近日，《教育生物学》的《专家论坛》板块刊登了博而雅科技“脑机接口联合实验室”的重要科研团队之一的周仁来教授等人的文章，文章系统阐述了工作记忆训练与教育实践课题的相关内容，以下为全文：

刘沛兵 1，周仁来 1, 2*

1. 南京大学心理学系（中国南京 210023）；

2. 江苏博而雅科技有限公司（中国南京 210019）

［摘要］面向教育现代化不仅要重视学生的学业成绩，更要培育学生的认知能力与综合能力，关注学生的心理健康。工作记忆训练是指以适应性的方式集中练习，提高个体的工作记忆能力——人类认知活动的核心，对发展中国特色世界先进水平的优质教育具有重要意义。该文对工作记忆训练进行概述，从行为与神经科学的证据入手，梳理工作记忆训练有效性的实证研究，从训练软件的开发看待工作记忆训练在中国教育中的实践，并对工作记忆训练在中国教育体系的应用加以展望。

［关键词］工作记忆训练 ；教育实践 ；神经科学

2021 年 7 月，中共中央办公厅、国务院办公厅印发《关于进一步减轻义务教育阶段学生作业负担和校外培训负担的意见》。新时代党的教育方针坚持学生为本、回应关切，着眼学生身心健康成长，体现素质教育，避免机械化的学习，着重培养学生的思维、处理信息及解决问题的能力，以保证学生的全面化发展，从而建设高质量的教育体系。同时，在“两个一百年”奋斗目标的历史交汇时期，中共中央、国务院印发了《中国教育现代化 2035》，明确指出要坚持中国特色社会主义教育发展道路，加快推进教育现代化。《中国教育现代化 2035》提出了推进教育现代化的八大基本理念 ：更加注重以德为先，更加注重全面发展，更加注重面向人人，更加注重终身学习，更加注重因材施教，更加注重知行合一，更加注重融合发展，更加注重共建共享。发展中国特色世界先进水平的优质教育成为面向教育现代化的战略任务之一。

纵观我国近些年来的本土教育实践，仍以应试教育为主，注重知识的简单记忆与积累，即死记硬背划重点的学习，以各学科的学业成绩作为单纯的评判标准，忽视了学生综合能力的培养，也忽视了学生的心理健康。在应试教育中，考试通常被用于检验学生的学习情况及知识储备，考试的成绩用来衡量学生受教育的程度，反映教育的质量。然而，这样的教育成果太过僵化，同时过度强调考试的竞争性，导致学生过多重视考试的结果和成绩，考试焦虑的检出率在我国居高不下，各年龄阶段学生的考试焦虑检出率均在 30%以上，是大中小学生最常见的心理问题之一，并对学生学业成绩造成了直接的影响，极大地影响了人才选拔。

目前，我国教育已逐渐与国际接轨，融入了教育的新理念，开展了教育的新实践，但仍注重对学生外在表现的培养，忽略了对学生本质的认知能力的培育，如工作记忆（working memory）。工作记忆是指个体在执行认知任务过程中，暂时储存与加工信息的能量有限的系统，被称之为人类大脑的“CPU”，即人类认知活动的核心，是学习、推理、问题解决和智力活动的重要成分。首先，工作记忆作为执行功能的核心成分，能够显著预测个体的高级认知能力，在日常生活中起着十分重要的作用。对书面或口头语言的理解、数学运算、将指示转换为行动计划、将新信息纳入思维或行动计划中（更新）等，都需要工作记忆的参与。工作记忆还能帮助我们观察事物之间的联系，对创造力至关重要。其次，工作记忆能力的高低能够影响学生的学业成绩。在学前儿童中，相比于智力和初级数学技能，工作记忆与学校准备程度的联系更强，且儿童期的工作记忆可以预测青少年的学业成就和社会功能，学习障碍也与工作记忆的缺陷有关。最重要的是，工作记忆可以通过训练得以提升，工作记忆训练的影响不仅体现在认知和行为层面，还体现在神经生理层面，可以通过加强或削弱神经元之间的连接，改变大脑的结构，进而达到神经可塑性，保证了训练效果的持续性。

工作记忆训练早期在线下进行，即在实验室内对受训者实施面对面的训练，需要受训者和训练师一对一进行。目前，线下训练多用于幼儿。而线上工作记忆训练是在电脑上进行的，受训者以一种适应性的方式，集中地练习操作工作记忆任务，可以随时随地打开电脑进行训练，是本文主要介绍的训练模式。其中，适应性的方式是通过计算机编程来实现的，其自动调节任务难度水平，最大限度地使训练任务接近受训者的工作记忆容量极限。

