現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)學(xué)業(yè)不良兒童學(xué)校教育的支持和展望

盧海丹 蘇林陽(yáng)

摘? 要 國(guó)外的一些研究表明，對(duì)學(xué)業(yè)不良兒童的學(xué)校教育提供支撐，可以有效改善兒童的學(xué)業(yè)成就感。結(jié)合我國(guó)國(guó)情和實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景，探討現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)我國(guó)學(xué)業(yè)不良兒童學(xué)校教育的應(yīng)用前景，希望引起更多專業(yè)人士的關(guān)注及深入探討。

關(guān)鍵詞 計(jì)算機(jī)技術(shù);學(xué)業(yè)不良兒童;學(xué)習(xí)障礙;注意缺陷多動(dòng)障礙;學(xué)校教育

中圖分類號(hào)：G620? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1671-489X（2019）23-0011-04

1 引言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，國(guó)家對(duì)教育的重視程度不斷加深、支持力度不斷加大，學(xué)業(yè)不良兒童的教育也在國(guó)家法律、政策方面獲得關(guān)注。但是，由于國(guó)內(nèi)對(duì)學(xué)業(yè)不良兒童缺乏系統(tǒng)的診斷，常常讓這部分兒童無(wú)法得到妥善安置。大量醫(yī)學(xué)研究表明，有相當(dāng)一部分兒童是由于神經(jīng)生物學(xué)的缺陷造成的學(xué)業(yè)不良，其中典型的障礙類型是學(xué)習(xí)障礙（Lear-ning Disorder，LD）和注意缺陷多動(dòng)障礙（Attention De-ficit/Hyperactivity Disorder，ADHD）。根據(jù)美國(guó)《精神疾病診斷與統(tǒng)計(jì)手冊(cè)》（第五版）（DSM-V）中的定義，學(xué)習(xí)障礙（LD）是一種發(fā)育和神經(jīng)生物學(xué)障礙，被定義為盡管有足夠的智力能力，但在閱讀、寫作和數(shù)學(xué)技能的獲取或運(yùn)用方面表現(xiàn)出顯著困難[1]，學(xué)校教育中常常表現(xiàn)為學(xué)業(yè)不良。而注意缺陷多動(dòng)障礙（ADHD）則是另一種高發(fā)病，約占人口的5%，其中對(duì)男孩的影響大于女孩（2：1）[2]。無(wú)論是在注意力不集中（如容易分心），還是過(guò)度活躍和沖動(dòng)（如經(jīng)常中斷或入侵），患有ADHD的兒童由于缺乏抑制控制和其他執(zhí)行功能，在學(xué)校課堂的聽(tīng)說(shuō)讀寫各方面都表現(xiàn)得不盡如人意。

因材施教是教育中一項(xiàng)重要的教學(xué)方法和教學(xué)原則，有很多教學(xué)實(shí)踐活動(dòng)與之相呼應(yīng)。我國(guó)目前小學(xué)在讀人數(shù)巨大，師資相對(duì)不足，對(duì)學(xué)業(yè)不良兒童提供有效的因材施教明顯不足。國(guó)外對(duì)LD和ADHD的學(xué)校教育從政策支持到技術(shù)支持做了大量研究。學(xué)齡期學(xué)業(yè)不良兒童深受醫(yī)學(xué)康復(fù)與教育康復(fù)雙重需求壓力。臨床醫(yī)生需要對(duì)這些個(gè)體進(jìn)行心理教育和神經(jīng)心理學(xué)評(píng)估，而教師需要為其量身定制個(gè)別化教育康復(fù)計(jì)劃。如何將智能化服務(wù)、大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)應(yīng)用于學(xué)業(yè)不良兒童的教育教學(xué)過(guò)程中，日益成為兒童臨床醫(yī)生、教育研究者及互聯(lián)網(wǎng)關(guān)注者所共同研究的方向。文章回顧了目前國(guó)外現(xiàn)代技術(shù)對(duì)LD和ADHD兒童學(xué)校教育的支持，探討和思考對(duì)于我國(guó)學(xué)業(yè)不良兒童學(xué)校教育的啟發(fā)。

