פלאנגן ושניידר במטא אנליזה שבדקה את הקשר בין יכולות קוגניטיביות לחשבון

 

מיודענו דון פלאנגן וג'ואל שניידר (אחד ממפתחי מודל ה – CHC) ביחד עם חוקרים נוספים ובראשם Niileksela ערכו מטא אנליזה שבדקה את הקשרים בין היכולות הקוגניטיביות לבין מבחני חשבון. המאמר פורסם ממש עכשיו, ביולי 2026.

המחברים השתמשו בנתונים ממדריכים טכניים של 122 מבחנים קוגניטיבים.
במאמר קודם של AMLAND וחבריה משנת 2025, נמצאו מתאמים של 0.25-0.50 בין כישורי שפה, יכולת מרחבית וזיכרון עבודה לכישורי חשבון שונים. מודעות פונולוגית, זיכרון עבודה מילולי ויכולת מרחבית היו קשורים ליכולת לפתור תרגילי חשבון; הבנת שפה, זיכרון עבודה חזותי ויכולת מרחבית היו קשורים ליכולת לפתור בעיות מילוליות.

במחקר הנוכחי בדקו מתאמים בין מבחנים בלבד, לא בין אינדקסים (הרכבים של מבחנים). המדגמים כללו ילדים ומבוגרים עם הישגים תקינים במתמטיקה. לא נכללו ילדים ומבוגרים עם קשיים במתמטיקה.

במטא-אנליזה נכללו רק מבחנים שנחשבו על ידי החוקרים לסמנים טובים של היכולות הקוגניטיביות הרחבות או הצרות. כאן לדעתי יש הפסד גדול. הם נותנים דוגמה של מבחן שלא נכלל במטא-אנליזה: חזרה על מילות תפל. זהו מבחן נהדר שבודק הן זיכרון עבודה והן מודעות פונולוגית. בגלל שהוא מדד טוב של שתי היכולות הללו, ולא מדד טוב של אחת מהן בלבד, הוא לא נכלל באנליזה. חבל מאד, כי כך אנחנו מקבלים הרבה פחות מידע על הקשר בין מבחנים טובים ושימושיים לבין היכולות הקוגניטיביות. מצד שני אפשר להבין את השיקול, מכיוון שהם רצו לקבל תוצאות נקיות ומדויקות של הקשר של כל יכולת לתפקודי חשבון.

החומר המצורף למאמר אמור לכלול את הסיווגים של כל המבחנים ליכולות רחבות וצרות ואת כל המתאמים בין כל המבחנים. זה מקור מאד חשוב בשבילנו, אבל לא הצלחתי לפתוח ולהוריד אותו... מקווה שהבעיה תתוקן.

באופן כללי נכללו במטא-אנליזה זו 47 אלף מתאמים בין מבחנים. כמות בלתי נתפסת.

מבחני החשבון בדקו חמישה תחומים עיקריים:

חישובים מתמטים – יכולת לפתור תרגילי חשבון בארבע פעולות החשבון.

שטף חשבוני – יכולת לפתור תרגילי חשבון בארבע פעולות החשבון במהירות ובשטף, ולהשתמש בפרוצדורות מתמטיות בצורה יעילה, מהירה ומדויקת.

פתרון בעיות בחשבון – פתרון בעיות מילוליות בחשבון.

ידע חשבוני – ידע על תוכן מתמטי, על מושגים מתמטים ולא על פרוצדורות.

חוש כמות – יכולת להשוות בין כמויות גדולות של אובייקטים במהירות ומבלי לספור אותם, ולדעת איפה יש יותר, יכולת לאמוד כמות גדולה של אובייקטים. אומדן על ציר המספרים (למקם מספר על ציר מספרים שמסומן רק בקצותיו), הבנת המשמעות הכמותית של המספר. במטא-אנליזה זו השתמשו בעיקר במבחנים שבדקו את חוש הכמות במבחן הוודקוק-ג'ונסון 4 ו – 5. מבחנים ספציפים אלה לא בודקים את חוש הכמות בצורה נקיה אלא בודקים תפקודים נוספים כמו מניה וחישובים מנטלים.

כל המתאמים בין מבחני החשבון והיכולות הקוגניטיביות היו חיוביים, מובהקים סטטיסטית ורובם היו בסדר גודל של 0.3-0.5. אפשר להתרשם מהמתאמים בטבלה 1 שהכנתי (לחצו להגדלה).
 

