張德雙

（哈爾濱師范大學(xué)，黑龍江 哈爾濱150080）

一、數(shù)字加工的概念

Campbell（1992）認(rèn)為，數(shù)字加工是一種表征編碼的組合，它包括理解和產(chǎn)生各種數(shù)字形式，通過各種微量的增加來數(shù)數(shù)、檢索、計算和估計簡單與復(fù)雜算術(shù)問題的結(jié)果。潘運認(rèn)為，數(shù)字加工是對數(shù)字刺激進(jìn)行數(shù)字表征的認(rèn)知加工過程，是一個試圖探討數(shù)字和算術(shù)知識如何在記憶中被組織，以及這些知識是如何獲取和應(yīng)用的領(lǐng)域。金美貞（2010）提出數(shù)字加工是個體加工數(shù)字刺激，形成相應(yīng)的數(shù)字心理表征，并運用其進(jìn)行相應(yīng)的認(rèn)知加工的過程，如數(shù)字比較、數(shù)學(xué)運算、數(shù)字估計。

可見，數(shù)字加工是人對進(jìn)入人腦中的數(shù)字信息進(jìn)行重新整合的認(rèn)知加工過程，包括對數(shù)字意義的認(rèn)知、數(shù)學(xué)法則的運用及不同數(shù)字符號的相互轉(zhuǎn)換。

二、數(shù)字加工的研究方法

目前，關(guān)于數(shù)字加工的研究主要圍繞在算數(shù)認(rèn)知和數(shù)字認(rèn)知兩大領(lǐng)域，下面簡單介紹幾種經(jīng)典的研究范式。

（一）數(shù)字匹配任務(wù)

數(shù)字匹配任務(wù)主要用于研究數(shù)字的自動激活，任務(wù)中要求判斷先后呈現(xiàn)的數(shù)字是否一致，如，屏幕出現(xiàn)兩個數(shù)字（5和6），經(jīng)過短暫間隔后，屏幕出現(xiàn)數(shù)字（如5、6或7），要求判斷后呈現(xiàn)的目標(biāo)是否是之前呈現(xiàn)過的。之后，Galfano將數(shù)字匹配任務(wù)擴(kuò)展到運用乘法法則來激活之后呈現(xiàn)的兩個數(shù)字，得到了相同的結(jié)果。

數(shù)字匹配任務(wù)充分利用短時記憶在數(shù)字加工中的作用，首先，個體將先前呈現(xiàn)的數(shù)字刺激儲存在短時記憶里，然后做出與之前出現(xiàn)過的刺激是否一致的判斷。但Jackson對此提出了質(zhì)疑，認(rèn)為在匹配過程中，自動加工和意識加工之間的界線是非常不清楚的。數(shù)字匹配任務(wù)對個體認(rèn)知能力要求較低，只須辨認(rèn)曾出現(xiàn)過的數(shù)字刺激是否再次出現(xiàn)，因此，該任務(wù)常作為考察簡單數(shù)字加工能力的手段。

（二）自我報告任務(wù)

自我報告任務(wù)主要研究算術(shù)加工中問題大小、策略使用的問題。自我報告過程中要求個體在進(jìn)行數(shù)量信息加工后立即說出自己所使用的策略。首先屏幕中央呈現(xiàn)一個算術(shù)問題，如“3和5哪個大？”待被試回答后，要求其立即報告他們在回答該問題上所使用的方法。Imbo為被試提供了四種策略：第一種，提取，即從機(jī)體已有記憶中獲取解決方案，這種方法的前提是個體已有知識儲備中具有解決該問題的答案，而不須要額外的思考；第二種，計數(shù)，即通過計算某些數(shù)量信息的倍數(shù)關(guān)系獲取答案；第三種，轉(zhuǎn)換，即通過運用相關(guān)法則、公式來尋找問題的答案；第四種，其他，猜測或不清楚自己使用的是何種策略。