2 現(xiàn)代化技術(shù)在LD和ADHD學(xué)生評(píng)估與診斷中的應(yīng)用

如何準(zhǔn)確地對(duì)LD和ADHD兒童進(jìn)行評(píng)估和診斷是所有學(xué)校教育首先要解決的問(wèn)題。目前采用單一測(cè)試作為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的方式，已逐漸被序列測(cè)試所取代，這是因?yàn)閱我坏幕騿未蔚臏y(cè)試可能無(wú)法準(zhǔn)確地進(jìn)行ADHD或LD診斷。而基于計(jì)算機(jī)技術(shù)的大數(shù)據(jù)處理，將有助于更加系統(tǒng)、科學(xué)地診斷LD和ADHD[3]。目前基于以下技術(shù)的診斷和評(píng)估工具在臨床診斷過(guò)程中提供了有價(jià)值的輸入：計(jì)算機(jī)化持續(xù)性能測(cè)試、虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境、腦電生物反饋技術(shù)。

計(jì)算機(jī)化持續(xù)性能測(cè)試（Continuous Performance Test，CPT）? CPT旨在評(píng)估個(gè)體注意力集中、沖動(dòng)、持續(xù)關(guān)注和警惕性能。四種常用的CPT系統(tǒng)包括Conners連續(xù)性能測(cè)試—第3版（Conners Continuous Performance Test—

3rd Edition，CPT-3）、注意力變量測(cè)試（the Test of Variables of Attention，TOVA）、集成視覺(jué)和聽(tīng)覺(jué)連續(xù)性能測(cè)試（the Integrated Visual and Auditory Conti-nuous Performance Test，IVA1Plus）和Gordon診斷系統(tǒng)（Gordon Diagnostic System，GDS）。除GDS外，這些測(cè)試通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件程序進(jìn)行管理。管理測(cè)試所需的工具包括計(jì)算機(jī)、鍵盤和鼠標(biāo)，如圖1所示。測(cè)試中的主要差異包括呈現(xiàn)目標(biāo)刺激的模態(tài)（如聽(tīng)覺(jué)、視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)和視覺(jué)）。

很多研究探討了不同類型的CPT及其在兒童和成人ADHD診斷中的作用[4-6]。研究發(fā)現(xiàn)，ADHD行為癥狀與CPT表現(xiàn)之間具有較強(qiáng)的相關(guān)性，CPT在一定程度上可以區(qū)分ADHD組和典型組之間在能力上的差異。目前還有一些報(bào)告以CPT作為移動(dòng)電話的移動(dòng)應(yīng)用的研究。如SnappyApp是手機(jī)的CPT應(yīng)用程序，它通過(guò)手機(jī)中的加速度計(jì)和陀螺儀傳感器測(cè)量運(yùn)動(dòng)，考察持有者的任務(wù)響應(yīng)和移動(dòng)數(shù)據(jù)[7]。同時(shí)，應(yīng)用程序還能提供參與者在完成任務(wù)時(shí)的身體活動(dòng)量的信息。另一種趨勢(shì)是將一些神經(jīng)行為分析技術(shù)如QbTest

與CPT范例結(jié)合使用，如圖2所示，以便收集更多客觀診斷方法的附加信息[8]。

虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境（Virtual Reality Environments，VE）

虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境（以下簡(jiǎn)稱VE）在學(xué)校評(píng)估中的應(yīng)用，主要是指采用三維模擬技術(shù)呈現(xiàn)特定的刺激，通過(guò)記錄個(gè)體在其中的行為數(shù)據(jù)進(jìn)行評(píng)估診斷。一些研究認(rèn)為，采用VE的方式進(jìn)行評(píng)估具有更高的生態(tài)效度，因?yàn)閂E更能準(zhǔn)確反映現(xiàn)實(shí)生活的場(chǎng)景。Rizzo等人[9]設(shè)計(jì)了一個(gè)虛擬教室，這個(gè)虛擬教室由一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的矩形教室環(huán)境組成，包含學(xué)生課桌，一張教師的桌子，一個(gè)虛擬的教師，一塊黑板，一個(gè)大窗戶，透過(guò)大窗戶可以眺望到一個(gè)帶有建筑物、車輛和人的操場(chǎng)，以及在窗戶對(duì)面墻壁兩端的一對(duì)門道，如圖3所示。研究發(fā)現(xiàn)，VE是一種可靠的方法，可以在沒(méi)有診斷的情況下將患有ADHD的兒童與同齡人區(qū)分開(kāi)來(lái)。研究發(fā)現(xiàn)，與傳統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化測(cè)量方式、測(cè)試事實(shí)知識(shí)相比，這些數(shù)字環(huán)境的相互作用，可以為學(xué)生提供更加個(gè)性化和現(xiàn)實(shí)的評(píng)估，因?yàn)閷W(xué)生在沉浸式虛擬環(huán)境中顯示出更高的參與度，且更容易受到激勵(lì)。

腦電生物反饋（Electroencephalography biofeedback）長(zhǎng)期以來(lái)，腦電圖（Electroencephalography，EEG）一直被用來(lái)幫助了解ADHD患者在研究環(huán)境中的神經(jīng)學(xué)特征。一些研究得出結(jié)論，通過(guò)異常θ/β比率測(cè)量的EEG輸出可以正確識(shí)別患有ADHD的兒童[10]。雖然檢查臨床實(shí)用性的研究看起來(lái)很有希望，但尚未被證明是診斷ADHD的可靠且有效的方法。隨著技術(shù)的發(fā)展，腦電生物反饋技術(shù)開(kāi)始在ADHD診斷和評(píng)估研究中受到關(guān)注。一些初步研究發(fā)現(xiàn)，與單獨(dú)使用CPT相比，腦電生物反饋的誤診率較低[11]。在典型的EEG神經(jīng)反饋過(guò)程中，受試者坐在計(jì)算機(jī)視頻屏幕前的舒適椅子上，一個(gè)或多個(gè)EEG電極通過(guò)黏性電極糊附著在頭皮上，并且參考和接地電極通過(guò)耳夾連接到耳垂上。然后將這些傳感器線連接到信號(hào)放大器和具有軟件的計(jì)算機(jī)，該軟件能夠分析EEG信號(hào)，執(zhí)行各種變換，并且“實(shí)時(shí)”地在計(jì)算機(jī)屏幕上向受試者顯示相關(guān)信號(hào)。受試者觀看由計(jì)算機(jī)生成的視頻，視頻顯示器提供連續(xù)的視覺(jué)和聽(tīng)覺(jué)反饋，并使用這些信息來(lái)了解他/她的大腦如何隨時(shí)改變，無(wú)意識(shí)地學(xué)習(xí)對(duì)EEG信號(hào)的更多控制，如圖4所示。

3 現(xiàn)代化技術(shù)在LD和ADHD學(xué)生學(xué)校教育干預(yù)中的應(yīng)用

如前所述，被診斷患有LD或ADHD的學(xué)生可能會(huì)在各種學(xué)術(shù)和行為問(wèn)題中掙扎。與其診斷相關(guān)的損傷可能會(huì)對(duì)其準(zhǔn)確顯示自己學(xué)術(shù)技能的能力產(chǎn)生負(fù)面影響。為了確保學(xué)生受損不會(huì)阻止他們有效地展示自己在學(xué)術(shù)領(lǐng)域的技能，可以為患有LD和/或ADHD的學(xué)生提供多種輔助技術(shù)。文章梳理的技術(shù)包括屏幕閱讀軟件、光學(xué)字符識(shí)別系統(tǒng)、語(yǔ)音識(shí)別軟件、自我監(jiān)控電子提醒系統(tǒng)。

