數獨對中小學生認知能力的影響研究

朱定國 胡偉

【摘要】數獨作為一種以數字、符號為表現形式的思維益智游戲，已經發展成為了一種風靡全世界的思維益智游戲。國內外中小學對于數獨游戲的研究已取得明顯的效果。中小學生思維和認知能力的兩個發育高峰分別是：小學四年級和初中二年級。因此，本文僅就數獨對中小學生思維和認知能力的影響進行了深入細致的研究。運用教學探索、問卷調查、訪談、思維和認知測評數據對比等方法，最終得到的實驗結果是：通過數獨游戲，對中小學生的思維和認知的培養、抽象思維的建立、感知覺、表象、概念、判斷和精神現象都有顯著的促進作用。

【關鍵詞】數獨? 中小學? 學生? 思維? 認知能力

【中圖分類號】G52 ? 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2023）02-0016-03

一、緒論

（一）國內外研究現狀

在中國，有文物證明元朝就出現了“數獨”。1959年出土于西安安西王府舊址的阿拉伯數碼字鐵方盤，六行六列共三十六格，格內有各不相同的符號，這些字碼雖然古怪，實際上是阿拉伯數字的前身。在西方，數獨起源于18世紀末瑞士數學家歐拉所創造的拉丁方陣（Latin Square）游戲。上世紀70年代末美國的一家數學邏輯游戲雜志最先發表了現在稱之為“數獨”的游戲。1984年一位日本學者將其介紹到了日本，發表在Nikoli公司的一本游戲雜志上，當時起名為“數獨”，其中的“數”是數字的意思，“獨”是唯一的意思，國內外中小學，數學游戲，特別是數獨，應用到教學中取得了明顯的效果，但是，在國內關于數獨對中小學生思維認知能力的影響還鮮見報道。

（二）研究意義

1.理論價值。本文研究數獨對中小學生思維和認知能力的影響，有利于更清晰地了解到數獨對中小學生思維和認知發展的積極影響，同時對中小學課程設置具有參考價值。并且為以后相關方面的理論研究提供實證性資料，也可以為后續的實驗提供經驗參考。

2.實踐價值。中小學生特別是9～14歲階段是思維和認知發展的一個高峰期，邏輯思維發展水平隨著年齡的增長而提高，9歲是邏輯思維發展的轉折期。中小學生就是在這個時期建立和形成數的概念和抽象邏輯概念，并且萌發解決問題的興趣和積極性，此時學生的邏輯思維可塑性最強。另一方面，本文通過實驗實踐中摸索出了學生是如何運用概念判斷、推理等處理問題、做出決策的思維活動，從而提高終身學習能力。

（三）本文創新點

鑒于國內針對數獨對各年齡段學生思維認知的影響研究相對較少，本文開創性地提出了數獨對中小學生能力的影響研究，運用了研究方法創新，研究對象創新，研究周期時間長，信度可靠的特點采用認知和思維測評系統做了詳細的數據研究，數據分析對比，通過實驗研究可以為以后相關方面的理論研究提供實證性資料。

二、研究思路與研究方法

（一）研究思路

首先依托現有的優質教育資源，對中小學各學科教師進行調研，了解學生思維發展的年齡特征，思維認知能力、興趣所在，利用BCI腦波測評技術對不同年齡的學生進行認知能力的測評，分析測評數據再根據學生的性格特點及智力水平制定針對該群體的數獨教學大綱，并編制了相應的數獨教材進行分班分組實施教學，同時選定相同數量的學生不參與實驗進行數據分析得出結論。

（二）研究方法

在本次的研究過程中，針對不同的階段采取不同的方法進行研究，按照研究階段的進展，主要采用的研究方法有：文獻法、訪談法、實驗法、問卷調查法、對比分析法。

1.文獻法。在本文初期，查閱近十年國內外中小學生思維發展教育及數獨教學相關文獻，并作詳細的加工、整理和分析，綜合思維認知發展教育和數獨教學的相關科學方法，擬定中小學生數獨教學的思路及方向，充分了解中小學生這一群體在數獨教學中可能會出現的難點及問題，為教學大綱的編制提供理論依據。

2.訪談法。對各學科教師，特別是數學學科的教師進行訪談，提前制定了訪談計劃，訪談中作了錄音記錄，訪談結束后進行了詳細的訪談資料歸納整理分析，了解并掌握我國中小學生這一群體的教學特點，熟知適用于該群體的教學方式和學生接受能力，并以其為主要參照，結合數獨教學的主要內容，制定完整的中小學數獨教學大綱。

