幼兒積木游戲中空間技能、空間語言與建構水平研究的新進展

李飛燕，康 丹，緱紅梅，文延榮，何 青

（1.延安職業技術學院，陜西延安 716000；2.湖南師范大學教育科學學院，湖南長沙 410006）

積木游戲是幼兒以積木為基礎開展的象征性的建構游戲活動。幼兒用積木可以建構出自己喜歡的或想象的物體，并在創造這些物體的過程中，體驗各種社會角色以及社會關系。積木游戲作為幼兒園最基本的活動之一，對幼兒的發展有重要的意義。幼兒在搭建積木的過程中，通過推、搬動、擺放等動作擺弄和操作積木，這發展了幼兒的手指靈活度、手眼協調能力，以及空間感和平衡感等。其次，積木游戲可以使幼兒感知積木的大小、形狀、長度、高度、體積、面積、角等特性，獲得關于物體的大小、形狀、高矮、體積、面積等關系的最初體驗，學習分類、配對、排序、對稱、模式等，積木游戲為幼兒提供了一個有利的環境，幼兒通過與積木和同伴的互動，能夠感知空間概念和物體的物理概念［1］192-193［2-3］。因此，積木是幼兒學習數學和理解空間概念的理想材料，積木游戲能夠促進幼兒數學能力和空間技能的發展［4-8］。積木游戲中，往往幼兒建構水平越高，空間技能越好，通過干預幼兒的積木建構，也可以提高他們的空間技能［9-12］。此外，積木游戲中幼兒之間的交流也可以引發關于數學和空間概念的討論。因為與同伴搭建的結構可以涉及與數量（例如，“在塔中放三塊積木”）、幾何（例如，“將長方形的積木放到這”）或空間關系有關的交流（例如，“轉動積木”），而這些交流對于支持早期的空間技能的發展至關重要。例如，已有研究證明父母的空間語言與幼兒的空間技能相關，這些相關性由幼兒自己的空間語言來協調［13］。成人可以通過為幼兒提供關于空間關系和模式的稱號來促進幼兒空間思維的發展［14］。

綜上所述，積木游戲有助于幼兒空間技能、空間語言的發展，而建構水平是幼兒空間技能發展的外部表現，因為幼兒在進行積木游戲時，將積木進行組合和翻轉，并探索積木之間的空間關系，這利用了許多策略。例如，當搭建積木時，幼兒需要用積木來進行空間翻轉（將積木翻轉以此來與結構中的特定槽相匹配）和空間轉向；他們也組合不同類型的積木來創建模式和對稱，并且當他們在完成搭建中的不同模塊時，還需要找出如何將部分組合成一個整體的方法。因此，幼兒的積木建構水平融合了心理旋轉和空間視覺化，而這都屬于空間技能的組成部分。基于此，本文首先介紹了關于積木游戲的腦機制研究，然后梳理了近年來有關積木游戲中空間技能、空間語言與建構水平的關系研究，以及介紹了空間技能、空間語言、建構水平的測量方法，最后對積木游戲中空間技能、空間語言、建構水平的研究現狀進行幾點思考，以期為未來研究提供啟發和參考。

一、積木游戲促進幼兒空間能力發展的腦機制研究

幼兒在積木游戲中進行空間搭建，需要運用空間表征能力和空間工作記憶。這種能力對于發展估計、測量、模式、部分—整體關系、可視化、對稱性、旋轉和平衡技能來說很重要［15-16］。已有研究發現，積木游戲會導致神經網絡的改變以及提高心理旋轉表現的速度和準確性。Newman等人在研究中發現積木游戲訓練能夠增加或激活海馬旁回，小腦和梭形回旋面積［7］。這些區域都涉及空間處理的不同方面［17-20］，海馬旁回與空間記憶編碼，以及空間導航有關［21-22］。小腦也與空間、運動處理以及感覺運動整合有關，而梭狀回鏈與視覺目標認知有關［23-27］。Ballard 等人詳細介紹了進行積木復制任務所需要的手眼協調和空間記憶策略。在這項研究中，他們發現參與者記住了一系列的動作，然后以一種迭代的模式來執行這些動作，這些動作在注視和記憶以及注視和執行動作之間來回移動，這需要空間工作記憶、感覺運動處理和視覺目標處理等技能［28］。