屏幕閱讀軟件（Screen Reading Software）? 屏幕閱讀軟件通過(guò)識(shí)別和解釋計(jì)算機(jī)屏幕上的內(nèi)容來(lái)幫助閱讀困難的個(gè)人。屏幕閱讀軟件包括Kurzweil 3000、ClassMate Reader和Dolphin Supernova。使用Windows、Apple或Android操作系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)或移動(dòng)設(shè)備也具有內(nèi)置屏幕閱讀器。Cullen等[12]的一項(xiàng)早期研究使用語(yǔ)音軟件程序Kurz-weil 3000來(lái)檢查其對(duì)患有學(xué)習(xí)障礙的大學(xué)生閱讀表現(xiàn)的影響。研究發(fā)現(xiàn)，所有學(xué)生都從屏幕閱讀軟件中受益，特別是那些初始閱讀理解能力較低的學(xué)生。這一發(fā)現(xiàn)與一些研究結(jié)果一致，這些研究已經(jīng)確定了屏幕閱讀軟件可以有效地提高LD和/或ADHD學(xué)生的閱讀理解能力[13-14]。

光學(xué)字符識(shí)別系統(tǒng)（Optical Character Recognition System，OCR）? 由于閱讀障礙兒童常常對(duì)書面文本材料的提取表現(xiàn)出顯著困難，因此，利用光學(xué)字符識(shí)別系統(tǒng)的掃描筆等產(chǎn)品應(yīng)運(yùn)而生。這些設(shè)備充當(dāng)使用光學(xué)字符識(shí)別（OCR）系統(tǒng)的掃描儀。當(dāng)學(xué)生將筆移動(dòng)一個(gè)或多個(gè)單詞時(shí)，文本將被掃描到筆或計(jì)算機(jī)中。這些筆具有文本到語(yǔ)音功能，可以很容易地讀出掃描的單詞，因此，學(xué)生可以準(zhǔn)確讀取任何單詞。一些閱讀筆還具有字典功能，允許學(xué)生立即檢索掃描單詞的定義和同義詞。顯然，這種技術(shù)方便易用。閱讀筆具有廣泛的掃描功能，可以在學(xué)校或工作中大顯身手?；加虚喿x障礙的學(xué)生以及英語(yǔ)學(xué)習(xí)者可能會(huì)從這種學(xué)習(xí)工具中獲益良多[15]，有些學(xué)生甚至要求在考試期間使用這項(xiàng)技術(shù)。

語(yǔ)音識(shí)別軟件（Speech Recognition Software）? 語(yǔ)音識(shí)別軟件雖然最初是為殘疾人設(shè)計(jì)的，但已被用作有寫作困難的個(gè)人的輔助技術(shù)。語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)的示例包括Dragon

Naturally Speaking、Voice Finger、ViaTalk和Tazti。語(yǔ)

音識(shí)別技術(shù)被發(fā)現(xiàn)對(duì)LD學(xué)生有益，并且已經(jīng)改善了寫作、閱讀和拼寫[16]。研究還表明，語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)撰寫的論文比手寫的論文更長(zhǎng)，質(zhì)量更高。雖然尚未有研究通過(guò)平板電腦或智能手機(jī)明確檢查語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)的使用，但計(jì)算機(jī)上使用的一些軟件程序也開(kāi)始應(yīng)用于平板電腦（即Dragon Naturally Speaking）。這些便攜式技術(shù)設(shè)備為學(xué)生提供了更多訪問(wèn)權(quán)限，可以隨時(shí)隨地完成論文或作業(yè)。

語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)的另一層次應(yīng)用是口述響應(yīng)記錄儀的產(chǎn)生。有很多學(xué)業(yè)不良兒童存有書寫障礙，使用口述響應(yīng)記錄儀的學(xué)生能夠表現(xiàn)出更高的寫作流暢性、更好的語(yǔ)音處理能力以及更高的總體論文得分。因此，口述響應(yīng)記錄被認(rèn)為是LD學(xué)生的有效測(cè)試技術(shù)支持[17]。

