（应用心理学专业论文）数学学习障碍儿童中央执行功能发展性研究.pdf

t h ed e v e l o p m e n tr e e x e c u t i v ef u n c t i o no n m a t h e m a t i c sl e a r n i at h e s i ss u b m i t t e dt o s o u t h e a s tu n i v e r s i t y f o rt h ea c a d e m i cd e g r e eo fm a s t e ro fe d u c a t i o n b y w a n g x i a o f a n g s u p e r v i s e db y p r o f z h o ur e n l a i r e s e a r c hc e n t e rf o rl e a r n i n gs c i e n c e s o u t h e a s tu n i v e r s i t y j a n2 0 1 0 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得 的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含 其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构 的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均 已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 研究生签名：皂复耻日 期：2 1 塑勿 东南大学学位论文使用授权声明 东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位 论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人 电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论 文被查阅和借阅，可以公布( 包括刊登) 论文的全部或部分内容。论文的公布( 包 括刊登) 授权东南大学研究生院办理。 研究生繇虬毒燧名：裂雄日期矽 摘要 数学学习障碍的工作记忆研究，一直是心理学和教育学关注的蕈点。大量的行为实验已 经证实，数学学习障碍的工作记忆存在一般性缺陷和特异性缺陷。在b a d d e l e y 等人提出的 工作记忆模型中，中央执行功能在工作记忆中占据核心地位。作为人类高级认知功能，中央 执行功能被认为是个体在实现某一特定目标时，以灵活、优化的方式控制多种认知加 过程 协同操作的认知神经机制。它的本质就是对一般认知过程进行控制和调节。日前，随着中央 执行功能分离的研究，使用更纯的执行范式研究各个分离的执行功能是目前研究的趋势。现 阶段主要将中央执行功能分为四个部分进行研究，分别是抑制，转换，刷新和双任务协调。 本研究以小学二、四、六年级共8 8 名小学生为被试，从发展的角度分别研究数学学习 障碍中央执行功能四个部分的特点。本研究采用数值一大小s t r o o p 实验范式研究数学学习障 碍的抑制能力；采用交替转换实验范式研究数学学习障碍的转换能力；采用活动记忆实验范 式研究数学学习障碍的刷新能力；采用双任务实验范式研究数学学习障碍的双任务协调能 力。 四个实验的结果显示，数学障碍儿童同对照组儿童一样在四个中央执行功能上存在明显 的年龄效应。同时，我们也发现三个年级的数学障碍儿童在抑制能力和转换能力方面都存在 缺陷。四年级和六年级的数学障碍儿童在刷新能力方面存在缺陷，而二年级的两类儿童则没 有发现显著差异。只有六年级的数学障碍儿童在双任务协调功能方面存在缺陷，而二年级和 四年级的两类儿童则没有发现显著差异。 结果显示，儿童早期的数学学习障碍形成原因同抑制能力和转换能力不足有关，而高年 级的数学学习障碍形成原因则加入了刷新能力和双任务协调能力的不足。由此说明，抑制能 力和转换能力在儿童早期就已经发展，而刷新能力和双任务协调能力发展较为落后。 关键词：数学学习障碍，中央执行功能，抑制，转换，刷新，双任务协调 a b s t r a c t p s y c h o l o g ya n dp e d a g o g yh a v ea l w a y sf o c u s e do nr e s e a r c h e so fw o r k i n gm e m o r yo n c h i l d r e nw i t hm a t h e m a t i c sl e a r n i n gd i s a b i l i t i e s a l a r g en u m b e ro fb e h a v i o r e x p e r i m e n t sh a v ep r o v e dt