在各種數(shù)學(xué)子技能中，算術(shù)計(jì)算和復(fù)雜的文字問題在小學(xué)階段尤為關(guān)鍵，它們對(duì)后來的數(shù)學(xué)表現(xiàn)有著重要影響。北京師范大學(xué)的楊秀杰教授團(tuán)隊(duì)，在兒童教育頂級(jí)期刊《Early Childhood Research Quarterly》發(fā)表了研究報(bào)告，對(duì)此問題進(jìn)行了專門分析。如果您對(duì)今天文章內(nèi)容有疑問，或希望預(yù)約專業(yè)測(cè)評(píng)，可以微信搜索關(guān)注“金博智慧”，了解更多注意力訓(xùn)練方法。

楊秀杰教授是北京師范大學(xué)心理學(xué)部副教授、博士生導(dǎo)師，主要研究方向?yàn)閮和J(rèn)知發(fā)展與學(xué)習(xí)困難、兒童學(xué)習(xí)與腦的可塑性等。

語音處理技能與數(shù)學(xué)表現(xiàn)

語音處理能力是指在處理口語和書面語言時(shí)對(duì)語音信息的運(yùn)用。它包括三個(gè)組成部分：語音意識(shí)、快速自動(dòng)化命名（RAN）和語音記憶。越來越多的研究表明，語音處理能力在數(shù)學(xué)發(fā)展中起著重要作用。

具體來說，對(duì)于算術(shù)計(jì)算，數(shù)值表示在語音記憶中存儲(chǔ)和操作得越高效，計(jì)算程序可用的資源就越多。當(dāng)涉及到數(shù)學(xué)應(yīng)用題時(shí)，兒童需要處理文本信息并操作一個(gè)在線算術(shù)模式，在這個(gè)過程中語音技能是必要的。

快速自動(dòng)化命名（即RAN）被定義為長期記憶中語音信息訪問的速度。越來越多的研究將RAN確定為數(shù)學(xué)的敏感預(yù)測(cè)因子。RAN是算術(shù)技能所有關(guān)鍵方面的顯著預(yù)測(cè)因子，包括程序、復(fù)雜單詞問題和算術(shù)流暢性。處理速度可能是RAN-數(shù)學(xué)關(guān)系的潛在認(rèn)知機(jī)制。數(shù)學(xué)和算術(shù)計(jì)算需要快速檢索長期記憶中以語音形式存儲(chǔ)的算術(shù)事實(shí)，這有助于計(jì)算過程，并使學(xué)習(xí)者能夠釋放工作記憶容量以解決實(shí)際問題。

語音記憶，也稱為語音或發(fā)音回路，是工作記憶系統(tǒng)的一個(gè)組成部分，涉及基于聲音的編碼和臨時(shí)存儲(chǔ)表象。語音記憶和數(shù)學(xué)技能之間的關(guān)聯(lián)是多方面的。例如，工作記憶研究的證據(jù)表明，當(dāng)控制了閱讀、年齡和智商的影響時(shí)，由數(shù)字廣度任務(wù)測(cè)量的語音回路對(duì)單詞問題解決和多位數(shù)算術(shù)計(jì)算的個(gè)體差異提供了獨(dú)特的貢獻(xiàn)。

空間注意力與數(shù)學(xué)表現(xiàn)

空間注意力，包括空間工作記憶容量和一般注意力容量，已被確定為數(shù)學(xué)表現(xiàn)的另一個(gè)認(rèn)知前體。在解決數(shù)學(xué)問題時(shí)，例如多位數(shù)加法，空間處理可以作為一個(gè)“心理黑板”來保存視覺-空間信息。視覺持續(xù)注意力作為過濾器，選擇相關(guān)信息并排除無關(guān)信息，與一些數(shù)學(xué)技能，如數(shù)字敏銳度和將數(shù)字映射到空間的能力，高度相關(guān)。

