３～６岁儿童心理旋转能力的发展研究

来源:用户上传      作者: 刘秀环　钱　文　林泳海

　　【摘要】儿童心理旋转能力的发展特征研究对于早期教育来说具有重要的价值和意义。采用不同的刺激材料考察儿童心理旋转能力的研究结果表明，3~4岁儿童不具有心理旋转能力，4~5岁儿童开始形成心理旋转能力，大部分5~6岁儿童已具有对图形的旋转能力。4~6岁儿童的旋转能力存在性别差异，但未达到显著性水平。在不同的刺激材料上得分存在显著性差异。因此，我们应根据儿童的发展特点来设置课程，在游戏和生活中培养儿童的空间知觉能力，提倡个性化教育。
　　【关键词】心理旋转；空间能力；刺激材料
　　【中图分类号】G610 【文献标识码】A 【文章编号】1004-4604（2007）02-0040-05
　　
　　一、研究背景
　　
　　空间知觉能力是智力的一个重要因素。斯皮尔曼认为智力由一般能力和特殊能力组成。瑟斯顿认为斯皮尔曼的一般能力是由七种不同的心理能力组成的，他将空间知觉作为智力的七种因素之一。在吉尔福特提出的智力的三维结构模型中，内容维度也包含图形元素，它与操作、结果维度相结合所形成的智力成分属于空间知觉能力的范畴。卡特尔和霍恩提出流体智力和晶体智力的概念，其中流体智力中也包括空间知觉能力。在霍华德・加德纳提出的多元智能理论中，空间智能是一项独立的智力。〔1〕
　　几何与空间推理对于早期儿童是非常重要的，因为它涉及“抓住儿童生活、呼吸和运动的空间，为了更好地生存、呼吸和运动，儿童必须了解、探索和征服空间”（Freudenthal, in NCTM, 1989）。此外，几何和空间推理是早期儿童学习数学和其他学科的基础。〔2〕《幼儿园教育指导纲要（试行）》也指出，要“引导幼儿对周围环境中的数、量、形、时间和空间等现象产生兴趣”。〔3〕
　　因此，培养和发展儿童的空间知觉能力对于儿童智能的早期开发具有重要的价值和意义。空间知觉能力主要包括两个因子：空间定向和空间视觉化。空间视觉化是在心理上旋转、操作和扭转二维及三维刺激物的能力。因此，心理旋转能力是空间知觉能力的一个重要组成部分。了解儿童心理旋转能力的发展特征，有助于我们了解儿童空间知觉能力发展的特征，从而为早期教育的课程设置和教学提供参考。
　　心理旋转作为一种空间表征的转换形式，是认知心理学家关注的焦点。有关心理旋转的经典实验是Roger Shepard 和Jacqueline Metzler(1971)的心理旋转实验。他们的实验结果表明，旋转角度与反应时呈线性关系。
　　自20世纪60年代起，认知心理学已经开始对心理想象进行研究。1966年，皮亚杰等人提出假设：学前阶段的儿童不能在心理想象中表征运动。 Marmor（1975）对5岁和8岁儿童进行了心理旋转的实验研究，发现5岁和8岁儿童的反应时和旋转角度呈线性关系，这意味着两组儿童都能在他们的想象中表征旋转。Marmor因此否定了皮亚杰的假设。〔4〕侯公林、缪小春（1998）用旋转的米老鼠图形作为测试项目，对133名3.5~6.5岁的幼儿进行心理旋转实验研究，发现幼儿在4岁时已经开始形成心理旋转能力，其发展呈连续性；男女性别差异存在，但统计结果无显著性意义；男女幼儿在5~6岁都有一个负增长阶段。〔5〕有学者（Jane E.Platt & Sophia Cohen,1981）对5岁和8岁儿童的心理旋转能力作了研究，发现未经过训练的5岁儿童不能产生反应时和旋转角度之间的线性关系。在旋转角度大于90度时，5岁儿童会产生更高的错误率。〔6〕
　　在男女性别差异上，大多数研究表明，男性的视空间技能要好于女性。在心理旋转测验上，性别差异真实存在，并且随年龄增长，差异会变得非常大。Maccoby 和Jacklin (1974)认为空间技能上的性别差异出现在青春期的初期。与这种观点相对，很多研究表明在完成空间任务上的性别差异在学前阶段就已出现。一些研究发现年幼儿童在完成涉及心理旋转的空间任务上存在性别差异（Cronin,1967）。Utall等人(1999)发现，5岁男孩在解释一个空间地图时的表现要好于女孩，特别是当地图代表空间的一种旋转时。在空间知觉能力上性别差异最早展现在涉及心理旋转的任务上。更多的报告指出，心理旋转任务上的性别差异从8岁开始。〔7〕
