工作记忆对二语学习能力影响的元分析

孙莉 李景泉

[摘 要]工作记忆是影响二语学习能力的一个重要因素。采用元分析方法对国内外核心期刊上近30年公开发表的33篇有关工作记忆与二语学习能力关系的论文进行整合分析。结果发现：1.工作记忆与二语学习能力总体呈中度相关。2.工作记忆与语言学习中产出性能力的相关度高于其与接受性能力的相关度。3.在工作记忆的四种不同测量方法中，通过言语材料并能够同时测量加工和存储两种能力的测量方法对二语学习能力的预测力最强。

[關键词]工作记忆；二语学习能力；产出性能力；接受性能力；元分析

[中图分类号]H319 [文献标识码]A [文章编号]1671-8372（2023）02-0088-06

A meta-analysis of the effects of working memory on L2 learning aptitude

SUN Li1， LI Jing-quan2

（1. School of Foreign Languages， Qingdao University of Science and Technology， Qingdao 266061， China; 2. PLASSF Information Engineering University at Luoyang， Luoyang 471003， China）

Abstract：Working memory （WM） is an important factor influencing second language performance. A meta-analysis is conducted of 33 studies on the relations between WM and second language performance in key journals abroad and at home. The findings are： 1.There is a moderate positive correlation between WM and second language performance. 2. The coefficient between WM and productive abilities is higher than that between WM and receptive abilities. 3. Among the four types of working memory capacity （WMC） measures， the one which taps the combined processing and storage capacity using verbal materials is a good predictor of second language performance.

Key words：working memory; second language performance; productive ability; receptive ability; meta-analysis

一、引言

工作记忆是语言学习能力的重要构成要素[1]。近年来在二语学习领域，相关研究从阅读理解、听力理解、书面写作、口语表达等方面探讨了工作记忆对二语学习能力的影响。这些研究的结论并不完全一致，有研究认为工作记忆在很大程度上影响二语学习能力[2-3]，有的认为两者没有太大关系[4]。因此有必要对现有的研究进行整合分析，以便为工作记忆与二语学习能力关系的后续研究提供借鉴。

元分析（meta-analysis）是进行整合分析的有力工具，是一种以综合已有发现为目的，对多项研究结果进行整合的统计分析方法。主要操作方法是把针对同一个问题进行的各项研究的结果差异进行系统评价，得到一个共同效应。因此，元分析具有全面、系统和定量的特点，有助于解决存在争议的研究话题。虽然此方法在国外语言学界已经成为文献综合分析的主流工具，但关于工作记忆的元分析目前只看到了Daneman等、Shin的研究[5-6]，这两项研究只分析了工作记忆与理解能力的关系（阅读和听力），却忽视了工作记忆与产出性能力的关系。事实上，工作记忆与语言学习的听说读写译等方面都有一定的关系。在国内，蔡金亭对元分析进行了引介[7]，而目前能够见到把元分析运用于语言学研究的相关论文较少[8-10]，且研究内容有待拓展，如赵海永、罗少茜的元分析样本只有国内研究，对国外研究没有涵盖。另外，目前测量工作记忆容量（WMC）的方法多种多样，这些测量方法的差异是否会影响工作记忆与二语学习能力之间的相关关系，还有待商榷。

本文尝试在完善已有元分析研究的基础上，对近30年来的国内外工作记忆与二语学习能力相关研究进行整合分析，探讨工作记忆对二语学习能力的影响，同时推动元分析方法在中国的推广和应用。

二、文献综述

工作记忆的概念是由Miller等在1960年首先提出来的，用来描述储存、快速提取目标信息并将其留存在注意焦点之内的记忆系统[11]。目前最有影响力的是Baddeley和Hitch在1974年提出的工作记忆模型。Baddeley和Hitch提出工作记忆有三个组成部分：中央控制器（Central Executive）和它的两个子系统、语音环（Phonological Loop）、视觉空间模板（Visuo-spatial Sketchpad）[12]。其后Baddeley对这一工作记忆模型进行了修正，增加了一个情景缓冲器（Episodic Buffer）[13]。后来的研究者多以此工作记忆模型为理论框架对工作记忆进行探讨。

在二语学习方面，研究者大多致力于研究工作记忆与二语学习各种技能的关系。这些研究大致可以划分为两类：一类是工作记忆与接受性能力的关系，如工作记忆与单词学习之间的关系[14-16]、与语篇句子加工之间的关系[17-18]、与理解和推理之间的关系[19]等；另一类是工作记忆与产出性能力的关系[20-21]，如工作记忆与口语能力的关系[22]、与写作能力的关系[23]等。