自我報告任務(wù)可以清晰地展現(xiàn)個體數(shù)字加工的運算思維過程，有助于了解被試已有知識和經(jīng)驗對數(shù)量信息整合的影響，對于探討數(shù)字加工能力的個體差異上效果明顯。

（三）啟動任務(wù)

啟動指暴露于某些特定的刺激或事件而導(dǎo)致記憶或意識中的信息的可利用性提高。Ashcraft（1987）使用啟動任務(wù)來研究數(shù)字信息加工中的易化和抑制效應(yīng)問題。啟動任務(wù)會影響個體的數(shù)量信息加工結(jié)果，正啟動會易化加工結(jié)果，負(fù)啟動會抑制加工結(jié)果。

啟動任務(wù)中加入了中性條件，因此可以在數(shù)量信息加工中探測到抑制效應(yīng)；啟動任務(wù)能夠區(qū)分問題編碼機(jī)制和法則提取機(jī)制，區(qū)分兩種機(jī)制可以使數(shù)字加工過程機(jī)制更清晰化。

（四）數(shù)字比較任務(wù)

數(shù)字比較任務(wù)主要用來研究數(shù)字信息加工的自動化問題及數(shù)字與空間特性的關(guān)系。數(shù)字比較過程中要求被試對序列數(shù)字與標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字作比較。首先屏幕依次呈現(xiàn)探測數(shù)字（如，1 ～9但不包括5），被試的任務(wù)是把探測數(shù)字與5作比較，若探測數(shù)字比5小，用左右手中的一個按鍵反應(yīng)；若探測數(shù)字比5大，則用另一只手按鍵反應(yīng)。之后，數(shù)字比較任務(wù)被擴(kuò)展到數(shù)字奇偶判斷中，使得該范式更加系統(tǒng)化、科學(xué)化。

數(shù)字比較任務(wù)可以在短時間內(nèi)為個體提供優(yōu)質(zhì)的數(shù)量加工空間，因此，通常作為考察年紀(jì)較小的兒童數(shù)字加工能力的主要手段。

三、數(shù)字加工的基本理論

研究者對數(shù)字加工的理論解釋還尚未達(dá)成共識。下面簡單介紹幾種比較認(rèn)可的理論。

（一）抽象代碼理論

抽象代碼理論認(rèn)為，數(shù)字加工由三種功能獨立的認(rèn)知系統(tǒng)構(gòu)成：負(fù)責(zé)編碼數(shù)字輸入的理解系統(tǒng)、計算加工系統(tǒng)和反應(yīng)產(chǎn)生系統(tǒng)。認(rèn)知系統(tǒng)之間的相互傳遞是通過一個抽象的、單獨的語義數(shù)量代碼來實現(xiàn)的。抽象代碼理論強調(diào)數(shù)字加工所使用的代碼是抽象的、分離的，這種抽象是通過分析與綜合的途徑，運用概念在人腦中再現(xiàn)對象的質(zhì)和本質(zhì)的方法，分為質(zhì)的抽象和本質(zhì)的抽象。

（二）優(yōu)選進(jìn)入編碼理論

優(yōu)選進(jìn)入編碼理論是建立在眾多神經(jīng)心理學(xué)個案的基礎(chǔ)上產(chǎn)生的，該理論提出，人們在進(jìn)行數(shù)量信息整合時，會傾向使用一種特定的編碼方式。有些人傾向于視覺進(jìn)入數(shù)量信息整合，而有些人則傾向于言語進(jìn)入數(shù)量信息整合，方式不同，加工產(chǎn)生的效果不同。優(yōu)選進(jìn)入編碼理論強調(diào)機(jī)體編碼符號損壞的嚴(yán)重性，如果機(jī)體的符號轉(zhuǎn)換編碼受到損壞，那么符號信息若以該形式通過的都將受到破壞。