人們在進行心理旋轉時至少會使用兩種策略。一種是整體策略，也就是將圖像在整體上進行心理旋轉，而另一種是部分策略，主要是分析圖像的內部關系，其中動作模擬與整體策略更緊密相關，往往視覺空間技能發展較好的幼兒更傾向于使用整體策略［29-30］。正如對小腦活動進行監測所顯示的，積木游戲訓練可能會加強整體策略，使幼兒的動作模擬增加。對這一假設的進一步支持來自于這樣的發現：與棋盤游戲組相比，積木游戲組在訓練后他們的中央前回激活增加［7］。已有研究也表明，在很大程度上心理旋轉中的中央前皮層的作用與動作模擬有關，這主要歸因于該區域的動作計劃［31］。總之，積木游戲或許能夠激活與運動和空間處理相關的腦區域。

二、積木游戲中空間技能、空間語言與建構水平的關系

目前關于積木游戲的研究，研究者們圍繞空間技能、空間語言、建構水平，探討了空間技能與空間語言的關系，空間語言與建構水平的關系，以及空間技能與建構水平的關系。

（一）空間技能與空間語言的關系

空間技能是人類智力的重要組成部分，涉及個人在心理上比較、操縱和轉換視覺非語言信息的能力。空間技能能夠幫助我們編碼關于不同對象的信息，例如椅子放在桌子的下面，或者走哪條路能到達目的地。我們還可以在心理上轉化這些信息，例如想象我們從可選擇的方向接近交叉路口時可能會看到的信息。空間技能為科學，技術，工程和數學領域（STEM）的學習提供了基礎［32］。例如，心理旋轉和空間視覺化與高中幾何問題解決，以及數學成就和化學成績有關［33］233-252［34］。從個人發展的角度（例如，獲得有利的職業）和社會（例如，滿足勞動力需求）的角度來說，提高這些領域（STEM）的發展水平也是很重要的。即使在很小的幼兒身上，空間技能與STEM成就之間的關系也得到了證實。Verdine 等人就發現，3 歲幼兒在積木搭建任務中的表現與他們當前對數學的理解密切相關，年幼幼兒的早期空間技能預示著以后在數學中創建和使用線性數字線表征的能力［13］［35］。

既然空間技能對幼兒的發展很重要，那么空間技能到底是如何發展的？一個重要的答案可能在于人類的空間認知與我們用來描述空間概念的符號系統之間的關系。尤其是由空間語言提供的表征系統可以對空間概念進行解釋，例如描述對象之間的關系，“糖果在盒子里”等。語言在將幼兒的注意力引到與環境相關的空間方面，起著不可忽視的作用，例如，如何將一塊積木放到兩塊有一定距離的積木之上來形成一座橋。空間語言提供了一種類別標簽，這種標簽能夠幫助我們描述空間關系，以及空間物體，如在搭積木時，幼兒用語言來表達自己的建構想法，“長方體積木來建圍墻，用三角形積木來建城堡的頂部”等。Pruden 等人的縱向研究也表明，那些在14 個月到46 個月之間聽到更多空間語言的幼兒，他們在54 個月時的空間任務測試中表現更好［10］。因此，空間語言與空間技能存在著正相關，幼兒的空間語言可能能夠預測他們空間技能的發展［36-38］。詞匯作為未來學習的重要模塊，它的作用已經在閱讀領域得到了證實。關于早期的空間發展，Casasola 認為，隨著幼兒空間術語的增多，他們能夠感知更多的和多樣的空間類別。Gentner 及其同事表明，空間語言可能是理解空間關系的核心。幼兒通過描述物體和事件的空間屬性，能夠回憶相關的空間信息。Loewenstein和Gentner 的研究也發現，如果3 歲幼兒聽到的語言能夠幫助他們編碼與所找獎品相關的位置信息，那么他們就可以完成一個空間類比任務。例如在基本條件下，研究人員說：“我把獎品放在右邊的這里了。”因為他們把獎品放在一個貨架上，孩子們必須在另一個貨架上推斷出這個獎品的位置。在語言條件下，研究人員除了說“我把獎品放在盒子里面”之外，他們還把“獎品”藏了起來。結果發現這些空間語言是很重要的，因為它們能夠幫助幼兒編碼和回憶重要的空間信息［39］。總之，空間語言促進了表征體系的發展，這些表征體系有助于心理加工，即空間語言為空間技能的發展提供了工具。