טבלה מס. 1 מתאמים בין היכולות הקוגניטיביות לתפקודי חשבון


מהטבלה אפשר ללמוד שהיכולת הפלואידית, הידע המגובש, וקיבלת זיכרון העבודה היו היכולות עם המתאמים החזקים ביותר עם חישובים מתמטים, פתרון בעיות בחשבון, ידע חשבוני וחוש כמות.

מהירות העיבוד היתה קשורה במיוחד לשטף החשבוני.

העיבוד החזותי והשמיעתי, יעילות למידה ושטף שליפה השפיעו באופן מובהק אך פחות חזק על תפקודי החשבון השונים.

המחברים ערכו גם ניתוח נתיבים SEM ANALYSIS. ניתוח זה בודק האם רשת מוצעת של קשרים מתאים לנתונים. ניתן לראות בניתוח כזה השפעות ישירות ועקיפות בין משתנים (עקיפות, כלומר משתנה א' משפיע על משתנה ב' דרך משתנה ג').

מקדמי הנתיבים בניתוח כזה מציינים עד כמה עליה בסטית תקן אחת ביכולת קוגניטיבית מסוימת משפיעה על הביצוע ביכולת מתמטית (ביחידות של סטיות תקן). כלומר, כאשר הציון ביכולת קוגניטיבית מסוימת עולה בסטית תקן אחת, בכמה סטיות תקן יעלה הציון בחשבון. למשל, מקדם נתיב של 0.45 בין ידע מגובש לחישובים מתמטים אומר שעליה של סטית תקן אחת בידע מגובש קשורה לעליה של 0.45 סטית תקן בחישובים מתמטים. אם הציון בחישובים מתמטים מתפלג עם ממוצע 100 וסטית תקן 15 (כמו ציוני הוודקוק), המשמעות היא שעליה של סטית תקן אחת בידע מגובש עשויה להוביל לעליה של 6.75 נקודות בציון בחישובים מתמטים. כלומר, תיאורטית, ילד שקיבל ציון 75 בידע מגובש וציון 80 בחישובים מתמטים, ומשפר את הציון בידע מגובש ל – 90 (שיפור של סטית תקן אחת), עשוי לשפר את הציון בחישובים מתמטים ל – 86.75.

בטבלה מס. 2 מופיעים מקדמי הנתיבים הקשורים להשפעות ישירות ועקיפות של היכולות הקוגניטיביות על החשבון. בצבע חום מופיעות השפעות חזקות ובצבע שחור השפעות חלשות יותר, שהן עדיין מובהקות.


טבלה מס. 2: מקדמי הנתיבים בין היכולות הקוגניטיביות לתפקודי חשבון

אפשר לראות שהידע המגובש, היכולת הפלואידית, מהירות העיבוד וגם קיבולת זיכרון העבודה (במידה מסוימת) קשורים מאד לכישורי החשבון השונים.

הידע המגובש קשור לכל כישורי החשבון מלבד שטף חשבוני. הקשר החזק ביותר נמצא עם פתרון בעיות מילוליות בחשבון ועם ידע של תוכן חשבוני ומושגים חשבוניים. כדי להתמודד עם שני סוגי התפקודים הללו הילד צריך להיות בעל אוצר מילים חשבוני מפותח (מונה, מכנה, שבר עשרוני, מספר ראשוני, מקבילית, מתומן וכו'), וכן יכולת לחלץ משמעות מתמטית ממשפטים הכתובים בבעיה מילולית.

היכולת הפלואידית קשורה אף היא לכל כישורי החשבון. אין צורך להסביר שתפקוד בחשבון דורש חשיבה מופשטת (למשל, תרגום בעיה מילולית לשפת החשבון, יצירת אסטרטגיה לפתרון הבעיה, הבנת מושגים חשבוניים מופשטים ויכולת לבצע בהם מניפולציה).

מהירות העיבוד תורמת לכל תפקודי החשבון בכך שהיא מיעלת את תהליכי החישוב. היא עובדת עם קיבולת זיכרון העבודה. ככל שמהירות העיבוד גבוהה, נצליח לגמור את החישוב לפני שהמידע בזיכרון העבודה דועך.  

מעבר לארבע היכולות הללו נמצאו קשרים נוספים בין היכולות הקוגניטיביות לתפקודי חשבון:

העיבוד החזותי קשור במיוחד לחוש הכמות. אולי זה קשור למטלות כמו אומדן על ציר המספרים, החלטה איזו מבין שתי ערימות של אובייקטים מכילה כמות גדולה יותר שלהם, החלטה איזה מבין שני מספרים קרוב יותר למספר שלישי. כל אלה כנראה נשענים גם על עיבוד חזותי.