h a tt h e r ea r eg e n e r a lw o r k i n gm e m o r yd e f e c t sa n ds p e c i f i c w o r k i n gm e m o r yd e f e c t si nm a t h e m a t i c s l e a r n i n gd i s a b i l i t i e s c e n t r a le x e c u t i v e f u n c t i o ni sac o r ec o m p o n e n to f w o r k i n gm e m o r yi nw o r k i n gm e m o r ym o d e lp o i n t e d b yb a d d e l e ye ta i a sh u m a ne x c l u s i v ec o g n i t i o nf u n c t i o n ，c e n t r a le x e c u t i v ef u n c t i o n i sc o n s i d e r e da sa n e u r - c o g n i t i v e m e c h a n i s mo fm a n y c o g n i t i v ep r o c e s s e s c o o r d i n a t i o n ，w h e nap e r s o ni m p l e m e n t e dt h ed e f i n e dg o a l t h ee s s e n c eo fi ti sc o n t r o l a n da d j u s t m e n to fg e n e r a lc o g n i t i v ep r o c e s s e s a st h es e p a r a t i o no fc e n t r a le x e c u t i v e f u n c t i o n ，t h eu s eo fm o r ep u r ei m p l e m e n t a t i o np a r a d i g mt os t u d yt h es e p a r a t e d i m p l e m e n t a t i o nf u n c t i o ni st h ef i e n do ft h ec u r r e n tr e s e a r c h a n dt h er e s e a r c h e sa r eo n f o u rp a r t so fc e n t r a le x e c u t i v ef u n c t i o n ，s u c h 舔i n h i b i t i o n ，s w i t c h i n g ，u p d a t i n ga n d d u a l t a s kc o o r d i n a t i o n i n t h i s s t u d y , 8 8s t u d e n t sf r o mg r a d et w o ，f o u ra n ds i xw e r et e s t e dt os t u d yt h e c h a r a c t e r i s t i c so ft h ec e n t r a le x e c u t i v ef u n c t i o ni nm a t h e m a t i c sl e a r n i n gd i s a b i l i t i e s i nad e v e l o p m e n tp e r s p e c t i v e i nt h er e s e a r c h ，i ts t u d i e dt h ei n h i b i t i o na b i l i t yb y m a g n i t u d e s i z es t r o o pp a r a d i g m ，t h es w i t c h i n ga b i l i t yb ya l t e r n a t i n gp a r a d i g m ，t h e u p d a t i n ga b i l i t yb yt h er u n n i n gm e m o r yp a r a d i g m ，a n dt h ed u a l - t a s kc o o r d i n a t i o n a b i l i t yb yt h ed u a l - t a s kp a r a d i g m r e s u l t so ff o u re x p e r i m e n t si n d i c a t e dt h a tt h ea g e i n ge f f e c t i v ew a ss i g n i f i c a n t