國外近十年兒童早期模式能力研究綜述

王佳

【摘要】模式能力是兒童早期數(shù)學(xué)能力的重要組成部分。本文主要從兒童早期模式能力的發(fā)展特點(diǎn)、兒童早期模式能力與其他認(rèn)知能力的關(guān)系以及兒童早期模式能力的干預(yù)研究三方面對(duì)國外近十年兒童早期模式能力的相關(guān)研究進(jìn)行梳理和評(píng)析。

【關(guān)鍵詞】?jī)和?模式能力;近十年;綜述研究

【中圖分類號(hào)】G610 ?【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A ? 【文章編號(hào)】1004-4604（2021）05-0030-04

模式（pattern）常常被描述為任何可預(yù)測(cè)的規(guī)律性，通常包含數(shù)、空間或邏輯關(guān)系?！?〕模式能力是指在一組單位中發(fā)現(xiàn)規(guī)律的能力，如檢測(cè)一系列單位（顏色、形狀、物體、字母或數(shù)字）可預(yù)測(cè)地重復(fù)或增加?！?〕近年來，研究者越來越認(rèn)識(shí)到模式能力對(duì)兒童數(shù)學(xué)發(fā)展的重要意義。本文擬對(duì)國外近十年兒童早期模式能力的相關(guān)研究進(jìn)行梳理和評(píng)析，以期對(duì)未來的研究有所啟發(fā)。

一、兒童早期模式能力的發(fā)展特點(diǎn)

在兒童早期，兒童經(jīng)歷的模式類型主要包括重復(fù)性模式（有一個(gè)循環(huán)的結(jié)構(gòu)，如ABABAB）和空間結(jié)構(gòu)模式（幾何形狀的各種特征之間不變的關(guān)系，如三角形、正方形、矩陣和方格等）以及發(fā)展性模式（有規(guī)律地遞增或遞減，如2、4、6、8等）?！?〕每種模式類型都涉及一系列的模式任務(wù)。常見的模式任務(wù)包括復(fù)制模式（即“制作相同的模式”）、創(chuàng)造模式（即“創(chuàng)建自己的模式”）、填充模式（即“填寫缺少的元素”）和擴(kuò)展模式（即“延續(xù)給出的模式”），此外還有抽象模式（即“用不同材料制作相同的模式”）和識(shí)別模式單元（即“識(shí)別模式結(jié)構(gòu)”）?！?，5〕

兒童早期模式能力的發(fā)展具有明顯的年齡特征。3歲時(shí)，兒童的重復(fù)性模式能力有限，很難復(fù)制、填充、擴(kuò)展簡(jiǎn)單的AB模式。4歲時(shí)，兒童能解決一些復(fù)雜的模式任務(wù)，如復(fù)制、填充、抽象AB模式，但無法給出明確解釋。5歲時(shí)，兒童的ABC模式抽象和解釋能力提升較明顯，但尚未完全掌握模式結(jié)構(gòu)?！?〕4歲半到5歲半的兒童大多能夠創(chuàng)造模式，還有一些兒童能關(guān)注到模式結(jié)構(gòu)，但不能識(shí)別出重復(fù)單元?！?〕這說明學(xué)前兒童基本上處于對(duì)重復(fù)性模式進(jìn)行復(fù)制、創(chuàng)造、擴(kuò)展和抽象的水平，缺乏對(duì)模式結(jié)構(gòu)的識(shí)別能力。

