數學學習困難兒童的視覺空間注意特征

[摘要]為考察小學數學學習困難兒童的視覺空間注意是否存在缺陷，在小學三、四、五年級選擇數學學習困難學生72人，另隨機選擇82名數學優秀組學生作為對照組，通過CUE任務對兩組學生的視覺空間注意力水平進行測量研究，結論表明：（1）CUE任務兩種情況下的正確率與數學成績顯著地正有關，反應時間則與數學成績顯著負相關；（2）無效線索提示任務下的正確率和反應時能夠更有效地預測數學能力。因此，對于數學學習困難學生的教學應加強對其視覺空間注意的干預和提高。

[關鍵詞]數學學習困難；視覺空間注意；CUE任務；小學生

[中圖分類號]G623.5? ? ? [文獻標識碼]A

[DOI]：10.20122/j.cnki.2097-0536.2024.04.052

引言

數學學習困難是指兒童在智力正常且受教育機會平等的條件下，由于數學能力的不足和缺損，造成在數學學習上明顯落后于同年齡、同年級的學生的情況。目前大量的研究發現數學學習與多種認知功能相關，如工作記憶、長時記憶、注意等，其中視覺空間注意（visual spatial attention）是注意的一個類別，它被界定為一種特定的感知能力，有助于人們更好地認識和管理外部的信息，以便更加合理地應用于日常生活中。但是，在數學學習困難的研究中，采用相同的模型卻十分罕見，而且數學學習困難兒童的視覺空間注意研究又相對較少，因此本研究著重考察數學學習困難兒童的視覺空間注意特征。

一、對象與方法

（一）對象

對數學學習困難兒童的篩查標準為：一是小學數學基本能力測試最低（最高）的10%，二是聯合型瑞文測驗分數大于85分，三是無多動癥、無視覺、聽覺和神經系統器質性損傷；而同年齡數學優秀組的篩選標準為：年齡和智力與數困組匹配，且數學能力得分為前10%。根據以上標準，本研究以72名數學學習困難學生（41名男生，29名女生）和82名數學優秀組學生（48名男生，34名女生）為被試對象。該項目通過了學校倫理委員會的同意，并得到了所有參加學生家長和教師的同意，實驗過程由二名心理學的碩士擔任主試。

如表1所示，兩組兒童在年齡上的差異無統計學意義，但“數困組”兒童的數學運算能力（t=-16.94，p＜0.001）和邏輯思維空間能力得分低于“數優組”兒童（t=-15.88，p＜0.001）。

MT1：運算能力；MT2：邏輯思維與空間-視覺能力

（二）實驗材料

1.中國小學生數學基本能力測試量表

本研究采用李麗、吳漢榮等人改編的《中國小學生數學基本能力測試量表》，最初由德國海德堡大學所編制。該測試量表包括MT1和MT2兩個部分組成，而數字的抄寫部分是預備性的測試題目，主要目的是使學習者了解測試技巧以適應測試環境，不計入兩個量表的分數中。第一個量表由加法、減法、乘法、除法、填空和大小比較六個部分的測試內容組成，用于評估學生的數學概念、計算速度以及運算的準確性，被命名為數學運算量表（MT1）；第二個量表由目測長度、續寫數字、圖形記數、方塊記數和數字連接五個部分的測試內容組成，用于評估學生的數學邏輯思維與空間-視覺功能部分（MT2）；量表總分由兩個分量表分數相加組成。每一類型的測試開始之前均有練習部分可以幫助被試完全了解該測試內容和類型，并且每個分測試都有嚴格的時間限制；其中四年級以下的學生無需參加乘法、除法兩項測試，剩余10個分測試項目全體被試均須參加。問卷的效度及信度指標都達到了測量學的標準。[1]

2.線索提示任務實驗材料

采用cue-target paradigm任務，該實驗任務可以測量學生的視覺空間注意準確性和加工速度，有兩種線索提示：一為有效提示，就是目標刺激和線索提示出現在同一位置；二為無效提示，就是目標刺激和線索提示出現在不同位置。

3.瑞文聯合型智力測驗

采用英國心理學家Raven在1938年設計的瑞文聯合型智力測驗的中國修訂版，中國心理學者張厚粲等人在1898年對該測試進行了修訂，確立了中國的標準。該測試不受文化、語言和種族的限制，6歲以上兒童至成人均可使用該智力測驗。該測驗共有20項，信度為0.91，在本研究中主要用于排除因智力障礙導致的數學學習困難兒童。[2]

（三）任務程序

線索任務，又稱線索-提示任務范式，該實驗任務有兩種線索提示，一為有效提示，就是目標刺激和線索提示出現在同一方向；二為無效提示，就是目標刺激和線索提示出現在不同的方向。該實驗包括2個block，每一個block有80個試次，（見圖1）每一個試次的具體開展程序為：首先在計算機屏幕的中心會出現300毫秒的注視點，即一個“＋”號；然后屏幕中會呈現左右兩個矩形，隨后會出現一個1000毫秒的提示，提示過后會在方框內出現一個500毫秒的“○”，間隔時間為400毫秒，被試根據○的位置（左/右）進行按鍵；共計實驗時間8分鐘左右，有效提示任務與無效提示任務各占50%。

