工作记忆训练改善学习困难儿...的有效性：行为和ERP证据_杨加芹.pdf

D O I:1 0.3 9 6 9/j.i s s n.1 0 0 1-5 3 3 7.2 0 2 3.3.1 1 6*收稿日期:2 0 2 2-0 6-1 8基金项目:山东省自然科学基金(Z R 2 0 1 9 P B 0 0 3);山东省大学生创新训练项目(S 2 0 0 2 1 0 4 4 6 0 0 3).第一作者:杨加芹,女,1 9 8 6-,博士,讲师;研究方向:学习素养;E-m a i l:y j q 8 6 8 11 6 3.c o m.通信作者:刘春雷,男,1 9 8 3-,博士,副教授,硕士生导师;研究方向:学习和创造力;E-m a i l:l i u c h u n l e i q f n u.e d u.c n.工作记忆训练改善学习困难儿童症状的有效性:行为和E R P证据*杨加芹,宋晓健,周润泽,刘春雷(曲阜师范大学心理学院,2 7 3 1 6 5,山东省曲阜市)摘要:采用自适应活动记忆任务,对学习困难儿童进行2 0d的计算机化工作记忆训练.对训练前后进行认知和脑电测查发现,训练组在以数字倒背和n-b a c k任务所代表的工作记忆上具有近迁移效应,在以瑞文测试所代表的流体智力上有远迁移效应并具有长期维持效应.同时,训练组在顶区的P 3 0 0波幅和L N C波幅显著增大.结果表明,工作记忆训练可增强大脑的信息更新和维持能力,提高学习困难儿童的工作记忆广度和流体智力,长期效应可改善学业成绩,是一种对学习困难儿童有效的认知干预手段.关键词:学习困难;工作记忆训练;迁移效应;E R P中图分类号:G 4 4 2;B 8 4 2.3 文献标识码:A 文章编号:1 0 0 1-5 3 3 7(2 0 2 3)0 3-0 1 1 6-0 80 引 言学习困难是发生在学龄儿童中常见的一种现象,在学龄儿童中发生率为5%左右,本质上是一种或多种心理过程障碍,主要表现在听、说、读、写、思考、数学计算与推理方面的落后和困难1.近年来的研究发现,学习困难儿童普遍存在工作记忆缺陷2.工作记忆训练一般是采用计算机自适应技术,以一种循序渐进的方式在计算机上集中地练习各种工作记忆任务.这种计算机自适应技术使得训练任务自动调节难度水平成为可能,训练任务得以适应个体的成绩,以最大限度地接近练习者的工作记忆极限,从而激发训练者的训练动机3.近年来对工作记忆训练有效性的研究发现,工作记忆训练不仅可以提高个体的工作记忆能力,而且也能够迁移到一些与工作记忆有联系的其他认知功能上,如流体智力4、抑制、注意、阅读5和数学等认知功能.赵鑫等人6对91 1岁小学生使用两种材料的活动记忆任务进行每周34d的工作记忆刷新任务训练,每天训练1 52 0m i n,总共训练1 5d.研究结果显示,经过活动记忆任务训练,儿童的流体智力水平显著提高.彭君等7对45岁幼儿进行工作记忆训练,结果发现,n-b a c k工作记忆训练可以提高幼儿的流体智力成绩,并且这种训练效果具有持续的稳定性.张琳霓等8的研究表明,工作记忆训练可以改善数学问题解决能力.工作记忆训练除了对正常个体有效果,对临床患者也有一定的干预效果.其中,对发育障碍儿童尤其是注意缺陷和多动症儿童进行工作记忆训练在文献中最为常见.例如,K l i n g b e r g等9,1 0对注意缺陷和多动症儿童进行的工作记忆训练研究发现,工作记忆能力可以通过训练得到提升,能够改善注意缺陷和多动症状.V a nd e rM o l e n等1 1对轻微智障青少年进行的工作记忆训练也具有一定效果.H o v-i k等1 2发现工作记忆训练对注意缺陷和多动症儿童具有长期的近迁移效应.H e n r y等1 3发现工作记忆训练能够改善语言障碍儿童的语言阅读理解能力.康丹等1 4对56岁潜在数学学习困难儿童数学和工作记忆的4周游戏训练发现,工作记忆训练可能既提高儿童的工作记忆能力,也提高数学能力.