全脑记忆法课程，学习珠心算和没学过珠心算的大脑脑象图变化，珠心算值得学

—— BABRI团队在《Cerebral Cortex》杂志发表认知老化相关最新研究进展 ——

近日，BABRI团队在《Cerebral Cortex》杂志发表了题为“Age-Related Decline in the Topological Efficiency of the Brain Structural Connectome and Cognitive Aging”的文章。本研究基于BABRI团队多年收集的中国社区老年人大样本脑影像数据库，聚焦于大脑的正常老化，揭示了在正常老化过程中人脑结构连接组的拓扑结构随年龄的改变模式，并探索了这些改变与老年人多种高级认知功能下降之间的关系。本文的共同第一作者是北京师范大学认知神经科学与学习国家重点实验室的李馨老师，硕士生王野舟与博士生王文潇，通讯作者是北京师范大学的张占军与舒妮老师。

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—— 周新林研究团队在《Developmental Science》发表封面论文揭示知觉训练干预计算障碍及其认知机制 ——

2020年7月，发展心理学权威期刊《Developmental Science》（《发展科学》）以封面论文的形式发表了北京师范大学认知神经科学与学习国家重点实验室周新林教授研究团队关于发展性计算障碍的知觉训练干预的重要发现。

发展性计算障碍（Developmental dyscalculia, 简称DD）属于一种特定学习障碍，表现为数字加工和理解困难、计算的准确性和流畅性差（精神障碍诊断与统计手册第五版，DSM-5）。根据国内外流行病学调查，DD在学龄期儿童中的发病率约为5%。计算障碍的数字和计算能力缺陷严重影响了儿童认知发育，降低了儿童的日常生活和学习质量。同时，数学能力发展滞后也会影响社会进步和发展，根据经济合作与发展组织的分析报告，数学和科学成绩在个体水平提高0.5个标准差，人均GDP年增长率将提高0.87%。

认知心理学的研究证实，DD儿童的核心认知机制是数目加工或近似数字系统缺陷。数目加工训练能够促进DD儿童的计算能力，但其认知机制尚不明确。领域一般性的观点认为，基本认知能力是符号运算和非符号数字的基础。本研究假设，视觉形状知觉是数目加工训练促进DD儿童计算成绩的认知机制。

本研究将80名DD儿童随机分为干预组和对照组，对干预组儿童实施为期8天的数目加工训练，提高其数目的心理表征、数目之间、数目与符号之间关系的表征能力。使用的训练程序是改编自数目比较任务的小猪收苹果游戏（见图1），训练者的任务是用鼠标来收集尽可能多的苹果，同时避开炸弹。对照组接受英语听写的训练。两组被试在干预前后都要接受认知测试：心理旋转、词语辨析、简单减法、数目比较和图形匹配任务等，目的是测量被试的视觉空间能力、句子理解能力、算术成绩、非符号数量加工能力和视觉形状知觉能力。

结果发现，干预组经过训练后，计算能力、近似数字系统敏感度、视觉形状知觉等有了显著提高，但并未表现在空间加工和句子理解方面（见图2）。并且，训练引起的计算成绩的提高源自视觉形状知觉能力的提升。因此，非符号的数目加工训练可以促进DD儿童的算术流畅性，视觉形状知觉是训练效应的认知基础（见图3），证实了DD儿童数目加工能力和符号运算成绩之间的因果关系。数目加工训练能够促进符号运算能力，表明视知觉对数目加工和数学运算同等重要，并进一步支持了本课题组之前的研究观点，即视知觉构成了计算和阅读共同的认知机制。知觉训练不但对DD儿童有效，对视知觉缺陷的学习障碍儿童同样有效。

本研究首次使用随机对照的方法考察了非符号数目加工训练对计算障碍的干预效果，证明了计算障碍儿童的近似数字系统和符号运算之间的因果关系。本研究是神经认知发育理论在实践中的应用，为计算障碍的干预及其潜在机制提供了实验证据。

根据本研究结果，当儿童经常观察物体的不同数量时，虽然这个过程看起来没有任何数字的参与，但其实对于数字计算是非常有益的，这种益处尤其体现在那些计算能力较差的儿童身上。因此，为了提高儿童的计算能力，适当的使其参与一些数量估计相关的益智游戏或训练（如小猪收苹果游戏）可能是一项有效的训练方案，有助于培养儿童的数学能力。此外，本研究结果提示，形状知觉能力在数学学习中起着重要的调节作用，在DD儿童的数学教育教学中，需要更加重视学生基本认知能力的发展，重视符号视觉形状加工的作用，提高DD儿童对数学符号的形状表征与加工能力。

