国外近十年儿童早期模式能力研究综述
王佳
【摘要】模式能力是儿童早期数学能力的重要组成部分。本文主要从儿童早期模式能力的发展特点、儿童早期模式能力与其他认知能力的关系以及儿童早期模式能力的干预研究三方面对国外近十年儿童早期模式能力的相关研究进行梳理和评析。
【关键词】儿童;模式能力;近十年;综述研究
【中图分类号】G610 【文献标识码】A 【文章编号】1004-4604（2021）05-0030-04
模式（pattern）常常被描述为任何可预测的规律性，通常包含数、空间或逻辑关系。〔1〕模式能力是指在一组单位中发现规律的能力，如检测一系列单位（颜色、形状、物体、字母或数字）可预测地重复或增加。〔2〕近年来，研究者越来越认识到模式能力对儿童数学发展的重要意义。本文拟对国外近十年儿童早期模式能力的相关研究进行梳理和评析，以期对未来的研究有所启发。
一、儿童早期模式能力的发展特点
在儿童早期，儿童经历的模式类型主要包括重复性模式（有一个循环的结构，如ABABAB）和空间结构模式（几何形状的各种特征之间不变的关系，如三角形、正方形、矩阵和方格等）以及发展性模式（有规律地递增或递减，如2、4、6、8等）。〔3〕每种模式类型都涉及一系列的模式任务。常见的模式任务包括复制模式（即“制作相同的模式”）、创造模式（即“创建自己的模式”）、填充模式（即“填写缺少的元素”）和扩展模式（即“延续给出的模式”），此外还有抽象模式（即“用不同材料制作相同的模式”）和识别模式单元（即“识别模式结构”）。〔4，5〕
儿童早期模式能力的发展具有明显的年龄特征。3岁时，儿童的重复性模式能力有限，很难复制、填充、扩展简单的AB模式。4岁时，儿童能解决一些复杂的模式任务，如复制、填充、抽象AB模式，但无法给出明确解释。5岁时，儿童的ABC模式抽象和解释能力提升较明显，但尚未完全掌握模式结构。〔6〕4岁半到5岁半的儿童大多能够创造模式，还有一些儿童能关注到模式结构，但不能识别出重复单元。〔7〕这说明学前儿童基本上处于对重复性模式进行复制、创造、扩展和抽象的水平，缺乏对模式结构的识别能力。
在完成重复性模式任务的过程中，儿童会运用一定的加工策略。策略运用呈现任务化和逐渐精細化的特点。研究表明，3～5岁儿童策略的使用取决于任务复杂度：在复制和扩展模式任务中，儿童倾向于使用一对一的外观匹配策略，且视觉空间短时记忆有助于提高外观匹配策略使用的准确性;在识别重复单元的复杂任务中，儿童更可能使用关系相似策略，以便忽略较小的显著重复单元，识别出嵌入其中的更大、更复杂的单元。〔8〕总体来看，学前儿童比较倾向于使用外观匹配策略，很少准确使用关系相似策略。有研究者对加工策略类别进行了更为细致的划分，分为“不涉及模式”（使用模式外的元素以及模式中没有规律），“模式元素使用”（对模式单方面的理解，如颜色或形状，但无规律），“比较”（模式内或模式间元素的分类或比较），“关注序列”（聚焦元素序列，关注下一个是什么），“识别模式单元”（识别和使用重复单元）五种，反映了个体对重复性模式规则的理解逐渐加深。研究者通过对174名3～5岁儿童的研究发现，3岁儿童使用的策略主要为“不涉及模式”;4岁儿童似乎表现出对规律的认识，使用的策略类别增加，但尚有半数主要为“不涉及模式”;5岁儿童倾向于使用“比较”和“关注序列”策略，对“识别模式单元”策略的使用频率也是三个年龄段中最高的，但对策略的运用尚未表现出特定倾向，如简单任务可能激发高级策略，低级策略也可用于更复杂的任务中。〔9〕这说明学前儿童对模式策略的使用具有一定层次性和灵活性，逐步从关注外在感知特征过渡到对模式结构的理解，并受到年龄和任务复杂度的影响。未来研究可以对模式类型进行扩展，以全面把握儿童早期解决不同难度模式问题的策略使用特点。
