听障儿童抑制控制能力特点及其与数学基本能力的关系 *

曾桐奥 卜晓鸥 王庭照 马海林,

(1 西藏大学教育学院，拉萨 850000) (2 西藏大学高原脑科学研究中心，拉萨 850000)(3 陕西师范大学教育学院，西安 710062)

1 引言

听力障碍又称听力残疾，是指因听觉系统某一部位发生病变或损伤，导致听觉功能减退，造成言语交往困难，也称聋（deaf）、重听（hard of hearing）、听力损失（雷江华, 方俊明, 2016）。听力障碍儿童由早期听觉剥夺导致发育关键期听觉皮层神经网络建立受阻，从而中枢听觉处理功能异常，常伴随其他方面的认知障碍，主要表现为工作记忆能力低下、执行功能差、难以集中注意力完成某项任务等（Hintermair, 2013; Quittner,Glueckauf, & Jackson, 1990; Reivich & Rothrock,1972）。听觉剥夺还严重影响听障儿童后续各项学习能力的发展，尤其是数学能力的发展（Luckner &Cooke, 2010; Pagliaro & Kritzer, 2010）。

数学能力是一种高级认知能力，在日常生活中起着重要作用，影响个体生活质量和家庭生活水准，甚至影响国家经济水平的发展（Butterworth,Varma, & Laurillard, 2011）。研究发现听障儿童普遍存在数学能力低下问题，在标准数学成就测试中，Traxler（2000）使用斯坦福成就测验发现听障儿童成绩低于健听儿童；在算数测试中，Wood，Wood，Kingsmill，French 和 Howarth （1984）发现听障儿童在此项测试中落后健听儿童3年，在分数概念中，听障儿童同样比健听儿童表现更差，更倾向于按分组的方式理解分数（Titus, 1995）。

影响儿童数学能力的因素众多，儿童的工作记忆、认知灵活性、执行功能、问题解决等多项认知功能发育不完善均是数学能力个体差异形成的重要原因（焦彩珍, 2014; 魏勇刚, 庞丽娟, 2007;胥兴春, 刘电芝, 2005; Swanson, Jerman, & Zheng,2008）。其中，抑制控制能力作为执行功能的核心成分，是指个体为实现当前目标而抑制干扰反应和注意倾向的能力，或指个体在认知过程中有意识地控制优势或自动反应的能力（Dempster, 1992;Miller, Müller, Giesbrecht, Carpendale, & Kerns,2013），相较于工作记忆、认知灵活性等认知能力来说，抑制控制更能影响儿童的数学能力的发展（Espy et al., 2004）。研究发现，数学困难者在Stroop任务中更易受干扰刺激的影响，且与其数学能力呈显著负相关，说明数学困难者抑制控制能力较低（Bull & Scerif, 2001）。在一项需要抑制无关信息的工作记忆任务中，研究者也发现数学困难者的表现更差，说明数学困难者在抑制控制方面存在缺陷（Passolunghi & Siegel, 2001）。

听障儿童的抑制控制能力较健听儿童发展缓慢，国内研究者对7～12岁听障儿童的执行功能进行研究发现，听障儿童的抑制控制能力在7～12岁的6个年龄段内均显著低于健听儿童（朱文来, 2014）。李一员、吴睿明、胡兴旺、李红和Zelazo（2006）在控制年龄的基础上，采用维度卡片分类任务对听障儿童与健听儿童的抑制控制能力进行比较后发现，听障儿童抑制控制能力发展落后于同龄健听儿童，这与国外研究者得出的结论相一致（Figueras, Edwards, & Langdon, 2008）。那么，听障儿童抑制控制能力是否会影响其数学能力的发展呢？一项关于听障儿童近似数量系统与数学能力关系的研究为此提供了线索，研究表明，工作记忆、短时记忆是听障儿童数学能力的显著预测因子，表明工作记忆、短时记忆与数学能力密切相关（Bull, Marschark, Nordmann, Sapere, & Skene,2018）。抑制控制作为执行功能的成分之一，也属于工作记忆能力范畴，由此推测，听障儿童抑制控制能力与数学能力之间可能存在相关。