l yf o u n d b o t hf o u rf u n c t i o n so fc e n t r a le x e c u t i v eo fm a t h e m a t i c sl e a r n i n gd i s a b i l i t i e sa n d c h i l d r e n so ft h ec o n t r o lg r o u p a tt h es a m em o m e n t ，t h e r ew e r ed e f e c t so nt h e i n h i b i t i o na b i l i t ya n dt h es w i t c h i n ga b i l i t yo fm a t h e m a t i c sl e a r n i n gd i s a b i l i t i e so f t h r e eg r a d e s a n dm a t h e m a t i c sl e a r n i n gd i s a b i l i t i e so fg r a d ef o u ra n ds i xh a dt h e u p d a t i n gd i s a b i l i t y , b u tg r a d et w o a n dj u s tm a t h e m a t i c sl e a r n i n gd i s a b i l i t i e so f i i s w i t c h i n gd i s a b i l i t yb u ta l s ot h eu p d a t i n gd i s a b i l i t ya n dt h ed u a l - t a s kc o o r d i n a t i o n d i s a b il i t y a c c o r d i n g l y , t h ei n h i b i t i o na b i l i t ya n dt h es w i t c h i n ga b i l i t yw e r ed e v e l o p i n g o nt h ee a r l ys t a g e ，a n dt h eu p d a t i n ga b i l i t ya n dt h ed u a l - t a s kc o o r d i n a t i o na b i l i t yw e r e d e v e l o p i n go nt h el a t e rs t a g e j l l e y m a r j a , ：m a t h e m a t i c a ll e a r n i n gd i s a b i l i t i e s ，c e n t r a le x e c u t i v ef u n c t i o n ，i n h i b i t i o n ， s w i t c h i n g ，u p d a t i n g ，d u a l - t a s kc o o r d i n a t i o n i 2 2 实验假设一7 2 3 研究目的。7 2 4 研究意义8 2 5 研究方案。8 第三章实验一数学障碍儿童抑制功能的发展特点9 3 1 研究背景。9 3 2 实验设计l o 3 2 1 被试筛选。l o 3 2 2 实验流程1 l 3 3 实验结果1 2 3 4 结果讨论1 4 3 5 实验结论15 第四章实验二数学障碍儿童转换功能的发展特点仃 4 1 研究背景1 7 4 2 实验设计。l8 4 2 1 被试筛选1 8 4 2 2 实验流程18 4 3 实验结果2 0 4 4 结果讨论2l 4 5 实验结论2 2 第 第六章实验四数学障碍儿童双任务协调功能的发展特点2 9 6 1 研究背景2 9 6 2 实验设计3 0 6 2 1 被试筛选3 0 6 2 2 实验流程3 0 6 3 实验结果3 l 6 4 结果讨论3 2 6 5 实验结论3 3 第七章综合讨论3 5 7 1 中央执行功能的年龄效应3 5 7 2 数学障碍的功能缺陷3 5 第八章问题与展望3 6 8 1 研究方面展望3 6 8 2 教育方面的建议。3 6 8 2 1 教学策略3 6 8 2 2 教学材料3 7 8 2 3 教学环境3 7 至殳谢；8 8 参考文献 作者简介：镗 i l 第一章文献综述 1 1 数学学习障碍的概念 1 1 1 学习障碍的概念 学习障碍的研究自1 9 6 3 年k i r k 提出“学习障碍( 1 e a r n i n gd i s a b i l i t i e s ，l d ) ”的概念开 始，至今已有近半个世纪的历史。对于学习障碍的分类，最常见的是依据障碍发生的学业 领域，将其划分为阅读障碍( r e a d i n gd i s a b i l i t i e s ，r d ) 、书写障碍与数学障碍( m a t h e m a t i c s l e a r n i n gd i s a b i l i t i e s ，m l d ，m d ) 。