 這可能更有利于不依賴上下文內容的自動情景下的快速字詞閱讀的表現(Stuart, 2006)。

圖4 五年級和六年級階段語音記憶和中央執行功能與解碼和語言理解關系的初始模型

相比語音記憶, 中央執行功能在兒童語言理解方面起到了更重要的作用。從認知負荷的角度出發,相比基本的解碼過程, 語言理解過程是一個不受閱讀者控制的過程, 需要大量工作記憶資源的參與(Peng et al., 2017)。語音記憶在語言理解過程中的作用就會有所減弱, 而需要更多認知資源投入0的中央執行功能在語言理解過程中可能會起到更重要的作用。相關研究也證明, 相比閱讀中基本的字詞識別, 工作記憶對更高水平的理解能力顯得更重要一些(Savage, Lavers, & Pillay, 2007)。本研究還發現, 中央執行功能的不同成分對解碼和語言理解的影響存在一定的差異。導致這一結果的原因可能是,中央執行功能的不同成分在閱讀理解過程中扮演著獨特的角色(Kieffer et al., 2013)。這一解釋也得到了相關研究的證實, Cutting等人(2009)的研究發現, 在評估閱讀理解方面時, 不同類型的中央執行功能之間存在一定的差異。相關研究也證實, 并不是所有類型的閱讀理解任務或閱讀理解問題都會涉及到中央執行功能(Eason, Goldberg, Young, Geist,& Cutting, 2012)。

在抑制控制方面, 本研究發現, 抑制控制能力(沖突抑制和反應抑制)對解碼和語言理解均沒有產生影響。Borella, Carretti和Pelegrina (2010)對抑制能力在不同閱讀理解方面的作用進行了考察, 結果發現, 抑制優勢反應不能解釋閱讀理解方面的的個體差異。Christopher等人(2012)對8～16歲兒童的中央執行功能與字詞閱讀和閱讀理解的關系研究發現, 在控制了命名速度、一般認知能力后, 抑制能力對字詞閱讀和閱讀理解表現沒有影響。他們認為,抑制能力對閱讀理解沒有產生影響是因為在閱讀中一般認知能力完全包括了抑制能力, 抑制能力在閱讀理解過程中并不具有特異性。這也表明, 不同的閱讀內容涉及到的認知能力也不同, 抑制控制能力對解碼和語言理解的影響可能還會受到其它因素的影響, 比如說, 一般認知能力、詞匯量等方面(Christopher et al., 2012)。

在刷新方面, 刷新對解碼和語言理解均存在一定的影響。閱讀的系列加工和理解文本信息涉及到連續操作和工作記憶的不斷刷新(Palladino, Cornoldi,de Beni, & Pazzaglia, 2001)。刷新在單個不相關字詞的閱讀中依然會存在一定的作用, 主要在于大量存儲在長時記憶中的關于字詞的語音信息太廣泛,對于單個字詞的解碼依然需要不斷地刷新記憶中的信息, 以便更有效地形成對字詞的識別(Palladino et al., 2001)。解碼雖然是閱讀的首要過程, 但是一旦閱讀者能夠通過解碼形成對文本內容詞義的激活, 就能夠根據語法結構和句法加工等過程形成對言語信息的理解(Stuart, 2006)。也就是說, 解碼是閱讀理解開始的基本過程, 而語言理解會涉及到更多認知資源的參與和更復雜的認知過程(Butterfuss& Kendeou, 2018)。在兒童的閱讀學習過程中, 刷新能力對于閱讀的理解過程非常關鍵, 因為閱讀者必須在工作記憶中保留相關的信息, 排除不相關信息,才能成功地構建一個連貫的文本表征(Butterfuss &Kendeou, 2018)。因此, 需要更多認知資源參與的刷新能力對語言理解具有重要的影響。

在轉換方面, 本研究發現, 轉換能力只對語言理解具有預測作用, 對解碼沒有明顯的影響。這可能是因為, 解碼是閱讀理解的基本過程, 更多的是一種自下而上的加工過程, 而語言理解是閱讀理解過程中更高水平的加工, 還需要協調自下而上(詞匯)和自上而下的(語用技能)的加工, 這一過程對信息的使用就需要注意轉換技能的參與(Butterfuss &Kendeou, 2018)。相關研究也證實, 轉換能力會影響語言理解和更高水平的語言理解技能的發展(Fiske et al., 2016)。相關研究也發現, 注意轉換不僅能夠直接預測閱讀理解的表現, 還可以通過影響語言理解能力間接地影響到閱讀理解的表現(Kieffer et al.,2013)。這就表明, 語言理解機制在轉換和閱讀關系中起到了重要的調節作用?？傮w而言, 轉換能力和語言理解之間的相關性更多地來源于語言理解過程需要協調多方面的知識建構, 需要不斷地轉換知識信息。

