李正清+周欣+康丹+田麗麗+徐晶晶

【摘要】本研究探討認知游戲干預法對數(shù)學學習困難兒童數(shù)學能力和執(zhí)行功能的影響。研究者選取兩名大班數(shù)學學習困難兒童，運用認知游戲干預法對其執(zhí)行功能中的工作記憶、抑制、轉(zhuǎn)換三方面進行干預，每周干預2次，每次30 分鐘，持續(xù)6個月。干預前，這兩名兒童在數(shù)學能力和執(zhí)行功能各項任務(wù)中的得分均低于正常兒童。干預后，這兩名兒童的執(zhí)行功能任務(wù)得分均有不同程度的提高，但數(shù)學能力得分僅其中一名兒童取得了明顯進步。研究提示我們：認知游戲可能有助于提高早期數(shù)學學習困難兒童的數(shù)學能力和執(zhí)行功能中的工作記憶水平、轉(zhuǎn)換水平，但對執(zhí)行功能中的抑制水平的干預效果仍需作進一步探討。

【關(guān)鍵詞】早期數(shù)學學習困難兒童；認知游戲干預；執(zhí)行功能；個案研究

【中圖分類號】G612 【文獻標識碼】A 【文章編號】1004-4604（2015）11-0018-09

兒童的早期數(shù)學能力不僅能預測其今后的數(shù)學成績，〔1，2〕還能預測其今后在閱讀、科學等領(lǐng)域的表現(xiàn)?！?〕因此，找出那些影響兒童早期數(shù)學能力發(fā)展的因素顯得尤為重要。

已有研究發(fā)現(xiàn)，早期調(diào)控技能，例如執(zhí)行功能和工作記憶，能夠預測兒童的數(shù)學能力。〔4-7〕執(zhí)行功能是有關(guān)計劃、目標定向活動的過程，包括工作記憶、心理定向的轉(zhuǎn)換或注意的靈活性、抑制控制、沖突監(jiān)控等?！?，9〕已有研究發(fā)現(xiàn)，數(shù)學學習困難兒童與數(shù)字信息加工有關(guān)的工作記憶能力較為不足。〔10〕中央執(zhí)行系統(tǒng)作為工作記憶的重要組成部分，能夠解釋兒童在數(shù)學成就上的差異?！?1〕而數(shù)學學習困難兒童的中央執(zhí)行系統(tǒng)能力往往存在缺陷?！?2，13〕在面對多維注意對象的情境下，他們難以聚焦在關(guān)鍵信息上，〔14，15〕也不能有效使用協(xié)調(diào)策略合理分配注意力。Blair和Diamond認為，提高早期兒童的執(zhí)行功能是預防其學業(yè)失敗的一個有效方法。〔16〕已有研究往往采取三種策略干預學前兒童的執(zhí)行功能。〔17〕一是明確培養(yǎng)某種執(zhí)行技能（如工作記憶），二是培訓和支持教師開展有效的教學管理（如獎勵兒童的積極行為），三是培訓教師，使之成為兒童模仿的對象。例如，基于維果茨基理論的“心靈工具”（Tools of the mind）〔18〕課程模式，設(shè)計了40個由教師執(zhí)行的核心課程，對幼兒園中的147名低收入家庭兒童（平均年齡5.1歲）進行了為期1～2年不等的執(zhí)行功能訓練。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，兒童的執(zhí)行功能相關(guān)任務(wù)表現(xiàn)及學業(yè)表現(xiàn)均得到有效改善。“圓圈游戲”（Circle time games）〔19〕干預項目對幼兒園中的65名4～5歲兒童（平均年齡54.6個月）進行了歷時8周、共計16次、每次游戲時長約為30分鐘的圓圈游戲。項目主要是對兒童行為自我調(diào)節(jié)進行干預，包括注意、工作記憶和抑制控制。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，干預組兒童的行為自我調(diào)節(jié)能力以及早期學業(yè)成就得到了顯著提高。

