認知靈活性干預對3歲兒童數(shù)學認知水平影響的實驗研究

費廣洪 谷晴晴 李伊莎 劉彥君

【摘要】本研究選取60名3歲兒童為研究對象，設置實驗組和對照組，探討認知靈活性干預對3歲兒童數(shù)學認知水平的影響。結果表明，認知靈活性干預可以顯著提高兒童的數(shù)學認知水平以及認知靈活性水平。研究者據(jù)此提出相關建議。

【關鍵詞】3歲兒童;認知靈活性干預;數(shù)學認知水平

【中圖分類號】G610? 【文獻標識碼】A? ?【文章編號】1004-4604（2021）04-0024-05

學前兒童的數(shù)學認知能力是指兒童對數(shù)的知識、概念和技能的理解和運用的能力。〔1〕目前國內(nèi)學者普遍將數(shù)學認知能力劃分為數(shù)、量、幾何形體、時間和空間五個方面。數(shù)是理解物體抽象特征的基礎，包括對集合、數(shù)概念、數(shù)的運算等的認知。量包括對大小、長短等的認知。幾何形體包括對平面圖形和立體幾何等的認知。時間包括對時序、時長和時間表征等的認知。空間包括對上下、左右等方位的認知。〔2-4〕大量研究表明，學前兒童的數(shù)學學習不僅與其入學后的數(shù)學成績密切相關，還能預測其日后的學業(yè)成就、學校適應能力和就業(yè)待遇等方面。〔5，6〕學前兒童的數(shù)學學習需要各種認知系統(tǒng)的支持，認知靈活性是支持學前兒童數(shù)學學習的重要機制之一。認知靈活性是指在心理定勢、操作或任務之間靈活轉移注意力，調整自己的思想和行為以適應不斷變化的規(guī)則和情境的能力。〔7〕已有研究較少單獨考查認知靈活性訓練對學前兒童數(shù)學認知水平的影響，大多研究是將認知靈活性歸入執(zhí)行功能，普遍關注執(zhí)行功能綜合訓練對學前兒童數(shù)學認知水平的影響。本研究擬探討認知靈活性干預對3歲兒童數(shù)學認知水平的影響，以供相關人員參考。

一、研究設計

（一）研究對象

本研究隨機從兩所幼兒園中抽取200名3歲兒童，對其進行數(shù)學認知水平和認知靈活性測驗。研究者先選取數(shù)學認知水平測驗排名在50%以下的兒童，接著在這些兒童中選取認知靈活性測驗排名在50%以下的兒童作為研究對象，共60名。本研究隨機選取其中30名兒童作為實驗組，另外30名兒童作為對照組。研究對象基本情況見表1。

（二）研究工具

1.《3歲兒童數(shù)學測驗》

本研究在聽取幼兒園教師與學前教育專家意見的基礎上，參考學前兒童數(shù)學教育書籍及國內(nèi)外相關研究，自編《3歲兒童數(shù)學測驗》，測量兒童的數(shù)學認知水平。《3歲兒童數(shù)學測驗》包括數(shù)、量、形、空間和時間五個方面，共14道題。題目難度在0.34～0.77之間，區(qū)分度在0.30～0.78之間。在對兒童進行數(shù)學認知水平后測時，為防止產(chǎn)生練習效應，研究者對數(shù)學測驗題目做了部分修改，如調換選項順序、更改圖形等。

2.維度變化卡片分類任務

維度變化卡片分類任務改編自弗萊的研究，〔8〕用以測量兒童的認知靈活性。研究材料包括顏色、形狀、大小不同的7組卡片。卡片顏色包括紅色、黃色、藍色、綠色，卡片形狀包括三角形、正方形、圓形、長方形。每組4張卡片，7組卡片組合均不同，如其中一組為綠色大圓形卡片1張、黃色大正方形卡片1張、藍色小圓形卡片1張，綠色小三角形卡片1張。7組卡片中，1組用于演示，另外6組用于正式測試。正式測試時，主試向被試展示1組卡片，要求被試把其中有相同特征的2張卡片挑出來放在一起，并告知被試找出越多越好。每組卡片均有3種分類組合的方法，被試找出1種得1分，得分范圍為0～18分。得分越高，表明兒童的認知靈活性水平越高。