העיבוד השמיעתי היה קשור לפתרון בעיות בחשבון אבל גם לחישובים מתמטים ולשטף חשבוני. העיבוד השמיעתי עומד בבסיס היכולת של ילד לספור בעל פה. הילד לומד את רצף מילות המספר כמעין מילת תפל או רצף פונולוגי (אחדשתייםשלושארבעחמש) שאותו הוא מפרק בהדרגה ומתאים כל מילת מספר למשמעות הכמותית שלה. גם היכולת לספור אוטומטית אחורנית מעשר קשורה לעיבוד פונולוגי. כך גם היכולת לספור אוטומטית בזוגות ממספר זוגי (למשל, ארבע, שש, שמונה, עשר, שתים עשרה וכו'). הרצפים האוטומטים והפונולוגיים הללו מהווים בסיס ללמידה של מניה ואחר כך ללמידה של פעולות החשבון, במיוחד חיבור וכפל.

שטף השליפה היה קשור לשטף החשבוני. ממצא זה מדגיש את הקשר בין מבחני שיום מהיר כמו RAN, בו הילד צריך לשלוף במהירות ובשטף את המילה המתאימה לגירוי החזותי שהוא רואה, לבין היכולת לשלוף במהירות ובשטף פתרונות לתרגילי חשבון פשוטים בארבע פעולות החשבון.

יעילות למידה נמצאה קשורה בקשר חלש יחסית לכישורי חשבון.
באופן כללי נמצא במטא אנליזה זו שהיכולות הקוגניטיביות מסבירות 53% מהשונות בציונים במבחני חישובים מתמטים, 35% בשונות של הציונים במבחני השטף החשבוני, 67% מהשונות במבחני פתרון בעיות בחשבון, ו- 43% מהשונות בציונים במבחני חוש הכמות. בממוצע, כישורי החשבון היו במתאם הגבוה ביותר עם היכולת הפלואידית (0.52), לאחר מכן עם ידע מגובש (0.43), זיכרון עבודה (0.40) ועיבוד חזותי (0.30).

המחברים מצאו גם מתאמים מובהקים בין יכולות צרות של הידע המגובש, היכולת הפלואידית, זיכרון העבודה והעיבוד החזותי וכישורי חשבון. לא אכנס לפירוט הממצאים הללו כאן. אבל משהו שכן כדאי להתייחס אליו זה הקשר בין זיכרון עבודה מילולי לידע חשבוני ובין זיכרון עבודה חזותי לחישובים חשבוניים. בספרות המקצועית הקשרים הללו נמצאים שוב ושוב. יתכן שחישובים חשבוניים נשענים בחלקם על תנועה על ציר מספרים מנטלי.

 

Niileksela, C. R., Hajovsky, D. B., Cocar-Montenegro, F. P., Schneider, W. J., Flanagan, D. P., & Alfonso, V. C. (2026). Cognitive–Mathematics Relations: A Meta-Analysis of Norm-Referenced Standardized Test Batteries. Journal of Intelligence. https://doi.org/10.3390/jintelligence14070142

מפל התפתחותי: השפעת מהירות העיבוד וזיכרון העבודה על היכולת הפלואידית

 

 ארבעה מפלים של טילים מאיראן על הישוב שלי הבוקר, ואני יושבת בממ"ד וכותבת פוסט על מפל של יכולות קוגניטיביות - סוג של אסקפיזם.

מהירות העיבוד נחשבת לעתים ליכולת פשוטה, טכנית, שאינה קשורה לחשיבה גבוהה, ושתרומתה לרמת המשכל הכללית היא נמוכה.

אולם מסתבר שמהירות העיבוד משחקת תפקיד חשוב בהתפתחות היכולת לחשיבה מופשטת. בסדרה של מחקרים שמופיעים בטבלה למטה נמצאה תופעה של מפל התפתחותי: עליה עם הגיל במהירות העיבוד מובילה לעליה בקיבולת זיכרון העבודה שמובילה לעליה ביכולת הפלואידית. מכיוון שתופעה זו חוזרת ומופיעה במחקרים רבים, היא ככל הנראה חזקה ביותר.

מה ההסבר לתופעת המפל? היכולת לחשוב ולפתור בעיות דורשת ביצוע מניפולציה במידע שמוחזק בזיכרון העבודה. כמות הפריטים שאנחנו יכולים להחזיק בזיכרון העבודה היא מוגבלת, ופריטים אלה דועכים אם לא משננים אותם "בלב", או אובדים בשל הפרעות. החוקר Salthouse (1996)  טוען שעיבוד מהיר יותר משפר את זיכרון העבודה בכך שהוא מאפשר לאדם להשלים את תהליך החשיבה לפני שהמידע בזיכרון העבודה דועך. מהירות העיבוד עוזרת להשלים את תהליך החשיבה גם כאשר תנאי הסביבה מגבילים את הזמן בו המידע זמין, למשל כאשר מעבדים שפה דבורה.

