数学学习困难儿童的视觉空间注意特征

[摘要]为考察小学数学学习困难儿童的视觉空间注意是否存在缺陷，在小学三、四、五年级选择数学学习困难学生72人，另随机选择82名数学优秀组学生作为对照组，通过CUE任务对两组学生的视觉空间注意力水平进行测量研究，结论表明：（1）CUE任务两种情况下的正确率与数学成绩显著地正有关，反应时间则与数学成绩显著负相关；（2）无效线索提示任务下的正确率和反应时能够更有效地预测数学能力。因此，对于数学学习困难学生的教学应加强对其视觉空间注意的干预和提高。

[关键词]数学学习困难；视觉空间注意；CUE任务；小学生

[中图分类号]G623.5      [文献标识码]A

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

引言

数学学习困难是指儿童在智力正常且受教育机会平等的条件下，由于数学能力的不足和缺损，造成在数学学习上明显落后于同年龄、同年级的学生的情况。目前大量的研究发现数学学习与多种认知功能相关，如工作记忆、长时记忆、注意等，其中视觉空间注意（visual spatial attention）是注意的一个类别，它被界定为一种特定的感知能力，有助于人们更好地认识和管理外部的信息，以便更加合理地应用于日常生活中。但是，在数学学习困难的研究中，采用相同的模型却十分罕见，而且数学学习困难儿童的视觉空间注意研究又相对较少，因此本研究着重考察数学学习困难儿童的视觉空间注意特征。

一、对象与方法

（一）对象

对数学学习困难儿童的筛查标准为：一是小学数学基本能力测试最低（最高）的10%，二是联合型瑞文测验分数大于85分，三是无多动症、无视觉、听觉和神经系统器质性损伤；而同年龄数学优秀组的筛选标准为：年龄和智力与数困组匹配，且数学能力得分为前10%。根据以上标准，本研究以72名数学学习困难学生（41名男生，29名女生）和82名数学优秀组学生（48名男生，34名女生）为被试对象。该项目通过了学校伦理委员会的同意，并得到了所有参加学生家长和教师的同意，实验过程由二名心理学的硕士担任主试。

如表1所示，两组儿童在年龄上的差异无统计学意义，但“数困组”儿童的数学运算能力（t=-16.94，p＜0.001）和逻辑思维空间能力得分低于“數优组”儿童（t=-15.88，p＜0.001）。

MT1：运算能力；MT2：逻辑思维与空间-视觉能力

（二）实验材料

1.中国小学生数学基本能力测试量表

本研究采用李丽、吴汉荣等人改编的《中国小学生数学基本能力测试量表》，最初由德国海德堡大学所编制。该测试量表包括MT1和MT2两个部分组成，而数字的抄写部分是预备性的测试题目，主要目的是使学习者了解测试技巧以适应测试环境，不计入两个量表的分数中。第一个量表由加法、减法、乘法、除法、填空和大小比较六个部分的测试内容组成，用于评估学生的数学概念、计算速度以及运算的准确性，被命名为数学运算量表（MT1）；第二个量表由目测长度、续写数字、图形记数、方块记数和数字连接五个部分的测试内容组成，用于评估学生的数学逻辑思维与空间-视觉功能部分（MT2）；量表总分由两个分量表分数相加组成。每一类型的测试开始之前均有练习部分可以帮助被试完全了解该测试内容和类型，并且每个分测试都有严格的时间限制；其中四年级以下的学生无需参加乘法、除法两项测试，剩余10个分测试项目全体被试均须参加。问卷的效度及信度指标都达到了测量学的标准。[1]

2.线索提示任务实验材料

采用cue-target paradigm任务，该实验任务可以测量学生的视觉空间注意准确性和加工速度，有两种线索提示：一为有效提示，就是目标刺激和线索提示出现在同一位置；二为无效提示，就是目标刺激和线索提示出现在不同位置。

3.瑞文联合型智力测验

采用英国心理学家Raven在1938年设计的瑞文联合型智力测验的中国修订版，中国心理学者张厚粲等人在1898年对该测试进行了修订，确立了中国的标准。该测试不受文化、语言和种族的限制，6岁以上儿童至成人均可使用该智力测验。该测验共有20项，信度为0.91，在本研究中主要用于排除因智力障碍导致的数学学习困难儿童。[2]

（三）任务程序

线索任务，又称线索-提示任务范式，该实验任务有两种线索提示，一为有效提示，就是目标刺激和线索提示出现在同一方向；二为无效提示，就是目标刺激和线索提示出现在不同的方向。该实验包括2个block，每一个block有80个试次，（见图1）每一个试次的具体开展程序为：首先在计算机屏幕的中心会出现300毫秒的注视点，即一个“＋”号；然后屏幕中会呈现左右两个矩形，随后会出现一个1000毫秒的提示，提示过后会在方框内出现一个500毫秒的“○”，间隔时间为400毫秒，被试根据○的位置（左/右）进行按键；共计实验时间8分钟左右，有效提示任务与无效提示任务各占50%。