4.2 語音記憶和中央執行功能對不同年級階段兒童的解碼和語言理解的影響

本研究對不同年級階段兒童的語音記憶和中央執行功能在解碼和語言理解中的作用進行了橫向比較, 結果發現, 語音記憶和中央執行功能在解碼和語言理解中的作用會隨著年級的增長發生變化。從閱讀發展的角度來看, 閱讀是一種從單個字詞的解碼到自動化的、有效的字詞識別的過程, 也是從“學習閱讀” (learning to read)到“從閱讀中學習”(reading to learn)的一個不斷發展的過程(Yovanoff,Duesbery, Alonzo, & Tindal, 2005)。Seigneuric 和Ehrlich (2005)對工作記憶在兒童閱讀理解中的作用進行了縱向考察, 結果發現, 工作記憶在閱讀理解中的作用隨著年級的增長存在一種發展性的變化。

本研究發現, 語音記憶對解碼的預測作用隨著年級的增長逐漸消失。早期兒童的字詞識別更多地依賴于語音記憶形成字形-字音匹配的表征, 隨著年級的增長, 閱讀的其它技能在這一過程中可能起到了更為重要的作用, 比如說, 正字法規則、語義分析等(Harm & Seidenberg, 2004)。對于高年級階段的兒童而言, 閱讀的解碼技能逐漸發展成熟, 閱讀的功能有所改變, 對于高年級階段兒童的閱讀主要考察他們在閱讀過程中更高水平的理解能力(Fiske et al., 2016)。也有研究證明, 隨著兒童閱讀能力的不斷增長, 字詞識別能力逐漸變為自動化加工, 語音記憶在閱讀中的作用會有所減小, 而工作記憶容量對于閱讀理解的發展過程具有重要作用(Seigneuric& Ehrlich, 2005)。

不同年級階段, 刷新對兒童的解碼保持著穩定的預測作用。刷新對閱讀中解碼的影響可能是通過調節工作記憶中信息激活的潛在機制實現的(Palladino et al., 2001)。對于低年級兒童, 在解碼學習階段,需要不斷刷新記憶的信息, 建立更豐富的心理詞典,而對于高年級階段的兒童, 雖然解碼逐漸自動化,但是存儲的信息更加廣泛, 對于有效信息的選擇和保持仍然依賴于刷新的參與。在語言理解方面, 隨著年級的增長, 刷新對語言理解失去了預測作用。這可能是因為, 相比解碼, 語言理解是一個更為復雜的過程, 涉及到句子加工、語法加工、推理、理解監測等更加復雜的能力(Sesma et al., 2009), 單一的刷新能力可能不足以支持語言理解的所有過程。詞匯量、背景知識、推理能力和工作記憶容量可能在語言理解過程中起到了更為重要的作用(Fiske et al., 2016)。相關研究也證實了這一觀點, van Dyke,Johns和Kukona (2014)認為, 工作記憶與理解能力之間的聯系是因為工作記憶與許多其他閱讀技能之間存在共線性關系, 尤其是智力。本研究也發現,在不同年級階段, 一般認知能力對語言理解保持著穩定的預測作用。

隨著年級的增長, 轉換能力對語言理解失去了的預測作用。在兒童的發展過程中, 轉換能力對于語言理解的發展、加工策略的使用、規則的轉換等技能依然存在一定的影響。然而, 隨著年級的增長,兒童解碼和語言理解發展得更加成熟, 對一般知識的運用也會變得更加靈活, 相比轉換能力, 一般知識的儲備、推理能力可能在理解過程中會代替轉換能力發揮著更為重要的作用。相關研究也證實, 工作記憶和閱讀理解的關系會受到閱讀其他方面技能掌握的影響, 比如說語法技能、語用加工技能、理解監測能力等也是閱讀理解的重要組成部分(Fiske et al., 2016)。這在一定程度上也表明, 工作記憶和閱讀的關系本身就經歷著一種相互影響、相互作用的發展模式(Peng et al., 2017)。