自学习障碍的概念提出后，大量的关于阅读障碍研究层出 不穷，而数学障碍却是在最近几年才受到重视。 学习障碍的定义一直是该领域充满争议的话题。从概念提出以来，出现过很多定义。 目前比较公认的有两个。一个是南国家学习障碍联合委员会n j c l d ( n a t i o n a lj o i n t c o m m i t t e eo nl e a m i n gd i s a b i l i t i e s ) 制定的。一个是由障碍人士教育法案i d e a ( i n d i v i d u a l d i s a b i l i t i e se d u c t i o n a c t ) 制定的立法性定义。 1 9 8 1 年，n j c l d 提出的学习障碍的定义并于1 9 9 0 年做了修订，定义如下： 学习障碍是一个综合性的概念，指在获得和运用听、说、读、写、推理、数学运算能 力方面表现出重大困难的一组异质的障碍。这些障碍对个体来说是固有的，假定是由中枢 神经系统功能失调所致( 并可能持续终身) 。自我控制行为、社会认知以及深灰交往方面的 问题可能与学习障碍共存，但是他们本身不构成学习障碍。尽管学习障碍可能会与其他残 疾( 如，感觉障碍、智力落后、社会与情绪困扰) 或者环境因素( 如，文化差异、教学不 足或不适当、心理因素) 相伴随发生，它并不是这些残疾或因素的直接结果。 1 9 9 7 年美国国会通过的“障碍人士教育法案”( 1 d e a ) 对学习障碍的定义进行了修订， 经定义中的“儿童”去掉以表示“学习障碍可以发生在任何年龄”，定义基本上与n j c l d 的没有区别。 世界卫生组织认为，一般而言，学习障碍是从发育的早期阶段起，儿童获得学习技能 的正常方式受损。这种损害不是单纯缺乏学习机会的结果，不是智力发展迟缓的结果，也 不是后天的脑外伤或疾病的结果。这种障碍来源于认识处理过程的异常，有一组障碍所构 成，表现在阅读、拼写、计算和运动功能方面有特殊和明显的损害。 1 1 2 数学学习障碍的定义 数学学习障碍，也称为数学障碍。它的定义也有很多种，通常称其为学习障碍的一种 亚类型，是表现在数学领域的学习障碍。数学学习障碍主要表现为计算错误、运算法则混 乱、阅读和书写障碍、问题解决能力较差以及空间组织障碍等等，其中数学问题解决能力 较差表现尤为突出。日本特殊教育研究所对数学障碍作的定义为，一般智力正常的儿童， 因计算或数理推理等特殊能力或技能缺陷所导致的数学障碍【l 】。比利时的d e s o e t e 对数学障 碍作了如下定义，儿童在数学学习上有无法用一般原因解释的困难，在标准化数学测验上 的成绩低于常模l 到2 个标准差f 2 】。国内的一些研究，是根据学业成就和智力不相匹配，来 鉴定数学障碍的。在标准化数学测验的成绩低于常模l 到2 个标准差，智力水平达到中等 之l 3 1 。 东南人学硕士学位论文 1 1 3 数学学习障碍的鉴定和诊断 数学障碍模型来源于学习障碍的模型，只是这种诊断是针对儿童数学学业成就的。国 外常用的诊断模型有三种： 能力学习成就差异模型( a b i l i t y a c h i e v e m e n td i s c r e p a n c ym o d e l ) 。该模犁使用的是检 测个体内差异这一方法。这里的能力一般指的是智力。能力和成就之间的比较具体操作就 变成将l q 分数和数学成就测验分数作比较，当差异大到一定程度时，就判定该个体是数学 障碍。通过智力测试可以将智力障碍排除在学习障碍之外。学习障碍儿童的l q 分数至少处 在智力正常的水平。当然任何模型都是有其缺陷的。智力量表测出来的结果就一定是学生 的能力吗? 显然智力指使能力的一种。该模型有其弊端是，各地区规定的差异程度不统一； 由于是与智力分数作比较，所使用的智力量表不一致也会导致诊断的不一样。因此在美国 就会出现这样的情况：一个学生在这个州被诊断为学习障碍，而到了另一个州就被诊断为 不是学习障碍。 年级水平差异模型( g r a d e 1 e v e rd i s c r e p a n c y ) 。该模型主要是从学生实际数学成就的水 平对应的年级和她现在所在的年级之间的差异程度来判断。在美国，一般用学生的学业成 就测验分数与年级平均分做比较。通常，如果差异程度达到两个以上年级水平，则判断个 体可能是学习障碍。也就说，如果一个5 年级的学生在数学计算能力测验分数显示只有3 年级的水平，那么，该学生则可能有数学障碍。该模型同样存在弊端。首先，差异程度的 标准不统一。差异程度应该达到两个年级还是三个年级没有一个科学理论依据。其次，学 业成绩测验不一定适用于所有地区的儿童。由于经济或者其他外界条件的影响，一些地区 的教学质量明显低于发达地区，儿童的测验成绩比较低，但不能说这些儿童学习上存在障 碍。 