工作记忆与压力下“Choking”现象的关系

陈瑾+吴雯

摘要：压力下“Choking”是指在压力条件下，一种习惯的运动执行过程发生衰变的现象，大型运动竞赛中常出现此类现象。随着研究的深入，研究者们将其运用到各类实验当中，并与工作记忆相联系。本实验采用模运算和图形推理测验探讨工作记忆和压力下“Choking”的关系。结果显示：高工作记忆组在高压力情境下模运算正确率显著低于低压力情境下的模运算正确率；高工作记忆组在高压力情境下的推理测验的正确率低于在低压力情境下的正确率，甚至落入低工作记忆组的水平之下。

关键词：工作记忆；“Choking”现象；模运算；推理测验

一、引言

工作记忆（working memory）的概念最初由Baddeley和Hitch于1974年在分析短时记忆的基础上提出，是一种对信息进行暂时加工和贮存的容量有限的记忆系统［1］。Baddeley等人最先提出了工作记忆的三成分模型，即将工作记忆分为三部分：视空图像处理器、语音环和中央执行系统［2］。视空图像处理器用于操纵视觉图像和空间信息；语音环负责储存和控制语音信息，对接收母语和第二语言词汇起到重要作用；中央执行系统类似于注意的控制系统，作为工作记忆模型的核心，用于协调和分离子系统，对于如下棋等技能和阿尔茨海默氏病的影响尤为显著。随着研究的深入，原有工作记忆的模型中又加入了情景缓冲器这一新的子系统，为视空图像处理器、语音环与长时记忆间的交流提供平台［3］。工作记忆的能力通常是由工作记忆容量来反映。工作记忆容量也叫工作记忆广度，指要求被试同时进行作业时，能回忆的最大项目数［4］。研究多采用双任务范式来开展实验，一些研究表明视觉工作记忆的容量大概是3~4个项目，并且已证明工作记忆的容量存在个体差异。研究还显示语言理解、问题解决、数学运算、推理等多种高级认知活动都受到工作记忆的影响，工作记忆是这些活动不可或缺的基本认知能力［5］。

体育赛场上常出现“反胜为败”的现象，在关键时刻没能发挥出应有的水平，与奖牌擦肩而过；在重大考试中一些名列前茅的考生却发挥失常……心理学上称之为压力下“Choking”，即在压力条件下，一种习惯的运动执行过程发生衰变的现象。通常指在高压力下，个体或团体的技能未达到期望水平，这种压力包括教练或教师及同伴的过低评价、失去奖赏和雇佣机会、勒令退学等［6］。此现象与“比赛失常”不同，“比赛失常”可以是任何理由引起的成绩下降，而压力下“Choking”则需满足两个条件：一是“Choking”要发生在已经习得的任务执行上；二是个体为获得期待的结果付出了努力。它也有别于数学焦虑，高数学焦虑的个体认为他们没有能力完成任务，而在压力下“Choking”中并不强调这一点［7］。起初，研究者们将其研究焦点局限于运动领域，后来，研究范围有所扩展，比如Rosenthal和Crisp［8］研究发现刻板印象会给个体作业成绩带来一定压力，当把刻板印象作为一种压力源时，也会出现压力下“Choking”。

研究者从工作记忆的角度出发，对压力下“Choking”进行了探讨。Beilock和Carr［9］选用模运算材料，研究在数学问题解决中高、低两组工作记忆者的压力下“Choking”现象差异，结果发现低工作记忆的个体不受压力的影响，高工作记忆的个体成绩却显著下降，随着压力的增长反而慢慢落入低工作记忆者的水平之下。Gimmig，Huget和Caverni［6］使用瑞文标准推理测验作为实验材料对此进行了验证，结果发现，在低压力情境下，高工作记忆的个体比低工作记忆的个体成绩要好，而在高压力情境下却观察不到这个结果，并且高工作记忆的个体成绩明显下降，而低工作记忆的个体成绩有所上升。

探讨压力下“Choking”现象，对于现实社会中高压力情境测试，如高考、研究生入学考试、公务员考试等失利的解释以及今后预防此现象的产生具有重大意义。为了进一步探讨工作记忆和压力下“Choking”现象的关系，现采用模运算和图形推理测验来研究高、低工作记忆者在高、低压力情境下完成任务的情况，以检验高工作记忆个体是否在高压力情境下较在低压力情境下成绩显著下降，即高工作记忆个体容易产生压力下“Choking”，而低工作记忆个体却无此现象产生或现象不明显。