（二）空間語言與建構水平的關系

盡管空間語言能夠促進空間技能的發展，但幼兒在什么時候會使用空間語言，以及在什么樣的環境下幼兒才會自然使用空間語言？對于這些問題，人們知之甚少。已有的研究表明，不同數量和各種類型的語言環境預測著幼兒詞匯的發展，特別是當這些詞匯以某種方式使用能幫助幼兒理解其意思時［40-41］。既然空間語言可能產生于某種類型的語言環境中，那么積木游戲作為一種常見的空間活動，或許為幼兒空間語言的產生提供了豐富的環境。已有的研究表明，積木游戲能夠促進幼兒空間語言的發展，例如Ferrara 等人為了研究積木游戲環境如何影響幼兒空間語言的變化，他們將父母和幼兒隨機分配到積木自由游戲組、積木任務組和積木成品游戲組。另外，研究人員還從一個影像庫中，選出31 對家長和幼兒沒有玩積木的互動視頻，稱為“普通互動組”。結果發現，普通互動組中幼兒的空間語言使用率比玩積木的其他三組都低，這說明了積木游戲確實能夠刺激幼兒使用更多的空間語言，幼兒在積木游戲中能夠進行與數學概念相關的談話，如數量和空間關系、大小的匹配和積木之間的關系等［42-43］。此外，積木游戲中的空間語言與幼兒的建構水平也存在著正相關。例如，Verdine 等人就發現空間語言和積木建構、數學測試分數之間具有顯著的正相關。這些相關性甚至在考慮PPVT 的詞匯分數之后仍然存在，而一般的語言是不太可能解釋這種關系的。此外，這種相關性主要體現在解釋物體（之間，之下，之上）空間位置的關系上而不是量的比較（例如，長或短）關系上，這表明描述空間位置的語言可以幫助幼兒在空間上編碼信息［13］。正如Gentner 所指出的那樣，語言是一種認知工具，可以“增強理解和運用概念的能力”，而空間語言似乎也不例外［11］。

（三）空間技能與建構水平的關系

積木游戲不僅有助于幼兒空間語言的產生，而且也能促進其空間技能的發展［44］。例如，Newman 等人用功能磁共振成像技術證明了積木游戲對幼兒空間技能所產生的獨特作用。在該研究中，參與者主要是兩組8 歲的幼兒，第一組幼兒參與5 場積木游戲訓練，第二組幼兒是參與單詞/ 拼寫棋盤游戲訓練，研究者在訓練前后測量了幼兒的心理旋轉，并用功能磁共振成像來監控心理旋轉任務與兩個游戲相關的神經變化。結果發現，只有積木游戲組的幼兒在之后的動作測量以及功能性磁共振成像測量中產生了相應的訓練效果。在動作上，積木游戲組在反應時間和準確性方面均有提高。另外，積木游戲組在訓練后與空間工作記憶和空間處理相關聯的腦區域面積也有所增加；棋盤游戲組雖然在心理旋轉方面提高顯著，但這可能與練習效果有關而與腦激活無關［7］。此外，空間技能與幼兒的積木建構水平也存在一定的正相關。例如，Caldera 和同事發現積木建構水平和空間視覺化之間存在關系［45］。根據Linn 和Petersen 的觀點，空間視覺化涉及對空間信息的復雜處理，以及多種空間解決策略［46］。Caldera等人用WPPSI 和WISC-R 中的木塊圖案（Block Design）對空間視覺化進行測量，此外他們還對幼兒自由玩積木游戲時的行為進行了編碼，結果發現幼兒在積木游戲中完成任務的表現，以及所搭建的積木結構復雜程度與另一個空間任務-嵌入式數字測試的成績有關［41］。Casey 等人在研究積木建構水平與幼兒空間技能之間的關系中也發現，幼兒的空間視覺化、空間旋轉、積木建構水平這三者之間的關系全部正相關［47］。也就是說，幼兒空間視覺化、空間旋轉在內的空間技能越強，積木建構的水平也就越高。我國學者通過測量幼兒的空間技能與積木建構水平，以及對接受積木搭建訓練的幼兒進行前后測，也得出了同樣的結論，即積木游戲有助于提高幼兒的空間技能，且空間技能與積木建構水平呈正相關［8］。

三、積木游戲中空間技能、空間語言、建構水平的測量方法

隨著積木游戲研究的不斷深入和拓展，研究者們為了更科學地考察幼兒空間技能、空間語言、建構水平的發展狀況，以及這三者之間的關系，特編制了許多測量工具，以便對幼兒的積木游戲進行更為系統、科學和量化的研究。（見表1）

