作者:Ariel Starr 来源:PNAS 发布时间:2013-11-5 17:18:28
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“数字感”为数学技能打下基础

图片来源:Melissa Libertus

如果6个月大的婴儿能够区分20个圆点和10个圆点,那么到幼儿园时期,她可能会擅长数学。近日,一项新研究显示,人们精通的加减法的一部分可能是生来就有的能力。
 
一直以来,研究人员希望了解,人们的数学技巧来自哪里:是天生的,还是后天习得的,或者是两者的结合?“数学能力是一个非常复杂的概念,有许多因素起作用。”美国北卡罗来纳州杜克大学心理和神经系统学系研究生Ariel Starr说。
 
作用因素之一可能是略估数学系统,或者是分清物体不同数量的直觉能力。人类、老鼠、猴子、鸟类和鱼等许多其他动物都拥有这种能力:能够将听到声音的数目与看到物体的数目相对应。Starr解释道,对于古人类而言,这个能力是一种优势,能够帮助他们确定猎物的数量是否超过自己。
 
研究人员怀疑,这种数字感可能在人类独有的使用符号进行算术的能力中发挥作用。猴子和人类都能识别20个圆点的图片和30个圆点的图片,然后选出50个圆点的图片代表前两张图片圆点的总和。但是,只有人能够利用阿拉伯数字进行加法计算。
 
之前就有研究调查了从学龄前儿童到大学生等各年龄段受试者的数字感。一些研究者让参与者进行数学测验,以及判断近似数,也有研究者将参与者目前的数字感,与他们之前的标准数学测试进行比对。研究人员发现,那些擅长数学的人也善于估算近似数。但是这些测试代表了一个蛋和鸡的情况:是善于数学让人的数字感敏锐,还是善于估算近似数让他们的数学成绩优异?
 
现在,一项刊登在美国《国家科学院院刊》上的新研究澄清了这种关系的方向。该研究证实,一个儿童估算近似数的能力,似乎充当了之后其数学技能发展的基础。
 
为了规避之前研究出现的问题,研究人员将注意力集中在婴儿身上——他们还没有学会说话和数数。一开始就选择婴儿“十分重要,因为很多与数学有关的技能可能会从父母、社会和幼儿园那里非正式习得。”未参与该研究的明尼苏达大学儿童发育学院教授Michele Mazzocco说。
 
Starr及其同事招募了48个6个月大的婴儿参与实验。研究人员向这些婴儿展示了两组圆点的图片,这些图片出现在他们眼前的屏幕上。一边屏幕上的圆点通常为10个,这些圆点以不同的方式排列。另一边的圆点数从10到20变化,也有各种排列模式。研究人员追踪了婴儿的视线,以观察他们更喜欢哪组圆点。
 
与旧东西相比,婴儿更喜欢看新东西,因此圆点数不断变化的屏幕更能吸引婴儿的视线,因为改变的不仅是圆点的位置,还有数目。如果一个婴儿通过凝视10到20变化的屏幕,而表现出其注意到圆点数目的不同,研究人员就推断这个婴儿的数觉直觉在起作用。
 
3年后,为了找出婴儿的数字感是如何与之后的数学能力相联系的,研究人员邀请这些孩子重返实验室。研究人员让他们完成一系列标准测试,以衡量其数学能力、数觉直觉、对数字符号的理解,以及普通智力等。研究人员考察了儿童是否了解阿拉伯数字的意义,并让他们解答视觉算数问题。
 
研究结果显示,这些儿童6个月时的语前数字感,预测了他们3年后的标准化数学测试成绩,即便在研究人员控制了一般智力因素之后也是如此。科学家表示,这些发现提示婴儿期的数字感为之后的数学能力提供了一个基本构件。(来源:中国科学报 张章)
 
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