對數(shù)學學習困難兒童進行執(zhí)行功能干預，能夠進一步解釋數(shù)學學習和執(zhí)行功能的關(guān)系。本研究中的早期數(shù)學學習困難兒童，是指智力發(fā)展正常，但數(shù)學發(fā)展水平顯著低于同齡兒童的6歲兒童?！?0〕本研究以操作游戲為載體，通過練習提高數(shù)學學習困難兒童的執(zhí)行功能，以期改善其數(shù)學能力，并探究認知干預方法對于數(shù)學學習困難兒童的有效性。

一、研究設(shè)計

（一）被試的選取與鑒定

W，男，開始干預時月齡67個月，身體健康，無重大疾病史。父母均為大專學歷，家庭經(jīng)濟條件一般，不太重視教育，家園合作意識淡薄。W運動技能水平較高，性格開朗，同伴關(guān)系良好，屬于“受歡迎”兒童。據(jù)帶班教師描述，W在集體教學活動中經(jīng)常注意力不集中，學習缺乏主動性，遷移能力較差，數(shù)學能力較弱。

Z，女，開始干預時月齡72個月，身體健康，無重大疾病史。父親為大專學歷，母親為高中學歷，家庭經(jīng)濟條件一般。家長較為重視教育，愿意配合幼兒園工作，但缺乏有效的教育方法。據(jù)帶班老師反映，Z以前是個性格活潑、反應(yīng)靈敏、積極參與活動的孩子，但在爺爺去世后變化很大，不如以往投入活動。Z喜歡手工剪紙活動，創(chuàng)造性一般，遷移能力較差。

兩名被試兒童是帶班教師鑒定的班上數(shù)學學習和發(fā)展最為緩慢的兒童。之后研究者對其進行智商和數(shù)學能力測查。使用《韋氏學前兒童智力量表》（Wechsler preschool and primary scale of intelligence，以下簡稱WPPSI）所做的智商測驗表明，W和Z的智商屬于正常水平。研究者曾使用《早期兒童數(shù)學能力測驗量表》（Test of early mathematics ability，以下簡稱TEMA）對上海市普陀區(qū)三所幼兒園的339名大班兒童進行過數(shù)學能力測試，將數(shù)學能力分數(shù)排名在最低10%以內(nèi)（臨界值104 分）的兒童確認為數(shù)學學習困難兒童。W和Z的智商正常，但數(shù)學能力分數(shù)均低于104分，因此可以被確認為數(shù)學學習困難兒童。對照數(shù)學學習困難兒童樣本的情況（N=63；TEMA能力分M=95.97，SD=7.20），W和Z的TEMA得分均高于數(shù)學學習困難組的平均分數(shù)，表明其數(shù)學學習困難程度相對較輕。

（二）研究工具及方法

由一位經(jīng)過培訓的學前教育專業(yè)研究生對W和Z進行干預前和干預后的測查。所有測查項目在幼兒園活動室里以一對一的形式進行。干預前的測查在9月完成，干預后的測查在次年6月完成。

1.《早期兒童數(shù)學能力測驗量表》（TEMA）

該量表由Ginsburg和Baroody修訂，是測查3～8歲兒童數(shù)學能力的標準化工具，也可以用于鑒別數(shù)學學習困難兒童。量表共72個項目，每個項目記1分。研究者曾對量表進行漢化，漢化后的量表具有良好的效度和信度。〔21〕

2.《韋氏學前兒童智力量表》（WPPSI）

該量表分言語和操作測驗兩部分，言語測驗包括知識、分類、算數(shù)、詞匯、理解、背數(shù)6個部分；操作測驗包括填圖、排列、積木、拼圖、譯碼、迷津6個部分。兩部分測驗均按照計分方法單獨計分。用語言量表、操作量表和全量表分別求得智商分數(shù)。對最后的測查結(jié)果用中國常模進行分數(shù)轉(zhuǎn)換。根據(jù)數(shù)學學習困難兒童的定義，排除智商分數(shù)低于80分的兒童。

