教育神經(jīng)科學視域下空間能力與代數(shù)學習的關(guān)系研究

目 錄
第1章 緒論………………………………………………………………… 1
1.1 空間能力的研究概述……………………………………………… 3
1.2 算術(shù)學習與空間能力的關(guān)系研究………………………………… 10
1.3 空間能力與代數(shù)學習的關(guān)系研究………………………………… 14
第2章 問題提出與研究設(shè)計…………………………………………… 21
2.1 主要科學問題……………………………………………………… 23
2.2 基本研究假設(shè)……………………………………………………… 25
2.3 研究內(nèi)容…………………………………………………………… 27
第3章 空間能力與代數(shù)學習的關(guān)系研究……………………………… 31
3.1 實驗1:空間能力在代數(shù)計算中的作用………………………… 34
3.2 實驗2:空間能力在代數(shù)問題解決中的作用…………………… 48
第4章 代數(shù)學習中空間能力作用的認知機制研究:眼動研究……… 59
4.1 實驗3:代數(shù)計算的眼動研究…………………………………… 61
4.2 實驗4:代數(shù)問題解決的眼動研究……………………………… 68
第5章 代數(shù)學習中空間能力作用的腦機制研究:腦成像研究……… 77
5.1 實驗5:代數(shù)符號表征的腦成像研究…………………………… 80
5.2 實驗6:代數(shù)計算的腦成像研究………………………………… 94
5.3 實驗7:代數(shù)問題解決的腦成像研究………………………… 107
第6章 綜合討論………………………………………………………… 117
6.1 空間能力在代數(shù)學習中的作用機制…………………………… 119
6.2 本研究的貢獻及對數(shù)學教育的啟示…………………………… 126
6.3 本研究的特色與創(chuàng)新之處……………………………………… 128
6.4 本研究的不足及有待進一步研究的問題……………………… 129
第7章 研究結(jié)論………………………………………………………… 131
參考文獻…………………………………………………………………… 134
附錄………………………………………………………………………… 171
附錄1 實驗6材料…………………………………………………… 171
附錄2A 實驗7材料:兩步代數(shù)問題解決………………………… 172
附錄2B 實驗7材料:一步代數(shù)問題解決………………………… 174
附錄2C 實驗7材料:兩步算術(shù)問題解決………………………… 177
附錄2D 實驗7材料:一步算術(shù)問題解決………………………… 180
 
插圖目錄
圖1.1 智力三維結(jié)構(gòu)模式圖……………………………………………… 5
圖2.1 研究框架圖……………………………………………………… 29
圖3.1 代數(shù)計算測驗刺激示意圖……………………………………… 35
圖3.2 算術(shù)計算測驗刺激示意圖……………………………………… 36
圖3.3 三維心理旋轉(zhuǎn)測驗刺激示意圖………………………………… 37
圖3.4 選擇反應時測驗刺激示意圖…………………………………… 37
圖3.5 視知覺圖形匹配任務刺激示意圖……………………………… 38
圖3.6 點陣數(shù)量比較測驗刺激示意圖………………………………… 39
圖3.7 詞語理解測驗刺激示意圖……………………………………… 39
圖3.8 圖形關(guān)系推理測驗刺激示意圖………………………………… 40
圖3.9 代數(shù)計算和相關(guān)認知因素的路徑分析………………………… 44
圖3.10 三維心理旋轉(zhuǎn)在圖形關(guān)系推理和代數(shù)計算關(guān)系之間的
中介效應關(guān)系圖………………………………………………… 45
圖3.11 代數(shù)問題解決測驗刺激示意圖………………………………… 50
圖3.12 算術(shù)問題解決測驗刺激示意圖………………………………… 50
圖3.13 代數(shù)問題解決和相關(guān)認知因素的路徑分析…………………… 54
圖3.14 三維心理旋轉(zhuǎn)在圖形關(guān)系推理和代數(shù)問題解決關(guān)系中的
中介效應關(guān)系圖………………………………………………… 55
圖4.1 代數(shù)計算眼動實驗流程圖……………………………………… 63
圖4.2 被試水平方向眼動軌跡圖……………………………………… 65
