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5~6岁不同数学能力水平儿童的执行功能差异研究
2016年09月02日 10:53 来源:《心理发展与教育》 作者:田丽丽 周欣 等 字号

内容摘要:为了考察不同数学能力水平儿童的执行功能差异,根据331名学前儿童的数学能力得分选取了潜在数学学习困难儿童组、低分组、典型发展儿童组和数学优秀组等4个实验组。

关键词:学前儿童;潜在数学学习困难;执行功能;早期数学能力

作者简介:

  作者简介:田丽丽,华东师范大学学前教育系;周欣(通讯作者),华东师范大学学前教育系,E-mail:xzhou@pie.ecnu.edu.cn;康丹,徐晶晶,李正清,华东师范大学学前教育系(上海200062)。

  内容提要:为了考察不同数学能力水平儿童的执行功能差异,根据331名学前儿童的数学能力得分选取了潜在数学学习困难儿童组、低分组、典型发展儿童组和数学优秀组等4个实验组。首先分析了各组儿童的执行功能差异特点,之后使用判别分析进一步探索了各执行功能子结构对儿童早期数学能力差异分组的贡献。结果表明:相对于典型发展儿童组,潜在数学学习困难儿童在执行功能的更新、抑制和转换方面普遍缺损;低分组儿童则仅表现出数字更新能力不足;数学优秀组在数字更新和有时间要求的认知转换方面比典型发展组有明显优势。进一步判别分析表明,对早期数学能力差异分组贡献最大的并非独立执行功能子结构,而是更新和转换的共同因素结构。

  关 键 词:学前儿童 潜在数学学习困难 执行功能 早期数学能力

  标题注释:本文系教育部人文社会科学基金一般项目(11YJAZH130)的阶段性研究成果.

  DOI:10.16187/j.cnki.issn1001~4918.2016.01.02

  分类号:B844

  1 引言

  研究表明儿童的早期数学能力对其之后的学业发展有重要影响,儿童在幼儿园阶段的数学技能可以良好预测他们小学及之后的数学学业成就(Krajewski & Schneider,2009;Duncan et al.,2007)。Geary等人5年的跟踪研究证实了儿童早期的数学能力不足具有累积效应,那些在进入小学时数学能力相对弱的儿童在小学阶段(从1年级到5年级)的数学进步也较慢(Geary,Hoard,Nugent,& Bailey,2012)。Mazzocco和Thompson(2005)也发现幼儿园阶段的孩子在数数原则(一一对应原则、顺序无关原则、基数原则和数序固定原则),数量大小概念和初步加法心算方面的困难能显著预测其小学三年级末的数学学习困难。关于这些孩子在数学能力方面不足的认知原因是什么,或者说是怎样的认知机制致使儿童在数学学习方面有困难还不清楚。近年来随着对执行功能的广泛研究,关于执行功能与数学学习以及数学学习困难的关系在国内外研究中受到诸多关注。执行功能的研究源于对大脑前额叶皮质(prefrontal cortex)的研究,而前额叶皮质与人体的许多控制行为都有关系(Garon,Bryson,& Smith,2008)。这使学界对执行功能的概念界定不一。本研究采用认知控制理论对执行功能的界定:执行功能是以目标为导向的一系列自上而下的高级认知结构(Burgess & Simons,2005;Diamond,2013),其核心结构成分包括:更新(工作记忆)、抑制和转换(Miyake et al.,2000;Lehto,,Kooistra,& Pulkkinen,2003)。国外研究表明儿童早期的执行功能同样可以有效预测其小学及以后的数学学业成就(Clark,Pritchard,& Woodward,2010;Bull,Espy,& Wiebe,2008;Mazzocco & Kover,2007),某一种或几种执行功能结构成分是影响儿童数学学习的重要认知机制之一(Van der Ven,Kroesbergen,& Leseman,2012;Bull & Scerif,2001;Monette,Bigras,& Guay,2011)。目前已有研究多集中于考察执行功能的更新结构(工作记忆)与儿童数学学习的关系。如大量研究表明工作记忆对儿童的数量加工、问题解决以及总体数学学业有显著影响(Xenidou-Dervou,van Lieshout,& van der Schoot,2013;Anderson,2007;Alloway et al.,2005),而数学学习困难儿童也常常在工作记忆方面表现出不足(Andersson & Lyxell,2007;Geary et al.,2012;陈蒲晶,张静,陈英和,2011)。但相对于执行功能的更新结构,有关抑制或转换与儿童早期数学学习关系的研究比较少,研究结论也不一致(Cragg & Gilmore,2014;胡月,魏永刚,2014)。有研究发现3~5岁儿童的抑制能力可以显著预测他们的早期数学能力(Blair & Razza,2007),即使控制了其他执行功能结构因素,抑制对儿童(2~5岁)的数学技能仍有显著独立贡献(Espy et al.,2004)。也有研究没有发现抑制对3~5岁儿童早期数学学习的显著作用(Miller et al.,2013)。在低龄数困儿童的研究中,Toll等(2011)的跟踪研究发现数学持续低分儿童(6~7岁)也表现出认知抑制弱项,而国内周欣等(2013)则发现认知转换对5~6岁数学能力不足儿童有显著影响。以上这种国内外研究结论不一致的现状一方面可能由于早期执行功能评测工具的开发尚未完善而各个研究选用的测试任务多有差异,另一方面则是已有研究样本的选择所涉及的儿童年龄范围不同。学前阶段是幼儿执行功能迅速发展的阶段,对某一年龄段的系统研究有助于理清这一现状。另外,研究发现中国学前儿童在抑制控制方面的得分要显著高于美国学前儿童(Lan,Legare,Ponitz,Li,& Morrison,2011),那么中国儿童早期执行功能与数学能力差异的关系是否支持国外已有结论,也需要进行验证性研究。

