小学生工作记忆广度与心算能力关系研究(2)
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由于题目难度主效应显著,事后检验结果表明,低等难度与中等难度、低等难度与高等难度、中等难度和高等难度条件下的加工效率差异均显著。
由于题目类型和题目难度交互作用显著,简单效应检验结果表明,在题目难度为低等和中等条件下,加法题型和减法题型的加工效率差异是不显著的,F(1,62)=0.06,p﹥0.05,F(1,62)=1.79,p﹥0.05,随着题目难度的增加,加法题型和减法题型在高等题目难度条件下,心算加工效率差异显著,F(1,62)=21. 90,p﹤0.001。
(二)工作记忆广度与心算成绩的相关和回归分析
工作记忆广度与心算成绩的相关分析,结果见表2:
相关分析结果表明,数字工作记忆广度与题目类型和题目难度的加工效率之间均存在显著相关;视空间工作记忆广度与题目类型、中等难度与高等难度的加工效率之间也存在显著相关。
以加工效率为因变量,数字工作记忆广度和视空间工作记忆广度为自变量,进一步作回归分析,结果见表3:
工作记忆广度与两种题型条件下心算题目的加工效率的回归分析结果表明,数字工作记忆广度对两种题型条件下的心算题目的加工效率全部起作用,而视空间工作记忆广度未进入回归方程。具体表现为:数字工作记忆广度对中等难度的加工效率预测作用最大,可以解释变异的32%;对加法题型的加工效率预测作用最小,可以解释变异的13%。
四、讨论
(一)不同题型、不同难度对心算成绩的作用
实验结果表明,题目难度和题目类型均对心算成绩有影响。在研究心算的过程中,研究者通常区分简单算术和复杂算术,区分简单算术和复杂算术的依据是:简单算术只需要从长时记忆中提取答案,一步完成,而复杂算术真正需要计算的过程。有研究表明,简单心算问题的答案直接来自于长时记忆,而复杂的心算问题除了直接提取以外,还需要运用一些基本运算规则,如进位、借位以及加工过程的分解等,这些加工任务的完成需要借助工作记忆的参与。工作记忆是一个有限的容量系统,在有限的容量空间内既要负责信息加工,又要负责信息储存,如果信息加工占据了较多的空间,那么信息储存的空间就要减少,两者是一个此消彼长的关系。因此,随着心算题目难度的增加,即被试在信息加工的过程中,会占用更多的空间,从而减少储存信息的时间。 因此,我们认为,实验中使用的材料难度分为三个等级,低等难度条件下的心算题目,可能相当于简单算术,只需要被试从长时记忆中直接提取答案,而中等难度和高等难度的心算题目,才真正进行了心算涉及的一系列认知加工环节,即编码(表征)、运算(提取)和反应(给出答案)。
题目难度与题目类型的交互作用显著,检单效应检验发现,在高等难度条件下,加法题型与减法题型的加工效率差异显著,表现为加法题型的加工效率显著高于减法题型的加工效率。加法和减法互为逆运算,却得到了不同的结果,我们认为,在高等难度条件下,相对于加法题型来说,可能减法题型需要被试使用更多的策略才能得到答案。这种解释可以通过Nunez-Pena的研究得到证明。Nunez-Pena采用ERP技术对加法和减法的问题大小效应的研究中发现,加法和减法存在着不同的内在加工机制。在减法任务中,随着减数的增加,表现出晚期正慢波波幅增加的趋势,而在加法的任务中,正慢波随着加数增加(选择偶数增加)的渐增趋势而逐渐消失了。Nunez-Pena对这一结果进行了解释,认为减数的增加意味着难度的增加,不是直接提取答案,而是通过一定的运算规则得到答案,而加法这种运算相对减法来说,可能自动化程度更高,主要依靠从长时记忆中直接提取答案。
(二)数字工作记忆广度对心算成绩的作用
从回归分析结果来看,数字工作记忆广度对于不同题目类型、不同题目难度的心算成绩加工效率起作用。国外研究发现,数学学习困难儿童的成绩主要与数字信息加工的工作记忆任务有关。国内研究发现,数学学习困难可以通过工作记忆能力不足得到解释。进一步分析发现,数学学习困难与特定的工作记忆能力不足有关,即几乎完全是由于数字工作记忆能力下降引起数学学习困难。
但从相关分析结果来看,视空间工作记忆广度与题目类型、中等难度和高等难度心算题目的加工效率均存在显著相关,所以不能排除视空间工作记忆广度在心算过程中所起的作用。从大脑两半球的关系上看,已有研究发现,大脑左半球在心算活动中占优势,但当心算难度增加后,右半球有关脑区激活程度明显增强。大脑一侧化程度下降的原因可能在于复杂心算活动需要更多的视觉空间策略,更多的视觉空间策略使用需要右脑的一些特定脑区参与。Zago等研究表明,类似34×16这样的复杂乘法活动激活了负责视空间工作记忆的左侧顶额网络以及与视空间表征相关的双侧颞下回。由此可见,参与工作记忆的脑区与参与心算加工的额叶和顶叶等脑区存在相当大的重叠,表明心算与负责维持视觉空间信息的工作记忆区域存在密切联系。
五、结论
(一)工作记忆广度与心算成绩存在显著相关,工作记忆广度是影响心算成绩的因素。
(二)从回归分析结果来看,数字工作记忆广度对心算成绩起作用。(稿件编号:100316009)
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(本文为国家社会科学基金“十一五”规划国家重点项目(ABA060004)资助课题。作者单位:辽宁师范大学教育学院心理系,116029,电邮:xuwei-2004@163.com)
编辑/于 洪 终校/何 妍 (张丽华 徐 微)