在抑制控制与数学能力的研究领域中，大部分研究关注健听者，而针对听障者群体的研究较少。近年来，特殊群体越来越受到关注，对特殊群体认知特点的研究也逐渐增多。听障儿童数学能力低下的现状备受关注，但目前较多研究关注教材、教法等层面，较少研究关注认知心理与数学能力的关系。听障儿童数学能力的影响因素研究能为改善听障儿童数学能力低下的现状提供科学依据，从而具有重要的现实意义。此外，听障儿童抑制控制能力相比健听儿童可能更低，抑制控制能力影响数学能力的作用机制也可能与健听儿童不同，因而更需要相关研究进行深入探讨。据此，本研究以听障儿童与健听儿童为研究对象，采用Flanker任务与中国小学生数学基本能力测试量表，将任务完成中的正确率、反应时及其个体内反应时变异（IIV）作为抑制控制能力的指标，分析听障儿童与健听儿童的抑制控制能力的差别，探讨听障儿童抑制控制能力与其数学基本能力的关系。

2 研究方法

2.1 被试

听障儿童来自某省7所特殊教育学校，健听儿童来自某省1所普通小学。听障儿童筛选入组标准如下：（1）右利手，视力或矫正视力正常，无听力障碍以外的其他疾病或障碍；（2）均为语前聋，听力损失程度为重度（71～90 dB）和极重度（＞91 dB），且未植入人工耳蜗；（3）智力正常且能进行手语交流。对符合上述筛选标准的听障儿童与健听儿童进行瑞文联合型智力测验，确保所有被试的智商都在中等以上水平。再对被试进行年级匹配，得到听障组儿童共97名（男60名，女37名），其中三年级学生23名，四年级学生23名，五年级学生22名，六年级学生29名。健听组儿童共97名（男50名，女47名），其中三年级学生23名，四年级学生22名，五年级学生23名，六年级学生29名。两组被试的智力水平不存在显著差异（p＞0.05），实验前均签署了知情同意书。本研究获得西藏大学伦理委员会批准。

2.2 研究工具

2.2.1 抑制控制测试

研究采用经典的箭头Flanker任务对个体的抑制控制能力进行测查。程序采用E-prime 2.0软件编程，17英寸的笔记本电脑呈现刺激。实验开始前调整凳子与笔记本电脑的高度，保证被试平视时候的注视点在电脑屏幕中央。实验开始时，屏幕中心会呈现一个注视点“+”，呈现时间为500 ms，接着呈现500 ms空屏，再出现目标刺激1500 ms，如果被试在1500 ms内未反应，刺激条件自动消失。刺激条件由五个箭头组成，中间的箭头可能与两侧箭头的朝向相一致，也可能不一致。在一致性条件中，刺激条件与两侧刺激方向一致（＞＞＞＞＞或＜＜＜＜＜）；在不一致性条件中，刺激条件与两侧刺激方向相反（＞＞＜＞＞或＜＜＞＜＜）。采用按键反应来判断中间箭头的朝向，并记录反应时和正确率。测试包括12个练习试次和120个正式试次，被试每完成60个试次可休息1分钟，实验总时长约10分钟。

2.2.2 中国小学生数学基本能力测试量表

采用德国海德堡大学所编制的小学生数学基本能力测试量表的中国修订版（李丽, 2005）。该量表包含两个分量表，共12个分测试。其中数字抄写为热身试题，主要是让学生掌握测试方法，适应测试的环境，不计入量表分值计算；数学运算分量表由加法、减法、乘法、除法、填空和大小比较6个分测试组成，以此来评定学生的数学概念、运算速度及计算的准确性；逻辑思维与空间-视觉功能分量表由续写数字、目测长度、方块记数、图形记数和数字连接5个分测试组成，以此评定学生的数学逻辑思维、规律识别、空间立体思维和视觉跟踪能力。总分量表由所有的分测试（数字抄写除外）组成。每个分测试开始前有练习部分帮助被试了解测试内容，并且每个分测试均有严格的时间限制。其中乘法、除法两项仅测试四、五、六年级学生，其余10个分测试项目所有被试均须参加。问卷的内部一致性信度达到0.70以上，分半信度为0.83，整个量表校正信度为0.90，其他分测试重测相关系数均达到0.70以上（数字抄写与方块计数除外），其效度指标均达到测量学的标准。

