科研进展
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  • 周新林课题组发现视觉形状知觉能力是儿童语言和数学能力的共同关键认知基础
     
          2019年3月,北京师范大学认知神经科学与学习国家重点实验室周新林教授课题组在心理科学领域Top期刊《Cognition》发表了题为“Visual form perception is fundamental for both reading comprehension and arithmetic computation”的论文,报告了关于视觉形状知觉能力是儿童语言和数学能力的共同核心认知基础的重要发现。从而为基于认知训练事半功倍地同时提升儿童语言和数学能力提供了理论基础。

          以往心理学实证研究将语言和数学分割开来,分别研究语言和数学的认知机制,从而用不同的训练方法提升儿童的语言或数学成绩。该研究揭示了语言和数学能力具有共同的核心认知机制——视觉形状知觉。此外,我们还发现近似数量系统加工能力(2015 年度中国科学院文献情报中心与汤森路透旗下的知识产权与科技事业部联合发布的经济学、心理学及其他社会科学领域的10 大前沿研究问题之一)不仅像过去人们认为的那样是数学能力的认知基础,也同样是语言能力的认知基础。

          该研究检验了1099名小学3-5年级学生的认知与学业能力。其中语言加工能力主要考察阅读理解(句子填空),数学加工能力主要考察算术计算(20以内的简单减法和两位数减法),视觉形状知觉能力使用经典的图形匹配任务测查,近似数量系统加工能力使用点阵数量大小比较任务测查。一般认知能力包括加工速度(用简单反应时任务测查)、一般智力(用瑞文推理任务测查)、空间加工(用三维心理旋转任务测查)、工作记忆(用空间工作记忆任务测查)和注意能力(用视觉追踪任务测查)。

          结果发现,即使控制了年龄、性别和以上五种典型的一般认知能力,视觉形状知觉能力和近似数量系统加工能力依然对语言加工和数学加工能力发挥共同的关键作用(如图1),并且视觉形状知觉能力可以解释近似数量系统加工能力对语言加工和数学加工能力的作用,即再控制了视觉形状知觉成绩后,近似数量系统加工能力对语言加工和数学加工能力的作用不再显著。

          该结果说明,语言加工和数学加工共享相似的关键认知基础,即视觉形状知觉能力。该结果提示我们,可以使用基于视觉形状知觉的认知训练同时提升儿童的语言和数学能力。

          课题组崔佳歆老师和已经毕业的博士生张译允(现就职于辽宁师范大学)为论文共同第一作者,周新林教授为论文通讯作者。

          论文信息:Cui, J. #, Zhang, Y. #, Wan, S., Chen C., & Zeng, J., Zhou, X.* Visual form perception is fundamental for both reading comprehension and arithmetic computation. Cognition, in press.
       
     
    图1:视觉形状知觉(视知觉图形匹配任务)在语言和数学能力中都发挥关键作用。