左辭波　王恩國(guó)

（河南大學(xué)教育科學(xué)學(xué)院，開封 475004）

加工速度對(duì)青少年推理能力和學(xué)習(xí)成績(jī)的影響

左辭波王恩國(guó)

（河南大學(xué)教育科學(xué)學(xué)院，開封 475004）

加工速度和推理能力是兩種重要的認(rèn)知功能。本研究采用數(shù)字抄寫、字母抄寫、字母串比較和字符串比較4項(xiàng)測(cè)驗(yàn)兒童的加工速度任務(wù)和圖形推理任務(wù)，分別考察中學(xué)生的加工速度和圖形推理能力特點(diǎn)，以及與學(xué)業(yè)考試成績(jī)的關(guān)系。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，加工速度各子任務(wù)之間相關(guān)顯著且與圖形推理能力相關(guān)顯著，高、低加工速度組被試圖形推理能力差異顯著，加工速度是影響推理能力的一項(xiàng)重要因素；學(xué)習(xí)成績(jī)、加工速度和圖形推理能力在性別方面未達(dá)到顯著差異；加工速度對(duì)圖形推理能力和學(xué)習(xí)成績(jī)有很好的預(yù)測(cè)效應(yīng)。

加工速度；圖形推理能力；青少年；學(xué)習(xí)成績(jī)

1　引言

推理是形式邏輯的核心內(nèi)容，是由一個(gè)或一些已知判斷得出一個(gè)新判斷的思維形式［1］。推理是智力的核心成分，它反映了個(gè)體對(duì)事物本質(zhì)及事物間聯(lián)系的認(rèn)知能力差異［2］。推理能力主要涉及個(gè)體對(duì)圖形變化、詞語(yǔ)概念、事物關(guān)系以及文字資料的認(rèn)知理解和判斷能力。推理能力的發(fā)展是兒童思維發(fā)展的關(guān)鍵因素之一，研究?jī)和评砟芰Πl(fā)展的認(rèn)知加工機(jī)制，有助于揭示兒童思維發(fā)展的特征和本質(zhì)。目前對(duì)于推理能力的研究主要集中在兩個(gè)方面：一是圖形推理，研究主要使用瑞文推理、幾何圖形或者其他的自編圖形材料；二是文字推理，主要采用詞語(yǔ)或文字?jǐn)⑹霾牧?，比如測(cè)查類比推理等。圖形推理主要是通過(guò)不同圖形特征的組合，或者不同圖形組成的邏輯關(guān)系的復(fù)雜程度來(lái)控制難度以及與其他推理形式相比較的過(guò)程［3］。圖形推理比較直觀可行，而且可以避免知識(shí)經(jīng)驗(yàn)、語(yǔ)言能力以及其他因素的影響，因此能夠更為客觀地反映個(gè)體的思維發(fā)展過(guò)程。另外，青少年的各種認(rèn)知能力是在不斷發(fā)展的，圖形推理恰好能夠適應(yīng)于不同年齡段的兒童［4］。