3.執(zhí)行功能測查

本研究采用“兒童早期數(shù)學學習困難的診斷和干預”課題組設(shè)計的測查工具對被試兒童的執(zhí)行功能進行評估。本測查工具共設(shè)計有7個測查任務(wù)：白天/黑夜任務(wù)、靈活項目轉(zhuǎn)換任務(wù)、數(shù)形轉(zhuǎn)換任務(wù)、圓點短時記憶任務(wù)、詞語倒背任務(wù)、數(shù)字倒背任務(wù)、形狀學校任務(wù)（含四個情境）。其中，執(zhí)行功能中的工作記憶任務(wù)包括圓點短時記憶、詞語倒背和數(shù)字倒背；執(zhí)行功能中的轉(zhuǎn)換任務(wù)包括靈活項目轉(zhuǎn)換和數(shù)形轉(zhuǎn)換、形狀學校情境二（用形狀學校2表示）；執(zhí)行功能中的抑制任務(wù)包括白天/黑夜任務(wù)和形狀學校情境三、四（分別用形狀學校3、形狀學校4表示）。經(jīng)檢驗，該測查工具具有良好的信度和效度：該測查工具各個項目與總分之間的相關(guān)系數(shù)均大于0.4，表明具有良好的項目鑒別度；總量表的內(nèi)部一致性Cronbachs α系數(shù)為0.769，表明此量表具有較好的內(nèi)部一致性；分半信度為0.724，良好，表明可以作為測查5～6歲兒童執(zhí)行功能的工具?！?2〕

（1）白天/黑夜任務(wù)

這個任務(wù)主要考察兒童的抑制控制能力。在正式實驗前，先確定被試能把太陽與白天聯(lián)系在一起，把月亮與黑夜聯(lián)系在一起，然后根據(jù)實驗任務(wù)告訴被試規(guī)則，即在呈現(xiàn)畫有太陽的卡片時，要求被試說“黑夜”，在呈現(xiàn)畫有月亮的卡片時，要求被試說“白天”。被試掌握規(guī)則后開始實驗。2張分別畫有太陽和月亮的卡片，每張卡片隨機呈現(xiàn)，分別重復測試8次。被試答對一次記1分，答錯則記0分。計分方式為（正確個數(shù)-錯誤個數(shù)）/秒。

（2）靈活項目轉(zhuǎn)換任務(wù)

這個任務(wù)主要考察兒童的轉(zhuǎn)換能力。干預者向被試呈現(xiàn)三張卡片（上面的圖案分別為一輛汽車、一艘小船和一只小兔子），首先要求被試選出在某一方面有些相像的兩張圖片（如顏色：黃色的汽車和黃色的兔子），再讓其選出在另一方面有些相像的2張圖片（如大?。盒〈托⊥米樱＿@個任務(wù)共有9個子任務(wù)，被試回答正確記1分，回答錯誤記0分，總分為18分。

（3）數(shù)形轉(zhuǎn)換任務(wù)

這個任務(wù)也是主要考察兒童的轉(zhuǎn)換能力。訓練材料是一張中間有數(shù)字“1”的藍色正方形卡片和一張中間有數(shù)字“4”的紅色長方形卡片。干預者首先教給被試實驗規(guī)則：看到紅色，用數(shù)字命名（即說出數(shù)字是幾）；看到藍色，用圖形命名（即說出形狀是什么）。每張卡片逐一隨機呈現(xiàn)。對卡片命名對的記1分，錯的記0分。計分方式為（正確個數(shù)-錯誤個數(shù)）/秒。

（4）圓點短時記憶任務(wù)

由5個子任務(wù)組成，任務(wù)難度逐漸增加（從2個黑點開始依次遞增到6個）。每個子任務(wù)由3個同等難度的小任務(wù)組成。干預者給被試呈現(xiàn)有3個黑色圓點（直徑2cm）的正方形，讓其記住黑色圓點的位置，停留3秒鐘后，再提供被試同樣大小的空白方格卡片，讓其畫出黑色圓點的位置。被試答對一次記1分，答錯則記0分。當被試在某個子任務(wù)的3個小任務(wù)中發(fā)生2次錯誤時，結(jié)束任務(wù)?？偡譃?5分。

（5）詞語倒背任務(wù)

由3個子任務(wù)組成（難度由2個詞語增加到4個詞語），每個子任務(wù)由難度相同的3個小任務(wù)組成。干預者出示卡片并讀出詞語，然后用空白卡片蓋住剛讀過的卡片，并提示被試記住每張卡片的擺放位置。讀到最后一張卡片后，讓被試依次回憶每張被蓋住的卡片上所寫的詞語。當被試在某個子任務(wù)的3個小任務(wù)中發(fā)生2次錯誤時，結(jié)束任務(wù)。總分為9分。