  已有认知发展研究表明学前阶段3~5岁是儿童执行功能出现和迅速发展阶段(Garon,Bryson,& Smith,2008;张文静,徐芬,2005)。国内研究还发现5岁是儿童冷热执行功能发展的关键时期(李媛媛,2010)。对5~6岁儿童执行功能的研究可以有效了解这一发展情况,同时5~6岁大班儿童处在入学准备阶段,对这一时期儿童数学能力和执行功能个体差异的研究有助于探索数学学习困难形成的核心认知机制,并有益于及早甄别可能会有持续性数学学习困难的儿童(Dowker,2004),也可为面向不同数学能力儿童的教学实践提供参考。因此,本研究通过多组比较以了解具有数学能力差异的5~6岁儿童存在着怎样的执行功能差异模式?哪一种或几种执行功能结构能显著区分潜在数学学习困难的儿童、低分组儿童、典型发展儿童以及数学优秀儿童。

  关于潜在数学学习困难儿童的界定,目前国内外研究中的鉴别模式仍主要以学业持续落后为标准,而学前儿童还没有正式接受学业训练,国外研究中一般使用“children at risk for mathematic learning disability”来界定智商和言语能力正常而早期数学能力发展迟缓的儿童。如果借鉴这一界定,则直译为“数学学习困难危险儿童”,考虑到汉语用语习惯中“危险”一词包含着强烈的负面信息,本文意译为“潜在数学学习困难儿童”(简称潜在数困儿童)。对这一群体是否具有数学学习困难,还需要进一步参考其在入小学后的数学学业表现。

  2 研究方法

  2.1 被试

  选取上海市3所幼儿园12个大班的所有儿童(n=347,男孩199名,女孩148名,平均年龄66.5个月)参与初步研究,其中年龄过大的3名儿童(2个74个月和1个77月)被排除。研究进行前通过与各幼儿园园长及班级老师沟通后与家长取得联系并获得儿童参与研究的许可。根据智商总分以及言语理解分数,低于80分的13名儿童被排除。之后,根据331名儿童的早期数学能力测试分数确定潜在数困组和数学能力优秀组(以下简称数优组),对潜在数困儿童进行年龄性别匹配后确定低分组和典型发展组,之后低分组中数据有缺失的2名儿童也被排除,最后参与执行功能数据分析的共118人。

  潜在数困儿童的选取,目前有关数困儿童的研究还没有统一筛选标准。已有研究多使用数学学业成就水平低于群体10~25%的标准来筛选数困儿童(Geary et al.,2012),把10%和25%作为相对合理的选取点(Murphy,Mazzocco,Hanich,& Early,2007)。对3~6岁儿童的跟踪研究发现,10%的选取标准比教师的观察评价能更为有效地确定数困儿童(Michèle,Mazzocco,& Kover,2007)。本研究把早期数学能力得分低于群体10%,且言语理解和智商分数在80分以上的儿童界定为潜在数困儿童,把处于全体11%~25%的儿童列为数学低分儿童,早期数学能力分数在90%及以上的儿童则为数优儿童,其余为典型发展儿童。各组样本基本情况参看表1。从数优组的性别分布中我们可以看到明显的性别差异。

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