（四）数据统计与分析

使用SPSS 26.0软件对数据进行统计分析，最初采用独立样本t检验比较两组被试视觉空间注意各任务指标间的差异；然后将两组被试合并，采用Pearson积差相关分析考察各任务指标与各项数学相关能力之间的相关；最后采用多重回归分析考察无效线索提示任务准确率、反应时以及有效线索提示准确率与数学运算能力和数学逻辑视觉空间能力的关系。

二、结果

（一）两组学生在Posner空间线索任务判断的正确率和反应时比较

以被试对象对不同提示类型（无效提示、有效提示）的目标刺激进行反应的正确率和反应时间为因变量，以“数困组”和“数优组”为自变量，进行独立样本t检验。

在视觉空间注意任务中，在有效线索提示下，“数优组”和“数困组”的反应时之间无显著差异（t=-4.198，p＞0.05），正确率则存在显著差异（t=-3.28，p＜0.05）；而在无效线索提示下，反应时（t=2.896，p＜0.05）和正确率（t=-4.241，p＜0.001）均存在显著差异。研究结果表明：“数困组”的视觉空间注意存在缺陷。

（二）视觉空间注意各指标与数学相关能力的关系

为了探究视觉空间注意的各指标与数学能力间的关系，采用皮尔逊相关法分析各认知任务指标与数学能力的相关。根据相关分析结果发现：无效线索提示的正确率与数学运算能力MT1（r=0.235，p<0.01）、数学逻辑空间视觉能力MT2领域（r=0.353，p<0.01）相关有显著性，呈中度正相关；有效线索提示的正确率与数学运算能力MT1、数学逻辑空间视觉能力MT2领域显著正相关（r=.202*，r=.284**）；而在反应时方面，无效线索提示下的反应时也与数学能力MT1、MT2领域显著负相关。

进一步的回归分析表明：无效线索提示的正确率是数学运算能力的显著正向预测因子，标准回归系数β为0.235，解释率为4.9%；正确率和反应时在无效线索提示下是MT2领域，即数学逻辑思维与视觉空间领域成绩的显著预测因子，其标准回归系数β为0.308和-0.177，解释率为14.2%。

三、讨论

（一）数学学习困难儿童的视觉空间注意特征

本研究利用线索提示任务考察了“数困组”与“数优组”在视觉空间注意能力方面的特征。在反应时指标中，在无效提示条件下，“数困组”反应时显著比数优组儿童更长；而在有效提示条件下，两组不存在显著性差异。在正确率指标中，两种条件下“数困组”的正确率均明显低于“数优组”，说明存在视觉信息干扰时，在无效线索提示下，线索信息无法准确预测目标位置，数学学习困难的学生难以有效地控制自己的注意力，导致视觉空间中的注意力转移。[3]

（二）数学学习困难儿童视觉空间注意能力和数学基本能力的关系

通过对小学数学基本能力的测试，发现“数困组”在两大领域（即数学运算能力MT1和数学逻辑空间视觉能力MT2）均显著低于“数优组”，说明数学能力总体来说较弱。另外，通過对“数困组”在MT1和MT2两大能力与视觉空间注意之间的相关分析与回归分析，可以发现MT1和MT2均与视觉空间注意的线索提示任务的准确性呈明显的正相关，而与无效提示线索的反应时则呈现显著的负相关，即反应时越长，数学能力越低。

四、结语

本研究发现，CUE任务各条件下的正确率与数学能力显著正相关，是数学能力的显著正向预测因子，无效线索提示下反应时与数学能力显著负相关，是数学能力的显著负向预测因子；在各条件的准确率上，“数困组”显著低于“数优组”。因此，为了提高数学学习困难儿童的数学学业成绩，就必须对他们的视觉空间注意力实施全方位的干预和锻炼。

参考文献：

[1]赵肖肖.任务指令对数学学习困难与正常儿童数字-空间联结编码影响的眼动研究[D].贵州：贵州师范大学，2022.

[2]米娜，陶星宇.浅析数学学习困难儿童的工作记忆特点[J].亚太教育，2016（30）：282+276.

[3]赖颖慧，朱小爽，黄大庆，等.3-6年级数学学习困难儿童与正常儿童空间能力的比较[J].心理与行为研究，2014，12（1）：36-44.

基金项目：

西藏基础教育发展研究中心课题，项目名称：西藏小学生在校主观幸福感现状及其学习成绩的关系研究（项目编号：XYJJ202304）

西藏自治区教育科学研究2022年度一般课题，项目名称：西藏中小学生心理健康现状调查与改进对策（项目编号：XZEDGP220085）

作者简介：甘万宏（1987.5-），女，汉族，甘肃武威人，硕士，讲师，研究方向：特殊儿童认知与发展，教育心理学。