数学焦虑对算术策略运用的影响：ERP研究

论文摘要

Siegler（1996）指出对数学认知策略的研究可为探讨整个认知策略打开一扇窗。近年来，不少研究文献表明数学表现可能依赖于个体所使用的认知策略，且研究者逐渐注意到数学认知策略会受到数学焦虑的影响。数学焦虑指当面对数字和与数字有关的情境时，个体的负性反应。Richardson和Suinn（1972）认为，数学焦虑是在千变万化的日常生活和学业情景中，干扰个体操作数字和解决数学问题的紧张感和焦虑感。本研究的目的在于通过使用探究认知策略的新范式——选择无选法，在两位数加法任务中，运用行为手段和ERP技术，探索数学焦虑是否是通过影响个体的算术策略运用（包括策略分布、策略选择、策略执行等）来影响算术表现的；数学焦虑对心算策略和估算策略的影响是否存在差异。研究结果表明：（1）行为研究中，无论是在有选条件下，还是在无选条件下，无论是在心算任务中，还是在估算任务中，在行为指标（例如，反应时和正确率）上均没有产生明显的数学焦虑效应。（2）ERP研究中，分别对不同算术任务和策略选择条件下的N100、P200和N400的波幅及潜伏期进行了分析，结果发现在这些ERP成分上均不同程度地出现了数学焦虑效应。具体来说，有选条件（xsc1、gsc1）下：（a）在心算和估算任务中，高、低数学焦虑个体的N100波幅差异显著，高数学焦虑个体N100波幅显著高于低数学焦虑个体的N100波幅。（b）心算任务中，高数学焦虑个体N100潜伏期显著长于低数学焦虑个体N100的潜伏期；而在估算任务中数学焦虑效应不显著。（c）在估算任务中，高数学焦虑个体的N400波幅高于低数学焦虑个体的N400波幅；而在心算任务中未发现显著的数学焦虑效应。（d）无论是心算任务还是估算任务，高数学焦虑个体的N400潜伏期均显著短于低数学焦虑个体N400潜伏期。以上结果表明，在算术认知加工的编码和策略运用阶段均出现了显著的数学焦虑效应。心算无选条件（xsc2、xsc3）下：结果发现无论是在无选-部分分解策略任务中，还是在无选-全部分解策略任务中，高、低数学焦虑个体的N400波幅差异显著，高数学焦虑个体的N400波幅显著大于低数学焦虑个体。这表明在心算无选条件中，高、低数学焦虑个体在策略运用阶段出现显著差异。估算无选条件（gsc2、gsc3）下：无论是在无选-上调策略任务，还是在无选-下调策略任务中，高数学焦虑个体的N100波幅显著大于低数学焦虑个体的N100波幅，高数学焦虑个体的P200潜伏期显著长于低数学焦虑个体的P200潜伏期。这表明在估算无选条件中，高、低数学焦虑个体在编码阶段出现显著差异。综合以上结果，得出如下结论：（1）高、低数学焦虑个体在N1-P2复合波上存在差异，确证了数学焦虑影响个体对数字的编码，并且数学焦虑对编码阶段的影响可能受任务要求差异的限制。（2）高、低数学焦虑个体在策略选择和执行阶段差异显著，N400反映了在算术运算的策略选择或策略执行过程中，高数学焦虑个体的工作记忆负荷高于低数学焦虑个体的工作记忆负荷。（3）使用ERP技术探究数学焦虑的效应是可行的。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 1 引言
• 2 文献综述
• 2.1 相关的概念界定
• 2.1.1 数学焦虑
• 2.1.2 心算
• 2.1.3 估算
• 2.1.4 认知策略
• 2.1.5 算术技能
• 2.2 数学焦虑及数学认知策略的测量
• 2.2.1 数学焦虑的测量
• 2.2.2 数学认知策略的测量
• 2.3 数学焦虑影响认知表现的主要理论解释
• 2.3.1 认知干扰理论
• 2.3.2 加工效能理论
• 2.3.3 注意控制理论
• 2.4 相关的策略运用的理论模型
• 2.4.1 联结强度分布模型
• 2.4.2 适应性策略选择模型
• 2.4.3 策略选择及发现模型
• 2.4.4 交叠模型
• 2.5 相关的行为研究
• 2.5.1 算术表现与算术策略运用
• 2.5.2 算术表现与数学焦虑
• 2.5.3 数学焦虑与算术策略运用
• 2.6 相关的脑机制研究
• 2.6.1 关于心算和估算的脑机制
• 2.6.2 关于认知策略使用的脑机制
• 2.7 已有研究的局限和本研究问题提出
• 3 研究目标与设计
• 3.1 研究目标
• 3.2 研究假设
• 3.3 研究设计
• 4 实验一 行为研究
• 4.1 实验方案
• 4.1.1 被试
• 4.1.2 实验材料
• 4.1.3 实验程序
• 4.1.4 数据处理
• 4.2 行为实验结果
• 4.2.1 策略分布
• 4.2.2 策略执行
• 4.2.3 策略选择
• 4.3 行为实验讨论
• 4.3.1 关于数学焦虑效应
• 4.3.2 关于数学认知策略
• 5 实验二 ERP 研究
• 5.1 实验方案
• 5.1.1 被试
• 5.1.2 实验材料
• 5.1.3 实验程序
• 5.1.4 数据收集和分析
• 5.2 ERP 实验结果
• 5.2.1 有选条件数据结果
• 5.2.2 心算无选条件数据结果
• 5.2.3 估算无选条件数据结果
• 5.2.4 ERP 分析结果汇总
• 5.3 ERP 实验讨论
• 5.3.1 关于 N1-P2 复合波
• 5.3.2 关于 N400
• 5.3.3 数学焦虑在编码阶段、策略运用阶段的效应
• 5.3.4 使用 ERP 技术探究数学焦虑效应的可行性
• 6 本研究的不足之处
• 7 结论
• 参考文献
• 附录一 数学焦虑量表指导语及部分题目举例
• 附录二 特质焦虑量表指导语及部分题目举例
• 附录三 ERP 实验指导语和被试调查表
• 附录四 算术技能问卷部分题目举例
• 附录五 本研究所使用的部分算术题举例
• 攻读学位期间发表的学术成果目录
• 致谢