加工速度（processing speed）表征個(gè)體執(zhí)行多種不同認(rèn)知操作的快慢程度。它不僅是衡量心理能力的重要指標(biāo)，而且也是考察個(gè)體心理發(fā)展水平的重要方式。它的發(fā)展變化實(shí)質(zhì)上反映了認(rèn)知過(guò)程內(nèi)部心理機(jī)制的變化過(guò)程［5］。已有研究發(fā)現(xiàn)至少有六種不同類型的變量被用于評(píng)價(jià)個(gè)體的加工速度［6］。其中，知覺速度是用比較簡(jiǎn)單內(nèi)容的紙筆測(cè)驗(yàn)反應(yīng)速度測(cè)量。知覺速度任務(wù)通常包括基本的比較、搜索和替換，測(cè)驗(yàn)得分是在規(guī)定時(shí)間內(nèi)個(gè)體正確完成的項(xiàng)目數(shù)量［7］。加工速度指標(biāo)主要體現(xiàn)在三個(gè)層面上：感覺運(yùn)動(dòng)速度，類似于神經(jīng)傳導(dǎo)速度，反映了對(duì)刺激迅速作出簡(jiǎn)單反應(yīng)的能力；知覺速度，反映了對(duì)刺激迅速作出知覺判斷的反應(yīng)能力；第三個(gè)層次是認(rèn)知速度，這涉及到高級(jí)的認(rèn)知活動(dòng)，如回憶、聯(lián)想等。研究者認(rèn)為［8］，無(wú)論是選擇哪種變量來(lái)評(píng)價(jià)個(gè)體的加工速度，都必須符合以下三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)：首先，任務(wù)應(yīng)相對(duì)簡(jiǎn)單，這樣才能將成績(jī)中的大部分個(gè)體差異歸因于完成基本認(rèn)知操作的速度差異，而不是知識(shí)或其它認(rèn)知能力方面的不同；其次，速度測(cè)量不能僅僅表征輸入和輸出過(guò)程（或感覺和運(yùn)動(dòng)過(guò)程），如果這樣，它就不能反映相關(guān)認(rèn)知操作的持續(xù)時(shí)間；第三，同時(shí)用幾種測(cè)量來(lái)評(píng)價(jià)這個(gè)概念更為合理。因?yàn)檫@樣可以強(qiáng)調(diào)共同的、與概念有關(guān)的變異，而將與單一測(cè)量有關(guān)的特定變異最小化。根據(jù)這三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，知覺速度成為衡量加工速度的最合適，也是最常用的指標(biāo)。

近年來(lái)，多重任務(wù)的實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果表明，加工速度應(yīng)該被看作是一個(gè)一般的或獨(dú)立于任務(wù)的概念。研究發(fā)現(xiàn)，年輕成人的加工速度與大量具有不同復(fù)雜性的任務(wù)之間都存在高相關(guān)，而且許多不同速度任務(wù)的成績(jī)都在童年期一起得到了提高，這反映了加工速度的一種整體發(fā)展的趨勢(shì)。

研究發(fā)現(xiàn)，加工速度與圖形推理能力存在密切關(guān)系［9］。為了解釋年齡對(duì)認(rèn)知能力的影響機(jī)制，研究還發(fā)現(xiàn)，加工速度是一個(gè)與年齡增長(zhǎng)相關(guān)的關(guān)鍵性加工能力［10］。作為年齡與認(rèn)知能力之間的中介因子，加工速度通過(guò)兩種不同的機(jī)制發(fā)生作用：一是限時(shí)機(jī)制，指一項(xiàng)任務(wù)中相關(guān)認(rèn)知的操作太慢，就不能在有限時(shí)間內(nèi)順利完成。也就是說(shuō)，如果早期操作占用了大部分可用的時(shí)間，那么后面的操作就會(huì)受到很大限制；二是同時(shí)機(jī)制，指一項(xiàng)任務(wù)中相關(guān)操作的慢速加工將使較高水平加工同時(shí)所需要的有用信息減少。也就是說(shuō)，如果加工速度較慢，那么早期加工的結(jié)果就可能在完成后面加工時(shí)己經(jīng)丟失或畸變。這兩個(gè)機(jī)制的核心思想都是隨著加工速度的減緩，加工信息的質(zhì)量就要下降。據(jù)此，研究者都將加工速度與高級(jí)認(rèn)知能力聯(lián)系起來(lái)。隨后還發(fā)現(xiàn)，一旦去除加工速度，年齡和智力之間的相關(guān)就會(huì)消失［11］。然而，對(duì)于中期的學(xué)習(xí)和保持，年齡會(huì)獨(dú)立于加工速度而起顯著作用。隨后研究也發(fā)現(xiàn)，在去除年齡因素的影響后，反應(yīng)時(shí)和瑞文推理測(cè)驗(yàn)成績(jī)之間的相關(guān)變化甚微（-0.51到-0.45），仍然達(dá)到顯著性水平，而控制反應(yīng)時(shí)后，年齡和瑞文推理測(cè)驗(yàn)成績(jī)之間的相關(guān)則由-0.28下降到-0.10［4］。上述結(jié)果表明，加工速度和流體智力之間的關(guān)系似乎很大程度上獨(dú)立于年齡。由此可見，有關(guān)加工速度、推理能力的個(gè)體差異仍需更多研究的支持。

