iPad应用软件对自闭症谱系障碍儿童数学运算能力的干预研究

iPad应用软件对自闭症谱系障碍儿童

数学运算能力的干预研究摘要采用跨被试多基线实验设计，运用iPad数学应用软件“西游数学”对3名自闭症谱系障碍儿童进行为期6周的数学运算能力干预。研究显示：iPad数学应用软件教学能够有效提升自闭症儿童的数学运算能力，且具有良好的社会效度；不同被试的干预效果存在差异。基于以上发现，研究者对未来的教育实践提出了建议。关键词］自闭症谱系障碍;数学运算能力；应用软件一、问题提出数学运算能力是指在理解算理的基础上，运用运算律、运算方法解决实际问题的一种心理特征，是思维能力的体现，也是一种由低级到高级发展的综合型能力区别于数学计算能力，数学运算能力是一种基本的数学素养，是人类生存必须具备的技巧之一，渗透在学习、生活的各个方面，如购物、理财⑵，能够帮助个体有效解决实际问题，增强其对高深数学知识的理解，训练思维能力，对个体的发展具有重要影响。研究表明，具备数学运算能力的成年自闭症谱系障碍者（以下简称自闭症），在生活中更加独立，拥有更高的生活质量⑶。Mayes通过研究发现，约25%的自闭症儿童存在数学学习困难，在数学计算及应用题的解决上表现出较低的成就水平⑷。Whitby研究表明，自闭症儿童执行功能的缺陷损害了高级思维、推理以及问题解决技能的发展⑸。同时，与数学运算能力相关的研究表明，自闭症儿童在数学学习所需的理解、运算、应用、推理以及参与能力上都存在一定的问题，例如弱中央统合能力,运算与抽象推理能力薄弱等同。鉴于数学运算能力对个体发展及成年生活质量的重要性，如何提升自闭症儿童的数学运算能力成为了研究者们理论思考和实践探索的重要内容。与传统教学工具相比,iPad应用软件具有较为突出的优势。多项研究表明，iPad应用软件通过音频、视频、动画的形式呈现教学内容，契合自闭症儿童的思维特点°'。Bouck采用单一被试交替实验处理设计,分别运用实物（可操纵的物理对象）和虚拟（可操纵的互联网三维对象）两种方法对3名6—10岁的自闭症儿童教授100以内的减法。研究表明，与实物操作相比，在虚拟操作中儿童表现出了更高的准确性和独立性，并将运算能力泛化到了更多的实际应用中「%'。也有研究者发现,iPad应用软件可以增强儿童学习的参与感。与实物相比，自闭症儿童更喜欢运用软件进行学习。很多自闭症儿童都沉浸在基于视觉的媒体中，并且更倾向于通过计算机媒体进行学习。同时,iPad应用软件具有即时反馈的特点，可以及时强化，使刺激与反应之间建立稳固的联结,降低遗忘指数以往将应用软件用于自闭症儿童的研究侧重于提高其社会交往能力、沟通以及行为塑造等，针对学业能力指导的研究较少，并且集中于读写能力的干预。将应用软件用于数学运算教学的研究多为开发软件，对于软件的适配性研究较少，且干预效果尚未一致。因此，本研究采用单一被试跨被试多基线实验设计，探讨运用iPad应用软件对自闭症儿童数学运算能力进行干预的有效性。二、研究对象与方法（一） 研究对象从重庆市某特殊教育学校选取3名三年级自闭症儿童作为干预对象，入选标准为：经医院及专家诊断为自闭症儿童；安置在培智学校，具有一定的语言表达、理解能力以及抽象思维能力；对于数的概念有基本的认识，尚未掌握10以内加减法的运算;实验前未接触过与数学运算相关的应用软件;取得家长及教师等人的同意。3名被试基本信息如下：被试A,男，10岁，5岁时被诊断为自闭症。A能准确跟读字词，在文字的书写以及模仿上显示出较强的能力,精细动作发展较好;能够认识10以内的数字并进行点数，能够通过记忆计算5以内加法,在理解层面存在困难。