目前，国内较为成熟且广为应用的工作记忆训练程序以工作记忆刷新任务中的活动记忆任务为主，包括字母活动记忆任务、动物活动记忆任务以及位置活动记忆任务。本文以字母活动记忆任务为例对工作记忆训练程序加以介绍。首先，在屏幕中央呈现“+”作为任务即将开始的提示。接着，以 1750 ms/ 个的速度依次随机呈现若干字母，分别是 5、7、9、11 个 4 种长度，每种长度各随机出现 5 次。受训者需要按顺序记住最后呈现的 3 个字母，然后在白屏处通过键盘将它们按序号输入方框内。每次训练总共有 6 个数据块，每个数据块有 5 个试验。当受训者在单个数据块中的正确率≥ 60% 时（即正确完成试验≥3 个），下一个数据块呈现的速度将会减少 100ms  / 个，反之则会增加 100ms  / 个。另外两种训练任务的设计思路与字母活动记忆任务类似。每次的训练都会以系统记录的用户数据为基础来确定刺激的呈现速度。在每天的训练中，受训者试都需完成以上的 3个任务，训练周期一般为 20d。

早在 2002 年，国外就有学者采用工作记忆训练任务对 7 名多动症儿童的工作记忆进行了训练。这些训练包括视觉空间工作记忆任务、数字广度任务、词语广度任务和选择反应时任务等，训练时间为每天 20min，每周训练4~6 d，共训练20d。研究结果表明，工作记忆训练提高了多动症儿童的工作记忆能力，同时缓解了临床症状，使智力测试的成绩显著提高。2008 年，Jaeggi 等采用了 N-back 任务对成年人的工作记忆进行了训练，34 名被试随机分为 4 组，分别接受为期 8、12、17、19 d 的工作记忆训练。结果显示，与对照组相比，接受工作记忆训练被试的智力水平得到提升，且训练时间越长，智力水平提升越显著。工作记忆训练的有效性使得个体智力及认知能力的提升成为可能。

国内也开展了大量实证研究验证了工作记忆训练的有效性，并从行为与神经科学两方面提供了证据。工作记忆是人类认知的核心，目前的研究主要集中在工作记忆训练提升智力的可靠性和有效性上，主要采用标准工作记忆训练任务（而非情绪性工作记忆），以脑电事件相关电位（event-related potential, ERP）的相关成分以及心率变异性等作为指标，考查工作记忆训练对智力、学业成绩及情绪调节能力的提升作用。

一项研究以北京市一所普通小学的四年级学生为研究对象，按照学号将被试随机分为训练组（共 16 人，男生 7 人，女生 9 人）和对照组（共17 人，男生 12 人，女生 5 人），采用活动记忆任务，通过双盲对照实验设计对工作记忆刷新能力进行训练。训练组在学校机房内进行工作记忆刷新任务的训练 , 每天训练 15~20 min，每周训练 3~4 d，持续 4 周，总共训练 15 d。结果显示，通过工作

记忆刷新能力训练儿童的流体智力得到显著提升。另有研究发现，训练间隔也能影响工作记忆的迁移效果，研究将 115 名五年级儿童随机分配到1个对照组和 4 个训练组中，各组都接受了相同的训练总量 ：20 次训练，60 次试验，平均每次20 min。4 个训练组完成训练的时间分别为 2、5、10、20 d，对照组接受 20 min 的数学教学，共 20次。在训练前和训练后，5 组被试都接受了瑞文推理测试（Raven’s progressive matrices test），以评估流体智力。结果表明 ：4 个训练组的被试在训练任务上都有了显著的进步，这反映在速度的提高上 ；更重要的是，唯一提升了流体智力的训练组是训练时间最长的组（20 d 组），其改善程度明显优于对照组。一项以健康成年人为被试的研究结合了 ERP 的方法，采用适应性活动工作记忆训练任务，对训练组的被试进行了为期 20 d 的训练，结

果发现在 2-back 任务上，训练组的反应时显著缩短，N160（代表视觉识别）和 P300（代表刷新加工，是工作记忆刷新的有效指标）的波幅显著增高，证明了工作记忆训练可以提高个体的刷新能力。