鑒于已有研究多集中于加工速度、工作記憶廣度與圖形推理能力之間的相關(guān)，本研究擬對(duì)小學(xué)四、五年級(jí)青少年的加工速度、學(xué)習(xí)成績(jī)與圖形推理能力進(jìn)行探討。

2　研究方法

2.1研究目的

本研究著重闡明加工速度在圖形推理能力發(fā)展過(guò)程中的作用以及它們與學(xué)習(xí)成績(jī)之間的關(guān)系，進(jìn)而對(duì)兒童圖形推理能力發(fā)展的心理機(jī)制有一個(gè)較全面和系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)。

2.2被試

選取某小學(xué)四、五年級(jí)學(xué)生，所有參加實(shí)驗(yàn)的青少年智力正常，無(wú)視、聽障礙，之前均沒有接觸過(guò)該實(shí)驗(yàn)任務(wù)。剔除無(wú)效被試數(shù)據(jù)后，有效被試37人。

2.3材料

實(shí)驗(yàn)采用王恩國(guó)等編制的認(rèn)知能力測(cè)驗(yàn)中的圖形推理能力測(cè)驗(yàn)和加工速度測(cè)驗(yàn)材料［1］。

2.3.1加工速度任務(wù)

加工速度測(cè)量以知覺速度為指標(biāo)，要求被試在30秒內(nèi)完成四項(xiàng)加工速度任務(wù)（數(shù)字抄寫、字母抄寫、字母串比較、字符串比較），所有任務(wù)在正式測(cè)試前均有三次以上的足夠練習(xí)。

（1）數(shù)字抄寫0～9。這10個(gè)數(shù)字隨機(jī)排列在一個(gè)10×10的矩陣中。要求被試在30秒內(nèi)按順序既快又準(zhǔn)確地抄寫一系列隨機(jī)排列的數(shù)字。

（2）字母抄寫。a～z這26個(gè)字母隨機(jī)排列在一個(gè)10×10的矩陣中。要求被試在30秒內(nèi)按順序既快又準(zhǔn)確地抄寫一系列隨機(jī)排列的字母。

（3）字母比較。30對(duì)隨機(jī)字母串成對(duì)排列，長(zhǎng)度分別為3、6、9個(gè)字母（各有10對(duì)）。要求被試比較一系列配對(duì)的隨機(jī)字母串是否相同。兩個(gè)字母串中的每一個(gè)字和排列順序都相同則為相同，否則即為不同。被試要盡可能快而準(zhǔn)確地進(jìn)行判斷，并在其后面的“相同”或“不同”處的“□”中打“√”。

（4）圖形比較。30對(duì)隨機(jī)圖形串成對(duì)排列，長(zhǎng)度分別為3、6、9個(gè)字符（各有10對(duì)）。要求被試比較一系列配對(duì)的隨機(jī)字符串是否相同。如果兩個(gè)圖形串中的每一個(gè)圖形和排列順序都相同則為相同，否則即為不同。被試要盡可能快而準(zhǔn)確地進(jìn)行判斷，并在其后面的“相同”或“不同”處的“□”中打“√”。

這四個(gè)子測(cè)驗(yàn)都要求被試在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)盡可能快而準(zhǔn)確地完成任務(wù)。在加工速度實(shí)驗(yàn)中，將四個(gè)子測(cè)驗(yàn)的成績(jī)轉(zhuǎn)化成Z分?jǐn)?shù)，求其平均值，即。每個(gè)被試的就是他的加工速度的成績(jī)。將成績(jī)從高到低排列，前27%的被試組成高加工速度組（平均成績(jī)?yōu)?.87，SD=0.34），后27%的為低加工速度組（平均成績(jī)?yōu)?0.84，SD=0.24）。