（6）數(shù)字倒背任務(wù)

由6個子任務(wù)組成（難度由2個數(shù)字增加到7個數(shù)字），每個子任務(wù)由難度相同的3個小任務(wù)組成。干預者說出一組數(shù)字，讓被試按照倒序復述出這些數(shù)字。被試連續(xù)出錯三次則結(jié)束任務(wù)?？偡譃?5分。

（7）形狀學校任務(wù)

情境一（快速命名）：向被試呈現(xiàn)一張紙，上面畫有5個相同大小的紅色圓形（直徑3cm）、藍色正方形（3×3cm），黃色三角形（3×3cm）；請被試盡快依次說出這些圖形的顏色。記錄被試完成的時間和正確個數(shù)。計分方式為（正確個數(shù)-錯誤個數(shù)）/秒。

情境二（轉(zhuǎn)換情境）：（拿掉第二張圖片，呈現(xiàn)第三張圖片）干預者提示被試：“請仔細看這些圖形。說出‘戴帽子的圖形的形狀，以及‘不戴帽子的圖形的顏色?！庇嫹址绞綖椋ㄕ_個數(shù)-錯誤個數(shù)）/秒。

情境三（抑制情境）：拿掉第一張圖片，向被試呈現(xiàn)一張紙，上面畫有帶人物表情的5個相同大小的紅色圓形（直徑3cm）、藍色正方形（3×3cm），黃色三角形（3×3cm）。干預者提示被試：“請仔細看這張圖片，有些圖形寶寶要出去玩了，所以很開心。有些圖形寶寶不能出去玩，所以很傷心。請盡快說出哪些顏色的圖形寶寶是要出去玩的?！庇涗洷辉囃瓿傻臅r間和正確個數(shù)。計分方式為（正確個數(shù)-錯誤個數(shù)）/秒。

情境四（抑制情境）：拿掉第二張圖片，向被試呈現(xiàn)一張紙，上面畫有“戴帽子”或“不戴帽子”的5個相同大小的紅色圓形（直徑3cm）、藍色正方形（3×3cm），黃色三角形（3×3cm）。干預者提示被試：“這些圖形寶寶要去上美術(shù)課了，并不是所有的圖形寶寶都準備好了。有些圖形寶寶已經(jīng)準備好了，帶上了帽子；有些還沒有準備好，沒戴帽子。請說出戴帽子的圖形寶寶的形狀和沒戴帽子的圖形寶寶的顏色。”記錄被試完成的時間和正確個數(shù)。計分方式為（正確個數(shù)-錯誤個數(shù)）/秒。

由表1可以看出，W執(zhí)行功能測查的各項得分除“形狀學校3和4”以外，均低于正常組均分1到2個標準差，轉(zhuǎn)換得分相對較高，“工作記憶”得分最低。Z的各項得分除“數(shù)字倒背”“靈活項目轉(zhuǎn)換”和“白天/黑夜”以外均低于正常組均分1到2個標準差，轉(zhuǎn)換得分相對較高，抑制得分最低。

（三）干預策略與計劃

1.干預策略

建構(gòu)主義強調(diào)學習者在學與教的過程中的主動參與、自主學習和意義建構(gòu)，認為情境、協(xié)作、會話和意義建構(gòu)是學習環(huán)境的四大要素。因此，本研究用操作游戲的形式，為被試創(chuàng)設(shè)有意義的問題情境，通過同伴之間、研究者之間的相互溝通、平等交流構(gòu)建學習共同體，引導被試主動探索、自我調(diào)節(jié)，進行意義建構(gòu)。

示范 干預者在講解游戲內(nèi)容及規(guī)則后，先向被試示范游戲過程，重點講解游戲規(guī)則的重難點，再讓被試進行游戲。

獎勵 對于被試的正確反饋或行為，干預者及時獎勵，獎勵以口頭表揚為主。若被試有重大進步，獎勵貼紙。

提示 在被試不能做出正確的反饋或行為時，干預者給予提示或鼓勵。若被試在獲得提示后做出了正確的反應(yīng)行為，立即獎勵；反之，要幫助其分析原因，并重新示范和講解。

