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中国行为医学科学 !;;$ 年 "! 月第 "# 卷第 "! 期T S(*. U ?Q C)(&V*?-&, 4)0 A+*,6)+)%2)- !;;$,O?, "#,W?= "!

・综述・

儿童数学障碍的认知神经心理特征 孙金荣

程灶火

刘新民

数学学习障碍( %&’()%&’*+&, ,)&-.*./ 0*1&2*,*’3,456)是学

与数学学习有关能力和技能的发展。人的两侧半球在结构和

习障碍["] ( ,)&-.*./ 0*1&2*,*’*)1,56)的一种。儿童 456[!]指儿

功能方面是不对称的,右半球在处理非言语和视空间信息方面

童的数学学习成绩明显低于其年龄、教育和智力潜能的期望水

具有优势,数字和运算符号等信息具有非言语性质、进位和借

平。目前由于 456 的概念和诊断标准不一致,各国报道的发

位涉及视空间能力,如果在脑功能侧化的过程中受到某些因素

生率不同:比利时为 78 9 :8[7],澳大利亚为 ";8 9 7;8[#],

的阻碍,数学能力的发展就会受到影响,可能会引起 456。

美国为 <8[$],而中国目前还没有相应的报告。若按美国的研

H?I-@) 和 J*.,&31?.[$]考查了 7 组 56 儿童( 混合性障碍、

究推算, 7= < 亿中国儿童中约有 !"<; 万儿童患有 456。近年

阅读障碍和数学障碍)的神经心理特点,结果发现 456 儿童的

来随着对数学认知一般性发展研究的增多,研究者对 456 的

视知觉和视空间能力较差,而听知觉和言语能力相对较好,按

兴趣也越来越大,但我国现有文献中对 456 的研究很少。本

照脑和行为关系的规律,可以推测 456 与右半球功能损害有

文拟对儿童 456 的认知神经心理特征研究进展做简要的回

关。虽然阅读障碍和 456 组的数学成绩相当,但两组神经心

顾,为今后研究积累资料。

理的基础却不同,阅读障碍组的数学成绩差是由言语能力缺陷

一、神经心理学研究

引起的。后来发现皮质下白质缺陷也可以引起 456 症状,如

早期的一些研究提示 456 与大脑某些部位的结构或功能

某些对脑白质区域产生影响的状态包括胼胝体发育不全、脑积

损害有关。5)>&.0?>1@3 和 A’&0),%&..[$]通过个案分析,首次

水、 多发性硬化、脑脊髓炎、某种创伤性脑损伤和中毒性脑病等

提出计算障碍是由左枕叶局部损害引起。B).1+().[$]对 7;$

都能够导致 456。基于这些发现,目前人们认为大脑右半球和

例计算障碍的病人进行了分析,认为左侧角回是计算障碍的神

皮质下白质功能障碍可能是 456 的原因。

经学基础。C)-/)- 根据他研究结果提出原发性计算障碍和继

二、认知能力特征

发性计算障碍具有不同的神经学基础,原发性计算障碍主要是

儿童的认知能力指儿童的理解、判断、思维、分析等综合能

大脑左半球后部损害所致,不一定涉及到角回;继发性计算障

力,也就是智力( K.’),,*/).+))。数学运算需要不同智力成份的

碍则是由局部或广泛脑功能损害所致的其他障碍的一个伴随

配合,包括长时记忆( 记公式、乘法表)、操作记忆( 大脑运算上

症状,如失语、记忆障碍、注意障碍或智力障碍等。B)+&). 等

暂时记忆)、言语能力( 用于理解文字题和思考推理题)、手眼

人[$]根据错误类型分析和神经机制的不同,把计算障碍分成语

协调( 竖列运算书写工整)、注意力的控制等。儿童在智力发展

言性计算不能、空间性计算不能和原发性计算不能症三类。语

中的某些缺陷或弱点,往往会影响数学运算和数学推理错误,

言性计算不能症,由于不能阅读和书写语义资料,不能理解数

还可能伴有阅读障碍。虽然 56 的儿童智力大多在正常范围

字符号的意义,所以无法计算,主要与左脑后部损害有关,例如

内,但是 5*.0& 指出 56 儿童智力可能比同年龄学习正常的儿

优势半球颞叶角回病变引起的 D)-1’%&.. 综合征存在计算障

童智力略低,数学成绩可被智力测验预测,因为儿童智力测验

碍;空间性计算不能症,病人对数字的空间组织受损,致使计算

的条目中要测试儿童的短时记忆、计算、视觉F空间、运动等能

时数字无法对齐、数字倒转(< 误为 E)、前后颠倒("! 误为 !")、