2.3.2圖形推理能力任務(wù)

測(cè)量工具采用自行編制的認(rèn)知能力測(cè)驗(yàn)，選取其中的39道題目（其中兩道為練習(xí)）。每次在計(jì)算機(jī)屏幕中央會(huì)出現(xiàn)一個(gè)大圖形和六個(gè) （或八個(gè)）小圖形。被試要盡可能快而準(zhǔn)確地從這些小圖形中選擇出最合適的一個(gè)以填補(bǔ)到大圖形中的空白部分 （以使大圖形變得完整）。39道正式題目按照由易到難的順序呈現(xiàn)。

2.3.3學(xué)習(xí)成績(jī)

所有被試按照本學(xué)年期中考試總成績(jī)的平均分轉(zhuǎn)化為Z分?jǐn)?shù)作為學(xué)習(xí)成績(jī)。

數(shù)據(jù)處理采用SPSS18.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

3　結(jié)果

3.1基本統(tǒng)計(jì)結(jié)果分析

實(shí)驗(yàn)完成后將所有被試數(shù)據(jù)用SPSS18.0版本統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行初步整理，對(duì)47名被試測(cè)量的5項(xiàng)任務(wù)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，偏離平均數(shù)3個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差的數(shù)據(jù)被判定為異常數(shù)據(jù)，予以剔除。在加工速度的字符串比較、字母串比較任務(wù)中，將正確率低于75%的數(shù)據(jù)刪除，共刪除2個(gè)。用相關(guān)方法探討加工速度、圖形推理、成績(jī)與年齡的關(guān)系。

對(duì)推理能力、加工速度、學(xué)習(xí)成績(jī)和年齡的任務(wù)描述性統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表1。從結(jié)果看出，各項(xiàng)任務(wù)的峰度和偏度都比較理想。其中峰態(tài)值（Kurtosis）＜4，偏態(tài)值（Skewness）＜3，都滿足標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布，適合做進(jìn)一步的統(tǒng)計(jì)分析。

表1　各實(shí)驗(yàn)任務(wù)的描述統(tǒng)計(jì)性結(jié)果

本研究通過(guò)相關(guān)方法綜合考察四者之間的關(guān)系，具體而言，把不同加工速度任務(wù)（數(shù)字抄寫、字母抄寫、字母串判斷、字符串判斷）成績(jī)轉(zhuǎn)化成Z分?jǐn)?shù)，然后把4項(xiàng)加工速度的Z分?jǐn)?shù)平均組成加工速度分?jǐn)?shù)，采用相關(guān)分析考察各因素之間的關(guān)系。

3.2加工速度各任務(wù)、圖形推理能力、學(xué)習(xí)成績(jī)和年齡的相關(guān)研究

對(duì)被試的各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行Pearson相關(guān)分析，統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表2。

表2　加工速度、學(xué)習(xí)成績(jī)、圖形推理能力、年齡的相關(guān)矩陣

結(jié)果表明，加工速度各任務(wù)之間相關(guān)顯著，與圖形推理能力相關(guān)極其顯著，說(shuō)明加工速度是影響推理能力的一項(xiàng)重要因素。圖形推理能力與被試的學(xué)習(xí)成績(jī)相關(guān)顯著。年齡與成績(jī)、加工速度、圖形推理能力相關(guān)不顯著。

3.3高、低加工速度組圖形推理能力和學(xué)習(xí)成績(jī)差異分析

以被試的圖形推理能力、學(xué)習(xí)成績(jī)?yōu)橐蜃兞?，以加工速度的快慢（高分組、低分組）為自變量進(jìn)行獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)，結(jié)果如表3所示。