标准分对照模型( s t a n d a r ds c o r ec o m p a r i s o nm o d e l ) 。该模型与i q a c h i e v e m e n t d i s c r e p a n c y 类似，只是这里的i q 代表潜能。美国教育办公室( u s o e ) 1 9 7 6 年曾尝试提供 l d 的操作性定义：学习障碍是学习成绩和潜能之间的显著性差异，如果学生的学业成就比 预期低5 0 ，并且不是由于其他残疾或者环境因素导致的就是学习障碍。现在一般来说， 个体学业成就分数必须低于智力分数l 到2 个标准差，也就说低于1 5 3 0 。 在国内，通常采用“学业成绩标准”，即根据儿童的数学成绩及其在同年级同年龄儿童 中的位置，判断学生是否数学障碍( 一般在1 2 标准差) 。除了存在标准不统一的问题之外， 国内还缺乏像美国那样统一的学业成就测验。用于比较的i 一年级同年龄的学业水平高低会 在很大程度上影响学习障碍的诊断。由于各个地区教育资源不一致，教学水平层次不起， 各地区学生的学习水平也不一样。很有可能在教育发达的地区诊断出来的学习障碍到了教 育落后的地区未必就是学习障碍。 目前应用最多的标准是：在正常的学校教育情境下，i q 正常，但是成就测验成绩很低。 同时排除有情绪障碍和有明显器质性脑损伤或精神障碍的儿童f 4 】。国内一般是用统考成绩来 代替成就测验。针对数学障碍儿童的情况来说，还要求其语文成绩处于整个年级或者常模 的中上等水平。这样一来就可以把阅读障碍和混合性障碍( 既有阅读障碍，又有数学障碍) 剔除掉，纯化数学障碍的被试组。 1 2 工作记忆的概念 工作记忆是在对短时记忆系统研究的基础上提出的。在理论概念上，工作记忆是一个 具有储存和加工功能的，有限容量的系统。它可以暂时存储一些信息，为人类思想过程在 感知觉、长时记忆和行动两两之间提供一个界面f 5 】o 随着对工作记忆的研究越来越深入，研 2 第一章文献综述 究者普遍认为其足人类认知活动的核心，是学习、推理、问题解决和智力活动的重要成分。 工作记忆的模型也有多种类型，目前较为普遍应用的是b a d d e l e y 等人提出的工作记忆模型。 1 9 7 4 年，b a d d e l e y 和h i t c h 提出了工作记忆的三成分系统模型，其中包括“中央执行 器( c e n t r a le x e c u t i v e ) 和两个从属的子系统“语音回路( p h o n o i o g i c a ll o o p ) ”与“视觉空间 模板( v i s u o s p a t i a ls k e t c h p a d ) ”( 见图l - 1 ) 。 v l s u o s p a t i _ p h o n o l o g i c a l s k e t c h p a d l o o p 图1 - 1b a d d e l c y & h i t c h 提出的三成分工作记忆模型 语音回路包括两个成分，一个语音存储器和一个语音复述加工。前者可以保持记忆痕 迹约两秒钟，除非通过复述来重新持续保持，否则存储痕迹在2 秒左右消退。后者在形式 上类似于默读。如果呈现的刺激比较长或者需要进入短时间记忆时，便需要复述加工。为 了研究语音存储器容量，研究者通过让被试在记忆语音材料的同时，连续地发出一个没有 实际意义的音节( 如：t h e ) 。通过这种手段来排除复述带来的干扰，从而得出关于语音存储 的比较纯净的实验结果。 视觉空间模板则负责短时间内存储视觉空间信息，操作心理影像。在空间定向和空间 问题解决方面扮演重要的角色。视觉空间模板为视觉和空间之间提供一个信息界面，这个 界面通向感知觉和长时记忆。 中央执行器与语音回路和视觉空间模板这两个存储系统都有直接的关联。中央执行器 是工作记忆中非常重要的一个成分。一般认为它是认知系统中协调功能的核心，是一个容 量有限的控制系统。它负责各子系统之问以及它们与长时记忆的联系、注意资源的协调和 策略的选择与计划。而且，还有研究者认为中央执行器作用可以间接增加两个从属系统所 存储的信息的数量嘲。 图1 - 2b a d d e l e y 提出的四成份工作记忆模型 3 垒壹奎兰堡兰垡笙奎 由于工作记忆三成份模型在解释一些问题上有缺陷，2 0 0 0 年b a d d e l e y 又在原有模型的 基础上增加了一个新成分情景缓冲器( e p i s o d i cb u f i e r ) o 情景缓冲器被认为是可以使用 多种形态编码的一个容量有限的存贮系统，且由中央执行控制【7 】。它具有情景性，可以把整 合了的情景或场景暂时保存在这种缓冲器中。由于系统间的信息的编码形态足不同的，所 以情景缓冲器正好可以为这些信息提供容量有限的半台，让它们在这里实现信息的编码。 它承担的一些功能( 存贮和整合功能) ，而这些功能在三成份模型中隐含地指定给中央执行 系统的( 见图l - 2 ) 。 