焦慮情緒對大班幼兒算術運算的影響

宋兵

[摘要]焦慮情緒會對成人和青少年完成認知任務產生負面影響。這一規律是否也適用于學前兒童？本研究以122名大班幼兒為對象，考察了兩種焦慮條件對幼兒完成算術任務的影響。結果表明，不論是加法運算還是減法運算，特質焦慮均產生了影響，但狀態焦慮并不會對幼兒的算術運算產生顯著影響。

[關鍵詞]焦慮；特質焦慮；狀態焦慮；算術運算；幼兒

[中圖分類號]G610 [文獻標識碼]A [文章編號]1004-4604（2014）01/02-0054-05

焦慮是個體為應對潛在的威脅、刺激所表現出的緊張、警覺、退縮等一系列行為、生理和心理上的復合反應。大量研究表明，焦慮對個體的感知覺、注意、記憶、執行功能等認知加工過程有廣泛影響。Eysenck等人提出的加工效能理論認為，當焦慮情緒占用了工作記憶資源時，用于認知加工的工作記憶資源就會相應減少，從而導致認知加工效率的降低。這一理論被廣泛應用于解釋焦慮對各種認知過程產生的影響。此后，Eysenck等人又在加工效能理論的基礎上進一步提出注意控制理論，更加深入地解釋了焦慮情緒對認知加工過程的影響機制。該理論認為，當個體焦慮水平增加時，會加大自下而上的基于刺激的注意控制權重，從而破壞自下而上和自上而下的注意控制平衡。這種注意控制的失衡最終會導致認知任務的效率受損。

數學是一種涉及抽象思維表征的認知加工過程，同樣會受到焦慮情緒的影響。已有研究證實，焦慮對計數，算術計算，以及數學計算策略等都有負面影響。即使是數學能力較好的個體。在焦慮條件下也會表現出較差的數學成績。但不同條件下產生的焦慮對算術運算的影響是否一致，學界仍存在較大爭議。如焦慮對不同難度的數學任務的影響是否一致？有研究指出，只有復雜的數學任務才會受到焦慮情緒的影響，但也有研究表明簡單的任務同樣會受到焦慮的影響。此外，不同類型的焦慮對數學成績的影響也存在差異。焦慮可分為特質焦慮和狀態焦慮，前者是穩定的性格傾向，后者是在特定條件下所表現出來的即時情緒激發。已有的關于焦慮情緒和數學學習關系的大多數研究通常關注的是特質焦慮。有少部分研究關注到了狀態焦慮，例如，關于限時完成數學任務的研究，在社會性關注條件下的數學加工，等等。但狀態焦慮是否會對數學任務產生影響結論并不一致。此外，特質焦慮與狀態焦慮是否存在交互關系也尚不清楚。

此外，以往相關的研究，對象大多為學齡兒童或大學生，較少關注學齡前兒童。學齡前兒童雖然已經具備了一定的基本數學知識和運算能力。但他們所具有的大多為非正式的數學知識。同時，學齡前兒童處于自我能力和自我信念形成的關鍵期，也是數學學習態度的形成時期。學齡前兒童的焦慮情緒與數學認知在關系上是否與學齡兒童表現出一樣的規律，狀態焦慮和特質焦慮在學齡前兒童的數學認知中分別會產生什么樣的影響等，都是值得進一步探討的問題。為此，本研究以大班幼兒為對象，讓不同特質焦慮水平的幼兒在不同狀態焦慮激發條件下開展簡單的算術運算，以考察不同類型的焦慮對學齡前兒童算術運算的影響。

一、研究對象與方法

（一）被試

本研究以整群抽樣的方法，抽取了上海市5所幼兒園的303名大班幼兒為研究樣本。研究過程中，向303位幼兒的父母發放了《spence幼兒焦慮問卷（父母版）》，回收問卷272份，回收率89.80%。刪除16份信息填寫不完整的問卷，并通過測謊題剔除無效問卷19份，最后得到有效問卷237份，有效率87.13%。有效問卷所涉的被試月齡M=74.93，SD=3.93。其中，女孩121人，男孩116人。

將《Spence幼兒焦慮問卷（父母版）》得分從高到低排列，選出前27%的所涉幼兒為高特質焦慮組（64人），后27%為低特質焦慮組（64人），再分別將高、低特質焦慮組的被試分別隨機分為兩組，一組接受狀態焦慮激發，一組不接受狀態焦慮激發。由此得到四個組別：低特質焦慮一狀態焦慮不激發、低特質焦慮一狀態焦慮激發、高特質焦慮一狀態焦慮不激發、高特質焦慮一狀態焦慮激發，詳見表1。在實驗過程中，2名幼兒因指導語理解和數學能力問題，4名幼兒因生病和外出旅游等原因未能完成實驗，最終有效被試為122人。