電子提醒/自我監(jiān)控? ADHD的核心缺陷之一是難以參與并保持對(duì)任務(wù)的關(guān)注。注意力訓(xùn)練系統(tǒng)（Attention Trai-ning System，ATS）電子設(shè)備被證明在幫助ADHD學(xué)生增加對(duì)任務(wù)的關(guān)注方面很有價(jià)值。國(guó)外通過(guò)在設(shè)備中增加學(xué)生自我監(jiān)控模塊，開(kāi)發(fā)相關(guān)類型的設(shè)備，如MotivAider、iPod

touch、iPad、注意力訓(xùn)練系統(tǒng)（ATS）、計(jì)算機(jī)、智能手機(jī)等，向?qū)W生提供集中注意力的提示[18]。如注意力訓(xùn)練系統(tǒng)，設(shè)置固定間隔時(shí)間，監(jiān)控學(xué)生按照固定間隔的時(shí)間表完成任務(wù)，獲取積分。MotivAider是一種通過(guò)預(yù)設(shè)間隔時(shí)間，以振動(dòng)方式提醒學(xué)生自我監(jiān)控的尋呼機(jī)設(shè)備。研究亦表明，該工具在增加學(xué)生的任務(wù)行為方面也很有效。與ATS一樣，當(dāng)MotivAider提示停止時(shí)，學(xué)生的行為又恢復(fù)到基線狀態(tài)。然而，使用ATS或MotivAider的干預(yù)仍然需要與傳統(tǒng)的直接觀察記錄系統(tǒng)配對(duì)以評(píng)估有效性。

最近，智能手機(jī)和平板電腦技術(shù)的發(fā)展提供了包羅萬(wàn)象的自我監(jiān)控設(shè)備，可以提示學(xué)生并記錄數(shù)據(jù)。在這些智能手機(jī)或平板電腦上使用各種應(yīng)用程序，發(fā)現(xiàn)參與者在固定間隔時(shí)間內(nèi)，執(zhí)行任務(wù)積極性均有所增加[19]。

4 對(duì)我國(guó)學(xué)業(yè)不良兒童學(xué)校教育的啟示

通過(guò)對(duì)國(guó)外現(xiàn)有技術(shù)的梳理，可以明顯地發(fā)現(xiàn)，幫助特殊需求學(xué)生的技術(shù)正在迅速發(fā)展和變化。計(jì)算機(jī)化的教育世界使得查找信息、呈現(xiàn)信息、交流和響應(yīng)變得更加容易。技術(shù)還影響了診斷程序，并通過(guò)各種便利提供了學(xué)習(xí)材料和測(cè)試。各種應(yīng)用軟件和系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)，可用于訓(xùn)練一個(gè)人的大腦如何獲取有效信息，提高速度和效率、加強(qiáng)溝通等。它們可有效幫助學(xué)業(yè)不良學(xué)生規(guī)避某些問(wèn)題并以可能使他們的學(xué)習(xí)更容易的方式來(lái)適應(yīng)生活。雖然在文獻(xiàn)梳理過(guò)程中發(fā)現(xiàn)很多問(wèn)題仍有待解決，比如技術(shù)創(chuàng)新與實(shí)證性研究之間的關(guān)系仍有待進(jìn)一步強(qiáng)化，但是對(duì)于我國(guó)學(xué)業(yè)不良兒童學(xué)校教育的現(xiàn)狀而言，具有顯著的啟示性和借鑒性意義。

政策支撐上的啟示? 以美國(guó)為例，美國(guó)通過(guò)《障礙者教育法案》（Individual Disability Education Act，簡(jiǎn)稱IDEA）

設(shè)置[20]，支持有特殊需要的兒童可以申請(qǐng)以特定的方式完成學(xué)業(yè)，比如計(jì)算機(jī)輔助閱讀技術(shù)等。而國(guó)內(nèi)目前在傳統(tǒng)的考試制度之下，對(duì)于學(xué)業(yè)的考核仍以標(biāo)準(zhǔn)化測(cè)試為主體，對(duì)于有閱讀障礙的群體而言，挑戰(zhàn)巨大。因此，要想相關(guān)的先進(jìn)技術(shù)能夠真正為學(xué)業(yè)不良兒童提供輔助，政策支撐非常重要。