工作记忆与接受性能力的研究颇为丰硕。在工作记忆与单词学习能力之间的关系方面，Cheung用简单单词广度和非词广度两种测量方法，调查了学生的语音记忆能力与单词学习能力之间的关系，结果发现两种方法测量出的工作记忆容量都与单词学习相关[24]。李红采用运算广度的方法测量工作记忆，结果发现工作记忆容量对二语单词语义提取没有显著的作用[25]。工作记忆和句子加工关系的研究始于Juffs和Harrington，他们首先采用心理语言学中的自定速阅读实验来测量二语句子处理，以预测句子加工与工作记忆的关系，结果表明工作记忆容量高的二语学习者能够更好地处理复杂句式[26]。之后学者们试图验证这种预测，但并未取得一致性结论。工作记忆与语篇理解的关系目前也没有一致的结论。Harrington等采用数字广度、单词广度和阅读广度三种方法测量工作记忆容量，分别探讨它们与阅读理解能力的关系，结论是数字广度和单词广度得分与阅读理解得分没有显著相关性，但阅读广度得分与阅读理解得分显著相关[27]。马拯等采用阅读广度的修改版，研究发现工作记忆容量和阅读显著相关[28]。苗丽霞研究发现，工作记忆的加工成分与阅读理解显著相关，但相关性受到学习者词汇宽度水平的影响[29]。

工作记忆与产出性能力关系方面，有研究发现工作记忆对口语产出有显著的预测作用[30]，有的则认为二者无显著相关关系[31]。OBrien等发现工作记忆，尤其是语音记忆，对二语的口语流利度有很重要的预测作用[32]；易保树、罗少茜使用操作广度测试任务，发现工作记忆容量对口语产出的准确度有显著影响，而对流利度和复杂度都没有显著影响[23]；金霞采用口语广度测试任务，发现工作记忆容量对口语产出的准确度和流利度有显著影响，而对复杂度没有显著影响[33]。

综上所述，国内外关于工作记忆的研究涉及二语学习的不同方面，工作记忆在语言理解和加工不同方面的效应各不相同。而且因为工作记忆容量测量方法的多样性，不同的研究者采用不同的方法测量，对工作记忆与同一种二语学习能力的关系也会得出不一样的结论。因此，有必要运用元分析的方法对国内外相关文献进行梳理，探查工作记忆与语言接受性能力和产出性能力的相关性，以及工作记忆不同测量方法对二语学习能力的预测力。

三、研究方法

（一）研究问题

依据以上文献综述，本研究致力于解决如下问题：

1.工作记忆与二语学习能力的相关程度有多高？与二语学习能力中哪种能力的相关度更高，接受性能力还是产出性能力？

2.工作记忆容量测量方法是否影响工作记忆与二语学习能力的相关性？

（二）文献选取

为了保证信度，研究样本选取近30年（1990—2020年）公开发表的文章，研究焦点集中在涵盖以上研究问题并且结果具有可比性的样本上，且将样本限定在以Baddeley的工作记忆模型为基础的研究上。使用计算机辅助和手动相结合的方法，选取国外比较权威的Ebscohost、Elsevier和Proquest Psychology Journal数据库，国内学术期刊权威数据库CNKI，以working memory，second language learning，comprehension，production 为关键词进行搜索，并对搜索结果进行人工筛选。筛选的标准包括：第一，工作记忆或其中的某个成分是自变量；第二，只选择工作记忆与二语学习能力关系的研究，母语研究不包括在内；第三，对工作记忆与二语学习能力关系进行的量化，可以是转换为相关系数r值，或者是转化为相关系数的其他统计手段（如t或F）。第四，研究的被试不能是不熟练的语言学习者，如初学英语的儿童、语言能力受损或有智力障碍的人。对于相同的作者使用相同的数据来源完成的不同文章，为避免加大此样本的权重，重复的研究被剔除出去。

最终共选取了33篇文章。其中21篇国外研究文章，分别发表在Language、Language Learning、Applied Linguistics、Applied Psycholinguistics、Journal of Memory and Language、Studies in Second Language Acquisition等期刊上；12篇国内研究，分别发表在《外语教学与研究》《现代外语》《外语教学》《解放军外国语学院学报》《外语学刊》《心理发展与教育》等核心期刊上。选取权威期刊上的文章是為确保研究的高质量，从而较好地保证本研究的信度和效度。元分析样本共有2316个被试。