時間延續(xù) 在被試了解了游戲規(guī)則、對游戲產(chǎn)生興趣并主動參與后，干預者要延緩給予提示的時間，等待其自發(fā)游戲行為的發(fā)生；若被試反應(yīng)準確，給予獎勵；反之則給予提示或示范。

2.干預計劃

本研究從大班上學期開始，每周干預兩次（周一和周四上午），每次干預時長30分鐘左右。上學期主要進行數(shù)數(shù)的干預，下學期主要進行數(shù)的部分與整體關(guān)系的干預。共計干預27次，總時長約810分鐘。在干預過程中，將不同的游戲進行難度分級，先進行低難度游戲，循序漸進。具體的干預計劃見表2。

二、干預過程

（一）轉(zhuǎn)換

已有研究發(fā)現(xiàn)，數(shù)學學習困難兒童在執(zhí)行功能方面的缺陷可能表現(xiàn)在兩個方面，一是受工作記憶容量的限制；〔23〕二是抑制能力差?！?4〕鑒于W和Z的轉(zhuǎn)換得分都相對較高，是各自在執(zhí)行功能三項子技能中的最強項，因此對其轉(zhuǎn)換能力的干預不是很多。干預主要通過“七巧板”和“撲克接龍”兩個游戲?qū)嵤?/p>

“七巧板”主要涉及的是圖形翻轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)換。開始干預時，被試完全沒有圖形翻轉(zhuǎn)的意識，隨著干預次數(shù)的增多，他們逐漸開始嘗試對圖形進行翻轉(zhuǎn)，但Z仍需要研究者的提醒與鼓勵，不能獨立嘗試?！皳淇私育垺敝饕婕暗氖亲⒁獾霓D(zhuǎn)換。剛開始，W要么只注意到字母，要么只注意到花色，隨著游戲的反復進行，W逐步熟練起來，反應(yīng)速度超過了Z。Z的表現(xiàn)始終比較穩(wěn)定，大部分時候能夠注意到兩個維度。

（二）抑制

抑制是Z執(zhí)行功能三項子技能中的最弱項，因此干預者對其抑制能力進行了重點干預。主要通過“小心炸彈”和“說哪兒不指哪兒”兩個游戲進行。由表3可知，W和Z的正確率在兩次游戲中進步明顯，但不夠穩(wěn)定。

（三）工作記憶

W和Z在工作記憶前測中的得分都較低，因此工作記憶干預是重點。本研究實施的工作記憶干預次數(shù)和游戲種類較多。開始干預時，以“拼圖”游戲為主，即要求被試在拼圖被拆散前仔細觀察，尋找特征標記并加以記憶，以養(yǎng)成“先觀察記憶、后動手游戲”的習慣，為后續(xù)活動做準備。

干預中段進行的三個游戲“翻牌記憶”“序列復制”“找不同”以直線序列的單一維度記憶為主，逐漸增加難度，進行兩個維度的記憶任務(wù)。在游戲中，隨著游戲難度的提高，被試的正確率下降較為明顯（詳見表4）。

干預末段進行的三個游戲以圖形和位置的二維記憶為主，即被試不能只關(guān)注“圖形是什么”，還要同時關(guān)注圖形出現(xiàn)的空間位置（“拼版記憶”“誰動了我的積木”）和時間序列位置（“聽故事拼圖”）。盡管隨著游戲次數(shù)的增加，游戲難度在提高，被試的正確率還是有所提高的。其中，W在游戲前半段表現(xiàn)較好，Z在游戲后半段表現(xiàn)較好（詳見表5、表6）。

三、干預結(jié)果

干預結(jié)束后，對W和Z的執(zhí)行功能和工作記憶進行了后測。與前測相比，W的工作記憶得分進步明顯，但依然是其三項子技能中得分最低的；轉(zhuǎn)換和抑制分數(shù)不但無明顯進步，甚至稍有退步。Z的三項子技能得分與前測相比進步明顯，工作記憶分數(shù)提高了1.47分，轉(zhuǎn)換分數(shù)提高了1.09分，但抑制得分提高了0.68分，抑制仍然是其最弱子技能（詳見表7）。