追蹤研究

研究人員以北京130名學(xué)生為對(duì)象，進(jìn)行了為期3年的追蹤研究。孩子們分別在幼兒園和三年級(jí)進(jìn)行了兩次測(cè)量。測(cè)量由專業(yè)培訓(xùn)的主調(diào)查員指導(dǎo)，包括紙筆測(cè)試和計(jì)算機(jī)測(cè)試。測(cè)試分為三或四節(jié)，測(cè)量順序隨機(jī)。一次測(cè)試過程中安排幾次休息，以確保孩子們的參與度。測(cè)試結(jié)束后，所有孩子收到一份小禮物。第一波數(shù)據(jù)于 2014 年 10 月在幼兒園收集，當(dāng)時(shí)孩子們?cè)诙辔粩?shù)運(yùn)算和復(fù)雜文字問題上存在地板效應(yīng)，故這兩個(gè)指標(biāo)僅在最后一波評(píng)估。第二階段，父母和孩子被邀請(qǐng)到北師大的評(píng)估室進(jìn)行評(píng)估，程序保持一致。

如上表所示，展示了所有變量的描述性統(tǒng)計(jì)量（N、均值、標(biāo)準(zhǔn)差和范圍）以及時(shí)間 1（T1）和時(shí)間 2（T2）調(diào)查變量的相關(guān)性。所有數(shù)據(jù)均以原始分?jǐn)?shù)呈現(xiàn)，所有變量的得分分布呈正態(tài)。相關(guān)性分析顯示，三個(gè)語音處理變量中的兩個(gè)（T1 語音意識(shí)、T1 快速自動(dòng)化命名）、兩個(gè)空間注意力技能變量中的兩個(gè)（T1 空間草圖板、T1 持續(xù)注意力）以及三個(gè)數(shù)字處理成分變量中的兩個(gè)（T2 數(shù)字意識(shí)、T2 數(shù)字識(shí)別）與 T2 數(shù)學(xué)表現(xiàn)存在顯著相關(guān)。在 T2 時(shí)，識(shí)字能力（T2 識(shí)字）和簡單加法（T2 簡單加法）與復(fù)雜單詞問題顯著相關(guān)。同時(shí)，大多數(shù) T1 時(shí)的語音處理、T1 時(shí)的空間注意力技能以及 T2 時(shí)的數(shù)字處理成分與 T1 時(shí)的持續(xù)注意力、T2 時(shí)的數(shù)字識(shí)別和 T2 時(shí)的簡單加法相關(guān)。

結(jié)果討論

（一）語音處理與數(shù)學(xué)表現(xiàn)

1、語音意識(shí)

經(jīng)過統(tǒng)計(jì)控制年齡、性別和非語言智商后，音韻意識(shí)在后來的文字問題表現(xiàn)中占據(jù)顯著方差。這一發(fā)現(xiàn)與之前強(qiáng)調(diào)音韻意識(shí)在復(fù)雜文字問題中獨(dú)特作用的研究一致。一種可能的解釋是，音韻意識(shí)增強(qiáng)了口語片段的表示和操作，這與復(fù)雜文字問題中通常發(fā)現(xiàn)的語言成分密切相關(guān)。然而，本研究發(fā)現(xiàn)音韻意識(shí)無法預(yù)測(cè)后來的多位數(shù)算術(shù)表現(xiàn)，這可能與評(píng)估算術(shù)表現(xiàn)的測(cè)試類型不同有關(guān)。在本研究中，多位數(shù)算術(shù)任務(wù)可能更多地依賴于程序性計(jì)算策略，而音韻意識(shí)與使用檢索而非程序性問題解決策略解決的算術(shù)問題關(guān)系更為密切。