Seron不贊同McClosky的語義數(shù)字表征的觀點，指出，個體對數(shù)量信息的編碼方式有自主選擇性，當(dāng)數(shù)量信息進(jìn)入個體腦海后，將統(tǒng)一被轉(zhuǎn)換為相同的代碼。他從一個病人（NR）的研究中發(fā)現(xiàn)，該病人能夠?qū)⑺械妮斎霐?shù)字轉(zhuǎn)換成一個數(shù)量表征和一個言語表征，而其他正常人則使用阿拉伯符號作為他們的優(yōu)選進(jìn)入代碼。該結(jié)果說明數(shù)字加工并不一定是完全固定的系統(tǒng)來完成的，個體有優(yōu)選的可能。

（三）編碼復(fù)合體理論

編碼復(fù)合體理論基于計算過程受數(shù)字編碼過程影響的假設(shè)，提出數(shù)量信息加工整合化的觀點，該理論認(rèn)為個體在進(jìn)行數(shù)量信息整合時存在一個編碼復(fù)合體，問題的解決須要從編碼復(fù)合體中整合有關(guān)題目的相關(guān)信息，如，視空間、言語和運動。此外，編碼復(fù)合體理論非常注重計算的交互在信息整合中的重要地位。相互作用編碼是建立在信息整合的前提下的。編碼復(fù)合體整合是數(shù)字信息編碼必要的加工工具，編碼復(fù)合體整合的存在為信息傳遞和自動加工的形成提供便利。

（四）三重代碼理論

Dehaene（2003）在分析有關(guān)獲得性計算障礙個案研究基礎(chǔ)上，提出了三重代碼理論。該理論認(rèn)為信息加工是利用三種不同的代碼方式進(jìn)行的，第一種是數(shù)量的相似表征；第二種是言語理解表征；第三種是視覺阿拉伯?dāng)?shù)字形式的表征。第三種表征認(rèn)為，數(shù)字是以肉眼呈現(xiàn)的一系列不同數(shù)字來體現(xiàn)的。以上可以看出，該模型指出，數(shù)學(xué)加工能力由三種不同功能的編碼系統(tǒng)組成：數(shù)字認(rèn)知系統(tǒng)、聽覺的語言加工系統(tǒng)和視覺的數(shù)字加工系統(tǒng)。它們各司其職，相互配合。三重代碼理論強調(diào)代碼的確定性、標(biāo)準(zhǔn)化和穩(wěn)定性，即特定的數(shù)字加工選擇特定的代碼方式進(jìn)行。

四、數(shù)字加工研究的展望

第一，與認(rèn)知神經(jīng)心理學(xué)的技術(shù)相結(jié)合，如FMRI、PET和ERP技術(shù)。不僅可以從時間和空間兩方面研究數(shù)字加工機(jī)制，而且可以了解數(shù)字加工過程對腦機(jī)制的影響，數(shù)據(jù)解釋更全面。

第二，與觀察法相結(jié)合。當(dāng)前，關(guān)于數(shù)字加工的研究多采用實驗室法，由于實驗室實驗嚴(yán)格控制了外部條件的影響，而忽視了個體在現(xiàn)實學(xué)習(xí)、生活中的具體表現(xiàn)，所以，可以與觀察法相結(jié)合，用來補充實驗室實驗的缺陷。

第三，受試群體多樣化。未來關(guān)于數(shù)字加工的研究可以選擇一些特殊被試群體，例如，數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)障礙兒童、注意缺陷多動障礙兒童、記憶障礙兒童等，用來解釋這些特殊被試群體數(shù)字加工能力的高低、數(shù)字加工效應(yīng)的表現(xiàn)狀況及數(shù)字加工機(jī)制與其他機(jī)制（注意）的交互作用等問題，有助于更好地、有針對性地進(jìn)行指導(dǎo)和訓(xùn)練，改善其數(shù)字加工能力弱的現(xiàn)狀。

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