（二）材料與實驗程序

本實驗采用的是2（高特質焦慮、低特質焦慮）×2（狀態焦慮激發、狀態焦慮不激發）的兩因素被試間實驗設計。因變量為被試在計算式正誤判斷中的反應時。

1.實驗材料

特質焦慮量表。特質焦慮測量采用中文版《spence幼兒焦慮問卷（父母版）》。該問卷主要為幼兒行為描述，為五點計分量表，從“從來沒有”到“總是如此”，分別計1～5分。問卷由父母填寫，包括5個焦慮類別28個題目。該量表由王美芳等人翻譯并做過修訂，信效度檢驗表明，量表具有較高的信度和效度。為保證問卷填寫的真實性，本研究增設了一個重復題目作為測謊題。在后期數據處理中，如果前后兩個相同題目的回答相差大于2分，則視為無效問卷。

狀態焦慮激發程序。該程序參照并修訂自Gunnar等人設計的困難任務激發程序。該設計要求幼兒在30秒時間內將26個散亂的英文字母木塊按對應的順序放回拼圖板的凹槽內。幼兒在操作時，主試在幼兒正前方放一個倒計時時鐘，并在倒數最后10秒時提醒幼兒：“時間不多了。”為達到更好的激發效果，本研究加入了社會性關注因素，即在幼兒操作時用錄像機進行全程錄像，并告知幼兒：我們會把你的表現拍下來給其他小朋友看的。

計算式正誤判斷任務。該任務參照并修訂自Rivera等人所設計的計算式判斷任務。在屏幕上呈現一位數的加法和減法計算式。所用的數和計算結果都小于10。其中一半為正確計算式（2+1=3，7-2=5），一半為錯誤計算式（4+5=2，5-3=1）。計算式為白顏色，背景為黑顏色，圖片大小為1280×768，數字大小為2cm×3cm，運算符號大小為2cm×2cm。指導語為：有個小朋友做了一些數學題，你來幫他看看做對了沒有，如果做對了，就按鼠標綠色的這邊，如果做錯了，就按鼠標紅色的這邊。

實驗設備。圖片通過14英寸筆記本電腦屏幕呈現，分辨率為1280×768，刷新頻率為75Hz，使用E-primel.1編制程序并記錄被試的反應時和錯誤率。反應設備為惠普無線鼠標，分別在鼠標左右按鍵上貼上紅色和綠色的貼紙。如果計算式正確則按綠色按鍵，計算式錯誤則按紅色按鍵。

2.實驗程序

狀態焦慮激發組幼兒先進入激發程序，后進行計算式正誤判斷。不激發狀態焦慮組幼兒不進入激發程序，直接進行計算式正誤判斷。判斷任務包括加法和減法兩個部分，每個部分兩個區組，每個區組24個試次。具體過程為：讓幼兒坐在距離電腦前50cm處，眼睛與屏幕中心處于同一水平，雙手食指分別放在鼠標的左鍵和右鍵上。在1000ms時電腦屏幕上出現“*”號。而后出現一個1000-3000ms的隨機黑屏遮蔽刺激，隨后出現計算式，呈現時間為10s。幼兒通過無線鼠標左右鍵進行反應，如果10s內幼兒無反應則自動進入下一個試次。為確保幼兒理解指導語，在正式實驗之前先讓幼兒完成10個試次的練習任務，正確率超過70%后才進入正式實驗。為平衡實驗間的影響，一半幼兒先完成加法計算式判斷，另一半幼兒先完成減法計算式判斷。

二、研究結果

本研究首先采用Excd對數據進行了篩選，刪除減法和加法最開始兩個試次，以及均值為三個標準差之外的反應時數據，刪除的極端值分別占加法和減法運算總試次的4.58%和4.32%，然后求出每個被試的平均正確反應時和平均錯誤率，刪除錯誤率高于30%的被試。最后使用SPSS19.0對所得數據進行統計分析。加法和減法的配對樣本T檢驗結果顯示，減法計算式判斷反應時（4233.11±1073.69）要顯著慢于加法計算式判斷反應時（3654.02+1199.75）：t（106）=-7.56，p<0.01。

（一）不同焦慮條件下的加法計算式判斷

在加法計算式判斷任務中有13名幼兒因錯誤率超過30%，相關數據被刪除，最終有效被試為109人，描述統計結果見表2。以加法計算式判斷的反應時為因變量，對特質焦慮（高特質焦慮、低特質焦慮）和狀態焦慮（激發、不激發）進行兩因素方差分析，結果表明，特質焦慮的主效應顯著。高特質焦慮的個體反應時顯著高于低特質焦慮個體：F（3，105）=6.81，p<0.05。狀態焦慮的主效應不顯著，特質焦慮和狀態焦慮的交互效應也不顯著。