בגלל שכמות המידע שניתן להחזיק בזיכרון העבודה מגבילה את יכולת החשיבה, קיבולת גבוהה יותר של זיכרון עבודה קשורה לחשיבה טובה יותר, כלומר ליכולת פלואידית גבוהה יותר.

מודל המפל מדגיש שהיכולות הקוגניטיביות משפיעות זו על זו ולא עובדות כל אחת בנפרד. לכן, כשיש לילד כמה יכולות נמוכות, ההשפעה של כל ההנמכות ביחד גבוהה יותר מההשפעה של כל הנמכה בנפרד. כל אחת מהיכולות הנמוכות "מושכת" את היכולות הנמוכות האחרות עוד יותר למטה.

כאשר יש לילד מספר יכולות נמוכות, כדאי לחשוב מהו מוקד הקושי, מה מבין היכולות הנמוכות היא היכולת העיקרית שפוגעת בתפקוד של הילד (בקריאה, כתיבה, חשבון ו/או בתפקוד החברתי והרגשי), וכיצד יכולת זו משפיעה לרעה על היכולות האחרות.

כאשר היכולות הנמוכות הן מהירות עיבוד, זיכרון עבודה ויכולת פלואידית, מודל המפל מצביע על מהירות העיבוד כמוקד קושי ראשוני שגורר אחריו הנמכה בזיכרון עבודה וביכולת הפלואידית. כך, הנמכה במהירות עיבוד עלולה להגביל את ההתפתחות של היכולת הפלואידית.

טבלה מס.1: מחקרים שבדקו את מודל המפל

מחקר	מה עשו	מה מצאו
Fry and Hale, 1996	ילדים בני 7-19 עברו מבחנים שבדקו מהירות עיבוד, זיכרון עבודה ויכולת פלואידית (מטריצות רייבן)	עליה עם הגיל במהירות העיבוד הובילה לעליה בקיבולת זיכרון העבודה שהובילה לעליה ביכולת הפלואידית.
Kail, 2007	ילדים בני 8-13 עברו מבחנים שבדקו מהירות עיבוד (התאמה חזותית ואיתור ציורים מהיר מהוודקוק), זיכרון עבודה ויכולת פלואידית (מטריצות רייבן). הילדים נבחנו שוב שנה לאחר המבחן הראשון.	עליה עם הגיל במהירות העיבוד הובילה לעליה בקיבולת זיכרון העבודה שהובילה לעליה ביכולת הפלואידית. זה התקבל הן בקבוצות הגיל השונות והן בין המדידה הראשונה לשניה.
Nettelbeck and Burns, 2010	ילדים בני 8-14 עברו מבחנים שבדקו מהירות עיבוד, זיכרון עבודה ויכולת פלואידית.	עליה עם הגיל במהירות העיבוד הובילה לעליה בקיבולת זיכרון העבודה שהובילה לעליה ביכולת הפלואידית.
De Alwis et al., 2014	ילדים בני 6-12 עברו מבחנים של מהירות עיבוד, זיכרון עבודה, יעילות למידה (דומים ל- REY AVLT - ריי שמיעתי) ויכולת פלואידית (מטריצות ממבחן WISC4 ומהרייבן).	עליה עם הגיל במהירות העיבוד הובילה לקיבולת גדולה יותר של זיכרון עבודה שהובילה ליכולת פלואידית גבוהה יותר. יעילות למידה לא הסבירה שונות ייחודית ביכולת הפלואידית מעבר לשונות שהוסברה על ידי זיכרון העבודה.
Kail et al., 2016	ילדים בני 6-13 עברו שישה מועדי בחינה (לאורך שנתיים וחצי) בהם נבדקו מהירות עיבוד (התאמה חזותית ואיתור ציורים מהיר מהוודקוק), זיכרון עבודה ויכולת פלואידית (מטריצות רייבן). השוו בין הביצועים של הילדים בשלוש נקודות זמן.	מהירות עיבוד הובילה ישירות לשיפור ביכולת הפלואידית. התקבלה עדות חלשה יותר להשפעה של מהירות עיבוד על היכולת הפלואידית באמצעות זיכרון העבודה. זיכרון עבודה במועד הראשון ניבא יכולת פלואידית במועד השני.
Tourva and Spanoudis, 2020	נבדקים בני 7-18 עברו מבחנים שבדקו מהירות עיבוד (זמן תגובה לגירויים פשוטים, למשל להחליט כמה שיותר מהר אם חץ פונה ימינה או שמאלה, אינהיביציה, זיכרון עבודה, יכולת פלואידית (סידור קוביות ומטריצות) וידע מגובש (אוצר מילים וצד שווה).	עליה עם הגיל במהירות העיבוד שהובילה לשיפור באינהיביציה ולשיפור בזיכרון העבודה. שיפור בזיכרון העבודה הוביל לעליה ביכולת הפלואידית ובידע המגובש.