在完成重復(fù)性模式任務(wù)的過程中，兒童會(huì)運(yùn)用一定的加工策略。策略運(yùn)用呈現(xiàn)任務(wù)化和逐漸精細(xì)化的特點(diǎn)。研究表明，3～5歲兒童策略的使用取決于任務(wù)復(fù)雜度：在復(fù)制和擴(kuò)展模式任務(wù)中，兒童傾向于使用一對(duì)一的外觀匹配策略，且視覺空間短時(shí)記憶有助于提高外觀匹配策略使用的準(zhǔn)確性;在識(shí)別重復(fù)單元的復(fù)雜任務(wù)中，兒童更可能使用關(guān)系相似策略，以便忽略較小的顯著重復(fù)單元，識(shí)別出嵌入其中的更大、更復(fù)雜的單元。〔8〕總體來看，學(xué)前兒童比較傾向于使用外觀匹配策略，很少準(zhǔn)確使用關(guān)系相似策略。有研究者對(duì)加工策略類別進(jìn)行了更為細(xì)致的劃分，分為“不涉及模式”（使用模式外的元素以及模式中沒有規(guī)律），“模式元素使用”（對(duì)模式單方面的理解，如顏色或形狀，但無規(guī)律），“比較”（模式內(nèi)或模式間元素的分類或比較），“關(guān)注序列”（聚焦元素序列，關(guān)注下一個(gè)是什么），“識(shí)別模式單元”（識(shí)別和使用重復(fù)單元）五種，反映了個(gè)體對(duì)重復(fù)性模式規(guī)則的理解逐漸加深。研究者通過對(duì)174名3～5歲兒童的研究發(fā)現(xiàn)，3歲兒童使用的策略主要為“不涉及模式”;4歲兒童似乎表現(xiàn)出對(duì)規(guī)律的認(rèn)識(shí)，使用的策略類別增加，但尚有半數(shù)主要為“不涉及模式”;5歲兒童傾向于使用“比較”和“關(guān)注序列”策略，對(duì)“識(shí)別模式單元”策略的使用頻率也是三個(gè)年齡段中最高的，但對(duì)策略的運(yùn)用尚未表現(xiàn)出特定傾向，如簡(jiǎn)單任務(wù)可能激發(fā)高級(jí)策略，低級(jí)策略也可用于更復(fù)雜的任務(wù)中?！?〕這說明學(xué)前兒童對(duì)模式策略的使用具有一定層次性和靈活性，逐步從關(guān)注外在感知特征過渡到對(duì)模式結(jié)構(gòu)的理解，并受到年齡和任務(wù)復(fù)雜度的影響。未來研究可以對(duì)模式類型進(jìn)行擴(kuò)展，以全面把握兒童早期解決不同難度模式問題的策略使用特點(diǎn)。

相比重復(fù)性模式，發(fā)展性模式所涉及的規(guī)則更復(fù)雜，對(duì)兒童來說更困難。對(duì)5～6歲兒童的研究表明，在發(fā)展性模式擴(kuò)展和抽象任務(wù)中，兒童主要表現(xiàn)為修改模式及反向擴(kuò)展模式。〔10〕有研究表明，雖然發(fā)展性模式活動(dòng)難度很大，但一部分4歲兒童已經(jīng)具備相關(guān)能力。發(fā)展性模式比重復(fù)性模式困難可能不是由于二者認(rèn)知過程不同，而是很大程度上受到模式任務(wù)復(fù)雜度及兒童自身經(jīng)驗(yàn)的影響。〔11〕未來研究可以在擴(kuò)大年齡段和樣本容量的基礎(chǔ)上，全面考察兒童早期模式能力的發(fā)展特征及影響因素，從而為實(shí)踐提供更具針對(duì)性的指導(dǎo)。

二、兒童早期模式能力與其他認(rèn)知能力的關(guān)系

近十年國外相關(guān)研究主要探討了兒童早期模式能力與執(zhí)行功能、數(shù)學(xué)能力等的關(guān)系。

1.兒童早期模式能力與執(zhí)行功能的關(guān)系

執(zhí)行功能主要包括工作記憶、抑制控制和認(rèn)知靈活性三個(gè)核心成分。研究表明，執(zhí)行功能中的工作記憶和認(rèn)知靈活性有助于4～5歲兒童更好地學(xué)習(xí)重復(fù)性模式知識(shí)，其中工作記憶與模式能力的關(guān)系最為密切，尤其是與模式識(shí)別與模式創(chuàng)造能力的關(guān)系，而抑制控制則與重復(fù)性模式知識(shí)無顯著相關(guān)?！?2〕總體來看，對(duì)于兒童早期模式能力與執(zhí)行功能的關(guān)系，目前結(jié)論不一。這可能與研究中兒童年齡范圍、測(cè)查模式類型、兒童自身模式經(jīng)驗(yàn)以及執(zhí)行功能的測(cè)量等因素相關(guān)。此外，對(duì)于執(zhí)行功能中抑制控制成分與兒童早期模式能力不相關(guān)的研究結(jié)果，仍然缺乏合理的解釋。兒童早期模式能力與執(zhí)行功能的關(guān)系值得進(jìn)一步研究，以更好地理解這些變量之間的準(zhǔn)確關(guān)系。