　　本研究的目的旨在初步探查我国3~6岁儿童心理旋转能力的发展特征，以便为幼儿园教育实践提供理论参考。
　　
　　二、研究对象与方法
　　
　　（一）研究对象
　　选取上海市某幼儿园的120名幼儿作为被试，其中小、中、大班各40人（分别为20男20女），分为3～４岁、４～５岁、５～６岁三组，平均年龄分别为3岁7个月、4岁7个月、5岁9个月。由于测试过程中数据流失，有效数据为119人，小班为39人（20男19女），中、大班各40人。
　　
　　（二）研究方法
　　本研究主要采用实验法。
　　实验采用具体图像、抽象图形和几何图形对儿童的心理旋转能力进行测试，每种类型有三个图形。用于测试的图形为标准刺激的旋转图形和它的镜像，旋转角度分别为0度、45度、90度、135度、180度、225度、270度、315度，共72道题目。实验采用四选一的选择题形式，题目通过电脑呈现。
　　实验采用单独测试的方法分别进行。电脑屏幕上同时向被试呈现五张图片，分成两排，上面一排一张图片居于中间，为标准刺激；下面一排是四张图片一字排开，其中一张是标准刺激的旋转图形，另外三张分别是标准刺激旋转图形的镜像图形。主试操作电脑，进入实验系统。实验的指导语为：“小朋友，你看这里有一张图片，一个小朋友把它转来转去，结果这张图片跑到下面藏起来了。请你找找看，下面四张图片，哪一张是由它变来的。”
　　儿童用手指出他选择的答案，主试在电脑上进行操作，直至72道题目全部完成，实验结果直接保存在电脑中。统计计分的方法为正确1分、错误0分。数据用SPSS 12.0 进行统计分析。
　　
　　三 、研究结果与讨论
　　
　　（一）心理旋转能力的年龄特征
　　不同年龄儿童的心理旋转能力得分存在显著性差异。3~4岁组儿童不存在心理旋转能力，部分儿童表现为注意力不集中，不理解指导语，如有的儿童说“没有一样的”；大部分儿童倾向于选择标准刺激的镜像，他们无法区分左右，无法将一个图形与它的镜像区分开来；小部分儿童知道旋转，但选出的答案大多是错误的。
　　4~5岁组儿童平均得分高于3~4岁组儿童，但个体差异较大。有30%（13个） 的儿童表现和3~4岁组儿童类似，倾向于选标准刺激的镜像或乱指；部分儿童知道进行旋转，但无法选出正确答案；部分儿童已能很好地进行旋转，最高得分为63分。
　　5~6岁组儿童大部分已经具有心理旋转能力，能通过旋转正确完成任务；只有小部分儿童知道旋转但无法正确完成任务，错误率较高。女孩的反应普遍比男孩慢。
　　
　　信息加工的核心观点是，个体能执行大量不同的认知操作活动，这些活动的质量和数量都随着年龄的变化而变化。〔8〕本实验结果表明，3~6岁儿童之间心理旋转能力存在显著性差异，心理旋转能力随着年龄的增加而提高。3~4岁组儿童基本不具有心理旋转能力，得分处于随机水平。4~5岁儿童心理旋转能力得到提高，部分儿童已能进行心理旋转。这与以往的研究结果一致。部分儿童从4岁开始已能进行心理旋转，但是儿童个体之间存在较大差异，开始形成心理旋转能力的时间也不一致。部分4~5岁组儿童已经知道用旋转的方式来完成测验任务，但结果仍然是错误的，这可能与这一年龄阶段儿童的信息加工资源的有限性有关。

　　4~5岁可能是儿童心理旋转能力发展最快的一个阶段，尤其是男孩。5~6岁组儿童在心理旋转能力测验上的得分普遍较高，说明5~6岁儿童已经基本具有心理旋转能力。这同样否定了皮亚杰的结论：儿童在8岁左右才开始具有心理旋转能力。
　　
　　（二）心理旋转能力的性别差异
　　在本实验中，由于3~4岁儿童普遍不能进行心理旋转，所以在后续的分析中不作考虑。4~6岁儿童均未出现性别差异。4~5岁组女孩的得分要高于男孩，但没有达到显著性水平。5~6岁组女孩的得分要低于男孩，也没有达到显著性水平。
　　
