儿童珠心算过程的心理学实验研究

目　窒　兰垒　儿童珠心算过程的　心理学实验研究　◆刘红王洪礼　珠心算（ｍｅｎｔａｌａｂａｃｕｓｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ）是传统的珠算和心　算相结合的产物，它是以珠算为基础，通过实际拨珠训　练。到模拟拨珠训练，再过渡到映像拨珠，最终在头脑　中进行类似于在算盘上快速拨珠的心算。珠心算长期　受到教育界人士的高度关注．同时也引起了心理学家　的兴趣。从信息加工角度来看，与普通的心算者相比，　珠心算者除了具有在完成复杂的心算问题时速度快、　准确率高的特点外，还具有不同的编码、存取等信息加　工方式，然而国内外现有研究尚缺乏对珠心算的心理　过程及其加工原理的深入探索。本研究结合心理学的　最新认知理论，通过严谨的科学实验，试图为珠心算的　心理加工理论提供补充，同时也希望为全面推广珠心　算的训练提供参考。　一、心理学有关工作记忆和心算关系的研究　工作记忆在数学心算中的作用是近年来心理学领　域的热点课题之一。工作记忆（ｗｏｒｋｉｎｇｍｅｍｏｒｙ）是一种同　时为复杂任务（如语言理解、推理、以及心算等）提供储　存和加工信息的容量有限的暂时记忆系统。根据国外　心理学家Ｂａｄｄｅｌｅｙ￥１１Ｈｉｔｃｈ关于工作记忆模型的最初描　述，工作记忆由执行系统（ｃｅｎｔｒａｌｅｘｅｃｕｔｉｖｅ）、语音回路　ｈｏｎ０ｌ０ｇｉｃａｌｌｏ０ｐ）及视空间模板（ｖｉｓｕ０１ｓｐａｔｉａｌｓｋｅｔｃｈｐａｄ）　三个子成分组成。有关工作记忆在心算中所起作用的　研究主要集中在心算过程中问题信息、中间结果的存　储功能是由语音回路．还是由视空间模板子成分来完　成的。这类研究多采用双任务（ｄｕａｌ—ｔａｓｋ）范式，它要求　被试同时完成两项任务，其中一项是主任务（如心算），　另一项是用于增加工作记忆子成分负荷的任务，又称为　次级任务。双任务范式的基本假设是：如果两项任务同　时应用工作记忆的某一成分或资源，那么次级任务将延　长主任务的时问，或增加错误率。　反之，次级任务将不会　干扰主任务。常用的次级任务中，语音任务（如要求被　试不断地发音）和手动任务（如敲击）分别用于探索语　音回路、视空间模板是否参与主任务的认知过程。　目前，国内外大量研究均表明语音回路在心算过　程中起着关键作用，那么工作记忆在珠心算过程中的　作用是否与在普通心算中的一样呢？本研究拟采用上　述双任务实验范式，通过对未接受珠心算训练的儿童　与接受珠心算训练的儿童在三种实验条件下的心算成　绩（反应时和准确率）进行比较，研究在珠心算过程中，　负责存储中间运算结果和暂时问题信息的工作记忆子　成分到底是语音回路还是视空间模板，以进一步探索　珠心算的心理过程及其加工原理。　二、实验程序　从贵州省遵义市红花岗区两所小学中随机抽取９—　１０岁受过珠心算训练和未受过珠心算训练的三年级小　学生，按年龄、性别、在班里的数学成绩（以上学期末遵　义市统一的数学考试成绩为依据）差异无显著性（Ｐ＞　０．０５），右利手、视力与听力均在正常水平上进行匹配，　墓　暑　目　窒　坚！兰　兰垒　分为２组。一组为参加珠心算训练的珠心算组，另一组　读出题目。如果２０ｓ内被试一直没有反应。则认为被试　为非珠心算组。每组２０名，共４０名，男女各半。　实验要求被试在进行减法心算（主任务）的同时不　停复述“的”（语音回路次任务）或手动敲击（视空间模　板次任务）。是由于在加法题中儿童可能会利用“乘法　九九表”，所以没有采用加法题。　算不出答案，自动进入下一道题目；语音回路次任务组　同控制组的实验步骤、条件、程序基本相同，不同的是　在呈现算题之前２秒开始要求被试连续大声地说“的，　的，的”，直到写完答案；视空间模板次任务组与控制条　件的程序也基本相同，不同的是在呈现算题之前２秒就　要求被试用左手连续按顺时针方向依次敲击计算机键　盘上的４个方向键，直到写完答案时才能停止敲击。　三、实验结果与分析　实验中主试固定，对被试一一进行测试，所有的实　验均在下午进行。在指导语中要求被试保证正确率的　情况下尽量快速答题。控制条件的实验程序如下：题目　分为视觉和听觉两种呈现方式。视觉呈现方式下，实验　在高分辨率计算机上完成，显示分辨率为ｌＯ２４￣７６８，距　离屏幕约为４０ｃｍ。每次测试之前均在屏幕呈现“准　备”，待被试调整好答题纸的位置、在纸上写答案的位　置及作好动作准备以后，主试按键。在屏幕呈现阿　对实验获得的反应时数据进行统计分析，发现无　论视觉还是听觉呈现算题，珠心算组在视空间模板次　任务上的反应时均长于控制条件，且达到了统计上显　著差异水平（（Ｐ（Ｏ．０００１），而在语音回路次任务上的反　应时与控制条件下并无差异（Ｐ＞Ｏ．０５）。这说明视空间模　板次任务对珠心算组的反应时产生了干扰效应．