二、方法

（一）预实验

1.被试

随机选取某大学一年级学生84名，其中男生20人，女生64人。所有被试的视力正常或矫正视力正常，无色盲，无语言障碍。

2.实验过程

有大、小两种三角形，每种三角形各有红、黄、蓝、绿四种颜色。以每秒一个的速度随机分别呈现四个三角形，要求被试在三角形出现时报告三角形的大小，一系列呈现完毕后按顺序报告三角形的颜色，接着进行下个系列（如图1所示）。实验前先有一组练习，之后共有9个系列。对被试报告全过程进行录音，记录被试的正确回忆个数。

图1..一个Trial流程图

（二）正式实验

1.被试

选取预备实验中正确回忆个数为5个及以上的被试划入高工作记忆组，共30人，正确回忆个数为3个及以下的被试划入低工作记忆组，共32人。

2.实验材料（见附录1）

模运算测试一：用E-prime2.0进行编程，分为简单题目【一位数无需借位，如：8≡4（mod 2）】和复杂题目【两位数需借位，如：63≡19（mod 3） 】两种，各11道题；题目意思是“≡”左边的数减右边的数再除以括号中的数；为平衡设计，各类题目中有一半商为整数，一半为非整数；测试前有4道练习题，其中2道简单题，2道复杂题；题目均随机呈现。

模运算测试二：形式同上，题目难度相近；测试前有2道练习题，其中1道简单题，1道复杂题。

推理测验：从瑞文标准推理测验中选取单数图片30张，运用E-prime2.0编程；测试有5道练习；题目均按照从易到难的顺序依次呈现。

3.实验器材

华硕笔记本电脑两台，屏幕大小均为14.1英寸。

4.实验设计

模运算实验采用2×2×2的混合设计，自变量为工作记忆（分为高、低两组）、压力情境（分为高、低两种）、模运算种类（分为简单、复杂两种），因变量为模运算正确率和反应时。

推理实验采用2×2的被试间设计，自变量为工作记忆（分高、低两组）和压力情境（分高、低两种），因变量为推理测验正确率和反应时。

因为被试在做实验中不可能绝对没有压力，主试或环境等因素也有可能对被试造成一定的压力，所以这里用高、低来表示压力程度。

5.实验过程

任务一：在正常的实验环境下，分别让高、低工作记忆个体进行模运算一的测试，若商为整数，则按D键；若商为非整数，则按C键；判断完毕，按任意键开始下一题；要求默算，单手操作，又快又准地进行作答。

任务二：在正常的实验环境下，随机抽取高工作记忆者15人和低工作记忆者16人进行推理测验，填补大图中的缺失部分，从而使整个图案合理完整，用键盘输入该图案对应序号；之后，按Enter键开始下一题；要求又快又准地作答，左手选择序号，右手按Enter键。

实验结束后，统计被试正确率和反应时。

一星期后再次进行实验。实验前告知被试由于其上次成绩优异，希望再次配合实验。

任务三：运用模运算二进行实验；随机搭配，两人一组竞赛，告知赢的人将获得奖励，输的人将受到惩罚；每位被试身后都有一名主试进行全程监督；其他过程同任务一。

任务四：选取未参加任务二的被试进行实验，两人一组竞赛，告知赢的人将获得奖励，输的人将受到惩罚；每位被试身后都有一名主试进行全程监督；其他过程同任务二。

实验结束后，向被试询问实验感受，解释实验目的，要求其保密，并赠送小礼品。

为防止被试的流失，任务一、二可同一次进行，任务三、四同一次进行。为防止顺序误差，同一次参加两项任务的实验者一半先进行模运算，一半先进行推理测验。

6.实验处理

用SPSS16.0对实验结果进行统计分析。模运算实验结果采用混合设计的重复测量方差分析；推理测验实验结果采用被试间二因素方差分析。

三、结果

（一）模运算结果

如表2所示，压力情境的主效应显著，结合表1可以看出，低压力情境下被试的模运算正确率优于高压力情境下的正确率。压力情境和工作记忆组别的交互作用呈边缘显著，图2显示低工作记忆组在低压力情境下的模运算正确率低于高工作记忆组，而在高压力情境下却显著高于高工作记忆组。模运算主效应显著，简单模运算正确率高于复杂模运算，且如图3所示，高压力情境下的复杂模运算正确率的下降幅度明显比简单模运算大。高低工作记忆组和模运算种类的交互作用不显著；工作记忆组组别、模运算种类和压力情境三者间的交互作用不显著。

