噪聲和混響對(duì)兒童視覺短時(shí)記憶的影響*

彭健新　蔣鵬

(華南理工大學(xué) 物理與光電學(xué)院，廣東 廣州 510640)

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噪聲和混響對(duì)兒童視覺短時(shí)記憶的影響*

彭健新蔣鵬

(華南理工大學(xué) 物理與光電學(xué)院，廣東 廣州 510640)

通過對(duì)小學(xué)三、六年級(jí)兒童在2種不同混響時(shí)間和3種不同干擾噪聲級(jí)條件下進(jìn)行漢語雙音節(jié)詞語的視覺短時(shí)記憶行為的測試，探討了噪聲和混響時(shí)間對(duì)不同年齡段兒童對(duì)漢語詞語的視覺短時(shí)記憶的影響，并比較了混響和噪聲條件下兒童聽覺記憶和視覺記憶行為之間的差異.結(jié)果表明：干擾噪聲級(jí)和兒童年齡對(duì)兒童在教室內(nèi)的視覺短時(shí)記憶行為均有顯著影響；隨著干擾噪聲級(jí)的降低、混響時(shí)間的縮短以及兒童年齡的增大，兒童對(duì)漢語詞語的視覺短時(shí)記憶得分增加；噪聲和混響對(duì)聽覺記憶的影響較視覺記憶的影響大，但隨著噪聲級(jí)的降低和混響時(shí)間的縮短，視覺記憶和聽覺記憶的記憶得分差異減小.

噪聲；混響時(shí)間；兒童；視覺短時(shí)記憶

教室室內(nèi)聲環(huán)境的好壞將直接影響學(xué)生課堂學(xué)習(xí)效果[1].很多國家和政府已經(jīng)制定并頒布了相關(guān)規(guī)范和準(zhǔn)則，給出了教室室內(nèi)信噪比(SNR)和混響時(shí)間(T30)等參數(shù)要求[2-3].國內(nèi)外許多研究者深入研究了這些參數(shù)對(duì)教室內(nèi)語言清晰度的影響，并取得大量很有意義的結(jié)論[4-5].但是兒童的課堂學(xué)習(xí)不僅限于聽清教師的授課內(nèi)容，更重要的是記住教師的授課內(nèi)容.

一般而言，文字信息記憶分為視覺記憶(指對(duì)來自視覺的信息的輸入、編碼、存儲(chǔ)和提取)和聽覺記憶(指對(duì)來自聽覺的信息的輸入、編碼、存儲(chǔ)和提取).Kjellberg等[6]指出，識(shí)別單詞(或句子)付出的努力越大，則留給用于記憶階段的加工、編碼、存儲(chǔ)信息等過程的可用工作記憶資源越少.室內(nèi)噪聲和混響增加了識(shí)別過程的難度，影響記憶效果.Klatte等[7]以圖形卡片呈現(xiàn)的方式在室內(nèi)噪聲和無關(guān)聲音噪聲條件下比較了兒童和成年人的視覺記憶，指出無關(guān)噪聲通過特定干擾和注意捕獲兩種不同的機(jī)制影響人的回憶，且注意捕獲是在不斷發(fā)展變化的.蔣鵬等[8]在3間具有不同混響時(shí)間的小學(xué)教室內(nèi)分別測試了小學(xué)三、六年級(jí)兒童對(duì)詞語的聽覺短時(shí)記憶行為，結(jié)果表明兒童的聽覺短時(shí)記憶得分隨信噪比提高而增加.Elliott等[9]在不同無關(guān)噪聲條件下采用單詞呈現(xiàn)的方式對(duì)不同年齡段人群的視覺記憶進(jìn)行研究，研究發(fā)現(xiàn)不同干擾噪聲條件下記憶得分明顯低于“安靜”條件下的記憶得分，且存在年齡效應(yīng)，大學(xué)生的記憶得分高于兒童記憶得分.

目前，已有的關(guān)于噪聲或混響對(duì)記憶行為影響的研究大部分是針對(duì)成年人進(jìn)行的，而且大多數(shù)研究單一因素對(duì)聽覺記憶行為的影響，且對(duì)視覺記憶行為的研究較少.文中選取兩間具有不同混響時(shí)間的小學(xué)教室在不同干擾噪聲級(jí)條件下采用視覺記憶方法測試小學(xué)三、六年級(jí)兒童對(duì)漢語雙音節(jié)詞的短時(shí)記憶行為，探討在噪聲、混響條件下不同年齡段兒童對(duì)漢語詞語的視覺短時(shí)記憶行為，并比較在混響和噪聲條件下兒童聽覺記憶和視覺記憶行為之間的差異.