表1 空間技能測量量表

（一）空間技能的測量方法

雖然，空間技能所包含的范圍較廣，如空間視覺技能、心理旋轉技能，空間定向技能等，但與積木游戲聯系密切的空間技能有空間視覺技能和心理旋轉技能，以往的研究者也多是從這兩方面來研究空間技能量表［43］。其中，對空間視覺化的測查，最有代表性的量表是Wechsler智力量表中的木塊圖案（Block Design）。對心理旋轉的測量，學者們提出的測量工具比較豐富。其中有Casey 等人開發的三維心理旋轉任務，該任務是使用幾個小方塊連接在一起所拼湊成的三維立體圖形作為刺激物，主要包含10個項目，這10 個項目的難度是依次遞增的。首先，給幼兒呈現兩個相同的立體圖形，并放置在相同的方向。主試告訴幼兒：“這兩個形狀是完全一樣的。”然后，主試將兩個立體圖形移動到屏幕后面，通過翻轉來改變其中一個立體圖形的位置。當向幼兒再次呈現兩個立體圖形時，主試需要向幼兒展示如何旋轉其中一個立體圖形，使兩個立體圖形的方向變得一樣。經過兩次練習后，幼兒進入正式測試階段。幼兒的任務是需要翻轉（三維旋轉）和轉動（二維旋轉）其中一個圖形，使得它所放置的方向與第一個圖形相同。幼兒有10 秒的時間進行嘗試，當幼兒連續錯誤三次，則測試結束［43］。

Newman 等人開發的心理旋轉測查工具，主要測查的是幼兒的二維心理旋轉。該量表左側的字母是處于正常豎直位置的成對字母，右側的字母也是成對的，分為旋轉過的非鏡像字母和旋轉過的鏡像字母，旋轉角度從30°到180°不等。如果右側的字母僅旋轉，則認為成對字母是一樣的，這時幼兒要用右手食指按按鈕。如果右側的成對字母一個是旋轉過的，一個是鏡像的，那么他們需要用左手食指按按鈕。該量表的每個模塊包含六個成對字母，模塊之間間隔12 秒。如果幼兒在10 秒內沒有做出反應，那么計算機程序就會自動轉到下一個模塊。主試需要記錄幼兒反應的精確度和反應時間［7］。

Casey 等人開發的三維心理旋轉測查工具和Newman等人開發的二維心理旋轉測查工具，包含的項目較少，測試時間短，考慮到了幼兒注意力集中時間較短的特點，并且對幼兒的反應時間都有嚴格的控制，這考慮到了反應時間對幼兒心理旋轉的影響。目前這兩個量表主要用于通過積木游戲對幼兒空間技能進行干預的研究中。

（二）空間語言的測量方法

對積木游戲中空間語言的編碼，目前使用最多的是由Cannon 等人編制的《芝加哥大學空間語言分析系統》（見表2）。該編碼系統共分為八個維度，分別是空間大小、形狀、位置與方向、空間定向或轉換、連續量、指示詞、空間特征與屬性、模式，每個維度都有解釋，以及所包含的空間語言示例。該編碼系統主要介紹了兩種編碼方式。一種是語音級編碼方式。首先，編碼者需要判斷每個話語是否屬于空間類話語。其次，還要判斷這些話語屬于哪個空間維度。第二種是字符級編碼方式，主要用于特別大的數據。首先，編碼者需要審查由計算機程序生成的語言列表。其次，需要判斷該語言是否在空間背景中使用。最后，還要判斷這些空間語言屬于哪個空間維度。目前，該編碼系統主要用于四種研究。第一種研究是為了考察父母在與幼兒玩拼圖游戲時，父母與幼兒所使用的空間語言。第二種研究旨在考察幼兒空間語言產生的模式和發展，以及照顧者所產生的空間語言與幼兒在各種空間任務上的表現之間的關系。第三種研究涉及父母在其他結構性活動（例如圖書閱讀和建構活動）的背景下與幼兒的交流。第四種研究主要是考察幼兒教師對空間語言的使用［48］。由于該編碼系統詳細的介紹了使用背景，以及操作步驟，所以具有操作簡便的特點，但它同樣存在一些不足，例如，目前該編碼系統主要分為八個維度，但這八個維度是否能代表所有的空間語言類型，還需考究。此外，該編碼系統并沒有明確的說明適用于哪個年齡階段的幼兒，所以該編碼系統能否測量出不同年齡階段幼兒的空間語言特點也還需考察。

表2 芝加哥大學空間語言分析系統

（三）建構水平的測量方法

到目前為止，針對建構水平的測量，學者們提出了多種量表。其中，較典型的量表有《HMP-19 點評估量表》《GW-積木建構復雜性綜合測評量表》《CA-積木建構水平測評量表》。