对反应时的重复测量方差分析显示，模运算种类的主效应显著，且简单模运算反应时低于复杂模运算反应时，其余均不显著。因此，结果并不是由正确率与反应时的权衡所引起的。

（二）推理运算结果

表3.推理测验正确率的描述统计分析

推理测验正确率

N

M

SD

低压力情境下低工作记忆组

16

0.646

0.204

低压力情境下高工作记忆组

15

0.793

0.087

高压力情境下低工作记忆组

16

0.730

0.149

高压力情境下高工作记忆组

15

0.707

0.088

表4.推理测验正确率的方差分析

Source

SS

df

MS

F

p

高低工作记忆组

0.060

1

0.058

2.964

0.900

压力情境

2.033

1

2.033

0.001

0.975

高工作记忆组*压力情境

0.113

1

0.113

5.606

0.021

图4.高低压力情境下高低工作记忆组推理正确率

如表4所示，高低工作记忆组和压力情境交互作用显著。低工作记忆组在高压情境下的推理测试正确率高于在低压情境下的；而高工作记忆组在高压情境下的推理测试正确率却低于在低压情境下的，甚至低于低工作记忆组的成绩。

方差分析显示，反应时的差异不显著，因此，结果并不是由正确率与反应时的权衡所引起的。

四、分析与讨论

方差分析结果显示，高压力情境下，被试的模运算成绩有所下降，这是因为压力情境给被试造成了一定程度的紧张或焦虑，转移了被试有限的注意资源，影响了被试的实验进行。对于竞争、奖惩方式或主试的监督是否对被试造成压力，实验结束后被试的回答是肯定的。在低压力情境下，高工作记忆组模运算成绩优于低工作记忆组，但在高压力情境下，高工作记忆组的模运算成绩显著下降，甚至低于低工作记忆组的模运算成绩，这说明高工作记忆组发生了压力下“Choking”现象，进一步验证了Beilock和Carr以及Gimmig等人的实验结果。推理测验结果也显示，高工作记忆组出现了压力下“Choking”现象，但压力情境的主效应不显著。低工作记忆者在高压力情境下，推理测验成绩反而升高。模运算和推理测验本身要受工作记忆影响，占用工作记忆的资源。在高压力情境下，指导语“您之前的实验成绩非常优秀”使被试对之后的实验有了较高期望，并且竞争环境和惩罚令被试对作业任务产生担忧，他们通常会增加额外的努力来控制任务操作，这些都占用了个体的一部分工作记忆资源，而个体的工作记忆资源有限，此时工作记忆控制与当前实验相关的信息并抑制与实验无关的信息的能力受到干扰，作业成绩自然下降。然而，在低压力情境下，个体的工作记忆资源全部用于实验任务的执行操作，实验成绩不受影响。对于工作记忆高的个体而言，对当前任务的控制和抑制无关任务的能力要优于工作记忆低的个体，这是高工作记忆者在低压力情境下成绩较好的原因。不难看出，压力对低工作记忆个体的影响较高工作记忆个体小，低工作记忆个体较少依赖工作记忆资源，因此当压力占用了部分工作记忆资源时，低工作记忆者不容易发生压力下“Choking”或者现象不明显。同样，用双加工理论也能很好地解释此现象。双加工理论分离了两种加工——联想加工和基于规则的加工［10］。联想加工也即自动化的加工，对工作记忆资源需求较少；基于规则的加工也即控制加工。压力的作用相当于产生一个双任务情境，一是控制当前任务的执行，二是对任务的担忧。因此，当增加一个第二任务时，工作记忆高的个体受到影响，而工作记忆低的个体不受或少受影响。

经过数据分析，简单模运算正确率要高于复杂模运算，复杂模运算反应时长于简单模运算，复杂模运算的双位数借位过程增加了题目难度，也就延长了反应时间，却没有使复杂模运算的正确率有所提升。复杂模运算更多受到压力情境的影响，在高压力情境下成绩显著下降；与之相反，简单模运算在高压力情境下模运算成绩下降趋势很小。简单模运算都是非常熟悉的个位数运算，更多采用自动化加工，较少需要控制，也就需要较少的工作记忆资源参与，使压力享有更多的工作记忆资源，因而实验成绩受影响程度低。可是，复杂模运算却要消耗较多的工作记忆资源以更好地控制实验的进行。上述结果与前人的研究一致，有所区别的是：在模运算过程中，低工作记忆者也发生了压力下“Choking”现象，但效果不明显；工作记忆和模运算种类以及压力情境三者间的交互作用不显著。这可能是由于被试量偏小，工作记忆题目的数量不足，使工作记忆组别间的差异缩小；或者，简单模运算虽较多运用自动化加工，但对于一些被试来说，模运算仍是新异的刺激，他们起初仍旧需要较多的工作记忆资源来参与；再者，压力情境影响的持续效应减弱，随着实验的进行，被试更多注意实验任务本身，对外在压力感受削弱。希望今后的研究可以尽量避免如上所述的问题，使实验过程更加完善，实验结果更加精确。