（三）编码

首先，由研究者和一位助手从选定的样本中随机选取3篇文章进行编码，然后对编码结果进行讨论，不一致的地方通过协商达成共识，制定编码方法。其次，在确定了编码方法之后对样本进行编码。主要包括文献信息（作者名+文献时间）、被试人数、被试人群类别、工作记忆的测量方法、所考察学习能力的类型、使用的统计手段及得出的数据统计结果。其中工作记忆测量方法分为四类，即分别使用言语材料和非言语材料且只能测量存储功能的两种方法，以及分别使用言语材料和非言语材料且能同时测量加工和存储功能的两种方法（见表1）。二语学习能力分为接受性能力和产出性能力，词汇解码、句法加工和语篇理解属于接受性能力，口语表达、书面表达和口译属于产出性能力。再次，对所有样本进行两次编码。最后，抽取30%的样本进行内部信度的检验，一致度达到了96%。

（四）数据分析

从工作记忆和学习能力两个变量的水平，可以判断样本可能会出现8个衡量工作记忆和二语能力的效果量，这里效果量采用相关系数r值来衡量。大多数样本中汇报的是相关系数；没有采用相关系数汇报的，将t值或F值转换为r值。一个样本中有几个效果量取决于使用了几种测量工作记忆的方法和研究了几种语言能力。比如，使用1种测量方法，考察了1种语言能力，就只有1个效果量；使用了两种测量方法，既考察了接受性能力也考察了产出性能力，就会产生4个效果量，这种情况下，4个效果量衡量的是同一个工作记忆与二语能力的相关关系，因此取4个效果量的平均值作为样本的效果量。计算出每一个样本的效果量，再通过样本加权的方法计算出所有样本的平均效果量。

具体计算步骤如下：首先，将样本中的r值转换成Zr；其次，将Zr转换回r值，具体方法为用每个样本中的被试人数乘以Zr，将加权后的Zr求和，除以总的被试数目；再次，为每一个平均效果量计算95%的置信区间；最后，使用funnel plot的方法来检验是否存在抽样偏颇（retrieval bias），检验漏斗图上的点围绕各独立研究效应点估计真实值对称地散开分布，呈现倒置对称的漏斗形，因此检验结果显示抽样无偏颇。

四、结果和讨论

（一）工作记忆与二语学习能力的相关

利用Comprehensive Meta-analysis V2 软件，对所有样本进行平均效果量计算，得出平均效果量r=0.312，置信区间为0.32～0.38。表明工作记忆与学习能力之间中度相关（Cohen 1988提出效果量r的参考标准：r＜0.3为小效应，0.30.5为大效应）。样本中相关系数达到0.3以上的占比62％，这表明大部分样本证明工作记忆与语言学习某方面的能力中度相关。

工作记忆容量能够预测二语学习能力的直接原因在于二语学习的本质特征。Harrington指出，二语学习与母语学习有着本质区别，对母语习得产生影响的多种因素在二语学习时发挥的作用是不一样的[27]。大部分二语学习趋于依赖诸如工作记忆这样的一般性学习机制。因为，在大部分情况下，二语学习者均无法做到像本族语者那样自如运用“自上而下”的高级处理过程，而更依赖“由下至上”的低级水平处理过程。由于低级水平的处理过程更需要注意资源的支持，对工作记忆的负荷要求也会相应增加[34]。这与执行注意理论相契合。执行注意理论认为，工作记忆容量的个体差异主要源于个体在执行注意力方面的差异。执行注意力理论强调，在继续执行或恢复当前任务相关信息的提取，或阻止无关信息提取的过程中，注意力控制过程和记忆过程是协同作用的[35]。工作记忆容量大的学习者，在二语学习过程中能很好地控制注意资源，阻止无用信息的干扰，而且能很好地协调语言处理和记忆，因此二语学习各方面的能力较强。注意力抑制理论（Attentional Inhibition）认为，工作记忆容量的不同源于注意力抑制机制，工作记忆容量的减小是由于无关信息的不断干扰带来的抑制系统的功能减弱[36]。处理速度理论（Processing-speed Theory）认为，处理速度低的人在单位时间内完成的处理行为少，可能错过加工一些重要的信息，因此会导致在记忆衰退前丢失一些处理信息，或经由不停地重复使得大量信息流处于活跃状态的能力减弱，因而学习能力较差[37]。这些理论从不同角度说明了工作记忆容量个体差异的认知基础，在一定程度上解释了工作记忆容量影响二语学习能力的原理。