圖4.3 被試垂直方向眼動軌跡圖……………………………………… 66
圖4.4 代數(shù)問題解決眼動實驗流程圖………………………………… 70
圖4.5 被試水平方向眼動軌跡圖(兩步) …………………………… 72
圖4.6 被試垂直方向眼動軌跡圖(兩步) …………………………… 72
圖4.7 被試水平方向眼動軌跡圖(一步) …………………………… 73
圖4.8 被試垂直方向眼動軌跡圖(一步) …………………………… 74
圖5.1 代數(shù)表征實驗流程圖…………………………………………… 82
圖5.2 三種表征的激活腦區(qū)圖………………………………………… 86
圖5.3 符號表征、模型表征與語言表征的激活差異腦區(qū)圖………… 88
圖5.4 三種表征頂葉ROI分析圖……………………………………… 89
圖5.5 符號表征和語言表征的激活差異功能連接腦區(qū)圖…………… 90
圖5.6 模型表征和語言表征的激活差異功能連接腦區(qū)圖…………… 92
圖5.7 代數(shù)計算實驗流程圖…………………………………………… 96
圖5.8 代數(shù)計算和算術(shù)計算的大腦激活圖…………………………… 99
圖5.9 代數(shù)計算和算術(shù)計算的激活差異腦區(qū)圖……………………… 100
圖5.10 代數(shù)計算和算術(shù)計算的激活差異功能連接腦區(qū)圖
(種子點:頂葉) ……………………………………………… 103
圖5.11 代數(shù)計算和算術(shù)計算的激活差異功能連接腦區(qū)圖
(種子點:枕葉) ……………………………………………… 105
圖5.12 代數(shù)問題解決實驗流程圖…………………………………… 109
圖5.13 代數(shù)問題解決和算術(shù)問題解決的激活腦區(qū)圖……………… 112
圖5.14 代數(shù)問題解決和算術(shù)問題解決的共同激活腦區(qū)圖………… 113
圖5.15 代數(shù)問題解決和算術(shù)問題解決ROI分析圖………………… 114
插表目錄
表1.1 空間能力結(jié)構(gòu)和內(nèi)容……………………………………………… 7
表3.1 各個任務的平均分數(shù)和標準差………………………………… 42
表3.2 各個任務之間的相關(guān)性………………………………………… 42
表3.3 不同任務對代數(shù)計算、算術(shù)計算作用的回歸分析結(jié)果……… 43
表3.4 代數(shù)計算中介模型中變量關(guān)系的回歸分析…………………… 45
表3.5 各個任務的平均分數(shù)和標準差………………………………… 51
表3.6 各個任務之間的相關(guān)性………………………………………… 52
表3.7 不同任務對代數(shù)問題解決、算術(shù)問題解決作用的回歸分析… 52
表3.8 代數(shù)問題解決中介模型中變量關(guān)系的回歸分析
(三維心理旋轉(zhuǎn)) ………………………………………………… 55
表4.1 各個任務興趣區(qū)眼動指標比較(M ±SD) …………………… 67
表4.2 兩步代數(shù)問題解決和兩步算術(shù)問題解決興趣區(qū)眼動指標比較
(M ±SD) ………………………………………………………… 74
表4.3 一步代數(shù)問題解決和一步算術(shù)問題解決興趣區(qū)眼動指標比較
(M ±SD) ………………………………………………………… 75
表5.1 代數(shù)表征實驗材料示例………………………………………… 80
表5.2 符號表征、模型表征和語言表征的大腦激活腦區(qū)…………… 84
表5.3 符號表征、模型表征與語言表征大腦激活腦區(qū)……………… 87
表5.4 符號表征和語言表征的激活差異連接腦區(qū)…………………… 89
表5.5 模型表征和語言表征的激活差異連接腦區(qū)…………………… 91
表5.6 代數(shù)計算和算術(shù)計算任務的大腦激活區(qū)……………………… 98
表5.7 代數(shù)計算和算術(shù)計算任務的激活差異腦區(qū)…………………… 99
表5.8 代數(shù)計算和算術(shù)計算任務的激活差異連接腦區(qū)……………… 101
表5.9 代數(shù)計算和算術(shù)計算任務的激活差異連接腦區(qū)……………… 104
表5.10 代數(shù)問題解決和算術(shù)問題解決的大腦激活區(qū)……………… 111
表5.11 代數(shù)問題解決和算術(shù)問題解決的大腦共同激活區(qū)………… 112