从工作记忆个体差异的筛选实验报告中发现，一些被试能清楚记忆颜色的种类，但顺序有所颠倒，或者容易将临近颜色回忆成一类，这些现象可能涉及到错误记忆，有待作进一步论证。

目前有关压力下“Choking”的研究大都采用行为实验的方式，很少涉及现代神经科学技术，而借助于这些技术，有助于更精确地理解工作记忆和压力下“Choking”的关系。因而，将来的另一个研究方向可能是应用FMRI等神经成像技术对压力下“Choking”的大脑活动进行研究，以探讨这种现象的脑机制，从而更深入地理解这个问题。研究至此，远远不够，希望未来的研究焦点可以转向如何对压力下“Choking”实施干扰或控制，使更多“反胜为败”的悲剧不再上演，以便更有效地应对高压力测试情境。

五、结论

（一）高工作记忆组在高压情境下模运算正确率显著低于低压情境下的模运算正确率，甚至比低工作记忆者的成绩更低；复杂模运算正确率较简单模运算正确率来说，更多受压力情境的影响，且在高压力情境下，复杂模运算成绩与简单模运算成绩相比显著下降。

（二）低工作记忆组在高压情境下的推理测试正确率高于在低压情境下的；而高工作记忆组在高压情境下的推理测试正确率却低于在低压情境下的，甚至低于低工作记忆组的正确率。

注：本文系新疆自治区普通高校人文社会科学重点研究基地新疆教师教育研究中心项目“新疆少数民族双语教师课堂教学行为有效性评价研究”（040512B01）；新疆维吾尔自治区高校科研计划项目“聋校语文教师课堂有效教学行为的实证研究”（XJEDU2011S33）；新疆师范大学发展与教育心理学重点学科基金资助。

［1］王恩国,刘昌,赵国祥.数学学习困难儿童的加工速度与工作记忆［J］.心理科学,2008, 31(4): 856-860.

［2］Baddeley A. Working memory［J］.Science,1992, 255:556-559.

［3］鲁忠义,杜建政,刘学华.工作记忆模型的第四个组成部分——情景缓冲器［J］.心理科学,2008,31(1):239-241.

［4］段小菊,施建农,冉瑜英.8岁到成年期工作记忆广度的发展［J］.心理科学,2009,32(2):324 -326.

［5］罗良,沃建中,林崇德.人类工作记忆广度个体差异的机制［J］.心理发展与教育,2006,1:122 -126.

［6］Gimmig D, Huguet P, Caverni J P, Cury F.Choking under pressure and working memory capacity: When performance pressure reduces fluid intelligence［J］. Psychonomic Bulletin & Review, 2006, 3:1005-1010.

［7］陈亚林,刘昌.有关工作记忆的压力下“Choking” ［J］.心理科学进展,2009,17(4):691-698.

［8］Rosenthal H E S, Crisp R J.Choking under pressure: When an additional positive stereotype affects performance for domain identified male mathematics students［J］. European Journal of Psychology of Education, 2007, 22(3):317–326.

［9］Beilock S L, Carr T H.When high-powered people fail: Working memory and “choking under pressure” in math［J］. Psychological Science, 2005, 16:101–105.

［10］Barrett L F, Tugade M M, Engle R W.Individual differences in working memory capacity and dual-process theories of the mind［J］. Psychological Bulletin, 2004, 130:553–573.

栏目编辑 / 丁 尧.终校 / 黄才玲

附录——实验材料（部分）

1.简单模运算

2.复杂模运算

3.推理测验

表1.模运算正确率的描述统计分析

模运算正确率

N

M

SD

低压力情境下

62

0.908

0.091

高压力情境下

62

0.865

0.080

低压力情境下低工作记忆组

32

0.897

0.097

低压力情境下高工作记忆组

30

0.919

0.085

高压力情境下低工作记忆组

32

0.876

0.081

高压力情境下高工作记忆组

30

0.853

0.079

低压力情境下简单模运算

62

0.948

0.086

低压力情境下复杂模运算

62

0.868

0.133

高压力情境下简单模运算

62

0.942

0.089

高压力情境下复杂模运算

62

0.788

0.115

表2.模运算正确率的方差分析

Source

df

MS

F

p

压力情境

1

0.117

14.281

0.000

压力情境*工作记忆组组别

1

0.310

3.797

0.056

模运算种类

1

0.854

82.346

0.000

模运算种类*工作记忆组组别

1

0.019

1.845

0.179

压力情境*模运算种类

1

0.085

13.336

0.001

压力情境*模运算种类*工作记忆组组别

1

0.000

0.036

0.851

图2.高低工作记忆组在高低压力情境下模运算正确率

图3.高低压力情境下简单复杂模运算正确率