工作记忆虽然与二语学习能力总体相关，但它与各个分项技能之间的相关性并不一致。语言学研究的一个长期目标是建立中介语系统统一的模型，涵盖言语能力和言语行为的各个方面，包括产出性能力和接受性能力[38]。但现有研究并未探明语言接受性能力与产出性能力如何相互融合，两者有哪些共性和区别，工作记忆对这两种能力的影响也没有得出一致的结论。工作记忆与二语学习能力相关性的元分析结果如表2所示。工作记忆与产出性能力的相关强度（r=0.421）大于与接受性能力的相关强度（r=0.239）。样本中的产出性能力主要是口语产出和同声传译，衡量指标包括准确度、流利度、复杂度和词汇密度。无论是口语产出还是同声传译，产出过程都需要搜索长时记忆中的知识，与当前正在加工的工作记忆中的内容相匹配，这个过程会产生中间产品和最终产品，两种产品都要作为暂时的知识记忆存储在工作记忆中，然后提取。在产出过程中，工作记忆参与的任务多、时间长，因此工作记忆容量对产出性能力的影响就大[39]。工作记忆容量大的学习者在语言输出时，既可以在检索提取已经储存在长时记忆中的语言材料的同时，保留当前正在接受加工处理的语言材料以供在线分析，又可以在语言表达时将可供利用的认知资源分配到语言输出的其他阶段，如对概念内容的构思、语法监控等。而且诸如口语产出、同声传译等产出性能力考察学习者瞬间的反应，加工的速度非常快，这就更加依赖记忆资源的容量。因此，产出性能力与工作记忆容量相关度较高。而接受性能力考察的多是阅读理解、语法词汇处理等，与口语产出相比，其在线处理的时间较长，处理过程会受到其他认知资源的影响，如策略、意识、元认知等。所以对于接受性能力，可以预测的因素比较多，工作记忆的预测能力相对就比较弱。通过元分析方法发现的工作记忆与接受性能力和产出性能力之间相关关系的规律，可为中介语系统统一模型的建立提供参考。

（二）工作记忆容量测量方法的预测力分析

工作记忆容量测量方法与语言学习能力的相关性元分析结果显示（见表3），使用言语材料、能够同时测量加工和存储两种能力的测量方法与二语学习能力的相关强度最大（r＝0.343）。使用言语材料的两种测量方法比使用非言语材料的方法预测力强；在使用同一种语言材料时，同时测量加工和存储能力的方法预测力大于只测量存储能力的方法。这一结论与Daneman和Merikle的结论是一致的。

工作记忆是一个复杂的认知系统，并非是单一资源，加工和存储两个成分是相对分离的，它们分属于不同的资源，工作记忆容量是一个反映存储和加工效率的综合指标。从测量方法来看，能够同时测量加工和存储的方法比只测量存储的方法预测力强，这是因为测量时的任务越复杂，工作记忆广度越能预测流体智力（fluid intelligence）的个体差异[40]。从大脑对語言材料的加工处理来看，根据Caplan等提出的假设，大脑中有一个专门控制语言中语法信息的模块，语法记忆和其他类型的记忆在大脑中激活的是不同的区域[41]。言语材料和非言语材料通过不同的通道进入大脑，会经由大脑不同的模块进行处理。当测量工作记忆的任务涉及的认知模块与二语学习任务所涉及的模块相同时，工作记忆与二语学习能力的相关系数就大，否则相关性便小。诸如阅读广度这样的既能测量存储和加工，又使用言语材料的方法，测量任务本身和语言加工过程是同质的，处理过程牵涉的是大脑的同一个模块，工作记忆与学习能力的相关性就会更高。而如数字广度等测量方法，执行测量任务时所需的认知资源与语言学习有很大的区别，工作记忆与语言学习能力的相关度就小。

關于测量方法的预测力是否与测量方法的信度相关，以往的元分析研究发现，使用言语材料和非言语材料，仅测量存储和同时测量存储和加工两种方法的加权信度平均评估值没有显著差异[5]428。本文元分析样本中也有研究进行了信度分析，结果都证实了使用言语材料和使用非语言材料的方法都具有较高的信度。这说明不同测量方法的预测力大小不是由测量信度引起的。

由以上分析可知，工作记忆容量测量方法的预测能力与使用的材料和测量的功能有关，而与测量方法的信度无关。

五、结论

本文使用元分析的方法考察了工作记忆与二语学习能力的关系。认为工作记忆与二语学习能力总体上中度相关，而与语言学习中产出性能力的相关度高于与接受性能力的相关度；在工作记忆容量的四种不同测量方法中，使用言语材料、能够同时测量加工和存储两种能力的测量方法对二语学习能力的预测力最强。学习者工作记忆容量的确定是值得进一步探讨的话题。工作记忆到底是一个普遍适用于所有领域的认知能力，还是在不同的领域有着不同的参数？用什么测量方法才能保证工作记忆容量测量结果的可信度？这些问题有待从神经心理学和心理计量学的角度进一步加以论证。另外，本文是从工作记忆与二语学习能力关系的平均效果量出发，通过总体分析得出的结论，下一步可以把效果值作为被解释变量，其他的编码变量作为解释变量，进一步分析编码变量对效果值的解释力度。

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[責任编辑 王艳芳]