因为学习困难儿童存在工作记忆功能缺陷,尤其是在工作记忆更新功能上,本研究假设对学习困难儿童进行工作记忆训练,可以提高学习困难儿童 第4 9卷 第3期2 0 2 3年7月 曲阜师范大学学报J o u r n a l o f Q u f u N o r m a l U n i v e r s i t y V o l.4 9 N o.3J u l y2 0 2 3 的工作记忆功能;而工作记忆与流体智力和学习关系密切1 5,通过改善其工作记忆,有望改善和提高他们的学习能力,从而促进学习成绩的提高.据此,拟研究计算机化工作记忆训练学习困难儿童的有效性,考察工作记忆训练对学习困难儿童的迁移效应和长时效应,以及训练有效性潜在的认知神经机制.1 研究方法1.1 被试学习困难儿童的筛选程序如下:(1)以班为单位进行学习适应性测验(AAT)测验.剔除无效试卷,根据每个人的得分转换为等级分数,挑选学习适应等级在2等或2等以下的学生作为可疑学习困难学生;(2)通过AAT测验选出的学习适应性差的儿童进入第二层次筛选,由班主任老师填写学习障碍筛查测验(P R S),量表总分6 5分的为可疑学习困难儿童;(3)将上学期期末考试成绩转化为Z分数,语文和数学考试分数均低于2 5%的儿童确定为学习困难儿童;(4)将选出的学习困难学生参加瑞文标准智力测验,将测验原始分数转化为标准分,排除智力落后(I Q7 0)和有明显躯体或精神障碍儿童.从某小学46年级(共4 5 8人)中筛选学习困难儿童5 6人,被试被随机分为2组,分别为训练组2 8人(男1 9名,平均1 0.7 6 1.0 8岁),控制组2 8人(男2 0名,平均1 0.0 61.1 2岁).两组的筛查信息见表1.训练组进行工作记忆训练4周,控制组不进行训练.最后共有5 4名学习困难儿童参与,实际训练组2 8人,控制组2 4人.表1 训练组与对照组的筛查信息男女年龄瑞文P R SAA T训练组(N=2 8)841 1.1(1.2)9 9.4 51 6.3 24 2.3 08.5 46 9.5 91 3.8 1对照组(N=2 8)951 1.2(1.3)1 0 0.1 31 5.8 74 0.2 68.1 66 8.6 51 3.1 01.2 实验设计实验采用实验组、对照组“前测训练后测追踪”的范式:在实施工作记忆训练之前,对所有被试进行认知能力的测试与评估,所有被试均进行学业成绩测查、数字正背、数字倒背、瑞文测验以及n-b a c k任务的E R P实验;在前测结束后的一周之内,开始对训练组进行为期4周的工作记忆训练.训练期间,训练组在学校内机房进行工作记忆刷新任务训练,每天训练3 0m i n,每周训练45d.控制组被试属于等候控制组,告诉控制组被试由于学校机房电脑数不够,此次只能选一批先期进行,等这一批训练完下一批再开始训练.在训练组结束训练之后的2周之内,对所有的被试进行一系列与前测相同的认知能力测试.1.3 实验材料1.3.1 训练任务训练任务采用与赵鑫等6类似的活动记忆任务,包含有3个子任务:动物活动记忆任务、卡通人物方位活动记忆任务和字母活动记忆任务.同样使用适应性训练方式,难度设定是采用的固定正确率,通过变化刺激呈现时间来改变难度.当被试正确率超过6 0%即缩短呈现时间从而难度增加,当正确率低于6 0%即延长呈现时间从而难度降低,所以被试的平均正确率基本不变,变化的主要是刺激呈现时间.训练组儿童每天在学校机房进行训练,一天完成3个,每天训练6 0个试次,共3 0m i n,每周训练45次.在训练过程中督促被试认真训练,记录被试的认真和卷入程度,控制被试使用各种记忆策略.1.3.2 迁移任务近迁移任务选择测量记忆更新的n-b a c k任务,远迁移任务选择数字广度任务以及瑞文智力测验和学业成绩.数字广度任务分为数字正背和数字倒背2种任务,用E-P r i m e编程在电脑上完成.以数字倒背为例,实验所用数字为19,以1s一个的速度分屏呈现在电脑屏幕上,请被试按相反的顺序将数字输入在电脑上,输完后即出现对错的反馈,按回车键进入下一个试次或下一个广度的测试.