Handline、Milton 與Phelps 根據Reifel 等人的研究，編制的《HMP-19點評估量表》（19-point scale），用于測量幼兒積木建構的復雜性［49］。該量表將幼兒積木建構的復雜性劃分為5 個階段19 個水平，主要測量幼兒積木建構從無結構到單維結構、二維結構、三維結構，以及表征性游戲階段的變化過程。其中前四個階段是對幼兒積木作品所表現的空間維度進行測量，而第五個階段主要測量的是幼兒積木作品中所隱含的表征經驗。因此，該量表能夠較有效的反映出幼兒幾何知識、空間意識和表征性游戲技能的發展水平。

Gregory 與Whiren 編制了《GW—積木建構復雜性綜合測評量表》（見表3）。該量表主要是從階段（Stage）、架空（Arches）、維度（Dimensionality）、整體復雜性（Overall complexity composite）這四個方面對幼兒的建構水平進行測評［50］。其中階段和維度的測量采用4 點評分，架空的測量采用3 點評分，整體復雜性的測量是將前三個指標的得分相加。Gregory 和Whiren 認為，每個積木作品都可以從階段、架空、維度這三個指標來進行測量，將測量所獲得的數據進行處理，就可分析出積木作品的整體復雜性。但由于該量表主要側重于考察幼兒在積木游戲中的搭建技能，所以在某種程度上可能對幼兒在積木游戲中所反映出的認知水平有所忽視。

表3 建構水平測量量表

Casey和Andrews基于空間維度（Spatial dimens io nality）和層級整合（Hierarchical integration）編制了《CA積木建構評分系統》［43］。Casey 和Andrews認為，幼兒搭建的積木作品，擁有封閉空間的比擁有開放空間的搭建水平高，擁有內部空間的比沒有內部空間的搭建水平高。基于此，他們將幼兒的積木建構水平分為4 個層級9 個水平。四個層級為：單維結構、二維結構、三維結構、三維水平圍合結構。單維結構包括延長和壘高；二維結構包括多維平鋪、壘高、架空、一塊積木高且有缺口的圍攏和一塊積木高且有規律的圍攏；三維結構包括實心塔層、由具有內部空間的二維結構所組成的三維結構；三維水平圍合結構包括一塊積木高的圍攏且加頂的結構、不整齊的三維水平圍攏、整齊的三維水平圍攏以及兩塊積木高的加頂加內部空間的結構。《CA—積木建構評分系統》的創新在于增加了層級整合這一維度，當幼兒的積木作品包含的搭建形式越多，表明其層級整合能力越高，但該量表同樣存在著缺陷，如也忽視了幼兒在積木游戲中所表現出來的認知水平等。

四、研究展望

積木游戲中關于空間技能、空間語言、建構水平的研究，西方的學者已對其做了較多的探究，但在我國的研究仍比較缺乏。基于對以往文獻的梳理，我們認為未來研究可從以下幾方面入手。

第一，關注空間技能、空間語言、建構水平這三者之間的關系。以往的研究發現，幼兒的空間技能與空間語言相關，空間語言可能是理解空間關系的核心，幼兒通過描述物體和事件的空間屬性，能夠回憶相關的空間信息，從而促進他們空間思維的發展［10-11］。幼兒的空間技能與建構水平也存在一定的關系，包括空間視覺化、空間旋轉在內的空間技能越強，幼兒積木建構的水平也就越高。此外，幼兒在積木游戲中的空間語言也與幼兒的建構水平存在正相關，當幼兒產生的空間語言越多時，他們的建構水平也就越高［40］［13］。但以往的研究大多都是考察空間技能、空間語言、建構水平中的某一方面或某幾方面，很少關注空間技能、空間語言、建構水平這三者之間的關系。因此，未來的研究可同時關注幼兒的空間技能、空間語言、建構水平這三者之間的關系，以及考察幼兒空間技能與建構水平之間的作用途徑等。

第二，在借鑒國外的空間技能、空間語言、建構水平量表時，需要考慮文化差異。國外關于空間技能、空間語言、建構水平的量表雖然有較好的信效度，但這些量表是否適合我國的幼兒還不確定。例如，像Cannon等人開發的《芝加哥大學空間語言分析系統》，其根據本國的語言特點和語法規則來開發的，所以里面的一些空間語言示例或許就和我國的文化特點存在一定的差異。因此，如果我國的學者要借鑒這些國外的量表，還需考慮文化的適宜性和幼兒的特點，最好對這些量表進行漢化，然后再用于自己的研究。

第三，在考察幼兒積木游戲中的建構水平時，可以將建構技能和幼兒在搭建過程中所表現出來的認知水平都考慮進去。以往的研究大多只考慮到了幼兒的建構技能，往往忽視了幼兒的認知水平。因此未來的研究可同時考慮這兩者，并進行縱向研究，以便更全面的了解幼兒建構水平的發展軌跡。