力。J*.,&31?. 和 J),0%&. 指出 456 的儿童存在运动和视觉F空

视觉忽视或难以维持小数点的位置等,主要与右半球后部损伤

间缺陷,因而 KL 测验受影响[M,:]。

或功能障碍有关;原发性计算不能症,患者读、写数字和视觉F

台湾洪俪瑜等[E]对 "## 名 56 儿童和 "## 名一般儿童智力

空间技巧都没有问题,但无法执行运算程序,主要与左半球或

特质研究显示 56 儿童智力特点为:JKL( 总智商)偏低,约低于

两侧半球损害有关,但也有 !;8 的病人 是 右 半 球 损 害 所 致。

一般儿童 "; 分;NKL( 操作智商)都高于 OKL( 语言智商),注意 P

6)(&).) 等人[<]进行的一系列行为与脑成像实验发现:精确计

不分心因子得分最低;言语测验中以常识分测验得分最低,操

算能力( 如精确地算出两个数之和)是通过一种语言特异性模

作测验以数字符号分测验最低,这与国外研究一致。与一般儿

式获得的,很难迁移到其他语言或新的情境中,应纳入到词语F

童相比,456 儿童操作能力低于言语能力,在符号替代、算术、

联想加工的网络中;而近似计算能力( 如估计计算结果的大小,

记忆广度等评估注意集中、处理速度等基本认知能力分测验表

找出近似值等)则表现出语言独立性,依赖于数字大小意识,定

现较差。支持了传统认为 456 儿童优势能力在高层次能力,

位于视觉F空间加工的两半球顶叶,该发现支持了视觉F空间性

弱势在低级的认知能力的观点,基本认知能力反而低于复杂认

计算障碍的存在。神经心理学研究对认知研究的启示是:数字

知能力的特点。王书荃[";]对 "#$ 名 56 的小学生智力结构研

加工认知模型要考虑到视觉空间表征在算术问题解决中的作

究表明:智力水平虽然在正常范围,但较低;OKL 与 NKL 之间存

用。

在较大的差异,差异达 "$ 分以上的人近 7;8( 正常人间的差异 目前 56 的 诊 断 采 用 分 离 诊 断 法。按 这 种 方 法 诊 断 的

应小于 M 分)。GI.Q%&. 提出把 OKL 与 NKL 相差大于 "! 分称

456 儿童,用目前的检查技术,多数不能发现可疑的脑损害证

为 OKL 和 NKL 的分离。这种分离反映了言语和操作能力的发

据。研究者们推测那些没有脑器质损害的 456 儿童是否有脑 结构或功能发育方面的问题,G?1+[$]认为发育性 456 是脑功 能失调的结果,它起源于遗传和先天性损害,这种损害影响了

展不平衡。有研究表明:人的 OKL 与 NKL 异常与可能的大脑损 伤相联系,高达 !$ 分的差异被认为是神经功能失调的表现。 张妍、陈力等[""]将 $$ 名 56 初中生分为语文障碍组、456 组和复合障碍组,应用韦氏儿童智力测验量表( RKASFSH)测查

作者单位: !"#"$" 无锡,皖南医学院无锡精神卫生研究所

其智力,并与对照组比较,结果显示 56 初中生的语文和数学成


中国行为医学科学 <MMH 年 6< 月第 69 卷第 6< 期Q K5*0 F 1R D+5/2*1;/- #+: )4*,"+4+?S+; <MMH,$1- 69,T1U 6<

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绩受不同智力因素的影响;各 !" 组的智力水平基本在正常范

集中到要解决的数学任务上,将无法形成有意义的内部表征

围,但与对照组相比差异仍有显著性;#!" 组九项分测验均低

( 或图式),或无法将该表征存入长时记忆,尤其是复杂数学问

于对照组;$%&、’%&、算术、常识、积木测验分数对数学成绩影响

题的解决。数学问题解决能力还与数学的语言理解有关,各种

较大。多元逐步回归结果显示数学成绩与 $%&、’%& 与 (%& 均

数学问题的表述和呈现方式都有其特殊性,从中获取信息不像

有相关性,提示与大脑两半球的功能均有关。

一般的阅读那样有诸多的背景线索,学生必须理解数学符号和

目前国内外单独研究 #!" 儿童智力少见,)*+,+- 和 )./0123 *45 研究发现 !" 儿童智力随年龄发展,缺陷越来越明显,智力 越来越差。

数学用语的意义,才能顺利地解决数学问题[<J]。 记忆广度是一项比较基础的认知能力,台湾洪俪瑜等[7]对 !" 儿童研究发现:认字困难组儿童核心缺陷是符号处理,横式 困难组儿童核心缺陷是理解。)*+,+- 和 A@/0 指出[<N]#!" 儿童