 

האם טיפול במהירות העיבוד יכול להשפיע לטובה על זיכרון עבודה ועל היכולת הפלואידית? החוקרת אליסון מאקי (Mackey et al., 2011) אימנה ילדים בני 7-9 בשני סוגים של אימון אינטנסיבי. קבוצה אחת אימנה את היכולת הפלואידית באמצעות משחקים שהיה בהם דגש על תכנון ואינטגרציה. קבוצה שניה אימנה את מהירות העיבוד באמצעות משחקים שהדגישו עיבוד מהיר ותגובה מוטורית מהירה. שתי הקבוצות עברו מבחנים שבדקו את היכולת הפלואידית (מבחן מטריצות) ואת מהירות העיבוד (מבחן קידוד מהוכסלר ומבחן איתור ציורים מהיר מהוודקוק) לפני ואחרי האימון.

הילדים בקבוצת האימון הפלואידי שיפרו מאד את הביצוע שלהם במבחן המטריצות לאחר האימון, אך לא שיפרו את הביצוע במבחני מהירות העיבוד. הילדים בקבוצה שאימנה את מהירות העיבוד שיפרה מאד את הביצוע במבחני מהירות העיבוד, אך לא שיפרה את הביצוע במבחן המטריצות. כלומר, אימון מהירות העיבוד לא השפיע לטובה על היכולת הפלואידית. מאכזב!

מצד שני, המחקר הזה מראה שאימון מהירות העיבוד מצליח לשפר את מהירות העיבוד, ושאימון של היכולת הפלואידית מצליח לשפר אותה. יתרה מזו: נבדקים שקיבלו ציונים נמוכים במבחן המטריצות לפני האימון השתפרו יותר במבחן זה בעקבות אימון היכולת הפלואידית מנבדקים שקיבלו ציונים גבוהים במבחן המטריצות לפני האימון! ממצאים אלה מדגישים בפנינו שהביצוע של ילדים במבחנים שבודקים יכולת פלואידית מושפע מחשיפה ומהתנסות במטלות דומות או בדרכי חשיבה דומות, התנסות שילדים מרקע פחות מטפח פחות חשופים לה. חשוב לקחת זאת בחשבון כאשר מעריכים את היכולת הפלואידית אצל ילדים מרקע פחות מטפח. כאשר ילדים כאלה מקבלים הזדמנות, יש להם סיכוי רב לשפר את היכולת הפלואידית.

 

 

De Alwis D, Hale S, Myerson J. Extended cascade models of age and individual differences in children’s fluid intelligence. Intelligence. 2014; 46:84–93. doi: 10.1016/j.intell.2014.05.008

Fry, A. F., & Hale, S. (1996). Processing speed, working memory, and fluid intelligence: Evidence for a developmental cascade. Psychological Science, 7,237–241.

Fry, A. F., & Hale, S. (2000). Relationships among processing speed, working memory and fluid intelligence in children. Biological Psychology, 54, 1–34.

Kail, R. V. (2007). Longitudinal evidence that increases in processing speed and working memory enhance children's reasoning. Psychological Science, 18(4), 312–313. https://doi.org/10.1111/j.1467-9280.2007.01895.x

Kail, R. V., Lervåg, A., & Hulme, C. (2016). Longitudinal evidence linking processing speed to the development of reasoning. Developmental science, 19(6), 1067-1074.

Mackey AP, Hill SS, Stone SI, Bunge SA. Differential effects of reasoning and speed training in children. Developmental Science. 2011; 14:582–590. doi: 10.1111/j.1467-7687.2010.01005.x. [PubMed: 21477196]

Nettelbeck, T., & Burns, N. R. (2010). Processing speed, working memory and reasoning ability from childhood to old age. Personality and Individual Differences, 48(4), 379-384.