广度为28,每一广度有3个试次,错误2次就停止施测,大于等于2/3的广度为被试的广度等级,任务结束时给被试反馈测试结果.流体智力测试选用张厚粲等人修订的瑞文推理测试城市版,用来测定儿童的非言语智力.将瑞文标准测验的6 0个题目做成6 0张图片,用E-P r i m e编程在电脑上呈现.将同一测验的图片按照奇偶分成2个平行版本,前测时利用奇数版本,后测时利用偶数版本,要求儿童在键盘上把正确选项所对应的711第3期 杨加芹,等:工作记忆训练改善学习困难儿童症状的有效性:行为和E R P证据 序号按键,不限定完成时间,答对1题记1分.学业成绩采用训练前后的语文和数学的期末考试成绩作为对训练的生态学效度的考察.计算时对数据进行标准分转换.1.4 脑电测验1.4.1 脑电测试任务脑电测试采用言语性n-b a c k作业范式,包括1-b a c k和2-b a c k,同步记录脑电.程序采用E-p r i m e编制,在笔记本电脑上操作完成.首先在计算机黑色屏幕中央呈现一个2 0 0m s的提示符“+”,间隔5 0 015 0 0m s后出现一个由4 5个阿拉伯数字构成的数字序列,刺激呈现的时间为5 0 0m s,允许被试反应时间为25 0 0m s,要求被试判断该数字是否与其前面倒数第n个出现的数字相匹配,并做出相应 的 按 键 反 应.两 个 相 邻 出 现 的 数 字 之 间 有25 0 0m s的时间间隔,间隔期屏幕呈现区为空屏.数字的范围为19,字体为“T i m e sN e w R o m a n”,颜色为白色,字号为6 0,数字都是随机的.n-b a c k任务由8 4个单元组成,共有2个b l o c k.在1-b a c k任务中,要求被试判断屏幕上每次呈现的数字是否与其前面紧邻出现的数字相匹配,若匹配则按“F”键,不匹配按“J”键,任务中的匹配刺激和不匹配刺激都是5 0%;2-b a c k任务中则是让被试比较当前刺激和与它之前第二个刺激是否相同.有一半被试对匹配刺激按“F”键,不匹配刺激按“J”键,另一半则要求相反.任务中的匹配刺激和不匹配刺激都是5 0%.1.4.2 脑电采集采用N e u r o s c a n4 0导便携式放大器,D C采样记录E E G数据.这些电极按照国际1 02 0系统排列在电极帽上.参考电极为左耳单侧乳突,离线分析时转换为双耳乳突平均参考.采样率10 0 0H z,记录带宽为低通1 0 0H z.接地电极的位置位于在F C z和F z连线的中点A F z上,双眼外侧安置电极记录水平眼电(HE OG),左眼上下安置电极记录垂直眼电(V E OG).参考电极置于左侧乳突,所有记录电极的输入阻抗均低于1 0k.因为采集环境无法进行电磁屏蔽,因此采用5 0H z陷波滤波屏蔽市电干扰.1.5 数据分析1.5.1 行为数据分析实验数据先导入E x c e l进行预处理,然后应用统计软件S P S S 2 0.0进行统计分析.对于每一名被试,剔除错误反应和无应答的数据,同时,剔除反应时在2.5个标准差之外和小于2 0 0m s的数据.1.5.2 脑电数据分析E E G离线分析使用S C AN4.3.1软件进行.眼电伪迹使用N E UR O S C AN标准校正算法进行校正.根据实验目的,分别分析2组被试前测和后测的脑电数据.将连续的E E G数据进行分段,以刺激前2 0 0m s为基线,刺激后10 0 0m s为时长进行分段.按照任务类型,对刺激诱发的E E G进行叠加,去除被试按键错误的试次.将除双眼电极外波幅超过1 0 0V的段为伪迹片段加以排除,离线滤波的低通为4 0 H z(2 4d B/o c t),然后进行叠加平均.其中有5名训练组和3名控制组被试前测或后测脑电伪迹严重,分析时予以剔除,共有2 0名训练组和2 0名控制组儿童的数据进入后续分析.本研究分析训练组和控制组前后测n-b a c k的E