工作记忆训练也有助于特殊儿童的教育辅导。一项研究考察了工作记忆训练对学习困难儿童的影响，54 名学习困难儿童随机分为训练组和对照组 ；训练组进行适应性活动工作记忆训练 20 d，在训练前和训练后，2 组学生分别完成 1 个 2-back任务、1 个数字广度任务（顺背和倒背）、瑞文推理测试和 1 个学业成就测验（语文和数学），并在6 个月后再次进行测试。结果表明 ：与对照组相比，训练组在数字倒背任务、2-back 任务和瑞文推理测试方面均有显著改善，且训练组的数学成绩在训练 6 个月后显著提高。该研究表明，工作记忆刷新训练可以缓解学习困难儿童的认知缺陷，提高工作记忆能力、流体智力和数学成绩，且训练效果可维持至少 6 个月。另一项关注学习困难儿童的研究则设置了 2 组不进行训练的对照组（学习困难的儿童及无学习困难问题的儿童），学习困难训练组儿童采用活动记忆任务进行工作记忆训练，每天训练 40 min，连续训练 28 d。结果表明 ：与不进行训练的学习困难儿童相比，训练组儿童在 2-back 任务与数学成绩方面有显著提高 ；训练前学习困难儿童 ERP 的 N160 和 P300 波幅明显低于无学习困难的儿童，而训练后，训练组的 2个成分显著增加，接近无学习困难的儿童。该研究结果表明，工作记忆刷新训练可以提高学习困难儿童的工作记忆刷新能力，并且这种训练效果可以转化为学习困难儿童数学成绩的提升。

工作记忆训练也被证实能够提高情绪调节的能力。情绪调节是个体在情绪性情境中，有意或无意采用某些方法或策略改变自己或他人情绪发生的时间、场合、内容、强度时，产生的一系列生理、心理活动。工作记忆与情绪调节都是注意加工的反映，其中工作记忆以注意控制为基础，通过排除竞争性的反应倾向和分心物的干扰并维持目标相关的加工过程，工作记忆训练很大程度上也可以看作是注意控制的训练。而情绪调节缺陷本质上反映的是注意资源选择、聚焦和分配的障碍。例如考试焦虑症可看作是注意控制的缺陷，即过度关注考试威胁刺激，将注意资源过多投入与考试相关威胁刺激，进而导致焦虑的生理反应以及其他认知能力的下降。工作记忆训练可以改善个体的注意控制能力，那么也可以优化情绪调节过程中的注意资源分配，促进情绪调节目标的实现。

一项研究以健康大学生为被试，随机分为训练组（22 人）与对照组（20 人），训练组在20 d 的训练期间完成活动工作记忆训练任务，对 2组被试在注意网络功能和晚期正电位（late positive potential, LPP）测试前和测试后的数据进行评估和分析。结果显示 ：与对照组相比，训练组的定向功能有明显改善，与情绪调节相关的 LPP 在 20 d的训练期间显著下降。该研究结果表明，工作记忆训练可以提高情绪调节能力，而注意网络中的定向功能可能起到了一定的作用。另一项活动工作记忆训练的研究则对前测和后测的工作记忆能力和高频心率变异性（high frequency-heart ratevariability, HF-HRV）数据进行了评估和分析。结果发现 ：与对照组相比，训练组在 2-back 工作记忆任务中的反应时显著缩短 ；在 20 d 的训练后，情绪调节条件下的 HF-HRV 升高。说明工作记忆训练的效果可以向情绪调节转化。另有研究也选择大学生作为研究对象，招募健康被试 20 人，抑郁倾向被试 40 人，以自愿参加的分组方式将抑郁倾向被试分为工作记忆刷新训练组和对照组，对训练组进行为期 20 d 的工作记忆刷新训练，对照组不做处理。记录各组被试在前后测的刷新功

能以及在情绪调节任务中量表的得分情况，并收集各组被试在 5 种实验条件下的心率变异性的频域指标值。结果发现 ：前测时抑郁倾向个体的 HF-HRV 显著低于健康个体的平均水平。经过工作记忆训练，后测的抑郁倾向训练组在情绪调节任务中的 HF-HRV 水平有显著提高，接近健康被试的水平，并与抑郁倾向对照组分离。提示工作记忆刷新训练能够使抑郁倾向大学生的 HRV 活动更接近健康被试的 HRV 活动，表明抑郁倾向大学生的情绪调节能力得到了改善。工作记忆训练是通过增强个体的注意控制能力，改善个体在情绪调节过程所需要的注意选择、聚焦和分配能力，进而提升其情绪调节能力。