2.3 实验设计

采用2（组别：健听组、听障组）×2（刺激条件：一致、不一致）×4（年级类型：三年级、四年级、五年级、六年级）的混合实验设计，其中组别、年级类型为被试间变量，刺激条件为被试内变量。

2.4 研究程序

实验的主试为心理学专业研究生和经过培训的聋校教师。在实验开始前确保聋校教师明白并熟悉测试方法及流程。正式实验在安静的室内进行，抑制控制能力测试由主试或聋校教师进行个别施测，数学基本能力测试采取集体施测方式，健听儿童由2名心理学专业研究生和班主任进行施测；听障儿童由2名心理学专业研究生和聋校教师进行施测。所有测试均使用统一的指导语和测试程序，被试在正式实验前进行练习，确保其充分理解测试后再进行正式实验。

2.5 数据处理

采用SPSS20.0进行统计分析，对被试的反应时、正确率、IIV进行2（组别：健听组、听障组）×2（刺激条件：一致、不一致）×4（年级类型：三年级、四年级、五年级、六年级）的重复测量方差分析。其中，IIV为每个被试在各个刺激条件下所有试次反应时的被试内标准差，即个体内反应时变异（焦彩珍, 2014; Moore et al., 2013），再对听障儿童各条件下的反应时、正确率、IIV与数学成绩进行了相关分析与回归分析。

3 结果

3.1 听障儿童与健听儿童的抑制控制能力分析

两组被试在两种刺激条件下的反应时、正确率、IIV结果如表1所示。

表1 两组被试在不同条件下的反应时、正确率和个体内反应时变异（IIV）（M±SD）

（1）反应时。刺激条件的主效应显著，F(1,186)=753，p＜0.001，一致条件下的反应时显著短于不一致条件的反应时。年级类型的主效应显著，F(3, 186)=11.80，p＜0.001，三年级的反应时显著长于四年级的反应时（p＜0.05），四年级的反应时显著长于六年级的反应时（p＜0.01），五年级的反应时显著长于六年级的反应时（p＜0.001）。组别的主效应显著，F(1, 186)=4.80，p＜0.05，健听组反应时显著长于听障组（p＜0.05）。刺激条件和组别的交互作用显著，F(1, 186)=6.50，p＜0.05，简单效应分析表明，在一致条件下，健听组儿童的反应时显著长于听障组儿童（p＜0.001）；在不一致条件下，听障组儿童与健听组儿童的反应时不存在显著性差异。

（2）正确率。刺激条件的主效应显著，F(1,186)=138.60，p＜0.001，不一致条件的正确率显著低于一致条件的正确率（p＜0.001）。年级类型的主效应显著，F(3, 186)=4.78，p＜0.001，三年级的正确率显著低于四、五、六年级的正确率（p＜0.05）。组别的主效应显著，F(1, 186)=5.60，p＜0.05，健听组正确率显著高于听障组（p＜0.05）。刺激条件和组别的交互作用显著，F(1, 186)=9.09，p＜0.01，简单效应分析表明，在不一致条件下，健听组儿童的正确率显著高于听障组儿童（p＜0.05）；在一致条件下，听障组儿童与健听组儿童的正确率不存在显著性差异。