2.兒童早期模式能力與數(shù)學(xué)能力的關(guān)系

對(duì)兒童早期模式能力與數(shù)學(xué)能力關(guān)系的研究主要集中于重復(fù)性模式。多項(xiàng)縱向研究表明，重復(fù)性模式能力不僅與兒童早期數(shù)學(xué)成績(jī)相關(guān)，對(duì)其日后的數(shù)學(xué)成就也具有深遠(yuǎn)影響。在控制了語言、工作記憶等一般認(rèn)知能力因素后，4～6歲兒童的重復(fù)性模式能力能夠預(yù)測(cè)其半年和一年后的數(shù)學(xué)知識(shí)，尤其是計(jì)算能力。在控制了先前數(shù)學(xué)知識(shí)后，重復(fù)性模式能力仍然是算術(shù)知識(shí)的獨(dú)特預(yù)測(cè)因子。〔13，14〕未來需要更多縱向?qū)嵶C研究以及更嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)來進(jìn)一步考察兒童早期模式能力與數(shù)學(xué)能力間的因果關(guān)系，從而為兒童早期數(shù)學(xué)教育理論與實(shí)踐提供有益的啟示。

三、兒童早期模式能力的干預(yù)研究

兒童早期模式能力的干預(yù)研究主要通過模式教學(xué)來追蹤其對(duì)兒童模式能力以及學(xué)業(yè)成就發(fā)展的影響?；谠缙跀?shù)學(xué)模式測(cè)評(píng)（EMPA）任務(wù)對(duì)27名3～5歲兒童進(jìn)行6個(gè)月重復(fù)和空間結(jié)構(gòu)模式的干預(yù)發(fā)現(xiàn)，干預(yù)組的模式表現(xiàn)明顯優(yōu)于非干預(yù)組，不僅對(duì)模式重復(fù)單元和空間幾何結(jié)構(gòu)有更好的理解，而且能以正確形式去表征空間結(jié)構(gòu)模式，而非干預(yù)組缺乏對(duì)模式重復(fù)單元和空間結(jié)構(gòu)特征的認(rèn)知，且一年后干預(yù)組在重復(fù)性、發(fā)展性模式和計(jì)算測(cè)試中的得分依然好于非干預(yù)組?！?5〕使用模式和結(jié)構(gòu)數(shù)學(xué)意識(shí)項(xiàng)目（PASMAP）對(duì)300多名學(xué)前兒童（5歲）進(jìn)行模式干預(yù)發(fā)現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組兒童在數(shù)學(xué)知識(shí)和推理能力發(fā)展方面明顯不同，只有實(shí)驗(yàn)組兒童能在數(shù)學(xué)概念和過程之間建立直接聯(lián)系，并出現(xiàn)概括的萌芽，實(shí)驗(yàn)組內(nèi)一些能力較強(qiáng)的兒童還能夠用模式和結(jié)構(gòu)去構(gòu)建新的、更復(fù)雜的概念?！?6〕基于模式和早期代數(shù)專門發(fā)展項(xiàng)目（PEAP）對(duì)202名4～5歲兒童實(shí)施12周的干預(yù)研究表明，被干預(yù)兒童的問題解決、抽象與概括、論證和推理能力等都有所發(fā)展，而這些能力的發(fā)展會(huì)促使兒童更加自信，參與度更高，堅(jiān)持性更強(qiáng)，有助于兒童的入學(xué)準(zhǔn)備?！?7〕以上研究表明，模式干預(yù)能夠有效促進(jìn)兒童模式能力與代數(shù)思維的發(fā)展，同時(shí)也證明了學(xué)前兒童有能力發(fā)展超出常規(guī)課程期望的數(shù)學(xué)模式和結(jié)構(gòu)能力。

除此之外，還有研究者研究了使用高質(zhì)量反饋方式對(duì)學(xué)前兒童進(jìn)行模式干預(yù)的效果，發(fā)現(xiàn)成人提供指導(dǎo)性的解釋和兒童自己概括出模式的解釋都有助于兒童學(xué)習(xí)模式知識(shí)?！?8〕這表明高質(zhì)量的反饋能夠促進(jìn)學(xué)前兒童發(fā)展高級(jí)的模式能力，成人應(yīng)當(dāng)注重對(duì)兒童模式問題解決過程的正向引導(dǎo)。未來可在此基礎(chǔ)上做進(jìn)一步的深入研究，探索教師和家長(zhǎng)如何為兒童模式學(xué)習(xí)提供適宜的支持。

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