一 1 3 中央执行功能的概念及其功能 1 3 1 中央执行功能的概念 目前，中央执行功能是各个领域的研究者关注的焦点，如医学，教育学，心理学等等。 它被认为是工作记忆中最重要，也是研究难度最大的领域。正因如此，相比较语音环路和 视觉空间模板来说，中央执行功能的研究较少，较不完善。早期研究者通过对前额叶 ( p r e f r o n t a lc o r t e x ，f p c ) 损伤案例的研究发现，中央执行功能和额叶皮层关系甚为密切。关 于中央执行功能的定义有多种解释，有的学者认为中央执行是一般目的加工器，负责认知 活动的加工与当前任务的保持。也有学者认为中央执行是双任务控制器。多种任务并存时， 它会起到一个协调作用，合理分配注意力。作为人类的高级认知功能，中央执行功能被认 为是个体在实现某一特定目标时，以灵活、优化的方式控制多种认知加工过程协同操作的 认知神经机制。它的本质就是对一般认知过程进行控制和调节。 1 3 - 2 中央执行的功能分离 早期的研究者曾把中央执行功能与额叶两个概念对等，随着脑成像研究的不断深入， 发现不同执行功能范式对应的脑区不尽相同。说明多种中央执行功能具有一定的特异性。 中央执行功能的内部分类还不是特别明确。s m i t h 和j o n i d e s 认为其包含这样的功能【8 1 ：注 意和抑制( a t t e n t i o na n di n h i b i t i o n ) ，把注意力有选择的集中在某些信息或加工过程上，而抑 制另一些无关的信息和加工；任务管理( t a s km a n a g e m e n t ) ，对复杂任务的过程进行排序， 可以随意地在两个或者多个任务之间相互转换注意；计划( p l a n n i n g ) ，为了完成目标而制 定一系列任务；监督功能( m o n i t o r i n g ) ，在一系列任务中，刷新和检查工作记忆内容：编 码( c o d i n g ) ，按照时间和位置顺序，编码工作记忆的内容。b a d d e l e y 在研究工作记忆模型 时，通过对腩损伤患者进行研究，认为中央执行功能并不是单一，可分离为不同功能：双 任务协调( 双任务同时处理时分配资源) 、刷新功能( 根据新的外部刺激感觉输入和内部信 息长时记忆提取，不断地更新工作记忆的内容) 转换加工( 转换提取策略) 和抑制功能( 选 择性注意一种刺激并抑制其它信息的干扰) 6 1 。 m i y a k e 用s t r o o p 命名任务( s t r o o pt a s k ) 、反眼动任务( a n t i s a c c a d et a s k ) 、停止信号任 务( s t o p s i g n a lt a s k ) 来测量抑制功能；用加减法任务( p l u s m i n u st a s k ) 、数字子母任务 ( n u m b e r - l e t t e r t a s k ) 、局部整体任务( 1 0 c a l g l o b a l t a s k ) 来测最转换功能；用类词刷新任务 ( k e e pt r a c kt a s k ) 、字母记忆任务( 1 e t t e rm e m o r y t a s k ) 、声音监视任务( t o n em o n i t o r i n gt a s k ) 来测量刷新功能。他采用潜变量分析，发现中央执行功能的结构呈现多维度，具体包括三 个功能：对优势反应的抑制，策略之间的转换和刷新工作记忆中的信息。数据表明，虽然 这三个功能并非完完全全的独立，互不干扰，结果仍然显示这三个功能具有可分离性【9 】。 4 一 兰：主苎堕簦垄 2 0 0 2 年，c o l l e t t e & l i n d e n 分析了自1 9 9 3 年以来的大量关于工作记忆神经影像学方面 的成果后，发现执行功能1 i 但激活额叶的一些脑区，同时也激活后部( 主要是顶叶) 的一 些脑区。并且多种执行任务激活一些相似的前额叶脑区( b a 9 4 6 ，1 0 和i j i 扣带回) ，但其 他一些额叶区( 如b a 6 ，8 ，4 4 ，4 5 ，4 7 ) 甚至项叶脑区( b a 7 ，4 0 ) 也在部分执行任务中 激活，表明多种执行功能既具有一定的共性，同时也具有一定的特异性。后采用神经成像 的方法，根据中央执行功能各成份所对应的不同脑激活区域，而将其功能分解为四种基本 成分：抑制( i r , h i b i t i o n ) 、转换( s h i r i n g ) 、刷新( u p d a t i n g ) 以及双任务协调( d u a l t a s k c o o r d i n a t i o n ) 【l o j 。 抑制功能，是中央执行功能的一个非常重要的成分，是指在认知过程中必要时对占主 导地位的、自动的、优势反应的抑制。主要包括三个部分，防止那些被部分激活但与目标 无关的信息的进入；阻止那些与情境不适合的优势反应的进入；抑制不再相关的信息的激 活。