結(jié)果表明，加工速度對(duì)圖形推理能力的影響顯著（p＜0.05）。那些被歸為高加工速度組的被試圖形推理能力得分要高于低加工速度組，說(shuō)明加工速度是影響圖形推理能力的一個(gè)重要因素。加工速度對(duì)學(xué)習(xí)成績(jī)的影響不顯著（p＞0.05），也就是說(shuō)高加工速度和低加工速度在學(xué)習(xí)成績(jī)方面沒有顯著差異。

3.4不同性別學(xué)生學(xué)習(xí)成績(jī)、加工速度、圖形推理能力的差異比較

以被試的圖形推理能力、加工速度和學(xué)習(xí)成績(jī)?yōu)橐蜃兞?，以被試性別為自變量進(jìn)行獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)，結(jié)果如表4所示。

表3　高、低加工速度組的學(xué)生成績(jī)、圖形推理能力的獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)

表4　不同性別的被試在加工速度、學(xué)生成績(jī)和圖形推理能力上的獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)

結(jié)果表明，不同性別的被試在學(xué)習(xí)成績(jī)、加工速度和圖形推理能力方面有差異，但都未達(dá)到顯著水平。

4　討論

本研究以小學(xué)四、五年級(jí)兒童為研究對(duì)象，考察其加工速度、類比推理、學(xué)習(xí)成績(jī)之間的相互關(guān)系，尤其關(guān)注加工速度的各個(gè)子成分如何對(duì)類比推理產(chǎn)生影響。通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，得到了一些有啟發(fā)意義的結(jié)果。

加工速度各子任務(wù)間存在顯著相關(guān)，其中數(shù)字抄寫與字母抄寫（p＜0.01）以及數(shù)字抄寫與字符串比較（p＜0.01）之間非常顯著。成績(jī)與圖形推理能力相關(guān)顯著（p＜0.05）。但是年齡與加工速度、圖形推理能力、學(xué)習(xí)成績(jī)之間呈負(fù)相關(guān)，該結(jié)論與研究假設(shè)并不相符。在本研究中，由于被試選取的是農(nóng)村學(xué)校，班級(jí)中存在大量留級(jí)兒童。所以，在同一個(gè)年級(jí)中年齡較大的兒童一般成績(jī)會(huì)較年齡較小兒童的成績(jī)差些。從四年級(jí)被試年齡的描述中 （M=10.89，SD= 1.227）也可看出農(nóng)村兒童較城市同年級(jí)兒童年齡較大。

高、低加工速度組的學(xué)生在圖形推理能力、學(xué)習(xí)成績(jī)方面的差異，是通過(guò)兩獨(dú)立樣本的t檢驗(yàn)進(jìn)行比較分析發(fā)現(xiàn)的。高加工速度組和低加工速度組的學(xué)生在圖形推理能力方面有顯著差異，其中高加工速度組的圖形推理能力平均值為29.70，而低加工速度組的平均值為25.70，可以看出，高加工速度組的圖形推理成績(jī)明顯高于低加工速度組。而在學(xué)習(xí)成績(jī)上，高、低加工速度組沒有顯著差異，說(shuō)明高、低加工速度組被試在成績(jī)方面是相當(dāng)?shù)摹?/p>

加工速度是影響類比推理的一個(gè)重要因素。這也支持了前人的研究，信息加工速度是思維、智力等能力的一個(gè)關(guān)鍵成分，加工速度是認(rèn)知發(fā)展變化的一般性因子［4］。總體上，不論兒童還是成人，加工速度與智力存在顯著相關(guān)，那些進(jìn)行簡(jiǎn)單感知覺任務(wù)速度快的被試在進(jìn)行高級(jí)的、復(fù)雜的認(rèn)知活動(dòng)時(shí)速度也會(huì)更快。

