近日，上海兒童醫(yī)學中心的“空間與數(shù)學學習困難門診”引起了廣泛關(guān)注與熱烈討論?？臻g認知能力在數(shù)學學習中扮演著重要角色：掌握幾何概念、分析統(tǒng)計圖表、利用豎式進行運算……空間認知能力不足會嚴重影響學生的數(shù)學成績，還可能影響物理、化學、地理等自然科學的學習。而“數(shù)學門診”的出現(xiàn)，為學生和家長提供了一種新的解決思路。

為什么數(shù)學等理科成績不好要去關(guān)注空間認知能力？空間認知能力可以提高嗎？我們怎樣判斷孩子是否應(yīng)該去看“空間與數(shù)學學習困難門診”？本文從認知科學角度探討空間認知與數(shù)學等STEM學科學習之間的聯(lián)系，介紹空間認知能力的日常評估方式，并為提升空間認知能力提供可操作的方法。

空間認知是數(shù)學學習最關(guān)鍵的支撐

空間認知是指我們在頭腦中生成、操縱和推理物體（或物體的各部分）之間空間關(guān)系的認知過程。它不僅有助于識別方向、尋找路線、定位目的地，還能使我們在頭腦中操縱物體的圖像，幫助我們快速將鑰匙插進鎖孔、識別適合裝魚的盤子、將一堆衣物和日用品裝進行李箱，等等。

空間認知是數(shù)學學習的基礎(chǔ)，對于數(shù)學成績有著關(guān)鍵影響。心理學家和教育學家進行了大量研究，發(fā)現(xiàn)空間認知能力與數(shù)學能力之間有著密切而穩(wěn)定的正相關(guān)關(guān)系。

空間能力與幾何學習的關(guān)系是人們很容易想到的，解讀圖表或?qū)R豎式中的數(shù)位也明顯包含空間成分，但空間認知對于數(shù)學學習的支撐性作用并不僅限于此。研究表明，在解決數(shù)量計算問題時，大腦中與空間有關(guān)的認知過程會被自動激活。我們在頭腦中旋轉(zhuǎn)物體表象（心理旋轉(zhuǎn)）時和在心算時激活的大腦區(qū)域有著高度的重疊，這表明空間認知過程與計算加工存在共同的神經(jīng)機制。

這些來自認知神經(jīng)科學的研究結(jié)果為心理學家探討多年的一個觀點提供了有力的證據(jù)，即：我們是以空間形式來表征數(shù)量的，在看到或想到一個數(shù)字時，我們頭腦中激活的并不僅僅是一個語言符號，還有與這個數(shù)值相對應(yīng)的空間的大小，類似一個長度或一塊面積。

因此，空間認知對于數(shù)學學習的作用是基礎(chǔ)性的。當我們以空間形式表征數(shù)量時，所有與數(shù)量有關(guān)的計算和推理都要以這種空間表征為基礎(chǔ)。圖表、豎式和模型等并不是為數(shù)學學習附加了空間成分，而是幫助我們將頭腦中的空間表征外化，為解決數(shù)學問題提供了必要的空間工具。

空間認知能力是可以提高的嗎

空間認知能力的個體差異顯而易見。有些人能依靠地圖在陌生而復(fù)雜的環(huán)境中熟練地找路，有些人卻會在生活了多年的小鎮(zhèn)里迷失方向；有些人熱衷于購買宜家家具只為了自己組裝的樂趣，有些人卻對著樂高圖紙一籌莫展。這種個體差異具有一定的遺傳性，但空間能力并非固定不變，大多數(shù)空間技能具有中度到高度的可塑性，即使是成年人也可以通過練習來提高，且練習效果持久、具有較高的遷移性。

一方面，對于孩子來說，最重要的練習機會來自環(huán)境中的空間材料和日常生活中的空間活動。拼圖、積木，可供造型的泥和沙，是孩子們鍛煉空間技能的極佳材料。他們從各個角度觀察積木的幾何形狀，根據(jù)拼圖上的圖案思考它們之間的空間聯(lián)系，在捏制泥碗和堆砌沙堡的過程中體驗形狀和位置的變化。多項研究發(fā)現(xiàn)，早期拼圖和積木游戲能夠提高孩子的空間認知能力，而且可能產(chǎn)生終生的積極影響。

另一方面，在更廣闊的空間環(huán)境中積累空間經(jīng)驗也是極為重要的。社區(qū)街巷中的捉迷藏游戲、博物館中的按圖索驥、動物園里的路線規(guī)劃，甚至在山頂、高樓或飛機上的俯瞰，都是珍貴的空間經(jīng)驗，為孩子提供了有效的空間學習機會。