如果抑制功能受损，将会导致无关信息进入工作记忆，从而影响有关信息加工。抑制 的种类繁多，且有不同的分类标准。根据是否有意识参与，可以分为有意抑制和自动抑制。 这里的抑制不是反应抑制，是通过意识操纵的认知抑制。 转换功能，指在执行复杂任务时操作上或心理定势间的来同转换。有时也称为“注意 转换”或“任务转换”，简称为“转换”【9 】。其特征是，从一个不相关的任务规则或策略中 解脱出来，同时激活一个更适合的规则或策略。此外，注意控制理论模型，例如监控注意 系统( s u p e r v i s o r ya a e n t i o n a ls y s t e m ，s a s l 也认为任务和心理定势间的转换能力是中央执 行功能的一个重要组成成分【1 l 】。 刷新功能是，是工作记忆中央执行中一个重要的功能。1 9 7 8 年a j o r k 发现了记忆更新 ( m e m o r y u p d a t i n g ) 这一现象，其功能是根据新呈现的信息，对工作记忆的内容进行修正 的能力【1 2 j 。它对新进入工作记忆中的信息进行监控和编码，以适应当前的任务，然后再对 工作记忆中的内容进行适当的修改，用新的、更适合的信息取代旧的、不适合的信息。刷 新功能的本质是积极地处理工作记忆中的相关信息，而不是简单地将与任务相关的信息保 持在工作记忆中【1 2 1 3 】。刷新任务包括三个操作：从工作记忆中排除项目；在工作记忆中对 项目重新排序；在工作记忆中增加新的项目。 双任务协调功能是，指中央执行系统能协调两个同时进行的加工任务。b a d d e l e y 用双 任务范式提出来工作记忆的中央执行成分。其逻辑为，如果两项任务需要同一认知过程或 认知资源的话，那么双任务条件下就不可能比各自单独进行的情况下完成得更好。如果双 任务协调功能存在缺陷的话，那么在双任务条件下所需要花费的心理资源就会更多。 1 4 数学学习障碍与工作记忆的关系 早期，人们试图从生物角度寻找问题成因和矫正的方法，随着认知心理学的兴起，认 知心理学的信息加工理论为研究数学学习障碍成因提供了更新的研究思路，研究的重心逐 渐转向心理加工过程缺陷方面，其中涉及到注意、短时记忆、工作记忆、执行控制等信息 加工过程的多方面。早在1 9 8 4 年，s i e g e l 就对数学障碍儿童的短时记忆进行了研究，发现 当刺激采用视觉早现时，数学障碍的表现整体比正常组差( 1 4 】。随着工作记忆的提出，以及 其与短时记忆的分离，数学障碍的研究方向逐步转向工作记忆领域。丁作记忆系统对于学 习、记忆、思维、问题解决等高级认知起关键作用，而且被认为是影响数学成就的一个最 重要的一般性认知支持系统。数学障碍儿童在数学学习中，表现出计算速度较慢、准确率 较低等现象1 1 5 1 6 ，其原因是数学障碍的工作记忆的存在局限性 1 4 ，1 7 - 1 9 1 。国内也有研究显示， 数学障碍儿童在工作记忆成套测验个分测验各维度( 听觉工作记忆、视觉工作记忆、执行 功能和加工速度) 的得分显著低于正常水平f 3 ，2 0 】。与一般成就儿童相比，数学障碍儿童在短 5 东南人学硕士学位论文 时记忆、工作记忆各个方面都存在明显不足。 1 9 8 5 年，f i s c h e r 的研究首次发现，数学障碍儿童在非语言工作记忆任务上的表现低于 其在言语工作记忆任务上的表现1 2 l 】。对此，有研究者作了进一步的研究，不伴有阅读障碍 的数学学习障碍儿童在句子广度( s e n t e n c e s t a s k ) 和计数广度( c o u n t i n g t a s k ) 任务卜得分 较低，证明了言语工作记忆的语音存储上存在缺陷【1 7 2 2 l 。但是也有研究者采用同样的范式 进行研究，发现数学障碍的言语工作记忆不存在缺陷1 2 3 】。s i l v e r 等人( 2 0 0 7 ) 发现，单纯数 学障碍与伴有阅读障碍的数学障碍，二者在视觉空间工作记忆方面差异不显著，但在言语 工作记忆存在显著差异，且单纯数学障碍成绩较好【冽。m c l e a n 等人通过对数学学习障碍进 行年龄对照组和能力对照组的匹配，结果发现数学学习障碍儿童相对于其他两组儿童，在 视觉- 空间工作记忆方面卜存在显著的缺陷【1 5 】。但是b u l l ( 1 9 9 9 ) 采用c o r s ib l o c k st a s k ( 木 块敲击任务) 测量数学障碍儿童的视觉空间工作记忆，发现其与对照组之间差异不显著。 s w a n s o n 等人( 2 0 0 1 ) 将1 2 岁左右的数学学习困难儿童与匹配组进行比较，研究数学障碍 的工作记忆对解答应用题的影响。实验结果显示数学障碍语音加工效能较低，中央执行功 能也存在缺陷，主要是从长时记忆中储存和提取与问题解决有关的算法知识和其他成分1 2 5 】 1 5 数学学习障碍与中央执行功能的关系 由于中央执行功能是工作记忆的核心成分，研究者慢慢地开始将焦点转移到中央执行 功能的发展与数学障碍之间的关系。