被试B,男，10岁，4岁时被诊断为自闭症。B能准确跟读课文，在教师的帮助下能理解文章含义;能够认识10以内的数字并进行点数，能运用手指计算10以内加法及5以内减法，但在理解层面存在困难。B对减法存在抵触情绪，测试时会跳过减法只做加法。被试C,男，11岁，4岁时被诊断为自闭症。C情绪较为波动，伴有无意义语言，喜欢把手放到嘴巴上发出声音；具有一定的语言表达能力，但发音不清，对话有延迟现象，与他人沟通存在困难;能够跟读字词;能认识10以内的数字并进行点数，但点数正确率低于80%,不理解加减法的含义。（二） 研究工具教学软件由于iPad应用商店中数学运算相关软件数量繁多，本研究通过四轮筛选及评分选择适切的应用软件。第一轮搜索关键词“数学学习”，选取适用年龄为2—8岁，按照评分的高低进行排序，共筛选出249个软件。第二轮根据软件内容是否包含10以内数学运算以及对自闭症儿童是否适切进行筛选,纳入软件110个。第三轮为人工筛选，将110个软件逐一下载，根据软件中数学运算模块编排的科学性及可操作性共筛选出10个数学软件，并从软件内容、界面设计、操作与反馈、控制性、学习方式、思维训练、人机互动七个维度进行评分。第四轮，咨询专家学者、计算机与特殊教育专业研究生以及特殊教育学校教师，结合评分结果，选择得分最高的“西游数学”为本研究的教学软件。教学评量工具自编数学运算能力测试题库，对3名被试在基线期、干预期以及维持期的数学运算能力进行评估。测试题内容涉及认识数字、看图列式、等式运算三个维度。测试题维度与题项数量详见表1。表1数学运算能力测试维度与题目数量测试维度题目类型题目数量总数认识数字看图写数4545看图列式10以内加法4010010以内减法40数的分解20等式运算10以内加法5514510以内减法6010以内加减混合运算303.社会效度访谈提纲自编社会效度访谈提纲调查3名被试的班主任、数学教师以及家长对干预后儿童的整体感受,包括干预效果、干预方法的优劣、未来是否会考虑使用教学软件三个方面。（三）研究设计本研究采用单一被试A-B-C实验设计，即基线期一干预期一维持期，对3名自闭症儿童进行跨被试多基线实验处理。在干预前，收集3名被试的基线期数据，待基线期稳定后，对其中一名被试进行干预，当该被试目标行为发生改变且较为稳定后，对第二名被试介入干预，以此类推。本研究中，先从数学运算能力测试题库中抽取测试题测量3名被试的数学运算能力,建立基线数据;待基线期数据呈现稳定或下降趋势后，运用iPad应用软件“西游数学”作为教学工具开展教学;待该名被试数学运算能力测试得分有所提升且较为稳定后开始对第二名被试进行干预，以此类推。干预结束后一周对被试进行维持期数据收集，追踪其延时效果。因变量及测量本研究中因变量为数学运算能力，包括认识数字、看图列式、等式运算三个维度。研究者使用抽题的方式，每次从数学运算能力测试题库中抽取32道题目对被试进行测量。答对一题计1分,答错不计分，满分32分。自变量及干预方法本研究中自变量为基于iPad应用软件“西游数学”的教学。教学过程中，首先，激发被试的学习动机,通过说明规则，给予代币及强化物建立规则意识，吸引儿童注意力。然后，教师运用丰富的语言引导被试通过角色扮演的方式进入软件教学。教学中注重以被试为主体，激发其主动探索的欲望,引导其得出正确答案，获得软件反馈，待被试可熟练运用软件学习时减少辅助次数。最后，利用测试题评估每次干预后被试的数学运算得分情况。