语音　拉伯数字算术题（￣１：１４８—２３＝），呈现时间为３０００毫秒（预　实验表明，此时间正好是主试以正常语速读出题目的　时间），之后屏幕变为白色的空屏。从呈现算题时开始计　时，一直到被试写出最终结果计时停止。接着进行下一　个题目的“准备”。听觉呈现方式是由主试以正常语速　珠心算组　控制　Ｍ±ＳＤ　回路次任务的干扰效应不显著。同样，实验获得的准确　率数据也显示，珠心算组在视空模板次任务上的正确　率（Ｍ＝７５）远远低于控制条件的（Ｍ＝９０），且二者达到了　统计上的显著差异水平（Ｐ（Ｏ．００１），而语音回路次任务　非珠心算组　语音　Ｍ±ＳＤ　视空　Ｍ±ＳＤ　控制　Ｍ±ＳＤ　语音　Ｍ±ＳＤ　视空　Ｍ±ＳＤ　视　反应时　３７Ｏ４－－Ｉ９７６　３３３０±９８９　４９７６　４－１３７９　５Ｏ６２　－４９９３　４６７９　－１４３７５　５０８６±１２１８　觉　听　觉　正确率　反应时　正确率　８７±１８　４５５０　－４１２３１　９２±１１　８５±１４　４４２９±７５１　８７±１２　７８±１９　６２０３　－１４９１８　７２±２３　８３±ｌ６　９９ｌ７±２８１２　８３±ｌ６　８７±１３　９３５６±２２７６　７５　－１７　４８６±ｌ０　１ｏｏ７０±２６１４　７８±１４　Ｍ一平均数，ｓＤ一标准差　和控制条件下的正确率的差异不显著（Ｐ＞Ｏ．０５）。具体数　据如下：　心算过程相当于在大脑中灰色或白色的背景下。黑色　或暗白色的珠点在运动，这一过程当然离不开负责对　视觉图像信息进行操作的视空间模板了，来自脑神经　的研究也证实了这一点。Ｔａｎａｋａ等人的研究表明，珠心　综上所述，珠心算组在视空间次任务下的心算成　绩明显低于控制条件下的成绩，而在语音回路次任务　下的成绩与控制条件下的并无差异。这说明语音回路　次任务没有干扰主任务（控制条件）的完成，视空模板　算能手激活双侧额上沟（ｂｉｌａｔｅｒａｌｓｕｐｅｒｉｏｒｆｒｏｎｔａｌｓｕｌｃｕｓ）　和顶上小叶（ｓｕｐｅｒｉｏｒｐａｒｉｅｔａｌｌｏｂｕｌｅ）这些视空间工作记　忆所依赖的脑区。此外，实验结束后，我们还询问了两　组被试的感受。非珠心算组儿童的报告是两种次任务　次任务却产生了显著的干扰效应。根据双任务实验范　式的原理加以推断，珠心算过程中的存储成分更依赖　于工作记忆中的视空间模板子系统，而不是语音回路。　从珠心算本身的特点来看，珠心算者是借助大脑　中的“珠像图”也就是“心理算盘”来进行的。实际上珠　难度一样．但珠心算组儿童却报告：手动敲击与不断复　述“的”相比。手动敲击大大地影响他们进行心算，这也　说明珠心算组儿童的心算过程中视空间模板非常重　口竺　兰圣　垒　垒　Ｅ　对抓好珠算教学实效牲的反思　◆陈　飞　一、珠算教学课堂的“算珠化”并不能简单地等同于　教学实效好　落实课堂教学实效性的一个很重要的方面是课堂　教学经历“算珠化”的过程，但并非唯一的途径，珠算课　堂教学只有关注学生的全面发展才能达到好的实效性。　必须在关注学生的数学智慧的同时落实课程目标。我们　必须通过珠算教学让学生学会用数学眼光观察生活，发　现生活中数字信息，用数字描述现象，从而使学生们真　正理解珠算内涵。要向学生讲明，珠算课不仅仅只是打　打算盘、拨拨算珠，数字的书写与订正、传票算及点钞等　内容，是实际动手能力的重要体现，也是从事经济工作　所需的基本功，所以更有必要学好。学生在这个过程中　不单纯获取了知识。也是在探究珠算知识的同时感受与　体验实践思想和方法．从而让自己获得富有生命活力的　珠算教育。　二、教师在课堂教学中抓好珠算教学实效性的一个　要。　实意义，一方面，本研究通过严密巧妙的实验设计证实　此外，已有研究认为呈现通道的不同可能改变语　了珠心算与工作记忆子成分视空间模板之间存在着密　音回路和视空间模板的参与方式．因此本研究同时考　切的关系，进一步揭示了珠心算的心理加工机制，丰富　虑了视觉与听觉来呈现刺激。结果发现呈现方式在反　了该领域的理论研究。另一方面，本研究成果也给我们　应时上不影响语音回路和视空间的干扰效应，在正确　一个启示，珠心算训练可能会给语言区域受损而导致　率上却与实验条件产生交互作用。即只有在听觉呈现　的计算能力缺失的康复提供一个途径。更为重要的是。　刺激时，语音回路和视空模板次任务才对主任务（控　本研究从心理学的最新认知理论和科学实验方法人　制）产生显著的干扰效应。　手，对我国古老珠算发展起来的珠心算技能进行研究，　四、结束语　使这一运算文化中的瑰宝在与相关学科的结合中具有　在本实验条件下，研究结果表明视空间模板在儿　旺盛的生命力。　童珠心算过程中负责存储中间运算结果和暂时问题信　息，也就是说在珠心算的加工过程中，采用的是视空间　作者单位：贵州安顺学院教育管理系　表征，经典的语言区域没有参与加工．这也验证了有关　贵州师范大学教育科学学院　珠心算神经机制的研究结果。这一发现具有一定的现　０