1　實(shí)驗(yàn)方法

圖1　教室平面及噪聲源和測試位置

關(guān)于兒童記憶行為測試有很多種方法，文中記憶測試所用材料參考Hygge等[10]的英語記憶測試詞匯表，從小學(xué)生常用漢語詞語中選取，由9個(gè)等價(jià)詞表和2個(gè)練習(xí)詞表組成，每個(gè)詞表由8個(gè)不相關(guān)的雙音節(jié)詞組成.測試時(shí)通過計(jì)算機(jī)將每個(gè)測試表中的8個(gè)雙音節(jié)詞依次呈現(xiàn)在教室前部的大屏幕上，播放完8個(gè)雙音節(jié)詞之后由被試兒童回憶出屏幕上所顯示的雙音節(jié)詞并寫在記錄表上.在屏幕上呈現(xiàn)8個(gè)雙音節(jié)詞的同時(shí)，通過揚(yáng)聲器重放與聽覺短時(shí)記憶相同的語譜干擾噪聲信號(hào)[8].重放時(shí)，距噪聲源正前方1 m處的噪聲級(jí)為72、66、60 dBA.

2　結(jié)果與分析

有學(xué)者曾對(duì)標(biāo)準(zhǔn)差檢驗(yàn)、鄰差型檢驗(yàn)和半極差檢驗(yàn)這3種常用的小樣本試驗(yàn)數(shù)據(jù)有效性檢驗(yàn)方法進(jìn)行過比較，并指出鄰差型檢驗(yàn)和半極差檢驗(yàn)優(yōu)于標(biāo)準(zhǔn)差檢驗(yàn)，且用鄰值代替異常數(shù)據(jù)更接近原始數(shù)據(jù)[11].因此，文中采用鄰差型檢驗(yàn)法對(duì)數(shù)據(jù)檢驗(yàn)和處理.圖2為不同混響時(shí)間、不同噪聲級(jí)條件下三年級(jí)、六年級(jí)兒童在被測教室內(nèi)得到的經(jīng)數(shù)據(jù)有效性檢驗(yàn)后的漢語詞語視覺短時(shí)記憶得分統(tǒng)計(jì).圖中“A，72”表示測試條件為教室A，干擾噪聲級(jí)為72 dBA，其余依次類推.

圖2不同年級(jí)兒童的詞語視覺記憶得分

Fig.2Memory scores of phrase lists for different grade groups

由圖2可以看出，在相同干擾噪聲級(jí)、相同混響時(shí)間條件下，兒童年齡越小，其漢語詞語視覺短時(shí)記憶得分越低.無論三年級(jí)兒童還是六年級(jí)兒童，其在教室內(nèi)的漢語詞語視覺短時(shí)記憶得分均隨干擾噪聲級(jí)增加而減小，隨著混響時(shí)間縮短而增加.

多因素方差分析結(jié)果表明：干擾噪聲級(jí)、受試者年齡均對(duì)漢語詞語視覺短時(shí)記憶有顯著性影響(P<0.05)，混響時(shí)間對(duì)兒童漢語詞語視覺短時(shí)記憶無顯著性影響，各因素之間的交互作用不顯著.

3　討論

在不同混響時(shí)間、不同干擾噪聲級(jí)條件下兒童在教室內(nèi)的漢語詞語視覺短時(shí)記憶得分存在差異，表明教室內(nèi)混響時(shí)間和干擾噪聲級(jí)影響兒童的漢語詞語視覺短時(shí)記憶行為.首先，干擾噪聲會(huì)引起不相關(guān)聲效應(yīng)[12]，使人的注意力分散，情緒緊張，不相關(guān)聲音刺激易吸引他們的注意，使其部分地忽略編碼記憶；第二，干擾噪聲影響他們腦功能的正常發(fā)揮，使大腦處于超負(fù)荷工作狀態(tài)，降低了整個(gè)神經(jīng)系統(tǒng)的功能，包括信息的傳輸及存儲(chǔ)[13]；第三，噪聲可影響兒童的思維，降低大腦的工作能力[14].盡管方差分析表明混響時(shí)間對(duì)兒童漢語詞語視覺短時(shí)記憶無顯著性影響，這可能是與兩間教室的混響時(shí)間差異不是太大有關(guān)，但在較長的混響時(shí)間的教室內(nèi)，室內(nèi)混響會(huì)導(dǎo)致室內(nèi)背景噪聲級(jí)增加.背景噪聲級(jí)過大將干擾兒童的聽覺處理，干擾他們的信息存儲(chǔ)，同時(shí)使他們從聽覺環(huán)境中提取信息，需要付出更大的意志努力，需要有意注意，從而增加了記憶的困難[15]，導(dǎo)致兒童的漢語詞語視覺短時(shí)記憶得分較低.由圖2可知，隨著室內(nèi)聲環(huán)境條件改善，如干擾噪聲級(jí)降低，兒童的漢語詞語視覺短時(shí)記憶效果也有了明顯提高.降低室內(nèi)干擾噪聲級(jí)，提高信噪比，縮短室內(nèi)混響時(shí)間有助于其記憶行為的改善.