一些研究者，认为中央执行功能存在缺陷是数学障碍 的成冈之一。如p a s s o l u n g h i 等人在2 0 0 1 年在研究短时记忆、工作记忆、抑制控制和解题能 力之间的关系时发现，解决问题困难者抑制能力普遍存在缺陷，在要求抑制能力参与的工 作记忆任务中表现较差【捌。后来p a s s o l u n g h i 等人通过研究刷新能力和解题能力之间的关系 时发现，解决问题能力与抑制无关信息，刷新有关信息相关。解题较差者正确回忆的单词 较少，有更多的侵入性错误。也说明了解应用题时刷新能力起着重要的作用【2 6 ，2 7 l 。 b u l l 等人在先前的研究基础上，对各种中央执行功能与儿童的数学能力之间的关系进 行了较为系统的研究。研究采用威斯康星任务、色词s t r o o p 任务和数字s t r o o p 任务、双任 务，计数广度任务对儿童的中央执行功能进行测量。其中数字s t r o o p 干扰项表现，威斯康 星持续性反应都与数学能力成显著相关。儿童在干扰项表现越好，说明抑制能力越好。儿 童的持续性反应越短说明转换功能越好。由此可见，抑制功能和转换功能的发展对数学能 力提升有显著的影响。 左志宏等人采用s t r o o p 色词命名任务和颜色匹配反转任务考察两类数学障碍儿童对优 势反应的抑制能力。研究结果显示，单纯数学障碍抑制优势反应的能力显著低于对照组， 混合型学习障碍的学习能力显著较差，而单纯数学障碍的学习能力与对照组差异不显著【2 8 l 。 文萍等人通过数点数广度、s t r o o p 任务、威斯康星卡片分类任务测查儿童的执行功能 与儿童的数学能力之间的关系【2 9 】。采用回归分析的方法，发现数学能力与执行功能各个任 务测量都有显著相关。抑制能力、转换能力和刷新能力都分别对数学能力存在显著回归效 应。但是抑制能力还通过转换能力和刷新能力对数学能力产生间接的影响。 第二章问题提出与研究方案 2 1 问题提出 第二章问题提出与研究方案 研究发现，数学障碍是由于工作记忆能力下降造成的。其中，工作记忆的 核心成分中央执行功能在数学障碍成因中起着什么样的作用? 在以往的研究 中，中央执行功能作为一个整体进行研究，使用的研究范式也是五花八门，有 威斯康星分类任务，各类追踪任务，工作记忆广度任务，迷津任务等等。随着 研究的深入，一些研究者力求从中央执行的功能上进行分解，进而使月j 更纯的 实验范式来研究其各个功能。m i y a k e 等人( 2 0 0 0 ) 通过潜变量分析，证实了中 央执行功能存在抑制、转换和j | f i ；0 新功能1 9 1 。而c o l l e t t e 等人( 2 0 0 2 ) 更是利用脑 成像技术定位中央执行任务时的脑区激活模式，证实了其存在抑制、转换、刷 新以及双任务协调功能【l o 】。与此同时，有研究者发现数学障碍既存在整体工作 记忆缺陷，又存在特异性1 二作记忆缺陷【3 0 】。既然数学障碍存在特异性的工作记 忆缺陷，那么这四个子功能在数学障碍形成起n 4 1 1 么样的影响呢? 有研究表明中央执行具有明显年龄效应【3 l j ，尤其是在儿童期问更为迅速。 作为中央执行功能可能存在缺陷的数学障碍来说，是否也存在明显的年龄效应 呢? 数学障碍的四个执行成分都能随着年龄的增长而发展呢? 小学生的中央执行功能年龄效应更加明显，更利于研究数学障碍中央执行 功能的年龄效应。所以，本研究选用小学生作为研究对象。选取小学三个年级， 分别为二年级、四年级和六年级。通过对三个年级的数学障碍组和年龄对照组 的中央执行功能进行分离性研究，期望发现数学障碍儿童中央执行功能的特点 以及其发展的趋势。进而探讨各个年级的数学障碍儿童的中央执行功能各个子 功能是否都存在缺陷? 各个子功能在各年级数学障碍成因中有什么影响? 2 2 实验假设 本研究包含以下几个假设： ( 1 ) 数学障碍存在抑制功能不足，数学障碍的抑制能力随年龄增长而不断 地发展。 ( 2 ) 数学障碍存在转换功能不足，数学障碍的转换能力随年龄增长而不断 地发展。 ( 3 ) 数学障碍存在刷新功能不足，数学障碍的刷新能力随年龄增长而不断 地发展。 ( 4 ) 数学障碍存在双任务协调功能不足，数学障碍的双任务协调能力随年 龄增长而不断地发展。 2 3 研究目的 本研究的目的是：考察数学障碍的中央执行功能各成分的特点、数学障碍 儿童以及同年龄对照组的中央执行功能各成分( 包括，抑制功能，转换功能、 刷新功能、双任务协调功能) 发展状况。 2 4 研究意义 理论意义：该实验的研究，为数学障碍的成因提供一定的行为数据支持； 7 东南人学硕士学位论文 同时也为中央执行功能各成分发展理论提供了实验性的支持；为今后对数学障 碍进行神经成像实验奠定了理论基础；为采用实验方法鉴定数学障碍提供了证 据。 现实意义：针对各年级的数学障碍儿童中央执行功能各成分的缺陷状况， 为各年级特殊教育教材编制，教师教学手段设定等实际应用领域提供了理论依 据。 一 2 5 研究方案 本研究包括四个实验： 实验一数学障碍儿童抑制功能的