2、語音記憶和快速自動(dòng)化命名（RAN）

本研究發(fā)現(xiàn)語音記憶并沒有顯著解釋多位數(shù)算術(shù)或復(fù)雜單詞問題的變化，這與之前未發(fā)現(xiàn)語音記憶與算術(shù)和復(fù)雜單詞問題之間關(guān)聯(lián)的研究一致。元分析也顯示，與語音意識(shí)和快速命名（RAN）相比，語音記憶在數(shù)學(xué)中解釋的變異較少。可能的原因是語音記憶解釋的數(shù)學(xué)能力的變異可能已經(jīng)被語音意識(shí)捕捉到了。盡管大量研究表明 RAN 對(duì)數(shù)學(xué)成績有很強(qiáng)的預(yù)測(cè)能力，但本研究未能證明 RAN 通過三種數(shù)字處理技能中的任何一種對(duì)后來的數(shù)學(xué)成績有任何直接或間接的貢獻(xiàn)，這可能與 RAN 和一位數(shù)計(jì)算更依賴于檢索事實(shí)知識(shí)有關(guān)，而多位數(shù)計(jì)算涉及更多的程序性計(jì)算策略。

（二）語音處理與數(shù)學(xué)：數(shù)字處理的中介作用

本研究未能發(fā)現(xiàn)數(shù)字處理技能在語音處理和數(shù)學(xué)之間的中介作用。盡管幼兒園的語音意識(shí)可以預(yù)測(cè)三年級(jí)時(shí)的數(shù)字感，這可能是由于兒童在比較數(shù)量時(shí)使用諸如 “很多” 或 “更多” 等數(shù)量區(qū)分詞，未來研究需要進(jìn)一步檢驗(yàn)語音意識(shí)和數(shù)字感之間的關(guān)系。此外，數(shù)字感在后期數(shù)學(xué)表現(xiàn)中的貢獻(xiàn)不足，這可能是因?yàn)楫?dāng)前研究中使用的多位數(shù)算術(shù)和文字問題需要更廣泛的計(jì)算技能和策略，與非符號(hào)比較任務(wù)共享的認(rèn)知過程較少。

（三）空間注意力與數(shù)學(xué)：數(shù)字處理的調(diào)節(jié)作用

結(jié)果表明，早期的空間注意力能力對(duì)數(shù)學(xué)能力沒有直接影響，而是通過數(shù)字處理來中介。視覺 - 空間工作記憶通過簡單加法的中介作用與多位數(shù)算術(shù)間接相關(guān)，而持續(xù)注意通過數(shù)字識(shí)別的中介作用與文字問題表現(xiàn)間接相關(guān)。這可以用視覺 - 空間工作記憶在多位數(shù)算術(shù)中保存數(shù)值信息和答案，以及持續(xù)注意在數(shù)字識(shí)別任務(wù)中過濾無關(guān)輸入的能力來解釋。然而，數(shù)字感并未中介空間注意力和數(shù)學(xué)表現(xiàn)之間的關(guān)系，可能是因?yàn)閮和诜欠?hào)比較任務(wù)中利用視覺策略，基于空間范圍快速估計(jì)點(diǎn)的數(shù)量，這一過程需要視覺 - 空間工作記憶來存儲(chǔ)和操作空間信息。

本研究推進(jìn)了對(duì)空間注意力、語音處理技能、數(shù)字處理和數(shù)學(xué)表現(xiàn)之間復(fù)雜相互作用的理解。研究發(fā)現(xiàn)，在三種語音處理技能中，只有語音意識(shí)直接有助于后來的文字問題解決。此外，數(shù)字處理技能在空間注意力和后來數(shù)學(xué)之間的關(guān)聯(lián)中起到中介作用，視覺 - 空間工作記憶通過簡單加法為多位數(shù)算術(shù)做出貢獻(xiàn)，而持續(xù)注意通過數(shù)字識(shí)別為文字問題表現(xiàn)做出貢獻(xiàn)。

早期評(píng)估領(lǐng)域通用認(rèn)知技能和領(lǐng)域特定數(shù)學(xué)技能，有助于識(shí)別可能在數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)中遇到困難的孩子，從而能夠早期干預(yù)和支持，以提高他們的長期數(shù)學(xué)成就。

參考文獻(xiàn)：Phonological processing and spatial attention contribute to mathematics performance in different ways: A 3-year longitudinal study