　　以往的研究表明，在心理旋转能力测验上，性别差异真实存在。在本实验中，4~5岁组儿童心理旋转存在差异，女孩得分高于男孩， 5~6岁组男孩高于女孩，但都未达到显著性水平。这可能与测验所采取的形式和指导语有关，女孩的观察更为仔细，注意力比男孩集中。4~5岁组男孩很多不能集中注意力，表现为随机选择，不能理解指导语。5~6岁组女孩反应速度与男孩相比普遍较慢。实验中采取的不同策略同样会影响实验的结果，有的儿童会把头歪过去看，有的儿童会倾向于指出同一个答案，有的儿童会按逆时针旋转与标准刺激作比较，有的儿童会将标准刺激按顺时针旋转与四个选项作比较。这些都可能是影响实验结果的重要因素。另一种可能是在心理旋转上的性别差异随时间发展，并未在儿童早期展现出来。〔9〕
　　
　　（三）在不同刺激材料上的差异
　　4~6岁儿童在不同刺激材料上的得分存在显著性差异。4~5岁组儿童和5~6岁组儿童在不同刺激材料上的得分均存在显著性差异。4~6岁男孩、4~6岁女孩在不同刺激材料上的得分也存在显著性差异。其中4~5岁组男孩在不同刺激材料上的得分不存在显著性差异，4~5岁组女孩在不同的刺激材料上的得分存在显著性差异，5~6岁组男孩、5~6岁组女孩在不同刺激材料上的得分均存在显著性差异。
　　
　　实验结果表明，在不同的刺激材料上，儿童表现出来的心理旋转能力存在差异，其中具体图像最好，几何图形最差，抽象图形居于两者之间。4~5岁组男孩在不同刺激材料上的得分不存在显著性差异，这可能与这一年龄阶段男孩的注意力不集中和理解指导语上存在问题有关。5~6岁组女孩、4~6岁组男孩在不同刺激材料上的得分存在显著性差异，这与图形的抽象程度有关，但抽象图形的得分没有达到最低，可能是因为抽象带有某种意义，儿童在接受教育的过程中已经看懂这些图形，这可能会影响儿童对它的加工和认知。
　　
　　（四）在不同旋转角度上的差异
　　从4~6岁儿童的整体得分来看，在小于180度时得分随着角度的增加而减少，在180度时得分最少，此后随着角度的增加，得分增加。4~5岁组儿童得分随着角度的增加而减少，但是在180度时得分却高于在相邻角度上的得分，原因不明。5~6岁组儿童得分在小于180度时随着角度的增加均匀减少，180度时最低，此后随着角度的增加，得分增加。
　　
　　4~5岁组儿童的旋转角度曲线在180度时并没有达到最低，这可能与4~5岁组儿童中部分儿童随机选择有关，也可能是他们在旋转180度时，不用旋转的策略，而是采用猜测等方法来完成任务。5~6岁组儿童的旋转角度曲线在180度时达到最低，角度与在测验上的得分呈线性关系。这说明5~6岁儿童大部分已能运用心理旋转来完成任务，已经具有对各种图形的旋转能力。
　　
　　四、研究结论与教育建议
　　
　　1．根据儿童的发展特征来设置课程
　　要发展和培养儿童的空间知觉能力，就应该对儿童空间知觉能力的发展特点有足够的了解和重视。3~4岁儿童不具有心理旋转能力，4~5岁儿童已经开始形成心理旋转能力，但不同儿童的形成时间可能不同。5~6岁儿童大部分已经具有心理旋转能力。由此，我们可以看出，4~5岁可能是儿童心理旋转能力形成和发展的重要时期，也可能是空间知觉能力发展的关键时期。在这一阶段，应该增加有关几何与空间的教学内容，创设适宜的环境，提供适宜的材料，促进儿童发展。
　　
　　2．在游戏和生活中注重儿童空间知觉能力的培养
　　儿童在不同刺激材料上的表现不同，说明在不同的发展阶段，儿童对不同材料的操作水平是不一样的，同时也说明教育会影响儿童空间知觉能力的发展。在不同的阶段，应该为儿童提供不同的活动材料，如更应该为4~5岁儿童提供具体材料等。在几何和空间教学中，尤其是在进行几何图形的教学时，可以考虑运用具体图像和抽象图形作为辅助材料。
　　
　　3．提倡个性化的教育
　　 在本实验中，儿童的心理旋转能力存在性别差异，但未达到显著性水平，这可能与测试方式和样本数量有关。但不同儿童形成心理旋转能力的时间不同，存在很大的个体差异。在教育中，我们要关注儿童的个体差异和不同的发展水平，在课程的设置和实施上要有弹性。同时，我们还要关注儿童个体差异产生的原因，尽早发现问题，进行适时干预，以促进儿童的发展。
　　
　　参考文献：
　　〔1〕DAVID R SHAFFER.发展心理学：儿童与青少年〔M〕. 邹泓，等，译.北京：中国轻工业出版社，2005：276,317-324.