Salthouse, T. A. (1996). The processing-speed theory of adult age differences in cognition. Psychological Review, 103, 403–428.

Tourva, A., & Spanoudis, G. (2020). Speed of processing, control of processing, working memory and crystallized and fluid intelligence: Evidence for a developmental cascade. Intelligence, 83, 101503.

 

 

כמה דברים מעניינים על זיכרון עבודה

Cowan, N. (2014). Working memory underpins cognitive development, learning, and education. Educational Psychology Review, 26(2), 197-223.

זהו מאמר מעניין הסוקר את התחום של זיכרון העבודה על כל היבטיו:  התפתחות המושג לאורך ההסטוריה, מודלים של זיכרון עבודה, התפתחות זיכרון עבודה לאורך הילדות וגישות לחינוך שלוקחות בחשבון את זיכרון העבודה.

לפי מודל ה – CHC (בגירסה הבאה לידי ביטוי במבחן הוודקוק ג'ונסון 3), זיכרון לטווח קצר הוא יכולת רחבה הכוללת שתי יכולות צרות:  טווח זיכרון MEMORY SPAN, שהוא מספר הפריטים שניתן להחזיק במודעות בו זמנית, וזיכרון עבודה WORKING MEMORY, שהוא היכולת לבצע מניפולציה בפריטים המוחזקים במודעות.  לפי מודל זה, זיכרון לטווח קצר מתייחס לפעולות שעושים בטווח זמן של שניות בין הגירוי לתגובה.  כאשר חולפות מספר דקות בין הגירוי לתגובה, משתמשים, על פי מודל CHC, בזיכרון לטווח ארוך (אחסון ושליפה לטווח ארוך).

COWAN  מגדיר זיכרון עבודה ככמות קטנה של מידע שניתן להחזיק במצב נגיש במיוחד ולהשתמש בה כאשר מבצעים משימות קוגניטיביות.

הנה כמה דברים מעניינים שכותב COWAN:

ענקי חשיבה חושבים על זיכרון העבודה:

כבר בשנת 1690, ג'ון לוק הבחין בין חשיבה (החזקה של רעיון בראש) לבין זיכרון (היכולת לחשוב מחדש על רעיון לאחר שהוא נעלם מה – MIND). 

הפסיכולוג הנודע וויליאם ג'יימס, שהיה בעיני גאון שנגע בכל תחום בפסיכולוגיה ואמר בו דברים שהם נכונים עד היום, הבחין בשנת 1890 בין זיכרון ראשוני PRIMARY, שמכיל פריטי מידע שקיימים במודעות כרגע לבין זיכרון שניוני SECONDARY,  שמכיל פריטי מידע שמאוחסנים במוח אך לא נמצאים במודעות כרגע.

למה צריך זיכרון עבודה?

בג'ונגל, טורף שמסב את מבטו מסצינה בה הוא מביט, וחוזר ומביט בה כעבור רגע, משתמש בזיכרון העבודה כדי להבחין בכך שמשהו בסצינה השתנה.  שינוי כזה עשוי לציין את הנוכחות של טרף.

כאשר אנו מבשלים, אנו משתמשים בזיכרון העבודה כדי לזכור שהמחבת חמה בעודנו לוקחים סכין מהמגירה.  בעודנו מטגנים במחבת ובו זמנית חותכים ירקות בעזרת הסכין, אנו משתמשים בזיכרון העבודה כדי להזכיר לעצמנו מדי פעם את השעה כדי שלא נאחר לפגישה. 

זיכרון עבודה הוא המנגנון שמאפשר לנו לבצע את תת התכניות הקטנות שלנו (לדקות הקרובות) בעודנו "מחזיקים בראש" את תת התכניות הגדולות יותר (למשל, להמשך היום) ואת "תכנית העל". 

מגבלות זיכרון העבודה:

מגבלת הקיבולת:  ניתן להחזיק בזיכרון העבודה מספר מוגבל של פריטים, בין 5 ל – 9 פריטים בו זמנית.  פריט הוא יחידת מידע קטנה, כמו ספרה,  אות או מלה.  אנחנו יכולים להחזיק בזיכרון העבודה גם פריטים שמקפלים בתוכם כמות גדולה מאד של מידע, למשל "יכולת פלואידית".   כאשר פריט מידע אחד מכיל מידע מורכב, הוא נקרא CHUNK (ואני אקרא לו "פיסת מידע").  כל אדם יכול להחזיק ולחשוב בו זמנית על 3-4 פיסות מידע כאלה, שכל אחת מהן מכילה כמות גדולה של מידע. 