3.認知靈活性干預游戲

本研究根據(jù)認知靈活性研究的基本范式，編制了認知靈活性干預游戲，包括靈活項目選擇游戲、維度變化卡片分類游戲、卡片抱團游戲、命名轉換游戲和找規(guī)律游戲。

（1）靈活項目選擇游戲

在游戲中，主試向被試呈現(xiàn)一組卡片共3張，如綠色的小汽車卡片1張、紅色的小蘋果卡片1張和紅色的大汽車卡片1張。主試先要求被試選出2張形狀相同的卡片，后要求被試選出2張在其他方面相同的卡片，如大小、顏色等。主試可以讓被試一一進行分類，并根據(jù)被試的反應進行糾正和講解。待被試熟練后，主試可以更換一組卡片再以同樣的方式組織被試進行游戲。游戲結束后主試組織被試進行反思和總結。

（2）維度變化卡片分類游戲

在游戲中，主試先向被試呈現(xiàn)目標卡片（紅色圓形卡片1張、藍色正方形卡片1張）和測驗卡片（藍色圓形卡片和紅色正方形卡片各8張）。接著，主試以隨機的順序一一向被試呈現(xiàn)測驗卡片，并要求被試把測驗卡片中與目標卡片中顏色相同的卡片放在一起。待被試進行4次分類后，主試要求被試把測驗卡片中與目標卡片中形狀相同的卡片放在一起。主試可以讓被試一一進行分類，并根據(jù)被試的反應進行糾正和講解。

（3）卡片抱團游戲

主試將被試分為4人一組進行游戲，每名被試胸前掛1張卡片，如其中一組為藍色大圓形卡片1張、紅色大正方形卡片1張、黃色小圓形卡片1張和紅色小三角形卡片1張。被試圍著圈繞行，主試說出指令，指令相同的被試抱在一起。例如，主試說顏色，則胸前卡片顏色相同的2名被試抱在一起。主試隨機說出指令，并可以逐漸加快速度。待被試熟練后，主試可以更換另外一組卡片組織被試進行游戲。

（4）命名轉換游戲

在游戲中，主試向被試出示4張卡片，包括紅色的圓形卡片1張、紅色的三角形卡片1張、藍色的圓形卡片1張和藍色的三角形卡片1張。其中，圓形卡片上面都寫著1，三角形卡片上都寫著2。主試要求被試看到紅色的卡片就說出卡片上的數(shù)字，看到藍色的卡片就說出卡片的形狀。主試隨機出示卡片，待被試熟練游戲后再更換規(guī)則，即看到藍色的卡片就說出卡片上的數(shù)字，看到紅色的卡片就說出卡片的形狀。主試隨機出示卡片并逐漸加快速度。待被試熟練后，主試可以讓被試兩兩分組進行游戲。

（5）找規(guī)律游戲

在游戲中，主試先向被試呈現(xiàn)第一組卡片，讓被試找規(guī)律，看看后面要接什么卡片。待被試一一回答，主試給予糾正和講解后，再出示與第一組規(guī)律不同的卡片，讓被試接著找一找規(guī)律，看看后面要接什么卡片。游戲結束后，主試可以組織被試討論并總結卡片變換的規(guī)律。

（三）研究程序

實驗組兒童接受認知靈活性干預4周，每周干預3次，每次大約10～20分鐘。對照組兒童不參與干預游戲，正常參加班級活動。干預結束后，對實驗組和對照組兒童進行個別測驗。主試先使用《3歲兒童數(shù)學測驗》測查被試的數(shù)學認知水平，時間大約為10分鐘。休息20分鐘后，主試再使用維度變化卡片分類任務測查被試的認知靈活性水平，時間大約為10分鐘。主試按照評分標準對被試進行計分。