该论文第一作者为周新林教授的博士生程大志（现首都儿科研究所副研究员），通讯作者为国家重点实验室周新林教授，河北师范大学崔佳歆副教授和加州大学尔湾分校的陈传升教授参与了合作研究。此研究获得到了国家自然科学基金、111计划项目、未来教育高精尖创新中心项目等基金的资助。

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—— 周新林研究团队发现珠算课程可以消除计算障碍 ——

发展性计算障碍，又称计算障碍，是一种特定的数学学习困难。学龄儿童中，计算障碍发生率约为3-7%。这类孩子智力正常，但在“数量感知、数字相关知识、计算”上存在缺陷，在“利用数学概念、算术事实、程序性知识解决数学问题”中存在困难，且在数学学业成绩上远落后于同龄儿童。很多患有计算障碍的孩子，也伴随着阅读困难、注意力缺陷多动障碍、焦虑、抑郁、学业自信低下。很多孩子在学龄早期就存在罹患计算障碍的风险，在孩子大脑高速发展的学龄早期，进行计算障碍的预防预警尤为重要。

近年来，针对珠算珠心算训练的研究已发现了珠心算训练对学习者算术能力的促进作用。有些研究还表明，珠心算可以提升基本的数字加工效率、工作记忆、注意能力。脑科学研究显示，珠心算可以塑造大脑，其中就包含计算障碍群体可能发育不良的大脑顶叶区域。

那么，既然又能提高算术计算能力，又能塑造大脑，早期的珠算课程是否可以消除计算障碍？周新林团队为了验证珠算课程对于计算障碍的作用，选取了江苏省南通市和常熟市，来自12个自然班的479名二、三年级的学生参与了测试。这些学生在入学时，随机被分配到珠心算班级，或者不学习珠心算的非珠心算班级。6个珠心算班级的学生（245人），一年级起即开始接受珠算课程，珠算课程内容和他们的数学课程相融合。而6个非珠心算班级（234人）学生不接触任何珠心算训练，接受常规数学课程学习。由于学生随机分班，所以可认为两类班级孩子入学时数学水平相当。研究者通过对比两类班级，检验珠算课程对于计算障碍的预防及干预作用。

研究结果显示，二、三年级时（即经过2-3年珠心算学习）两类班级的计算障碍发生率存在显著差异。珠心算班级没有学生被诊断出计算障碍，而非珠心算班级总体的计算障碍发生率为6.4%（各班级计算障碍发生率见图1）。

研究者随后比较了两类班级学生一般认知能力的差异。结果显示，在控制了性别、年龄、除本身外其它认知能力因素后，珠心算班级的学生在空间工作记忆、注意能力上，都显著性优于非珠心算班级的孩子。

最后，为了检验是否由于期待效应——珠心算班级为珠算课程试点班级，受教师期待较高——导致珠心算班级学生各项任务表现均更好。研究者控制了性别、年龄、所有一般认知能力，也控制了学生的阅读能力（用字音匹配的任务测量，呈现一个拼音，让孩子从7个备选的汉字中选出来读音为屏幕上拼音的汉字），结果显示，珠心算班级学生算术计算任务表现仍然显著性更好。而当控制性别、年龄、所有一般认知能力，也控制了学生的数学能力后，两类班级孩子的阅读能力并不存在显著差异（见图2）。这证明，珠心算学习并不会引起广泛的学业成绩的提升，并不是单纯的期待效应导致的学业相关认知能力普遍提高。

借助珠算班级与非珠算班级的比较，该研究首次揭示了珠算课程对于计算障碍的预防及干预作用。研究启示我们，中国的珠算课程，可能可以用于早期的学校数学教育，发挥早期预警作用，用以避免孩子出现计算障碍。

该研究由北京师范大学认知神经科学与学习国家重点实验室周新林课题组。北京师范大学认知神经科学与学习国家重点实验室陆彧捷、马美为第一作者，周新林教授为通讯作者，外单位合作者包括江苏省财政厅文教处陈国忠秘书长。该研究获得国家自然科学基金委（No. 31600896，31671151）、北京师范大学等单位的经费支持。