相比重复性模式，发展性模式所涉及的规则更复杂，对儿童来说更困难。对5～6岁儿童的研究表明，在发展性模式扩展和抽象任务中，儿童主要表现为修改模式及反向扩展模式。〔10〕有研究表明，虽然发展性模式活动难度很大，但一部分4岁儿童已经具备相关能力。发展性模式比重复性模式困难可能不是由于二者认知过程不同，而是很大程度上受到模式任务复杂度及儿童自身经验的影响。〔11〕未来研究可以在扩大年龄段和样本容量的基础上，全面考察儿童早期模式能力的发展特征及影响因素，从而为实践提供更具针对性的指导。
二、儿童早期模式能力与其他认知能力的关系
近十年国外相关研究主要探讨了儿童早期模式能力与执行功能、数学能力等的关系。
1.儿童早期模式能力与执行功能的关系
执行功能主要包括工作记忆、抑制控制和认知灵活性三个核心成分。研究表明，执行功能中的工作记忆和认知灵活性有助于4～5岁儿童更好地学习重复性模式知识，其中工作记忆与模式能力的关系最为密切，尤其是与模式识别与模式创造能力的关系，而抑制控制则与重复性模式知识无显著相关。〔12〕总体来看，对于儿童早期模式能力与执行功能的关系，目前结论不一。这可能与研究中儿童年龄范围、测查模式类型、儿童自身模式经验以及执行功能的测量等因素相关。此外，对于执行功能中抑制控制成分与儿童早期模式能力不相关的研究结果，仍然缺乏合理的解释。儿童早期模式能力与执行功能的关系值得进一步研究，以更好地理解这些变量之间的准确关系。
2.儿童早期模式能力与数学能力的关系
对儿童早期模式能力与数学能力关系的研究主要集中于重复性模式。多项纵向研究表明，重复性模式能力不仅与儿童早期数学成绩相关，对其日后的数学成就也具有深远影响。在控制了语言、工作记忆等一般认知能力因素后，4～6岁儿童的重复性模式能力能够预测其半年和一年后的数学知识，尤其是计算能力。在控制了先前数学知识后，重复性模式能力仍然是算术知识的独特预测因子。〔13，14〕未来需要更多纵向实证研究以及更严谨的实验设计来进一步考察儿童早期模式能力与数学能力间的因果关系，从而为儿童早期数学教育理论与实践提供有益的启示。
三、兒童早期模式能力的干预研究
儿童早期模式能力的干预研究主要通过模式教学来追踪其对儿童模式能力以及学业成就发展的影响。基于早期数学模式测评（EMPA）任务对27名3～5岁儿童进行6个月重复和空间结构模式的干预发现，干预组的模式表现明显优于非干预组，不仅对模式重复单元和空间几何结构有更好的理解，而且能以正确形式去表征空间结构模式，而非干预组缺乏对模式重复单元和空间结构特征的认知，且一年后干预组在重复性、发展性模式和计算测试中的得分依然好于非干预组。〔15〕使用模式和结构数学意识项目（PASMAP）对300多名学前儿童（5岁）进行模式干预发现，实验组与对照组儿童在数学知识和推理能力发展方面明显不同，只有实验组儿童能在数学概念和过程之间建立直接联系，并出现概括的萌芽，实验组内一些能力较强的儿童还能够用模式和结构去构建新的、更复杂的概念。〔16〕基于模式和早期代数专门发展项目（PEAP）对202名4～5岁儿童实施12周的干预研究表明，被干预儿童的问题解决、抽象与概括、论证和推理能力等都有所发展，而这些能力的发展会促使儿童更加自信，参与度更高，坚持性更强，有助于儿童的入学准备。〔17〕以上研究表明，模式干预能够有效促进儿童模式能力与代数思维的发展，同时也证明了学前儿童有能力发展超出常规课程期望的数学模式和结构能力。
除此之外，还有研究者研究了使用高质量反馈方式对学前儿童进行模式干预的效果，发现成人提供指导性的解释和儿童自己概括出模式的解释都有助于儿童学习模式知识。〔18〕这表明高质量的反馈能够促进学前儿童发展高级的模式能力，成人应当注重对儿童模式问题解决过程的正向引导。未来可在此基础上做进一步的深入研究，探索教师和家长如何为儿童模式学习提供适宜的支持。
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