研究中，干预地点为某特殊教育学校康复个训室，干预频率为每周3次，每次约为35分钟，1次为1个课时。每名被试分别进行了为期6周，共18个课时的干预。（四）干预程序基线期进行干预处理之前，采用自编数学运算能力测试题库，根据测试程序收集3名被试的数学运算得分。在此阶段仅为学生解释习题，不告知答案，不进行任何干预。被试A、B、C均采用间断式资料收集，测量次数分别为3、5、7次。干预期当被试的数学运算测试结果显示稳定或趋向于稳定时，实验进入干预期。干预期研究者向被试讲授iPad应用软件的功能及使用方法。该阶段运用iPad应用软件“西游数学”对被试进行干预。干预具体包括四个步骤。第一步，激发儿童学习动机。通过说明规则，给予代币及强化物建立规则意识,将儿童注意力吸引至软件。第二步，选取应用软件中的“自由练习”模块,引导被试从“初识数学”“数学加减”和“加减算式”中各选择一个模块学习。研究者根据软件呈现的问题对被试进行提问，引导被试操作得出正确答案。第三步，选取应用软件中的“故事游戏”模块，进入游戏。由被试自行选取感兴趣的模块内数学运算相关的游戏程序，通过层层闯关的方式在富于变化的关卡中获得知识和成就感。第四步，总结，对每节课所学的知识进行归纳，针对软件中的题目进行巩固复习，强化新知。干预结束后10分钟进入评量阶段,记录干预后被试各维度的得分情况。维持期被试干预结束一周后进入维持期。在维持期，研究者和其他人员不进行任何干预,依然采取抽题的方式测量被试的数学运算能力。每名被试评量时间为每周3次,每次评量间隔1天,持续两周,共6次。（五）研究信效度观察者一致性本研究对干预过程全程录像。随机抽取每名被试1/4的干预录像，由2名观察者采用相同的程序进行观察编码。根据观察者一致性=两名观察者编码一致的频数r（一致的频数+不一致的频数）i100%的公式计算,3名被试的观察者一致性均为1。。％，表明本研究观察者一致性极佳。干预忠诚度随机抽取每名被试基线期、维持期各3个课时录像，干预期的6个课时录像进行分析，根据处理忠诚度=实际步骤与预定步骤一致的步骤数量r（一致的步骤数量+不一致的步骤数量）i100%的公式计算,三名被试的处理忠诚度均为100%，表明本研究严格遵照预定的干预流程对被试实施干预。三、研究结果（一）被试数学运算能力得分变化情况3名被试数学运算能力在基线期、干预期及维持期的评量得分变化情况如图1所示。由图1可知，在基线期,3名被试得分范围分别为12—15、15—17、3—11,平均值分别为14、16.2、8.17,3名被试数学运算能力处于低水平且无上升趋势。在干预期,3名被试得分范围分别为14—25、17—31>5—17,平均值分别为18.22、25.89、13.17,干预后被试数学运算能力均有显著提升。在干预期图13名被试数学运算能力总分发展趋势图的认识数字、看图列式和等式运算三个维度中，认识数字和看图列式维度的干预效果优于等式运算维度。在维持期，3名被试的得分平均值分别为25.67、30.67、13.5,都高于干预期，且高于基线期得分，保持效果较好。（二） 干预效应被试A、B和C的干预重叠率分别为22.2%、11.1%和38.9%，维持期重叠率分别为50%、50%、100%。除被试C夕卜，被试A与被试B在干预期重叠率均低于25%，表明干预效果较好，维持期重叠率均大于等于50%，说明3名被试维持效果均较佳。（三） 社会效度干预结束后，研究者对3名被试的家长、1名班主任教师及1名数学教师进行了访谈。1.被试数学运算能力变化通过访谈被试家长了解到，干预后3名被试对数学的学习兴趣均有增强。