（四）數據統計與分析

使用SPSS 26.0軟件對數據進行統計分析，最初采用獨立樣本t檢驗比較兩組被試視覺空間注意各任務指標間的差異；然后將兩組被試合并，采用Pearson積差相關分析考察各任務指標與各項數學相關能力之間的相關；最后采用多重回歸分析考察無效線索提示任務準確率、反應時以及有效線索提示準確率與數學運算能力和數學邏輯視覺空間能力的關系。

二、結果

（一）兩組學生在Posner空間線索任務判斷的正確率和反應時比較

以被試對象對不同提示類型（無效提示、有效提示）的目標刺激進行反應的正確率和反應時間為因變量，以“數困組”和“數優組”為自變量，進行獨立樣本t檢驗。

在視覺空間注意任務中，在有效線索提示下，“數優組”和“數困組”的反應時之間無顯著差異（t=-4.198，p＞0.05），正確率則存在顯著差異（t=-3.28，p＜0.05）；而在無效線索提示下，反應時（t=2.896，p＜0.05）和正確率（t=-4.241，p＜0.001）均存在顯著差異。研究結果表明：“數困組”的視覺空間注意存在缺陷。

（二）視覺空間注意各指標與數學相關能力的關系

為了探究視覺空間注意的各指標與數學能力間的關系，采用皮爾遜相關法分析各認知任務指標與數學能力的相關。根據相關分析結果發現：無效線索提示的正確率與數學運算能力MT1（r=0.235，p<0.01）、數學邏輯空間視覺能力MT2領域（r=0.353，p<0.01）相關有顯著性，呈中度正相關；有效線索提示的正確率與數學運算能力MT1、數學邏輯空間視覺能力MT2領域顯著正相關（r=.202*，r=.284**）；而在反應時方面，無效線索提示下的反應時也與數學能力MT1、MT2領域顯著負相關。

進一步的回歸分析表明：無效線索提示的正確率是數學運算能力的顯著正向預測因子，標準回歸系數β為0.235，解釋率為4.9%；正確率和反應時在無效線索提示下是MT2領域，即數學邏輯思維與視覺空間領域成績的顯著預測因子，其標準回歸系數β為0.308和-0.177，解釋率為14.2%。

三、討論

（一）數學學習困難兒童的視覺空間注意特征

本研究利用線索提示任務考察了“數困組”與“數優組”在視覺空間注意能力方面的特征。在反應時指標中，在無效提示條件下，“數困組”反應時顯著比數優組兒童更長；而在有效提示條件下，兩組不存在顯著性差異。在正確率指標中，兩種條件下“數困組”的正確率均明顯低于“數優組”，說明存在視覺信息干擾時，在無效線索提示下，線索信息無法準確預測目標位置，數學學習困難的學生難以有效地控制自己的注意力，導致視覺空間中的注意力轉移。[3]

（二）數學學習困難兒童視覺空間注意能力和數學基本能力的關系

通過對小學數學基本能力的測試，發現“數困組”在兩大領域（即數學運算能力MT1和數學邏輯空間視覺能力MT2）均顯著低于“數優組”，說明數學能力總體來說較弱。另外，通過對“數困組”在MT1和MT2兩大能力與視覺空間注意之間的相關分析與回歸分析，可以發現MT1和MT2均與視覺空間注意的線索提示任務的準確性呈明顯的正相關，而與無效提示線索的反應時則呈現顯著的負相關，即反應時越長，數學能力越低。

四、結語

本研究發現，CUE任務各條件下的正確率與數學能力顯著正相關，是數學能力的顯著正向預測因子，無效線索提示下反應時與數學能力顯著負相關，是數學能力的顯著負向預測因子；在各條件的準確率上，“數困組”顯著低于“數優組”。因此，為了提高數學學習困難兒童的數學學業成績，就必須對他們的視覺空間注意力實施全方位的干預和鍛煉。

參考文獻：

[1]趙肖肖.任務指令對數學學習困難與正常兒童數字-空間聯結編碼影響的眼動研究[D].貴州：貴州師范大學，2022.

[2]米娜，陶星宇.淺析數學學習困難兒童的工作記憶特點[J].亞太教育，2016（30）：282+276.

[3]賴穎慧，朱小爽，黃大慶，等.3-6年級數學學習困難兒童與正常兒童空間能力的比較[J].心理與行為研究，2014，12（1）：36-44.

基金項目：

西藏基礎教育發展研究中心課題，項目名稱：西藏小學生在校主觀幸福感現狀及其學習成績的關系研究（項目編號：XYJJ202304）

西藏自治區教育科學研究2022年度一般課題，項目名稱：西藏中小學生心理健康現狀調查與改進對策（項目編號：XZEDGP220085）

作者簡介：甘萬宏（1987.5-），女，漢族，甘肅武威人，碩士，講師，研究方向：特殊兒童認知與發展，教育心理學。