3.實驗法。嚴格按照教學大綱進度和內容進行授課實驗，采用分班分組授課的方式，將每次授課講義劃分多個難度級別，并在每次授課后進行隨堂測驗，每半年進行一次BCI腦波認知測評，依據學員得分考查學員理解接受能力及其他學科邏輯遷移程度。

三、數獨對中小學生思維影響的研究過程

（一）前期準備階段

應用文獻法，首先對關于數獨的相關文獻進行搜索、學習，對相關資料進行查閱。確定本文的研究思路，指定具體的實施方案，并對實施方案的可靠性進行論證分析。

（二）教學探索階段

制定詳細的研究計劃，對研究的相關工作進行研究部署和分工，明確研究任務和工作職責。

（三）教材編寫階段

根據教學探索階段的實踐經驗，以及對相關的書籍文獻的研究與學習，研究者對教學用的教材進行編寫。

（四）實驗設計階段

依據以上研究的基礎，根據實際情況對本文的實驗內容進行設計研究，將優秀的教學方法應用到中小學課堂教學中。嚴格按照教學大綱進度和內容進行授課實驗，進一步完善實驗方案，共分兩個階段：

1.實驗一：

認知思維測試：參與授課實驗180人，不參與授課實驗180人，均選擇小學一年級學生，平均年齡6.2歲。

小學一年級三個班，每班60人，分成4個小組，每組15人，共計180人參與授課實驗，每班兩名數獨授課老師，授課方式：講授、小組討論、課堂練習、課后復習，每周授課一次，授課內容為數獨基礎解法至高難度解法，根據學生接受程度螺旋式上升。每次45分鐘，根據學生認知測評數據以及課堂接受能力每月調整分組一次。為期6年，共計授課288課次。每六個月測評一次，共計測評12次。

小學一年級三個班，每班60人，共計180人不參與授課實驗，為期6年，但每六個月需要測評一次，共計測評12次。

測評項目：反應力、專注力、空間能力、記憶力、情緒能力、思維力。

2.實驗二：

認知思維測試：參與授課實驗120人，不參與授課實驗120人，均選擇中學七年級學生，平均年齡12.5歲。

初中七年級三個班，每班40人，不分小組，共計120人參與授課實驗，每周授課一次，每班兩名數獨授課老師，授課方式：講授、課堂討論、課堂練習、課后復習，授課內容為數獨基礎解法至高難度解法，根據學生接受程度螺旋式上升，每次60分鐘，為期3年，共計授課144課次。每六個月測評一次，共計測評6次。

中學七年級三個班，每班40人，共計120人不參與授課實驗，為期3年，每六個月測評一次，共計測評6次。

測評項目：反應力、專注力、空間能力、記憶力、情緒能力、思維力。

（五）實驗結果統計與分析

在每六個月授課實驗結束后，對每一位學員的測評數據進行詳細對比分析，存檔造冊，對學員家長進行問卷調查，從多個方面了解學員變化。（1）第一次測評：小學生參與實驗180人的測評分數平均值為反應力56%;專注力51%;空間能力47%;記憶力49%;情緒能力52%;思維力53%。（2）第六次測評：小學生參與實驗180人的測評分數平均值為反應力79%;專注力81%;空間能力67%;記憶力69%;情緒能力72%;思維力88%。（3）第一次測評：小學生未參加實驗180人的測評分數平均值為反應力55%;專注力52%;空間能力46%;記憶力50%;情緒能力51%;思維力51%。（4）第六次測評：小學生未參加實驗180人的測評分數平均值為反應力60%;專注力56%;空間能力51%;記憶力55%;情緒能力55%;思維力63%。（5）第一次測評：中學生參與實驗120人的測評分數平均值為反應力64%;專注力63%;空間能力61%;記憶力57%;情緒能力56%;思維力63%。（6）第六次測評：中學生參與實驗120人的測評分數平均值為反應力87%;專注力89%;空間能力86%;記憶力87%;情緒能力77%;思維力89%。（7）第一次測評：中學生未參加實驗120人的測評分數平均值為反應力65%;專注力62%;空間能力60%;記憶力58%;情緒能力58%;思維力61%。（8）第六次測評：中學生未參加實驗120人的測評分數平均值為反應力70%;專注力69%;空間能力66%;記憶力68%;情緒能力65%;思維力69%。