本研究結果對以往工作記憶和閱讀理解關系的研究進行了驗證和補充, 結果表明, 不同工作記憶任務在閱讀的不同方面起到了不同的作用。語音記憶對兒童早期解碼具有重要作用, 中央執行功能不同成分對解碼和語言理解的影響不同。這也表明,兒童在不同工作記憶任務中的表現可能只預測閱讀過程的某些特定成分(Potocki et al., 2017)。此外,語音記憶和中央執行功能與閱讀的解碼和語言理解之間的關系在不同年級階段具有不同的表現。這也表明, 工作記憶和閱讀理解的關系經歷著一種動態發展的變化(Peng et al., 2017; Seigneuric & Ehrlich,2005)。根據Gough和Tunmer (1986)提出的簡單閱讀觀, 解碼主要涉及到單個字詞的識別能力, 在早期兒童閱讀的學習中非常關鍵, 并且這一能力的發展與語音意識、快速命名能力緊密相連。而語言理解涉及到更高水平的閱讀理解能力, 語言理解能力可能與中央執行功能和一般認知能力的發展存在緊密聯系(Sesma et al., 2009)。

基于本研究的結果, 早期兒童的閱讀教學應結合兒童的認知發展特點來展開。首先, 對于低年級兒童的閱讀教學, 應當注重兒童字形-字音之間一致性能力的培養, 通過語音記憶能力的培養, 促進兒童解碼能力和語音意識的發展。其次, 對于高年級兒童閱讀的教學, 應結合語言理解和認知發展關系的特點, 開發更為有效的課程教學和評估工具。比如說, 對語言理解能力較差兒童的教學, 可以結合認知訓練和語言理解技能開發更為有效的干預方案。最后, 本研究還發現, 在各年級階段, 一般認知能力對語言理解保持著穩定的預測作用。也就是說, 一般認知能力的培養對于兒童閱讀的發展同樣重要。在培養兒童閱讀相關技能的同時, 要注重一般認知能力的培養, 促進兒童閱讀能力和一般認知能力的相互補充、相互促進。

4.3 研究不足與展望

本研究綜合考慮了以往對工作記憶與閱讀理解關系的研究觀點和研究范式, 對不同年級兒童的語音記憶和中央執行功能與閱讀理解的解碼和語言理解的關系進行了探討, 有助于研究者進一步了解不同年級階段工作記憶與閱讀成分深層次關系。當然, 本研究依然存在一些不足之處。首先, 本研究的研究對象只涉及到了一般群體的兒童被試, 缺少對特殊群體(比如說解碼困難兒童、特殊語言缺陷兒童)的研究。相關研究表明, 不同類型閱讀困難兒童在工作記憶不同子成分中可能存在不同的缺陷(Ramus et al., 2013)。因此, 今后的研究還需要繼續探究解碼困難兒童和特殊語言缺陷兒童在工作記憶不同子成分中的缺陷是否存在差異, 進一步明確工作記憶不同子成分和閱讀理解相關技能(解碼和語言理解)的關系; 其次, 本研究采用的橫向比較的方法, 并沒有對語音記憶和中央執行功能與解碼和語言理解之間的關系在兒童發展中的變化進行縱向追蹤調查。以往對閱讀理解和語音記憶、工作記憶的縱向研究也發現, 單獨的語音記憶缺陷不足以解釋兒童長期的閱讀理解困難的表現, 而工作記憶可能存在持續的影響(Gathercole et al., 2005)。因此, 結合縱向的研究方法更有助于系統地了解工作記憶與閱讀理解不同成分之間關系的動態發展規律; 最后, 工作記憶訓練是否能夠提升兒童解碼和語言理解能力將成為今后的研究重點。雖然已有研究發現, 工作記憶訓練不僅能夠提高兒童的工作記憶能力, 同時對兒童的閱讀能力也具有一定的促進作用(Carretti, Borella, Elosúa, Gómez-Veiga, &García-Madruga, 2017; Loosli, Buschkuehl, Perrig, &Jaeggi, 2012)。但是, 較少有研究關注工作記憶訓練對閱讀理解不同成分的影響, 今后的研究可以進一步考察工作記憶訓練在兒童閱讀理解的解碼和語言理解層面中的作用, 并且能夠關注遷移和保持效果。這將有助于理論研究和實踐應用相結合, 進一步促進兒童閱讀能力和認知能力的發展。

5 結論

本文通過對三～六年級兒童的解碼、語言理解、語音記憶和中央執行功能關系的考察, 發現語音記憶對兒童解碼具有重要影響; 刷新能力和轉換能力對語言理解具有重要的影響, 但是隨著年級的增長,語音記憶對解碼的影響逐漸減弱, 轉換能力對語言理解的影響逐漸減弱, 而刷新能力和一般認知能力可能是閱讀發展過程中較為穩定的預測因素。該發現在一定程度上揭示了語音記憶、中央執行功能與兒童的解碼和語言理解之間可能存在著不同的關系, 并且這種關系會隨著年級的增長會發生變化。