　　〔2〕DOUGLAS HCLEMENTS， JULIESARMA. Engaging young children in mathematics〔M〕. London: Lawrence Erlbaum Associates，2004.
　　〔3〕教育部.幼儿园教育指导纲要（试行）.幼儿教育，2001,（9）.
　　〔4〕DAVID FOULKES，BRENDA SULLIVAN, MICHAEL HOLLIFIELD, et al. Mental rotation, age, and conservation〔J〕. The Journal of Genetic Psychology, 1989，150(4)： 449-451.
　　〔5〕〔8〕侯公林，缪小春,等.幼儿二维心理旋转能力发展的研究〔J〕.心理科学,1998,(6):494-497.
　　〔6〕JANE E PLATT, SOPHIA COHEN. Mental rotation task performance as a function of age and training〔J〕. The Journal of Psychology, 1981,108：173-178.
　　〔7〕〔9〕SUSAN CLEVINE,JANELLEN
　　HUTTENLOCHER, AMY TAYLOR， etal.Early sex differences in spatial skill〔J〕. Developmental Psychology, 1999，35： 940-949.
　　
　　On Improvement of Mental Rotation in 3-through 6-year-old Children
　　Liu Xiuhuan， Qian Wen
　　(College of Preschool and Special Education, East China Normal University, Shanghai, 200062)
　　Lin Yonghai
　　(College of Educational Science, Guangxi Normal University, Guilin, 541004)
　　【Abstract】Mental rotation, a kind of spatial transformation, is very important for early childhood education. Stimulus-specific researches on child mental rotation found that 3-through 4-year-old children are not capable of building the mental image; the 4th and 5th years are the period when children develop their metal rotation; and most of the children have built their mental rotation, which features slight gender-specific differences but huge stimulus-specific ones, between the 5th and 6th years. Hence curriculum designing should encourage individual-specific education, developing child spatial ability in games and everyday life by taking into account the particularities of child development.
　　【Keywords】mental rotation; spatial ability; stimulus

转载注明来源:https://www.xzbu.com/9/view-947205.htm