被试B对减法的逃避行为基本消失，由于在数学学习中获得了成就感,B在课后辅导中也开始喜欢数学计算。同时,B在数学学习中的主动性变强，乐于解决生活中遇到的简单数学运算问题。干预后被试A与C的问题行为有明显改善。2•对干预内容的态度在访谈中,3名被试家长均表示会考虑在手机上下载“西游数学”软件或购买iPad供被试学习数学运算使用。家长对于运用iPad应用软件提高儿童的数学运算能力表示认同并乐于尝试，班主任及任课教师也认为软件教学模式比较新颖，相较于传统教学方式，更能激发自闭症儿童的数学学习兴趣。但教师们也指出，需要专门人员陪同自闭症儿童使用iPad，把控好儿童的使用时间，避免儿童用眼过度。同时，单纯依靠软件的学习过于单一，应将软件与日常数学运算内容相结合，与日常教学方法相结合。软件选择上也可以更丰富多样,优选贴近生活的数学教学软件。四、讨论（一） iPad数学应用软件能有效提升自闭症儿童数学运算能力iPad应用软件的操作界面与自闭症儿童图像思维模式相契合回，可以有效激发学习兴趣，对自闭症儿童数学运算能力的教学具有适宜性。对3名被试数学运算能力各维度得分进行分析发现,iPad数学应用软件能有效提升自闭症儿童的数学运算能力，这与国外的相关研究结果一致。Malley等人检验了iPad中的“数学赛车”应用软件对提高中重度残疾儿童的数学运算流畅性的干预效果，结果表明,干预后10名七至八年级被诊断为自闭症或多重残疾的儿童在处理数学问题的流畅度方面有显著提升皿。值得注意的是，本研究中障碍程度较轻的自闭症儿童的干预效果较好，障碍程度较重的儿童的干预效果并不显著。这与Yakubova等人的研究结果一致，高功能自闭症个体在技术辅助下的数学干预中获益更多，不同障碍程度间存在显著差异皿。同时，智力水平高的儿童在使用iPad数学应用软件进行学习时会更遵循规则，独立操作效果更好皿。此外，研究发现iPad数学应用软件教学对被试的认识数字和看图列式维度的干预效果较好，但等式运算维度的干预效果不显著。这与Miller和Bebell的研究结果一致。等式运算比较抽象，自闭症儿童的抽象思维发展缓慢且水平较低，等式运算难度相对较大。但其形象思维占优势，具有较强的形象感受能力问，看图列式通过动态图像将抽象的数学知识形象化呈现，与自闭症儿童的思维特点相契合,因而干预效果较好。（二） iPad数学应用软件干预的维持效果存在差异研究中3名被试在维持期的表现存在着较大差异，被试C的维持期效果最差。究其原因，可能与被试的智力发展水平、先验知识和障碍程度有关。与其他2名被试相比，被试C的自闭症程度较重,注意力维持时间短，数字掌握不牢固。随着学习难度的增大，自身无法对抽象的数学运算知识进行迁移与泛化,使得维持期测试得分呈现下降趋势「⑸。五、结论与建议（一） 结论iPad应用软件有助于提升自闭症儿童数学运算能力，但其干预效果在数学运算能力各维度上存在差异，认识数字与看图列式的干预效果明显，等式运算部分干预效果欠佳。iPad应用软件干预对于障碍程度较轻的自闭症儿童的效果较好。（二） 建议交替和叠加使用应用软件本研究仅采用了“西游数学”一种应用软件进行干预。在干预过程中发现，同一应用软件的反复使用难以长时间集中被试的注意力，导致被试出现无意义语言增加等行为。在今后的研究中，应尝试将多个功能相似且富于变化的应用软件交替使用，通过不同软件相似功能模块的叠加，充分调动自闭症儿童的学习兴趣,增强教学中儿童注意的稳定性,提升教学效率，避免学习疲劳。除此之外，利用叠加游戏软件的方式构建系统化的强化物也非常重要。针对单一教学软件中声音、