四、研究結論與展望

1.通過以上對于實驗結果的分析與統計，得到了數獨對中小學生思維認知能力的影響主要有以下幾個方面：

（1）認知能力測評數據，數獨對小學生各項認知能力的培養有顯著提高（參與數獨教學實驗的學生180人平均值分別提高：反應力41%、專注力58%、空間能力42%、記憶力40.8%、情緒能力38.5%、思維力66%。）（2）未參與數獨教學實驗的小學生180人平均值分別提高：反應力9%、專注力7.7%、空間能力11%、記憶力10%、情緒能力7.8%、思維力23.5%。（3）認知能力測評數據，數獨對中學生各項認知能力的培養有顯著提高（參與數獨教學實驗的學生120人平均值分別提高：反應力36%、專注力41%、空間能力41%、記憶力52.6%、情緒能力37.5%、思維力41%。）（4）未參與數獨教學實驗的中學生120人平均值分別提高：反應力7.6%、專注力11%、空間能力10%、記憶力17%、情緒能力12%、思維力13%。

2.通過對于家長問卷結果的統計以及對授課教師訪談的結果得到，在中小學數獨游戲課堂教學中利用游戲展開教學，可以較大程度地提高教學質量與學生的學習效果，提升數學學習興趣，對中小學數學思維的培養具有極大的幫助。通過數獨鍛煉的學生，都能夠順利構建較好的抽象思維能力，同時也對抽象思維的轉換展現出良好的接受程度。具體表現：（1）思維能力提升具體表現在課堂教學中，老師講授，學生小組討論，課堂練習，橫向思維和縱向思維全面提升，每一次填寫一個數字，既要照顧到行，也要考慮到列和宮，腦海里沉浸在“因為”“所以”“一定”“不一定”“一定不會”“當然”“能夠”等一系列的判斷之中，在練習數獨過程中，最重要是觀察規律，找到突破口，引導學生把題設未知條件用數學語言或數學符號表示出來，培養學生邏輯思維推理、演義、歸納總結、反思的能力;（2）數獨對中小學生反應力和專注力影響作用顯著提升。中小學生特別是6～15歲階段是有意注意發展的一個關鍵期，學生就是在這個時期有意注意正在發展，但無意注意還起著很重要的作用。有意注意的持續時間依然較短，通常有意注意持續時間15～25分鐘。實驗證明無論孩子注意力是否集中，學生在玩數獨的時候，都會以專注的態度來進行游戲，要想解開一道數獨題，學生平均需要10分鐘左右，它不僅訓練了學生的耐心、細心和專注力，還能解決學生粗心馬虎、注意力不集中的問題，因為數獨根據學生年齡階段設置課程，都能夠很輕松地完成游戲，從而獲得成就感和喜悅感。而正是這種正面的情緒就會激起學生對數獨的興趣，從而讓學生心無旁騖地專注于這種能夠給自己帶來積極影響的游戲。同時通過不斷的數獨練習，能夠鍛煉學生的手、眼、腦的協調性，提升手、腦并用的能力，鍛煉大腦思維靈活度，全面提高反應力。（3）數獨對中小學生的情緒能力、空間能力、記憶能力均有顯著提高。在數獨游戲課堂教學及課題練習過程中，數獨需要學生集中精力由面到點，整個盤面到數字與宮格之間，要求學生能夠靜下心，深度觀察思考，有時因為填錯一個數字而“全盤皆輸”，只能從頭填起，有時絞盡腦汁也找不到答案。因此，長期鍛煉對學生的情緒穩定和提升有積極的作用。

通過對訪談和調查問卷以及認知力測評數據分析對比反饋得到，中小學生經過了數獨課程的相關訓練，培養了較強的自主探索能力，認知力、專注力、反應力、思維力、空間能力、記憶力、情緒能力方面效果顯著。

通過以上對研究結果的分析可以看到，數獨對中小學生思維和認知能力的培養、抽象思維的形成以及對反應力、專注力、空間能力、記憶力、情緒能力、抽象邏輯思維力均具有明顯的提升作用。

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[5]葛毓.在數學教育中培養師范生數獨思維的教學研究[D].南昌：豫章師范學院，2022.

作者簡介：

朱定國（1979年8月—），男，漢族，經濟學碩士，都江堰市人，高級數獨培訓師，研究方向：認知力方向。

胡偉（1982年4 月—），男，漢族，文學學士，成都雙流區人，學科帶頭人，研究方向：教學知識與能力。