三、记忆特征 有关儿童 #!" 的记忆特征,较早的研究可以追溯到 )*+,+-

的认知缺陷在于计数方面而不是语言形式。G*.45 和 #4/E-+@

等人分别在 6789 年和 6787 年所做的两项研究。在前项研究

证实了上述观点,并且指出 #!" 儿童在计算过程中,工作记忆

中,)*+,+- 和 !*0:+;[6<,6=]发现 #!" 儿童的短时记忆( >51;. ?+?3

显示计数速度慢,而且保留数字困 难。D/::+-+@[<8]的 研 究 表

1;@,简称 )#)能力较学习正常儿童差;在后项研究中,)*+,+- 和

明, 多位数运算中进位给工作记忆增加了额外负担。工作记忆

A@/0 发现 #!" 儿童存在与数字信息加工有关的工作记忆能力

的可用空间被三种活动消耗:存储当前大量信息、在相当长时 间内存储信息、在工作记忆中运行许多步骤和操作。与数学学

( B1;C*0, ?+?1;@,简称 B#)不足。 DE-- 和 F150>.10[69]通过比较 !" 儿童的加工速度和短时记

习优秀儿童相比,#!" 儿童的语音加工速度、短时记忆、中央执

忆, 认为 #!" 源于加工速度缺陷,而不是 )# 缺陷。#4!+/0 和

行功能以及整体工作记忆能力等都存在明显不足,但只有工作

G*.45[6H]专门研究了 #!" 儿童的 B# 特点,观察到 7 岁 #!"

记忆能力不足才能明确解释 #!",即 #!" 与工作记忆能力下

儿童工作记忆的中央执行系统和视觉空间储存不足,但他们的

降有密切关系。进一步分析发现,由工作记忆能力下降引起的

[6J368]