年齡對(duì)漢語詞語短時(shí)記憶得分有顯著性影響，兒童年齡不同，其記憶行為存在差異，年齡越大，兒童漢語詞語短時(shí)記憶得分越高，記憶行為越好.曾有研究者指出[16]，隨著兒童年齡增長和學(xué)校教育知識(shí)水平增加，小學(xué)階段兒童認(rèn)知能力及記憶能力得到快速發(fā)展，能更加有效地利用已有的加工資源，從而改善在特定記憶任務(wù)上的成績.

先前的研究探討了在噪聲和混響條件下兒童對(duì)漢語詞語聽覺的短時(shí)記憶[8]，為了比較兒童在不同混響和噪聲級(jí)條件下的視覺與聽覺記憶得分差異，將相同測試條件下的三、六年級(jí)兒童的聽覺與視覺記憶得分進(jìn)行比較，如圖3所示.

圖3　不同年級(jí)兒童視覺與聽覺詞語記憶得分

由圖3可知：兩個(gè)年齡段兒童的漢語詞語的視覺短時(shí)記憶得分均比漢語詞語聽覺短時(shí)記憶得分高.表2為聽覺記憶和視覺記憶條件下不同年齡兒童的漢語詞語短時(shí)記憶得分差異統(tǒng)計(jì).

由表2可知：噪聲級(jí)越低，混響時(shí)間越短，視覺記憶得分與聽覺記憶得分的差異越小.這表明噪聲和混響對(duì)聽覺短時(shí)記憶影響較視覺短時(shí)記憶影響大，兒童在噪聲和混響條件下對(duì)漢語詞語的視覺短時(shí)記憶效果優(yōu)于聽覺短時(shí)記憶效果，這與張德乾、劉愛倫[15，17]等得到的結(jié)果一致；但張司邈[18]認(rèn)為聽覺記憶略優(yōu)于視覺記憶，這與張司邈針對(duì)成年人采用不同的測試方法進(jìn)行測試有關(guān).

在視覺短時(shí)記憶條件下，由于需要記憶的內(nèi)容以視覺呈現(xiàn)的方式通過視覺刺激進(jìn)入大腦，并由大腦對(duì)其編碼、存儲(chǔ)、提取和記憶，被試記憶任務(wù)中沒有語言聲信號(hào)，混響的影響作用相對(duì)較小，主要干擾源為噪聲；而在聽覺記憶條件下，干擾噪聲和混響會(huì)同時(shí)影響以語言聲信號(hào)為主的聽覺輸入信息.而且，這一結(jié)果與兒童的感覺編碼發(fā)展程度相符，兒童的視覺編碼比言語編碼發(fā)展得更早也更快[19].另一方面，由表2可以看出，隨著干擾噪聲級(jí)降低，混響時(shí)間縮短，聽覺記憶和視覺記憶得分差異逐漸減小，當(dāng)干擾噪聲級(jí)為60 dBA、混響時(shí)間為0.8 s時(shí)，噪聲和混響對(duì)兒童漢語詞語聽覺記憶的干擾降低，減少了用于記憶階段的工作記憶資源，因而其得分差異最小.

