数学焦虑成人的算术策略运用差异

估算和心算的神经基础差异

前额叶和顶叶皮层与算术计算有关(Stanescu-Cossonetal.，2000;Zago&Tzourio-Mazoyer，2002)，不过心算与估算各自神经基础存在差异。Dehaene等发现心算激活语言相关脑区(左侧额叶和脑回及左右角回)，估算激活言语空间信息加工脑区(左右侧前中央沟，左背外侧前额叶皮质，左侧额回和小脑)，二者脑电在刺激呈现后200~300ms(备择答案呈现前)出现差异(Dehaene，Spelke，Pinel，Stanescu，&Tsivkin，1999)。Piazza等采用fMRI技术进一步支持了估算激活右侧额顶皮层网络，心算激活左半球前额叶，顶叶和双侧运动前区(Piazza，Mechelli，Price，&Butterworth，2006)。二者不仅存在脑区激活差异，还表现出时间进程差异。向燕辉等采用ERP技术发现：心算在左前额(800~1050ms)、右中央–顶叶(800~1050ms)、右顶–枕叶(800~1050ms，1200~1500ms)脑区诱发较大负波，在中前额–中央区诱发较大正波。在(第二个数)刺激呈现800~1050ms，二者就在右中央–顶叶区与右顶–枕叶区出现差异(向燕辉，沃建中，沈莉，李二霞，邹高翔，2010)。He等进一步发现在刺激呈现约150ms，心算和估算就已经出现分离(He，Luo，He，Chen，&Zhang，2011)。在顶叶皮层，心算比估算引发更大的N170波(左半球)和P3波。差异波(心算减估算波)偶极子溯源分析表明N170发生在左半球梭状回(FFG)。N170不仅反映面部特异性编码和左半球单侧化成分，还与视觉词形区(VWFA)正相关，左FFG包含左VWFA，在计算任务的数字编码阶段激活，这进一步表明心算与估算的差异在视觉数字形成阶段就已开始。

估算和心算认知策略运用的神经机制差异

数学焦虑如何影响算术策略运用及其神经生理机制，被学者们视为值得深究的重要问题之一。已有少量研究尝试探究心算、估算的认知策略运用的神经机制差异。目前常见的心算策略包含逐步对照、计数、垂直计算，非快捷策略和快捷计算等(Luo，Liu，He，Tao，&Luo，2009)。估算常用策略包含上调(向上取整，如48+24=50+30=80)，下调(向下取整，如43+26=40+20=60)，混合策略(混合取整，如43+28=40+30=70)等(Lemaire&Lecac-heur，2010;Hodzik&Lemaire，2011;Uittenhove&Lemaire，2012;Uittenhove，Poletti，Dufau，&Lem-aire，2013)。Luo等人运用ERP技术探究加法心算中两种算术策略执行的脑机制，发现180~280ms时段，快捷算术策略(如，19+77=20+77–1=96)比非快捷算术策略诱发更大的P220波;320~500ms时段，非快捷捷策略比快捷策略诱发更大的N400波(Luoetal.，2009)。在此，P220产生于左侧后扣带回皮层(PCC)，与数字评估效应有关;N400则反映工作记忆负荷。Rosenberg-Lee，Lovett和Anderson(2009)使用fMRI技术探究成人多位数心算乘法中，学校策略(从右向左运算)和专家策略(从左向右运算)的脑激活差异，发现两种策略激活相同脑区;但激活形式存在差异，学校策略在后顶上小叶(PSPL，与内部注意和表征有关)和后顶叶皮层(PPC，与内部表征的维持和转换有关)产生更明显的早期激活。而估算策略运用神经机制的探讨目前还非常罕见，同时考察数学焦虑对心算和估算策略运用影响差异的神经层面研究国内尚未见报告。

问题提出

数学焦虑对算术认知策略的影响机制值得进一步探讨。首先，本研究假设一数学焦虑影响算术认知策略，行为层面数学焦虑的影响相对较小，电生理层面数学焦虑影响个体的策略编码(N1-P2成分体现)和策略执行与选择(N400成分体现)。其次，在数学认知领域中，估算与心算既有相同(编码、操作和反应)，又有不同(策略、结果)。数学焦虑对二者策略运用的影响研究较为罕见。因此假设二数学焦虑对估算、心算的影响存在差异，行为层面差异可能不明显，脑生理层面(包括N1-P2，N400成分的波幅和潜伏期指标)数学焦虑会对心算和估算策略运用产生不同影响。

再次，前人考察心算和估算的范式可能存在缺陷。Dehaene等(1999)探究简单算术的心算与估算的脑机制差异，在备选答案中，心算诱发范式选择正确结果(如3+4，6/7);而估算诱发范式选择与正确答案最接近数字(如3+4，6/9)。该范式值得思考修订：首先，研究材料过于简单，被试可能倾向自动提取答案，导致心算和估算区分度不足;其次，心算要求“选择与算式正确答案一致的结果”(验证式任务)，估算要求“选择与算式正确答案接近的结果”(产生式任务)，其脑激活差异受干扰。本研究作出改进。

最后，数学焦虑作为学科焦虑，由数字及数字相关情境产生，是状态焦虑的特殊形式，而个体的特质焦虑可能产生干扰。众多研究也已证明算术技能与策略选择之间显著相关——高技能被试会比低技能被试更频繁地使用事实提取策略(Thevenot，Fanget，&Fayol，2007;Imbo&Vandierendonck，2007)，算术技能影响个体的策略运用过程。鉴于此，本研究在排除特质焦虑和算术技能影响的基础上，拟采用选择\无选法范式和自编的两位数加法产生式任务，旨在从脑生理层面揭示数学焦虑对心算和估算不同计算任务策略运用的具体潜在影响。