而在學(xué)習(xí)成績(jī)上，高、低加工速度組沒有顯著差異，這與現(xiàn)在的農(nóng)村教育的偏重有關(guān)。被試的期中考試成績(jī)是語(yǔ)文、數(shù)學(xué)和英語(yǔ)三門課的分?jǐn)?shù)相加。英語(yǔ)、語(yǔ)文的比重較大，可能與高、低加工速度組對(duì)學(xué)習(xí)成績(jī)影響差異不顯著有關(guān)。

本研究發(fā)現(xiàn)，不同性別的被試在學(xué)習(xí)成績(jī)、加工速度和圖形推理能力方面有差異，但都未達(dá)到顯著水平。在學(xué)習(xí)成績(jī)方面，女生的平均學(xué)習(xí)成績(jī)高于男生。這是與以往研究相符的，以往研究證明在小學(xué)階段男女生語(yǔ)言理解性科目學(xué)習(xí)成績(jī)是有明顯差異的，女生的語(yǔ)文學(xué)習(xí)成績(jī)要好于男生。據(jù)我國(guó)學(xué)者調(diào)查，在小學(xué)，女生的學(xué)習(xí)成績(jī)高于男生學(xué)習(xí)成績(jī)，優(yōu)秀的人數(shù)女生比男生多20%以上［12］。在兒童時(shí)期，女孩較男孩發(fā)育早，在語(yǔ)言理解能力方面要優(yōu)于男生。而不同性別被試在加工速度上的成績(jī)無(wú)顯著差異可能是因?yàn)閷?duì)于他們而言，加工速度實(shí)驗(yàn)中指定的四個(gè)指標(biāo)操作相對(duì)簡(jiǎn)單，無(wú)法體現(xiàn)其加工速度的高低，故而在不同性別被試間未能表現(xiàn)出差異。在圖形推理能力方面，男生優(yōu)于女生。

本研究盡管得到了一些有啟發(fā)性的結(jié)論，但是還有許多需要改進(jìn)的方面。比如，本實(shí)驗(yàn)中的類比推理題目多采用比例方式進(jìn)行推理，沒有對(duì)功能類比推理（或問題類比推理）進(jìn)行探討。如果能增加這種類型的類比推理任務(wù)，則能使結(jié)果更加具有說(shuō)服力。本研究被試主要集中在小學(xué)四、五年級(jí)，今后研究可以擴(kuò)大樣本量，進(jìn)一步考察兒童發(fā)展過(guò)程的年級(jí)差異。

5　結(jié)論

加工速度各子任務(wù)之間相關(guān)顯著且與圖形推理能力相關(guān)極其顯著，加工速度是影響推理能力的一項(xiàng)重要因素。不同性別的被試在學(xué)習(xí)成績(jī)、加工速度和圖形推理能力方面差異不顯著。高、低加工速度組的被試圖形推理能力差異顯著，圖形推理能力對(duì)學(xué)習(xí)成績(jī)有很好的預(yù)測(cè)效應(yīng)。

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Processing Speed Impact of Reasoning Ability and Academ ic Performance on Adolescent

Zuo Cibo，Wang Enguo
（Education Science College，Henan University，Kaifeng 475004）

Processing speed and reasoning ability are two important cognitive functions.In this study，the use of digital copying，copying letters，graphics processing speed tasks and reasoning tasks letter string comparisons and string comparison investigated processing speed and graphics reasoning characteristic of secondary school students，as well as the relationship between academic test scores.They were found that the processing speed of each sub-task was related significantly and the figure reasoning ability was significantly related to high and low processing speed group subjects graphical reasoning significant difference，the processing speed was an important factor affecting the reasoning ability；academic，processing speed and graphics reasoning ability was not significant difference in terms of gender.Processing speed figure reasoning ability and academic achievement were good predictors.

p rocessing s peed；g raphical reasoning；a dolescent；a cademic score

國(guó)家自然科學(xué)基金（31371051）、河南省哲學(xué)社會(huì)科學(xué)規(guī)劃項(xiàng)目（2015BJY010）

王恩國(guó)，男，教授，博士。Email：enguowang@163.com