（3）个体内反应时变异（IIV）：刺激条件的主效应显著，F(1, 186)=234，p＜0.001，一致条件下的个体内反应时变异显著低于不一致条件（p＜0.001）。年级类型的主效应显著，F(3, 186)=9.65，p＜0.001，三年级的个体内反应时变异显著高于四年级（p＜0.05），四年级的个体内反应时变异显著高于六年级（p＜0.05），五年级的个体内反应时变异显著高于六年级（p＜0.001）。刺激条件和组别的交互作用显著，F(1, 186)=17.20，p＜0.001，简单效应分析表明，在不一致条件下，健听组儿童的个体内反应时变异显著低于听障组儿童（p＜0.01）；在一致条件下，两组间不存在显著性差异。

3.2 数学基本能力测试结果比较

对听障组儿童与健听组儿童的数学基本能力测试结果进行比较。由表2可见，听障组儿童的总量表分、数学运算、逻辑思维与空间-视觉功能分值均显著低于健听组儿童。

3.3 抑制控制与听障儿童数学能力的关系

为分析抑制控制与听障儿童数学能力的关系，本研究对Flanker任务中一致条件、不一致条件及综合条件（所有条件的合成）下的反应时、正确率、IIV与数学运算测验成绩、逻辑思维与空间-视觉功能测验成绩进行相关分析与回归分析。根据表3可知，Flanker任务各条件下的反应时和逻辑思维与空间-视觉成绩显著负相关，相关系数r在-0.30～-0.27之间；与数学运算成绩显著负相关，相关系数r在-0.32～-0.20之间。各条件下的正确率和逻辑思维与空间-视觉成绩显著正相关，相关系数r在0.21～0.25之间；与数学运算成绩相关不显著。各条件下的个体内反应时变异IIV和逻辑思维与空间-视觉成绩显著负相关，相关系数r在-0.31～-0.22之间；一致条件下IIV、不一致条件下IIV与数学运算成绩显著负相关，相关系数r分别为-0.23与-0.21。进一步的回归分析表明，独立于年级和年龄，听障儿童的不一致条件下个体内反应时变异IIV是逻辑思维与空间-视觉成绩的显著负向预测因子，标准回归系数β为0.307，解释率为8.5%。

表2 各组被试数学能力测试结果比较（M±SD）

表3 Flanker任务各条件下的平均反应时、正确率、IIV与数学成绩的相关系数

4 讨论

4.1 听障儿童抑制控制能力的特点

本研究通过Flanker任务考察了听障儿童与健听儿童抑制控制能力的特点。首先，在正确率结果中，不一致条件下，听障组儿童的正确率显著低于健听组儿童；在一致条件下，两组不存在显著性差异。说明听障儿童的抑制控制能力落后于健听儿童，这与前人的研究结果相一致（朱文来,2014）。其次，在反应时结果中，一致条件下，听障组儿童反应时显著低于健听组儿童；在不一致条件下，两组不存在显著性差异。研究结果不同于前人的研究，其原因可能是，一致条件下实验任务比较简单，不一致条件下实验任务较难，健听儿童为了使所有实验试次都得到正确的反应从而使反应时间增长，进而出现了“速度与准确率权衡现象”（speed-accuracy trade off）。最后，在IIV结果中，不一致条件下，听障组儿童的IIV显著高于健听组儿童；一致条件下，两者不存在显著差异。研究结果进一步证实了听障儿童抑制控制能力低于健听儿童，听障儿童抑制控制能力存在一定缺陷。