實(shí)證研究的啟示? 近年來(lái)，我國(guó)對(duì)學(xué)業(yè)不良兒童的心理特征已經(jīng)開(kāi)展了大量研究，但仍應(yīng)加強(qiáng)運(yùn)用信息技術(shù)對(duì)學(xué)業(yè)不良兒童進(jìn)行診斷與干預(yù)的研究。與此同時(shí)，雖然國(guó)外運(yùn)用多媒體計(jì)算機(jī)及相關(guān)技術(shù)干預(yù)學(xué)業(yè)不良兒童的研究取得了顯著的成果，但是這些技術(shù)的運(yùn)用層次及其語(yǔ)言采用的是外語(yǔ)環(huán)境，和漢語(yǔ)相比差異較大，不能照抄照搬，需要進(jìn)行更多的實(shí)證研究以驗(yàn)證相關(guān)技術(shù)在學(xué)業(yè)不良兒童學(xué)校教育方面的效能。

學(xué)校教育先行的啟示? 這是基于干預(yù)的角度。國(guó)外的研究表明，類似語(yǔ)音技術(shù)等能改善學(xué)業(yè)不良兒童的閱讀、計(jì)算能力。雖然評(píng)估仍存有很多困難，但是學(xué)業(yè)不良兒童日復(fù)一日面臨的問(wèn)題也是真實(shí)存在的。有效的干預(yù)可以優(yōu)先于對(duì)個(gè)體病癥根源的探討，從而幫助個(gè)體增強(qiáng)社會(huì)適應(yīng)能力。從這個(gè)角度出發(fā)，學(xué)校作為實(shí)踐教育的重中之重，應(yīng)該給予更多技術(shù)上的支持。

技術(shù)投入的啟示? 我國(guó)目前的多媒體和網(wǎng)絡(luò)教學(xué)應(yīng)用已達(dá)到一定的水平，各種教學(xué)資源和輔助工具數(shù)量也非常多。但是截至目前，仍舊很少看到有專門為學(xué)業(yè)不良兒童開(kāi)發(fā)的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源或相關(guān)教學(xué)軟件。文章通過(guò)搜索知網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)“計(jì)算機(jī)技術(shù)”與“特殊教育”兩個(gè)關(guān)鍵詞，只看到為數(shù)不多的幾十篇文章，而對(duì)國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行介紹分析的相關(guān)文章更少，需要更多的力量關(guān)注、研究這個(gè)領(lǐng)域。

5 結(jié)語(yǔ)

《國(guó)家中長(zhǎng)期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010—2020年）》指出：“信息技術(shù)對(duì)教育發(fā)展具有革命性影響，必須予以高度重視。”信息技術(shù)在普通教育中的應(yīng)用已經(jīng)得到廣泛關(guān)注，但在學(xué)業(yè)不良兒童群體中的應(yīng)用要晚得多、慢得多，仍然存在發(fā)展不平衡、體系不完善、保障機(jī)制不健全等諸多亟待解決的困難和問(wèn)題[21]。信息技術(shù)的應(yīng)用為解決教育發(fā)展不平衡的問(wèn)題提供了新的契機(jī)，雖然每一次技術(shù)的革新可能會(huì)帶來(lái)更多新的問(wèn)題，比如現(xiàn)代化技術(shù)對(duì)教師會(huì)提出新的要求，包括如何將技術(shù)與課程有機(jī)結(jié)合等;新的技術(shù)可能對(duì)于學(xué)校的軟硬件設(shè)施會(huì)有其他層面的需求?？傮w而言，現(xiàn)代化計(jì)算機(jī)技術(shù)可以最大限度地滿足特殊兒童教育康復(fù)的雙重需求，把信息技術(shù)與教育康復(fù)有效地融合，使特殊兒童的教育康復(fù)做到快速、有效、便捷，值得進(jìn)一步探索。

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