空间能力对数学能力的影响及其认知神经机制

发布时间：2024-05-27 22:54

　　数学能力是指个体获取、处理和保留数学信息的能力(Karsenty,2014),包括数量能力、计算能力、几何能力和逻辑思维能力(Campbell,2004;Gaber&Schilimm,2015;林崇德,2011)。空间能力是指生成、保留、提取和转换视觉图像的能力(Wai,Lubinski,&Benbow,2009),包括内部动态空间能力、内部静态空间能力、外部动态空间能力、外部静态空间能力(Newcombe&Shipley,2015)。随着STEM教育的兴起,空间能力对STEM领域,尤其是数学能力的影响得到越来越多的关注。一般而言,空间能力强的个体,数学能力也越好。然而,数学能力和空间能力的关系仍然不清楚。主要表现在:第一,数学能力和空间能力都是多结构的综合能力,以往研究往往选择某一种数学能力或空间能力进行研究,无法细致地探讨每一种空间能力和数学能力的关系;第二,以往研究多采用横断研究,而很少通过将横断研究和纵向研究结合的方法考察空间能力和数学能力的关系;第三,虽然心理数字线和视空间工作记忆在空间能力和数学能力之间的作用有被探讨,但是这些研究忽视了不同空间能力和...

【文章页数】：149 页

【学位级别】：博士

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摘要
Abstract
引言
1.文献综述
    1.1 数学能力概述
        1.1.1 数学能力的定义与结构
        1.1.2 数学能力的性别差异
    1.2 空间能力概述
        1.2.1 空间能力的定义与结构
        1.2.2 空间能力的性别差异
    1.3 空间能力与数学能力的关系
    1.4 空间能力影响数学能力的认知神经机制
        1.4.1 认知行为基础
            1.4.1.1 心理数字线
            1.4.1.2 视空间工作记忆
        1.4.2 神经生理基础
            1.4.2.1 fMRI研究
            1.4.2.2 ERP研究
2 问题提出与研究框架
    2.1 问题提出
    2.2 研究框架
    2.3 研究意义
3 研究一 空间能力和数学能力的相关研究
    3.1 实验1 空间能力和数学能力的元分析研究
        3.1.1 研究目的与假设
        3.1.2 研究方法
            3.1.2.1 文献检索
            3.1.2.2 筛选标准
            3.1.2.3 编码过程
            3.1.2.4 统计分析
        3.1.3 结果
            3.1.3.1 研究特征
            3.1.3.2 调节分析
            3.1.3.3 统计力检验
        3.1.4 讨论
4 研究二 空间能力对数学能力的影响
    4.1 实验2 横向研究探讨空间能力对数学能力的影响
        4.1.1 实验目的及假设
        4.1.2 研究方法
            4.1.2.1 被试
            4.1.2.2 实验设计
            4.1.2.3 实验任务
            4.1.2.4 实验流程
            4.1.2.5 数据分析
        4.1.3 结果
            4.1.3.1 空间模型和数学模型的验证
            4.1.3.2 差异检验
            4.1.3.3 相关分析
            4.1.3.4 回归分析
        4.1.4 讨论
    4.2 实验3 纵向研究探讨空间能力对数学能力的影响
        4.2.1 实验目的和假设
        4.2.2 研究方法
            4.2.2.1 被试
            4.2.2.2 实验设计
            4.2.2.3 实验任务和流程
            4.2.2.4 数据分析思路
        4.2.3 结果
            4.2.3.1 描述统计
            4.2.3.2 相关分析
            4.2.3.3 空间能力亚成分对数学能力亚成分的回归分析
        4.2.4 讨论
5 研究三 空间能力影响数学能力的认知机制
    5.1 实验4 空间能力影响数学能力的认知机制
        5.1.1 实验目的和假设
        5.1.2 研究方法
            5.1.2.1 被试
            5.1.2.2 实验设计
            5.1.2.3 实验任务
            5.1.2.4 数据分析
        5.1.3 结果
            5.1.3.1 相关分析
            5.1.3.2 心理数字线的中介效应检验
            5.1.3.3 视空间工作记忆的中介效应检验
        5.1.4 讨论
            5.1.4.1 心理数字线的中介作用
            5.1.4.2 视空间工作记忆的中介作用
6 研究四 心理旋转影响计算能力的神经机制
    6.1 实验5 心理旋转影响计算能力的大脑结构态神经基础研究
        6.1.1 研究目的和假设
        6.1.2 研究方法
            6.1.2.1 被试
            6.1.2.2 实验任务
            6.1.2.3 MRI数据的采集和预处理
            6.1.2.4 VBM分析流程
        6.1.3 结果
            6.1.3.1 相关分析
            6.1.3.2 VBM分析
        6.1.4 讨论
    6.2 实验6 心理旋转影响计算能力的大脑功能态神经基础研究
        6.2.1 研究目的
        6.2.2 研究方法
            6.2.2.1 被试
            6.2.2.2 实验材料
            6.2.2.3 MRI数据采集和预处理
            6.2.2.4 Rest-f MRI 数据分析
        6.2.3 研究结果
            6.2.3.1 相关分析
            6.2.3.2 全脑相关分析
            6.2.3.3 静息态功能连接分析
            6.2.3.4 中介作用分析
        6.2.4 讨论
7 总讨论
    7.1 研究讨论
        7.1.1 空间能力与数学能力的关系
        7.1.2 空间能力对数学能力的影响
        7.1.3 空间能力影响数学能力的认知机制
        7.1.4 心理旋转影响计算能力的神经机制
    7.2 研究创新
    7.3 研究不足与展望
    7.4 研究结论
参考文献
附录
致谢
攻读博士期间科研成果



本文编号：3983141