（四）數(shù)據(jù)收集與處理

本研究采用SPSS24.0軟件對數(shù)據(jù)進行分析處理。

二、研究結果

（一）認知靈活性干預對3歲兒童數(shù)學認知水平的影響

為了考查認知靈活性干預對3歲兒童數(shù)學認知水平的影響，本研究以測驗類型（前測、后測）為組內(nèi)變量，組別（實驗組、對照組）為組間變量，以數(shù)學認知水平總分和各方面得分為因變量進行重復測量方差分析。由表2可知，在數(shù)學認知水平總分上，前后測的主效應顯著，組別的主效應顯著，兩者的交互作用顯著。簡單效應分析表明，實驗組和對照組兒童的數(shù)學認知水平前測總分沒有顯著差異（p>0.05），實驗組兒童的數(shù)學認知水平后測總分顯著高于對照組兒童（p<0.01）。這表明認知靈活性干預顯著提升了3歲兒童的數(shù)學認知水平。在數(shù)概念的得分上，前后測的主效應顯著，組別的主效應顯著，兩者的交互作用顯著。簡單效應分析表明，實驗組和對照組兒童的數(shù)概念前測得分沒有顯著差異（p>0.05），實驗組兒童的數(shù)概念后測得分顯著高于對照組兒童（p<0.01）。這表明認知靈活性干預顯著提升了3歲兒童的數(shù)概念得分。在量概念的得分上，前后測的主效應顯著，組別的主效應顯著，兩者的交互作用顯著。簡單效應分析表明，實驗組和對照組兒童的量概念前測得分沒有顯著差異（p>0.05），實驗組兒童的量概念后測得分顯著高于對照組兒童（p<0.01）。這表明認知靈活性干預顯著提升了3歲兒童的量概念得分。在形概念的得分上，前后測的主效應顯著，組別的主效應顯著，兩者的交互作用顯著。簡單效應分析表明，實驗組和對照組兒童的形概念前測得分沒有顯著差異（p>0.05），實驗組兒童的形概念后測得分顯著高于對照組兒童（p<0.01）。這表明認知靈活性干預顯著提升了3歲兒童的形概念得分。在空間概念的得分上，前后測的主效應顯著，組別的主效應顯著，兩者的交互作用不顯著。簡單效應分析表明，實驗組和對照組兒童的空間概念前測得分沒有顯著差異（p>0.05），實驗組兒童的空間概念后測得分顯著高于對照組兒童（p<0.05）。這表明認知靈活性干預顯著提升了3歲兒童的空間概念得分。在時間概念的得分上，前后測的主效應顯著，組別的主效應不顯著，兩者的交互作用顯著。簡單效應分析表明，對照組兒童的時間概念前測得分顯著高于實驗組兒童（p<0.01），但實驗組兒童的時間概念后測得分顯著高于對照組兒童（p<0.01）。這表明認知靈活性干預顯著提升了3歲兒童的時間概念得分。

（二）3歲兒童認知靈活性干預的效果

為進一步考查3歲兒童認知靈活性干預的效果，本研究以測驗類型（前測、后測）為組內(nèi)變量，組別（實驗組、對照組）為組間變量，以認知靈活性得分為因變量進行重復測量方差分析。由表3可知，在認知靈活性得分上，前后測的主效應顯著，組別的主效應顯著，兩者的交互作用顯著。簡單效應分析表明，實驗組和對照組兒童的認知靈活性前測得分沒有顯著差異（p>0.05），實驗組兒童的認知靈活性后測得分顯著高于對照組兒童（p<0.01）。這表明認知靈活性干預顯著提升了3歲兒童的認知靈活性水平。