מגבלת הדעיכה:  הזמן בו פריט יכול להישאר בזיכרון העבודה כאשר לא משננים אותו הוא מוגבל (ומוערך בכשלושים שניות).  כאשר לא משננים אותו הפריט דועך ונעלם מזיכרון העבודה. 

COWAN כותב ששני סוגי המגבלות (מגבלת הקיבולת ומגבלת הזמן) שנויים כעת במחלוקת.  אני לא השתכנעתי מטיעונים שקוראים תיגר על מגבלות אלה. 

מודלים שונים של זיכרון עבודה, וקו הגבול בין זיכרון לטווח קצר לזיכרון לטווח ארוך:

Donald Broadbent  יצר בשנת 1958 מודל שלפיו המידע מהעולם נקלט בסוג סנסורי של אחסון שמכיל הרבה מאד מידע לטווח זמן קצרצר.  מידע שמופנה אליו קשב מתקדם משם אל זיכרון העבודה שמחזיק רק כמות מוגבלת של פריטים, אבל יכול להחזיק בהם לטווח זמן ארוך קצת יותר.  מזיכרון העבודה מתקדם המידע אל הזיכרון לטווח ארוך שהוא מאגר הידע שנצבר לאורך החיים. 

 Alan Baddeley and Graham Hitch   יצרו בשנת 1974 מודל של זיכרון עבודה שמכיל מספר מרכיבים:  המעבד המרכזי, שממקד את הקשב ומחלק אותו בין זרמי הגירויים, לוח העבודה החזותי מרחבי שמעבד מידע חזותי מרחבי, הלולאה הפונולוגית, שמעבדת מידע שמיעתי והמעבד האפיזודי, המחבר בין המידע שמגיע מהלולאה הפונולוגית, לוח העבודה החזותי מרחבי, והזיכרון לטווח ארוך ויוצר פיסות של מידע מורכב.   זיכרון העבודה לדעתם של בדאלי והיטצ' הוא הזיכרון בו האדם משתמש כדי לבצע משימות קוגניטיביות מסוגים שונים (כלומר, כדי לבצע עבודה קוגניטיבית).   

COWAN חולק על בדאלי והיטצ' ולא רואה את זיכרון העבודה כמורכב מכמה תת מערכות.  לפי COWAN, חלק מהזיכרון לטווח ארוך נמצא במצב פעיל (ACTIVATED) .  בתוך החלק הזה, תת קבוצה של פריטים נמצאת במוקד הקשב.  הזיכרון הפעיל מכיל ערב רב של גירויים:  חושיים, פונולוגים, מרחביים וסמנטים.  מוקד הקשב מכיל רק כמה פיסות מידע (CHUNKS) שבהם עושים מניפולציה ואינטגרציה.  כלומר במודל של COWAN זיכרון העבודה הוא החלק הפעיל של הזיכרון לטווח ארוך.

זיכרון עבודה והתפתחות קוגניטיבית

טווח הזיכרון של ילד גן הוא בערך שליש מזה של מבוגר צעיר ממוצע.  מרבית השיפור ההתפתחותי  בטווח הזיכרון מתרחש במהלך שנות בית הספר המוקדמות, עד גיל 13 בערך.  טווח הזיכרון עולה בפחות מפריט אחד בין גיל 13 ועד הבגרות המוקדמת. 

האם השיפור בזיכרון העבודה במהלך ההתבגרות הוא ראשוני (כלומר משקף עליה בקיבולת זיכרון העבודה) או נגרם כתוצאה משיפור בתפקודים קוגניטיבים אחרים שמשפיעים לטובה על הביצוע במשימות זיכרון עבודה?

חוקרים מסוימים חושבים שהשיפור בזיכרון העבודה נגרם בשל שיפור בכמות הידע העומדת לרשות הילד.  ככל שצוברים ידע רב יותר בנושא מסוים, ניתן ליצור פיסות מידע גדולות יותר כאשר חושבים על נושא זה, וכך ניתן לבצע בזיכרון העבודה פעולות מורכבות יותר.  חוקרים אלה הראו, למשל, שילדים מומחים בשחמט מחזיקים מצבי שחמט בזיכרון העבודה טוב יותר ממבוגרים מתחילים בשחמט.  הילדים המומחים יוצרים פיסות מידע גדולות המייצגות מצבי שחמט, ובכך מורידים מאד את העומס על זיכרון העבודה.  עדות נוספת לכך שתהליכי למידה (המובילים לצבירת ידע) משפיעים על הזיכרון לטווח קצר היא שילדים צעירים לא משתמשים בשינון (חזרה שוב ושוב על פריטים שנמצאים בזיכרון העבודה כדי למנוע את דעיכתם).  יש חוקרים שסוברים ששימוש בשינון לא מתפתח לפני שליטה בקריאה.  כלומר, ייתכן שדרישות בית הספר מעודדות את ההתפתחות של אסטרטגית השינון כדי לשמור פריטים בזיכרון העבודה (Fry and Hale, 2000  ).  