本研究中反应时的结果与前人研究结果不一致，可能是因为大多数研究都关注个体表现的平均差异，却忽略了个体变异性解释的测量（MacDonald,Li, & Bäckman, 2009）。研究发现，个体内反应时变异IIV的测量结果比反应时更能体现认知功能的特点，以反应时的标准差为指标的IIV描述了行为表现在个体内的波动，而这种波动是与学习、发展过程中的持久变化相分开的（MacDonald,Nyberg, & Bäckman, 2006）。并且，IIV被认为是抑制控制与执行脑功能的重要行为指标，较低的IIV反映较好的执行功能与较好的认知控制，较高的IIV则反映较差的执行功能与较差的认知控制（Moore et al., 2013）。而本研究发现听障儿童IIV显著高于健听儿童，说明听障儿童在遇到冲突时难以将注意控制在适当的目标刺激上，不能很好地抑制无关信息的干扰，无法有效地使用协调策略进行合理的注意资源分配，表明了听障儿童较健听儿童表现出更差的抑制控制能力。这一现象也在抑制控制能力较低的儿童注意缺陷多动障碍（ADHD）与老年人的研究中发现（Frazier-Wood et al., 2012），说明IIV可以作为抑制控制能力的重要指标。因此，研究从正确率与IIV两个指标来看，听障儿童的抑制控制能力的确存在缺陷，这一结果进一步证明了听障儿童的抑制控制能力落后于健听儿童，同时也表明反应时指标对结果解释的局限性及IIV指标的适用性。

4.2 听障儿童抑制控制能力与数学基本能力的关系

听障儿童与健听儿童数学基本能力的测试结果发现，听障组儿童的数学运算能力、逻辑思维与空间-视觉能力均显著低于健听组儿童，说明听障儿童数学能力低下。这与前人的研究相一致（罗江洪, 王晶, 吴汉荣, 2007）。此外，对听障儿童的数学能力与抑制控制能力进行相关分析与回归分析发现，逻辑思维与空间-视觉成绩与Flanker任务的正确率显著正相关，数学运算、逻辑思维与空间-视觉成绩与反应时、IIV显著负相关，而在不一致条件下，IIV能够显著预测听障儿童的逻辑思维与空间-视觉能力。研究结果表明听障儿童抑制控制能力与数学能力密切相关。

研究发现，抑制控制是个体顺利完成某项认知活动所必需的内在机制和基本前提，如果抑制控制存在困难，个体的认知活动将出现显著的障碍。数学认知领域研究发现，数学学习困难儿童和注意缺陷多动症儿童的数学能力与抑制控制相关，而导致这两类儿童难以完成数学认知任务的原因是注意缺陷和抑制控制缺陷。即当儿童在遇到冲突的时候，难以将注意控制在适当的目标刺激上（Koontz, 1996; Pansky & Algom, 1999）。听障儿童与健听儿童激活相关信息能力并无差异，但听障儿童在面对复杂任务与注意多维度的情况下，无法抑制无关信息，因而难以将注意力聚集在关键信息上。尽管听障儿童想要抑制无关信息进入工作记忆系统，但与健听儿童相比，无关信息在听障儿童长时记忆里的激活会更加持久，并且会导致很多关键信息被忽略，进而对听障儿童的数学能力产生影响。

大量的神经心理学与脑成像的研究表明，数量加工与前额叶有着直接的相关，大量的数字神经元主要位于前额叶皮层，影响着数量加工的发展（Nieder, Freedman, & Miller, 2002; Sawamura,Shima, & Tanji, 2002），而数量加工能力是数学能力形成和发展的重要影响因素（陈陈, 2017）。因此，前额叶与数学能力密切相关。同时前额叶也是执行功能重要的神经基础，前额叶皮层和辅助运动区域、皮下纹状体丘脑与抑制控制能力关系密切（Aron et al., 2007; Ettinger et al., 2008）。可见抑制控制与数学能力激活的脑区存在重叠的部分，抑制控制与数学能力可能具有紧密的联系。而关于听障儿童神经心理学研究发现，听障儿童和健听儿童的左颞额区和前额皮层存在差异（Wolff & Thatcher, 1990），那么听障儿童与健听儿童前额叶的差异是否就是其抑制控制与数学能力低下的原因？以上研究为听障抑制控制能力与数学能力的关系提供了可能的证据。

5 结论

（1）听障儿童抑制控制水平显著低于健听儿童；（2）听障儿童数学能力测试成绩显著低于健听儿童；（3）听障儿童抑制控制能力与数学基本能力之间显著相关，且能够预测听障儿童的逻辑思维与空间-视觉能力。