表2不同年齡組視覺和聽覺漢語詞語短時(shí)記憶得分差異

Table 2Visual and auditory short-term memory scores of phrase lists for different age groups

噪聲級(jí)/dBART/s三年級(jí)六年級(jí)視覺得分聽覺得分相對(duì)差/%視覺得分聽覺得分相對(duì)差/%721.14.712.7924.05.754.6713.50.84.834.632.56.255.2512.5661.15.083.7516.66.214.9615.60.85.134.833.86.465.679.9601.15.133.9614.66.505.6710.40.85.255.171.06.636.630.0

由表2還可以看出，在相同混響時(shí)間、相同噪聲級(jí)條件下三年級(jí)兒童的視覺與聽覺記憶得分差異較大，且差異表現(xiàn)出不穩(wěn)定性(SD=8.5)；對(duì)六年級(jí)兒童，由表2可知，除干擾噪聲級(jí)為60 dBA、混響時(shí)間為0.8 s的條件外，其他條件下其視覺聽覺記憶得分差異較穩(wěn)定(SD=2.1).對(duì)于處于小學(xué)階段的兒童來說，他們的各項(xiàng)生理機(jī)能尚處于發(fā)育階段，年齡越小，由于其有限的注意力控制能力[20]，越易受到外界環(huán)境干擾，對(duì)獲取有用信息的注意力越難以集中；所處的聲環(huán)境越差，抑制控制能力的效率越低[21]，在漢語詞語短時(shí)記憶得分上表現(xiàn)出不穩(wěn)定性.

4　結(jié)語

通過對(duì)小學(xué)三、六年級(jí)兒童在兩種不同混響時(shí)間和3種不同干擾噪聲級(jí)條件下的漢語雙音節(jié)詞語的視覺短時(shí)記憶行為的測試，探討了噪聲和混響條件對(duì)不同年齡段兒童對(duì)漢語詞語的視覺短時(shí)記憶的影響，并比較了在混響和噪聲條件下兒童聽覺記憶和視覺記憶行為之間的差異；得出以下主要結(jié)論：

(1)詞語記憶測試結(jié)果表明干擾噪聲級(jí)和兒童年齡對(duì)兒童在教室內(nèi)的視覺短時(shí)記憶行為均有顯著影響；

(2)隨著干擾噪聲級(jí)的降低，混響時(shí)間的縮短以及兒童年齡的增大，兒童對(duì)漢語詞語的視覺短時(shí)記憶得分增加；

(3)噪聲和混響對(duì)聽覺記憶影響較視覺記憶影響大，但隨著噪聲級(jí)的降低和混響時(shí)間縮短，視覺記憶和聽覺記憶的記憶得分差異減小.

但是，文中實(shí)驗(yàn)方法采用的材料是意義不連貫的無關(guān)詞語，僅可用于實(shí)驗(yàn)室研究，為使得研究工作更實(shí)際客觀，后續(xù)工作還需進(jìn)一步充實(shí)測試材料，采用句子或短文進(jìn)行短時(shí)記憶行為測試.其次，文中只針對(duì)視覺短時(shí)記憶進(jìn)行了探討，而在混響和噪聲條件下采用視聽結(jié)合研究兒童課堂記憶行為，將具有更深遠(yuǎn)的意義.

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Supported by the National Natural Science Foundation of China (11374106)

Effects of Noise and Reverberation on Children’s Visual Short-Term Memory

PENGJian-XinJIANGPeng

(School of Physics and Optoelectronics，South China University of Technology，Guangzhou 510640，Guangdong，China)

Visual short-term memory behaviors for Chinese bi-syllable phrases were tested on Grades 3 and 6 children under the conditions of two different reverberation times and three different interference noise levels，and the effects of noise and reverberation time on the visual short-term memory for Chinese phases of children with different ages were investigated. Then，the differences between auditory memory and visual memory behaviors of children in reverberation and noise environments were analyzed in a comparative way. The results show that (1) both interference noise level and age have significant effects on the visual short-term memory of children in classroom； (2) with the decrease of interference noise level，the shortening of reverberation time and the increase of children’s age，the visual short-term memory scores of children for Chinese phrases increase； and (3) the effects of noise and reverberation time on auditory memory behavior are greater than those on visual memory，and the difference in scores between the auditory and visual memory behavior decreases with the decrease of noise level and with the shortening of reverberation time.

noise； reverberation time； children； visual short-term memory

1000-565X(2016)07-0130-05

2015-06-18

國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(11374106)

彭健新(1968-)，男，博士，教授，主要從事建筑聲學(xué)、環(huán)境聲學(xué)、功率超聲方面的研究.E-mail：phjxpeng@163.com

O 422.8doi： 10.3969/j.issn.1000-565X.2016.07.020