在這些活動中，空間語言是一個特殊的成分，對于低齡兒童的空間認知能力發(fā)展起著關(guān)鍵的促進作用。在生活情境中較多接觸“上”“下”“在……里”等空間關(guān)系表達的孩子，能夠更有效地解決空間問題，因為這些表達可以引導他們?nèi)リP(guān)注環(huán)境中的空間信息，積累更多、更豐富的經(jīng)驗；同時，這些孩子也會更熟練地掌握空間語言，為解決較為復(fù)雜的空間問題提供工具。因此，我們可以和寶寶一起玩積木、玩拼圖，聊一聊積木的形狀或大??；在孩子想要玩具時，家長可以描述空間位置讓他自己去找……在潛移默化中，這些看似漫不經(jīng)心的日常對話可能為孩子的空間認知能力發(fā)展起到關(guān)鍵的作用。

空間認知能力是可以通過練習來提高的。對于大多數(shù)孩子，特別是年齡較小的孩子來說，更有效的練習方式并非進行專門的訓練，而是在游戲和日常活動中積累經(jīng)驗。作為家長，大可不必去尋找提高孩子空間能力的“專業(yè)性秘籍”，也不用讓孩子參加專門的“空間能力開發(fā)與輔導”，只需要在日常生活中多鼓勵孩子玩一玩積木（及其他空間成分較高的玩具）、多帶孩子出去游玩、在組裝家具或拆裝物品（哪怕是安裝電池）時多讓孩子觀察參與，并在這個過程中多和孩子聊一聊，就能達到更好的效果。

空間能力缺陷的鑒別與輔導

既然空間認知能力可以通過日?；顒雍陀螒虻玫教岣?，“空間與數(shù)學學習困難門診”又是做什么的？哪些孩子需要去這個門診呢？在絕大多數(shù)情況下，人們不會因為空間認知能力較弱尋求專業(yè)幫助，因為在現(xiàn)代城市生活中，即使在尋路或拼裝家具等空間活動中遇到了困難，我們也很容易通過各種輔助工具或社會性幫助來解決。但是，作為數(shù)學學習的關(guān)鍵支撐，空間認知能力的不足很可能會導致數(shù)學成績的嚴重落后，并對其他理科課程的學習產(chǎn)生長期影響。

所以，“空間與數(shù)學學習困難門診”主要針對已經(jīng)在數(shù)學學習中感到明顯困難的孩子而開設(shè)，希望通過對空間認知能力的評估，找到他們數(shù)學學習困難的原因并提供針對性幫助。

當然，這并不是說，孩子的數(shù)學成績不好就要去做評估、看醫(yī)生。數(shù)學成績不好有多種原因，大多數(shù)孩子并不存在空間認知方面的缺陷。作為家長，可以根據(jù)孩子的成長經(jīng)歷和日常表現(xiàn)做出初步鑒別，判斷自己的孩子是否需要去“空間與數(shù)學學習困難門診”就診。

在進行這種判斷時，以下幾個方面是特別需要關(guān)注的。

第一，孩子在數(shù)學學習中存在嚴重的“教不會”的情況。也就是說，孩子具有足夠的學習機會，也付出了相當?shù)呐?，教師或家長給予了有針對性的學習指導，但孩子仍然難以學會某些數(shù)學知識或技能。這時，無論孩子的數(shù)學成績是嚴重落后還是輕度落后，都建議去尋求專業(yè)幫助。

第二，孩子在年齡較小時就表現(xiàn)出了空間活動方面的困難或抵觸情緒。例如，3歲時不能將兩塊積木平穩(wěn)地摞在一起、4歲時不能將積木塞進適當形狀的孔里、6歲時還不能在居住的小區(qū)中找到回家的路、上小學后仍然看不懂簡單的積木圖紙或地圖，都可能是空間認知能力落后的表現(xiàn)。此外，拒絕拼圖、積木、折紙、棋類等玩具也是值得關(guān)注的跡象。這些孩子很可能在空間幾何類的題目中已經(jīng)表現(xiàn)出了嚴重的成績不良，甚至還會在算術(shù)和其他STEM學科的學習中遇到困難。

第三，平時寫字或畫畫時經(jīng)常出現(xiàn)空間關(guān)系錯誤。例如，寫字母、數(shù)字時常常上下或左右顛倒，畫出的小動物四肢扭曲、植物的葉子長在花瓣上，畫不出物體的遠近關(guān)系或立體感。這種情況在剛?cè)雽W時偶爾出現(xiàn)是正常的，但如果情況較為嚴重或持續(xù)時間較長，則建議進行專業(yè)評估。

綜上所述，空間認知能力在數(shù)學等STEM學科的學習中至關(guān)重要。通過日常的活動、游戲與對話，我們可以有效地提升孩子的空間能力，讓他們在玩中學。不過，如果孩子已經(jīng)在數(shù)學學習中遇到了明顯的困難，或者表現(xiàn)出強烈的負面情緒，那么建議及時尋求專業(yè)的幫助，獲得有針對性的評估與干預(yù)。最終，我們希望的是幫助孩子們克服學習困難、緩解焦慮，讓孩子們快樂而高效地學習。