综上所述，工作记忆不仅能够提高个体的工作记忆能力、学习成绩、智力，也能有效提高个体的情绪调节能力。《健康中国行动——儿童青少年心理健康行动方案（2019—2022 年）》指出 ：儿童青少年心理健康工作是健康中国建设的重要内容。随着我国经济社会快速发展，儿童青少年心理行为问题发生率和精神障碍患病率逐渐上升，已成为关系国家和民族未来的重要公共卫生问题。工作记忆训练是一种有效的针对儿童青少年的认知干预手段。将工作记忆训练推广至国内各年龄段、各个群体，对于推动我国教育现代化的发展有着不可忽视的作用。

目前，中国本土开发的工作记忆测评与训练软件在中小学得到了较为广泛的应用，包括普通学校与特殊学校，为儿童的智力开发、认知能力的提升、学业成绩的提高，以及特殊儿童的治疗、干预和教育辅导，提供了有效的帮助。测评软件依据被广泛接受的 Baddeley 工作记忆三成分模型，详细记录测评的各项成绩信息，包括正确个数、错误个数、正确率、反应时等，测评结果的解释基于对测试对象大规模测试建立的常模标准获取，可以安装在多种教学网络环境下，操作性强、方便管理。训练软件是针对工作记忆的计算机模块化的成套训练软件，采用计算机自适应技术（computer adaptive testing，CAT），以一种循序渐进的方式在计算机上集中练习多种工作记忆任务，改善并提高个体的工作记忆能力、流体智力、学业成绩、神经生物电指标，适合日常训练使用。程序会根据每个人的训练情况，对训练难度进行自动智能调整正确率和反应时的实时记录，具有极高的实用性。

工作记忆的相关测评与训练软件虽已在国内进行了一定的实践，但仍未能普及到各城市、各学校。国内的教师与家长大部分还不了解工作记忆的概念与重要性。工作记忆是人类认知的核心，在个体的认知行为中具有不可替代的作用，是个体在复杂认知行为中表现差异的重要的甚至是核心的因素。工作记忆在高级认知活动中具有双重的作用 ：首先，工作记忆负责获取当前的信息，与长时记忆中的信息相联系 ；其次，工作记忆暂时保存重要的信息，从而获得对任务的整体理解。因此，对工作记忆进行更为全面的知识普及和宣传工作是必不可少的，让学校和家长更为科学地理解人类的记忆、对学生开展更为科学的能力培训，是教育现代化、特色化发展的必要条件。

针对工作记忆训练目前在国内实践的现状，笔者从工作记忆训练可应用的领域以及工作记忆训练如何与中国教育体系相融合两大方面提出建议。

4.1.1幼儿教育的领域 国内教育重学业成绩的风气也出现在幼儿教育上，即幼儿教育的“小学化”。这是由于家长对儿女智力与学业成绩的过度重视，但也离不开国内应试教育大环境的影响。这种“小学化”的教学与评价方式，会对幼儿拔苗助长，对幼儿的身心发展会产生不利影响。而工作记忆训练则能很好地平衡这两者之间的关系。一方面，工作记忆训练既能产生近迁移的训练效果（工作记忆能力的提升），也能产生远迁移的训练效果（其他高级认知能力的提升，如流体智力的提升），这两者都能在一定程度上预测幼儿未来的学业成绩，缓解家长及幼儿园对儿童学习成绩的焦虑 ；另一方面，工作记忆训练具有很强的适应性，其并不是刻板的，可根据不同的使用人群选择合适的工作记忆任务。幼儿工作记忆训练则可以选择适应幼儿认知发展的任务，尊重幼儿的发展规律，同时幼儿工作记忆训练也更类似于认知游戏，寓教于乐，减轻幼儿的学习压力，助力幼儿身心健康发展。

4.1.2 心理健康教育的领域 工作记忆训练能够提高学生，甚至是抑郁倾向学生的情绪调节能力，能够对个体的情绪障碍进行有效干预。工作记忆训练应成为心理健康教育课程的一部分，伴随学生的学业生涯。心理健康教育老师也应明晰工作记忆的概念、工作记忆能力对学生的重要性，熟悉工作记忆训练的流程，能够科学有效地组织学生进行工作记忆训练。一方面，工作记忆训练能够提升健康学生的情绪调节能力，有助于预防情绪障碍问题的发生 ；另一方面，工作记忆训练也能帮助有抑郁倾向的学生尽快解决情绪问题，恢复正常的学习生活。