 יש חוקרים הסבורים שהשיפור בזיכרון העבודה במהלך הילדות (והירידה בזיקנה) נגרמים בשל עליה במהירות העיבוד שקיימת לאורך הילדות (וירידה במהירות העיבוד בזיקנה).  מהירות העיבוד הגדלה מאפשרת שינון של הפריטים בזיכרון העבודה באופן מהיר יותר.  גם השערה זו נתמכת על ידי העובדה שילדים צעירים לא משננים כלל או לא משננים באופן מספיק מתוחכם שמסייע להם להחזיק את המידע בזיכרון העבודה.   

COWAN סבור שעליה בכמות הידע ועליה במהירות העיבוד תורמות לשיפור בזיכרון העבודה אבל שקיימת גם עליה ראשונית בקיבולת זיכרון העבודה במהלך ההתפתחות. 

זיכרון עבודה ולמידה בבית הספר

זיכרון עבודה בעל קיבולת מספקת חשוב כדי להצליח להמשיג, לחשוב בצורה מופשטת ולבצע אינטגרציה בין רעיונות ברמה גבוהה של המשגה.  

כאשר לומדים נושא חדש העומס על זיכרון העבודה הוא גדול.  עד שנוצרות מספיק אסוציאציות בין האלמנטים הכלולים בגוף הידע החדש לבין עצמם, ובין האלמנטים החדשים לפריטי מידע שאנו כבר יודעים - העומס על זיכרון העבודה גדול.  עד שניתן לארגן את החומר החדש למבנה קוהרנטי – העומס על זיכרון העבודה גדול.  לכן ילדים בעלי קיבולת גדולה יותר של זיכרון עבודה מסוגלים ללמוד חומר חדש בקלות רבה יותר.  ובהיבט אחר, ידע כללי רחב, שמאפשר לילד לקשר בין מידע חדש שהוא לומד למידע שהוא מכיר – מפחית את העומס על זיכרון העבודה.  כלומר, ילד יכול אולי "לחפות" על חולשה בקיבולת זיכרון העבודה באמצעות ידע כללי רחב יותר. 

אנשים בעלי טווח זיכרון נמוך (קיבולת של 2-3 פריטים) מתקשים ללמוד מלים חדשות.  ילדים עם טווח זיכרון נמוך מתקשים ללמוד מלים חדשות בשפה זרה. 

אנשים בעלי טווח זיכרון נמוך מדווחים יותר על כך שמחשבותיהם נודדות ממשימה בה הם מנסים להתמקד מאשר אנשים בעלי טווח זיכרון תקין ומעלה.  ילדים שמתקשים לעקוב אחר הנחיות המורה סובלים לעתים קרובות מטווח זיכרון נמוך.  ילדים עם זיכרון עבודה נמוך ותפקודים ניהוליים נמוכים מתקשים להצליח בבית הספר.  הם מתקשים לאסוף את המשאבים הקוגניטיבים שיאפשרו להם להתמיד במשימה עד תומה ולהפנות קשב רצוף למשך הזמן הנדרש. 

לילדים עם לקויות למידה ולקויות שפה יש בדרך כלל זיכרון עבודה נמוך. 

COWAN ממליץ למורים להשתמש במשפטים שאינם מעמיסים על זיכרון העבודה.  לדוגמה, המשפט "אומרים שאם העומס בעבודה אינו רב מדי, והמכונית שלך במצב טוב, ועלי העצים שינו את צבעיהם, הגיע הזמן לצאת לחופשת סתיו" מעמיס על זיכרון העבודה בשל אורכו ומכיוון שהנקודה המרכזית שבו מגיעה בסופו.  מוטב לדעת COWAN לכתוב כך: "אומרים שהגיע הזמן לצאת לחופשת סתיו כאשר העומס בעבודה אינו רב מדי, המכונית שלך במצב טוב, ועלי העצים שינו את צבעיהם".

Fry, A.  F. and Hale, S .  Relationships among processing speed, working memory, and fluid intelligence in children. Biological Psychology. 54 (2000) 1–34 http://psych.wustl.edu/cdl/publications/Fry_Hale_2000.pdf