不同数学算术策略运用差异：ERP研究

实验程序

实验中，首先说明脑电实验原理，解除被试紧张心理。实验在隔音电磁屏蔽房间里进行。被试与电脑屏幕之间的距离为80cm。在屏幕中央呈现白色实验刺激算式任务(如，43+56，TimesNewRoman字体，48号，黑底白字)，背景为黑色。实验中被试共完成估算和心算共360个算式任务。算式任务的实验程序由E-prime软件编译(实验流程见图1)。首先在屏幕中央呈现注视点“+”750ms，接着呈现加法算式任务，运算符呈现在注视点位置，要求被试又准又快地输入算式答案并按Enter键结束，不限制其反应时间，trial之间的时间间隔800ms，之后呈现注视点“+”750ms，进入下一试次。

360个算式任务中，每60个算式任务构成一个block，共6个block。其中3个block为估算任务(输入近似答案)，采用选择/无选法研究范式，每个Block中的估算任务采用一种策略选择条件：有选条件(C1)，无选/上调策略条件(C2)，无选/下调策略条件(C3)。上调策略指使用向上取整的方法进行估算，将每个加数都向上取整为与它最接近的整十数，例如，28+43≈30+50=80;下调策略指使用向下取整的方法进行估算，将每个加数向下取整为与它最接近的整十数，例如，28+43≈20+40=60。另三个block为心算任务(输入精确答案)，采用选择/无选法研究范式，每个Block中的心算任务采用一种策略选择条件：有选条件(C1)，无选/部分分解策略条件(C2)，无选/完全分解策略条件(C3)。部分分解策略指精确计算两位数加法的结果时，第一个加数不变，只分解第二个加数，用第一个加数先加第二个加数的十位数，得出的和再加第二个加数的个位数，得到最终结果。例如28+43=28+40+3=68+3=71;全部分解策略指精确计算两位数加法的结果时，将每个加数都分解，两个加数的十位数和个位数分别相加，然后将分别得到的十位数之和与个位数之和相加，得到最终结果。例如28+43=(20+40)+(8+3)=60+11=71。算术任务的测验顺序固定，首先进行估算任务C1→C2→C3，再进行心算任务C1→C2→C3。被试每完成一个block后，休息2~10min。实验开始前给被试提供练习以熟悉任务，练习材料另外选取。实验过程中，要求被试注视中心注视点，被试可以自由眨眼但尽量控制不要有皱眉、吞咽等动作。

数据采集

实验采用根据国际10-20系统扩展的64导电极帽，以NeuroscanERP工作站记录EEG信号。头皮电阻均小于5kΩ。接地点在前额Fpz与Fz连线的中点。采集信号时，采用单极导联，左侧乳突作为参考电极，离线分析时转换为双侧乳突的平均为参考。以位于左眼上下的电极记录垂直眼电(VEOG)，位于眼外侧1.5cm处的左右电极记录水平眼电(HEOG)。滤波带通为0.05~100Hz，A/D采样频率为1000Hz。

数据分析

3名被试因受到伪迹严重影响、平均叠加次数少于40次而被剔除，剩余有效被试31名，高数学反应试次对应的EEG数据。分析时程为算术任务前200ms(作为基线)和算术任务后500ms，按照高、低焦虑组分别叠加出ERP。剔除叠加次数少于40次的数据。

根据总平均图与相关文献确定ERPs各成分的时间窗口分别为：N100：0~150ms;P200：150~250ms;N400：300~500ms。选择F3、F4、C3、C4、PO3、PO4共6个电极点进行分析，包括前后维度(头皮前部Fvs.头皮中部Cvs.头皮后部PO)和左右维度(左侧Lvs.右侧R)。以算术技能为协变量，采用SPSS16.0软件对得到的行为数据以及ERPs波形的测量指标数据进行2(高数学焦虑vs.低数学焦虑)×2(任务：心算vs.估算)×3(Fvs.Cvs.PO)×2(Lvs.R)四因素重复测量方差分析。对不满足Mauchly球形检验的统计效应：若ε<0.75，用Greenhouse-Geisser法校正;若ε>0.75，用Huynh-Feldt法校正。

实验结果

行为结果

策略选择

策略选择是被试自由选择策略时的反应时和正确率，由有选条件反映。本研究中，反应时是从算式呈现到被试作出反应所需时间。正确率分别是心算正确率(被试答案为题目精确答案)和估算正确率(被试答案为最佳估算值)。有选条件下高、低数学焦虑个体的策略选择反应时和正确率。

以算术技能为协变量，对有选条件(xsc1、gsc1)焦虑被试15名(≧62分)，低数学焦虑被试16名的反应时和正确率分别做2(数学焦虑：高、低)×2(任(≦32分)。对EEG数据进行离线处理，根据被试眼动的大小矫正VEOG和HEOG，并充分排除其他伪迹。离线滤波的低通为30Hz(24dB/oct)，波幅大于±100μV者被视为伪迹自动剔除，并去除了错误务：xsc1、gsc1)重复测量方差分析。结果表明，在反应时上，数学焦虑主效应不显著，F(1，28)=0.06，p=0.82，h2=0.00;任务主效应不显著，F(1，28)=1.16，p=0.22，h2=0.04;二者交互作用也不显著，表1不同实验条件下被试平均反应时(ms)及正确率(%)25.09，p<0.001，h2=0.47)，被试使用上调策略解实验条件反应时(ms) 正确率(%)题时花费的时间更长(3663.452msvs.1898.015ms)，正确率更低(0.982<0.995)。行为数据表明，数学焦虑不影响被试估算任务的策略执行过程，但两种估算策略的执行反应时与正确率存在差异。