三、分析與討論

（一）認知靈活性干預可以顯著提高3歲兒童的數(shù)學認知水平

本研究結果表明，認知靈活性干預對3歲兒童的數(shù)學認知水平起到了促進作用。一方面可能是因為認知靈活性與學前兒童數(shù)學認知的發(fā)展具有共同的生理基礎。執(zhí)行功能的調節(jié)腦區(qū)主要位于前額葉皮層。〔9〕兒童有14%的數(shù)字神經(jīng)元位于前額葉皮層，數(shù)量加工與前額葉有直接的關系。〔10〕另一方面可能與學前兒童的數(shù)學認知機制有關。認知靈活性是兒童數(shù)學認知的基礎。認知靈活性在數(shù)學認知過程中的作用主要是通過支持兒童在多個規(guī)則和策略之間進行靈活轉換來實現(xiàn)的。在解決數(shù)概念問題時，認知靈活性較強的兒童可以在規(guī)則變換的情境中靈活調整解決問題的策略。〔11〕在解決量的問題時，兒童需要根據(jù)不同維度對物體進行比較，并在大小、高矮、長短等維度之間進行轉換。在解決形的問題時，兒童需要在頭腦中對圖形表象進行操作和轉換，在圖形的整體與部分之間進行靈活轉換，預設圖形的拼合。已有研究表明，在圖形認知能力的發(fā)展過程中，兒童需要對新舊策略進行相互轉化和整合。〔12〕在解決空間的問題時，兒童需要對物體的空間位置和空間關系進行區(qū)分、編碼和轉換，還需要從以自我為中心轉換到以客體為中心，確定物體的空間關系。在解決時間的問題時，兒童需要改變對數(shù)字大小直觀關系的認識，轉換到時間花費越多反而越慢的新規(guī)則上。

（二）干預可以顯著促進3歲兒童認知靈活性的發(fā)展

本研究結果表明，認知靈活性干預游戲能夠顯著提升3歲兒童的認知靈活性水平。這與已有研究一致。〔13〕一方面可能與兒童認知靈活性發(fā)展的關鍵期有關。已有大量研究表明，3～6歲是兒童執(zhí)行功能發(fā)展的關鍵期。〔14，15〕其中，認知靈活性在兒童3.5～4.5歲之間迅速發(fā)展。〔16〕因此，3歲兒童的認知靈活性具有可塑性，對兒童進行認知靈活性訓練可以顯著提高其認知靈活性水平。另一方面可能與游戲形式有密切關系。已有研究表明，集體規(guī)則游戲的組織形式比較封閉，兒童沒有自由發(fā)揮的空間，對兒童的認知靈活性沒有顯著促進作用。〔17〕本研究創(chuàng)編的認知靈活性干預游戲的形式較為自由寬松，允許兒童靈活運用策略進行游戲。這種干預游戲可以鍛煉兒童認知思維的靈活性，提高兒童的認知靈活性水平。

四、教育建議

（一）在家園教育中融入認知靈活性游戲

本研究結果表明，認知靈活性干預不僅對認知靈活性的發(fā)展有促進作用，而且會影響兒童的數(shù)學認知水平。因此，幼兒園應當重視學前兒童認知靈活性的發(fā)展，在幼兒園課程中融入認知靈活性游戲。此外，幼兒園還應當重視家庭教育的重要作用，可以通過開展家園合作活動，提升家長對學前兒童認知靈活性發(fā)展重要性的認識，引導家長在親子活動中融入認知靈活性游戲，并在日常生活中進行滲透。

（二）對數(shù)學學習困難兒童進行及時干預

本研究結果表明，認知靈活性干預可以顯著提高3歲兒童對數(shù)、量、形、空間、時間等的認知水平。可見，學前期對兒童進行數(shù)學學習困難的預防和干預具有獨特價值。幼兒園應當抓住這個關鍵期，及時鑒別、診斷需要進行干預的兒童，開發(fā)兼具趣味性和訓練性的認知靈活性游戲，并將其與數(shù)學學習活動相結合，促使學前兒童在不同的情境中進行轉換，提升其認知靈活性水平。

（三）提升教師開展認知靈活性游戲的能力

本研究結果表明，認知靈活性干預可以顯著提高兒童的數(shù)學認知水平。在開展認知靈活性游戲的過程中，教師的專業(yè)能力是保障游戲開展質量和干預效果的關鍵因素。幼兒園應當組織教師開展相關培訓活動，幫助教師掌握兒童認知靈活性的發(fā)展特點，提升教師對認知靈活性游戲的開發(fā)和實施能力。此外，幼兒園還可以組織相關教師成立干預小組，在干預過程中，對學前兒童進行實時觀察和及時反饋，并根據(jù)得到的反饋及時調整干預計劃以達到預期效果。

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