研究没有考虑加工速度的影响。)I/0>10 等

认为 #!" 儿

#!" 与特定的工作记忆能力不足有关,即 #!" 几乎完全是由

童与工作记忆能力不足有关,即数学学习能力的缺陷既存在一

于数字工作记忆能力下降引起,而与视空间工作记忆能力下降

般性的工作记忆能力( 即中央执行功能)不足,也存在特定的工

无关,这种由数字工作记忆下降而引起 #!" 的更深层次原因

作记忆能力( 如语音加工能力)不足,且在 !" 儿童的数学问题

可能在于较差的语音加工速度与中央执行功能二者的共同影

解决中,中央执行功能比语音加工功能起着更重要的作用。

响[<7]。

近年来执行功能被认为是学习成绩的良好预测指标。围

五、元认知缺陷

绕执行功能与儿童学习成绩的关系展开过大量研究。DE-- 等

数学元认知是指人们在数学活动中以一定的数学观念为

研究发现[67],#!" 或基本算术技能缺陷儿童在威斯康星卡片

指导,主体对自己思维过程的意识调节与控制。在数学活动

分类测验( BK)L)中发生持续反应较多,这些儿童在从一种分

中,尤其是数学问题解决中,需各种认知因素参与。元认知加

类范式转向另一种分类范式时表现出明显的困难。DE-- 认为

工强调对认知知识、认知加工或策略的配置和使用等方面的自

这表明 #!" 儿童存在执行功能缺陷,特别是策略转换和对优

我意识,以及对自己认知操作的监控。个体的元认知特征是指

势反应的抑制能力不足。

个体对问题解决做出预测、不断地评价问题的解决途径以及监

程灶火、龚耀先对 !" 儿童记忆研究[<M3<=]发现 #!" 儿童记

控反应能力。如果个体缺乏这种能力,他肯定会在解决数学问

忆存在下面几个特征: ( 6)短时记忆和工作记忆与语文成绩和

题上遇到困难。元认知水平的高低在一定程度上决定了数学

数学成绩有一定的相关,其中工作记忆与数学成绩的相关更

成绩。解决数学问题水平的差异不在于他们拥有的知识水平,

高,提示短时记忆和工作记忆对语文学习有相同的影响,但工

而在于元认知水平,即高元认知水平的人知道什么时候、如何

作记忆与数学学习关系更密切; ( <)#!" 儿童在语义归类回忆

运用知识[=M];甚至在认知策略水平较低的情况下,具有较高元

和图画视觉再认的分数低于正常儿童,对非言语材料的记忆困

认知水平学生的解题成绩要高于具有较高认知策略、但元认知

难,而再认能力的损害不明显; ( =)长时记忆解码功能方 面,

水平比较低的学生。当遇到较难题目时,#!" 的学生往往选择

#!" 组儿童的解码速度和准确性与对照组相比差异无显著性,

放弃,表现出元认知水平较低,而数学学习较好的学生往往会

而语文障碍组汉词和故事朗读速度也比 #!" 组慢,错误数多;

自觉地对问题进行钻研,表现出了较高的元认知水平。以往的

(9)记忆功能的综合分析,#!" 仅听觉记忆广度、词—图认识

研究表明 #!" 儿童元认知存在的缺陷有[<J]: ( 6)评价自己解

和词—图回忆三个因子分低于对照组,未发现 #!" 组儿童在

决问题的能力; ( <)确定和选择适当的策略; ( =)组织信息; ( 9)

数字、符号和图画记忆方面有特异性缺陷。记忆缺陷与 !" 的

监控问题解决过程; ( H)对结果正确性的检查; ( J)将策略推广

关系复杂,有些研究者认为记忆缺陷是 !" 的原因之一,也有些

到其他情境。这些缺陷在很大程度上影响其数学问题的解决。

研究者[<9]认为记忆缺陷是 !" 的后果或两者均为另一未知原

对儿童数学问题解决过程的分析发现,#!" 儿童较少运用

因的后果;(+-.10 研究发现[<H]!" 的亚型在长时记忆方面也存

有效策略提取信息,较少直接从记忆中提取答案,而更多地依

在不同的缺陷模式,阅读障碍主要表现为对言语材料的记忆困

赖于数手指或口头计数等策略[<]。O++-+; 和 )I/0>10 曾设计一

难,#!" 主要表现为对视3空间材料和数字材料的记忆困难。

实验以探讨策略知识和策略选择对 #!" 儿童 B# 的影响,研

这与国外某些研究结果不一致,可能与分型方法和中、西方文

究结果显示[=6],稳定的策略选择( 选择相同策略)与言语和视

字差别有关。

空间 B# 广度均显著相关;言语 B# 任务中策略选择的稳定性

四、认知过程缺陷

和视空间 B# 任务中的部分加工策略对 #!" 儿童的数学成绩

数学问题解决能力与参与信息加工的基本心理过程有关,

变异有独立贡献。这些结果提示,#!" 儿童的 B# 广度和数

如注意、感觉、知觉、短时记忆、长时记忆和反应都会影响数学 [<J]

问题的解决。如 #*--+; 等

研究表明,如果学生不能将注意力

学成绩均与策略知识有关。P+/;@ 等[=<]对 H8 名 #!" 儿童(6 年级 <6 名, = 年级 6J 名, H 年级 <6 名)的 B# 广度和算术问题


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中国行为医学科学 ,KK& 年 ), 月第 )’ 卷第 ), 期^ L:./ G BA P2:8C.B38= !2M V<.,#2<2;123 ,KK&,?B= )’,TB7 ),

解决策略的研究发现,!"# 儿童 $! 广度低于对照组,并且 $! 广度与解题策略的使用之间有某种关系:对于一年级 !"#

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数策略越少,而使用分解策略越多。该研究还发现,正常对照

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组儿童的策略选择随问题的变化而发生适应性变化,例如,当 问题由简单(’ ( %)向复杂()* ( +)转变时,一年级正常儿童使 用计数策略增多,而使用直接提取策略减少;而 !"# 儿童与此 相反,处理复杂加法时,多使用容易出错的直接提取策略或猜 测,少用较精确的计数策略[%,]。 些成果,但尚显薄弱,有待进一步探讨。

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( 收稿日期: ,KK& \ K% \ )*)

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( 本文编辑:冯学泉)

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二十世纪最著名的心理学家———>7 班都拉 >7 班都拉()I,& ] ),美国心理学家,社会学习理论的创始人。他认为来源于直接经验的一切学习现象实际 上都是可以依赖观察学习而发生,其中替代性强化是影响学习的一个重要因素。)IJ’ 年当选为美国心理学会主 席, )I+K 年获美国心理学会颁发的杰出科学贡献奖。

儿童数学障碍的认知神经心理特征(2006)  

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