在TEMA后測中，W原始分為41分，能力分為112（進步了13分）；Z原始分為42分，能力分為105（進步了1分）。與前測相比，W的進步較為明顯，與正常組均分的差距由26分縮小到8分。Z的進步則不明顯（詳見表8）。

四、討論

從研究結(jié)果看，干預大大縮小了W在數(shù)學能力上與正常兒童的差距；Z盡管在認知得分上進步明顯，但數(shù)學能力分數(shù)卻無明顯進步。這樣的干預結(jié)果值得進一步討論與分析。

（一）對不同性格特點的兒童進行干預時，需要采取不同的策略

在干預過程中，W通常在游戲開始階段就能夠迅速掌握規(guī)則，表現(xiàn)優(yōu)于Z。但W的堅持性較差，很容易失去興趣。此時研究者以隊友的身份加入到W的游戲中，為W提供了更高水平的策略支持，或者馬上提升游戲難度，激發(fā)W繼續(xù)參與游戲的興趣。Z在游戲開始時進入狀態(tài)較慢，但隨著游戲的進行，能夠較準確地理解游戲規(guī)則，甚至摸索出一套適合自己的游戲技巧，可見其自主建構(gòu)的能力強于W。為了讓Z更快地進入游戲狀態(tài)，研究者也會以隊友的身份加入到Z的游戲中，幫助Z獲勝，從而讓其體驗到游戲成功帶來的成就感。但即便如此，Z進入狀態(tài)的有效干預時間仍比W少，這也許是對Z的數(shù)學能力干預效果不明顯的原因之一。

因此，研究者在對兒童進行干預時，要根據(jù)其性格特點采取相應(yīng)的干預策略和教育策略。

（二）針對抑制能力的干預仍需作進一步探討

干預結(jié)束后，W和Z盡管在工作記憶和轉(zhuǎn)換方面都取得了不同程度的進步，但抑制的進步幅度卻都是最小的。這與已有的研究結(jié)論是一致的。研究發(fā)現(xiàn)，對學前兒童工作記憶的訓練容易見效，對其抑制能力的訓練則有一定的難度?！?5〕針對抑制能力的干預游戲往往同時包含了工作記憶成分，但由于抑制任務(wù)是對保留在頂葉和前額葉的幾秒鐘內(nèi)的信息進行加工，是對優(yōu)勢反應(yīng)進行控制的一個神經(jīng)過程，這個過程發(fā)生的時間只有幾百微秒，因此，抑制訓練任務(wù)中的大部分時間可能都用來訓練工作記憶了。〔26〕

研究表明，抑制過程（如抑制無關(guān)信息，對分心物體的注意抑制和干擾抵抗）是執(zhí)行功能抑制、更新和轉(zhuǎn)換三個成分的基本共性因素，〔27〕對學業(yè)成就有著巨大影響，〔28〕能夠較好地預測兒童的數(shù)學成績。〔29〕兒童的抑制控制能力之所以與其數(shù)學表現(xiàn)有關(guān)，是因為數(shù)學包含了問題解決的過程，要求兒童在面對矛盾或無關(guān)信息時，能夠識別出其中的有效信息。例如在要求兒童運用實物操作進行數(shù)數(shù)或加法運算時，要求兒童注意數(shù)數(shù)規(guī)則和物體數(shù)量，同時忽略物體的其他特征。兒童的數(shù)學能力隨著問題解決復雜程度的提高而發(fā)展，因此兒童的數(shù)學認知加工會一直依賴于其抑制控制能力?！?0〕從這個角度來看，盡管干預后Z的執(zhí)行功能得分取得了明顯進步，但其較弱的抑制能力可能是限制其數(shù)學能力提高的主要原因，也可能是造成干預效果不佳的原因之一。

如何設(shè)計出能有效提高抑制能力的干預活動，從而提高抑制能力干預的有效時間，是未來研究需要重點解決的問題之一。

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A Case Study of Cognitive Game Intervention for 6-year-old Children with Mathematical Learning Difficulty

Li Zhengqing1， Zhou Xin2， Kang Dan3， Tian Lili2， Xu Jingjing4

（1University of Denver， USA）