4.1.3 特殊教育领域 特殊教育是普通教育的组成部分之一，特殊教育的发展也表明了我国教育的发展水平与文明水平。工作记忆训练能够显著缓解自闭症与注意缺陷多动障碍的症状，提升学习困难儿童的学习能力，工作记忆训练应成为我国特殊教育必不可少的辅助工具。无论是在特殊学校就读的学生，还是随班就读的特殊儿童，都应与其实际所处教学环境相融合，接受个性化、定制化的工作记忆训练，进而对其症状进行有效的干预和治疗。

4.2.1 适时开展大规模的学生工作记忆测评 对于学生来说，较差的工作记忆能力一方面预示着学习能力较弱、学业成绩较低，另一方面也预示着抑郁、考试焦虑等情绪问题。由此，各学校应适时开展工作记忆的测评，将其作为学习能力与情绪问题的初筛工具，进而对有问题的学生及时展开培训及疏导，做到有问题先发现，实现个体化、个性化的教育。工作记忆测评应参照学校的学业测评，学业测评的目的是考查学生是否掌握该阶段所授知识，而工作记忆测评则是为了考察学生的核心认知能力与心理健康状况，促进学生全面发展、健康成长。

4.2.2 开设基于工作记忆的大脑训练课程 作为在校生素质教育的一部分，大脑训练课程应与体育课一样成为学生课程的一部分。工作记忆训练可以通过加强或削弱神经元之间的连接，改变大脑的结构，进而长久地提升个体的认知能力。基于工作记忆的大脑训练课程不仅能够提升学生当前的学业成绩，对于未来的升学、工作、生活也都有所帮助。在学校机房开展计算机化的工作记忆训练课程，采用工作记忆训练软件，每位同学根据学号登录自己的工作记忆训练用户，依据每位同学的能力水平以及每节课的训练效果，实施适应性的、个性化的训练方案。工作记忆训练的元素可根据学生年龄进行改变，顺应学生的兴趣，寓教于乐，增加课程的趣味性。

4.2.3 工作记忆训练可作为趣味性课外作业 我国“双减”政策提出全面压减作业总量和时长，减轻学生过重的作业负担。工作记忆训练即能够有效提升学生的认知能力与学业成绩，也能减轻学生的压力，增加学生的兴趣，减少书面作业的时间。同时，依据每位同学工作记忆能力的基础水平，也能够布置分层、弹性和个性化的作业，克服机械、无效作业，体现我国新时代的素质教育。

工作记忆是人类认知的核心能力。目前，工作记忆的有效性已获得国内外实证研究的证实。对于国内教育来说，既要关注工作记忆训练对正常儿童的智力与学业成绩的提升作用，为教育的现代化发展贡献力量，也要关注其对特殊儿童的治疗与干预作用，做到教育的“面向人人”。同时，工作记忆训练有助于改善情绪问题及儿童与青少年的心理健康问题。工作记忆训练不是特异于某个人群的，它适合各个年龄段、各类人群，有助于“终身教育”的实现。然而，当前工作记忆训练在我国的应用仍是有限的，未能扩展至更普遍的教育层面，也未能融入当前的教育体系。未来应着重于工作记忆训练的普及，为我国教育现代化添砖加瓦。

（以上内容来自教育生物学杂志  2023 年 9 月第 11 卷第 5 期）

博而雅科技，是一家专注于认知神经领域脑健康数字化解决方案的高科技企业。公司在多位专家教授联袂指导下专为青少年儿童研发设计菁英大脑训练系统，在青少年大脑成长发育的关键期促进记忆力、专注力、思维力、情绪力、敏捷力五维综合能力成长，帮助孩子核心素养培养。

从2011年初代系统问世起至今十余年的发展历程中，博而雅科技对产品和技术不断迭代升级，以适应教育的需求和孩子的成长。2017年发布菁英大脑1.0版本，2018年公司向高科技企业转型，2021年菁英大脑2.0版本发布，2022年菁英大脑3.0版本上线，如今菁英大脑已走进数十所中小学，陪伴十余万孩子的学习成长。

12月12日，博而雅科技携手南京大学、天津理工大学等国内顶尖学术机构共建的“脑机交互联合实验室”在南京启动。未来，融合集成电路、超柔性电极等在内的新型材料，将充分应用到脑机交互产品之中。