（二）不同焦慮條件下的減法計算式判斷

在減法計算式判斷任務中有14名幼兒的錯誤率超過30%，相關數據被刪除，最終有效被試為108人，描述統計結果見表2。以減法計算式判斷的反應時為因變量，對特質焦慮（高特質焦慮、低特質焦慮）和狀態焦慮（激發、不激發）進行兩因素方差分析，得到了與加法計算式判斷類似的結果。特質焦慮的主效應邊緣顯著，高特質焦慮的個體反應時顯著高于低特質焦慮個體：F（3，104）=3.76，p=0.055。狀態焦慮的主效應不顯著，特質焦慮和狀態焦慮的交互效應不顯著。

三、討論

本研究表明，不同特質焦慮的幼兒在完成數學計算判斷時有顯著差異。特質焦慮作為一種穩定的人格特質，對算術運算的認知加工過程產生的影響在幼兒階段就表現出來。注意控制理論能很好地解釋這個結果。學前階段的大班幼兒前額葉皮質發育尚未成熟，注意控制系統不完善，因此焦慮情緒對工作記憶的影響會很大，從而造成了對其算術運算能力的負面影響。但也有研究者提出過不同意見，他們認為，這可能是由個體本身的數學能力造成的，并非受到了焦慮的影響。這個問題的確值得討論。一方面，排除數學能力的因素，焦慮確實會對個體數學認知產生影響，即便是數學能力較好的個體，在焦慮狀態下也會表現出比自己實際數學能力差的成績；另一方面，認知神經科學的研究表明，個體在焦慮狀態下從事數學學習任務時杏仁核和前額葉會被激活，這些區域與恐懼情緒刺激與注意調控相關，會直接影響到個體的數學認知過程。所以，我們認為，焦慮情緒可獨立于數學能力之外對數學認知產生負面影響。

與預期不一致的是，不同的狀態焦慮激發并沒有產生主效應和與特質焦慮的交互效應。這表明，即時的狀態焦慮并沒有對幼兒的算術運算產生影響。通常，對于成人而言，狀態焦慮的激發會放大特質焦慮的負面作用，從而對個體的數學認知產生更加顯著的影響。因此，我們預計高特質焦慮的幼兒在狀態焦慮激發條件下表現會更差。但實驗結果并沒有支持這一預計。事實上，已有的相關研究結論也不一致。如，通過設置限時條件來增加狀態焦慮，結果發現雖然限時會使被試完成數學任務的時間變長，但不同焦慮組的個體并沒有因為限時而產生顯著差異。根據狀態焦慮激發程序，本研究試圖證實，困難任務和社會性關注兩種激發方式相結合創造的狀態焦慮激發情景，可在一定程度上達到較好的激發效果。但實驗表明，對于大班幼兒而言，狀態焦慮對其算術運算的影響表現出了不同于成人的規律。我們的理解是，這可能與幼兒開展的主要是非正式的數學學習，更多采用形象化表征方式有關，與成人所開展的主要以抽象符號為表征方式的數學學習存在很大的不同。需要強調的是，考慮到研究倫理，研究者不宜對幼兒做太高程度的狀態焦慮激發。因為有研究表明，壓力情境下所激發的糖皮質激素對認知系統的作用會表現出與Yerles&Dodson法則一致的倒U型曲線，即適當的焦慮激發反而會對認知加工產生積極影響。這里可以推論的是，在不知道激發程度的情況下，焦慮對算術運算的影響存在多種可能。所以，焦慮激發程度與認知加工的關系是以后需要深入研究的問題。

減法運算的復雜程度比加法更高。從反應時上可以看出，被試在減法運算上的時間要顯著長于加法。但也有被試在任務難度更高的減法運算上表現出與加法任務類似的結果，這說明任務難度的增加并不一定對特質焦慮與算術運算這對關系產生影響。有研究發現，任務難度會對焦慮一數學認知的關系產生影響，簡單任務中個體所需要消耗的工作記憶資源相對較少，從而使得焦慮產生的負面效應較小，而復雜任務所需要消耗的工作記憶資源較多，從而使焦慮產生了更多的負面效應。但本研究的結果表明，對于幼兒來講，不同難度的任務對焦慮一數學認知這一關系的影響并無顯著差異。這可能是與我們實驗所提供的加法和減法任務難度差異較小有關。當然，對于比計算式正誤判斷更簡單或更難的任務，不同焦慮類型的幼兒是否也會表現出相同的規律還需要作進一步的實證研究。