陳麗蘭

［摘 要］ 為了研究聽障兒童空間能力的發(fā)展與智力和數(shù)學成績的關系，選取北京市、?？谑袃伤厥鈱W校的256名3～9 年級聽障兒童為被試，采用三維心理旋轉任務和瑞文推理測驗（簡化版）分別對聽障兒童的空間能力和智力進行測試。結果發(fā)現(xiàn)：1）與健聽兒童相比，聽障兒童的空間能力發(fā)展落后，但二者的發(fā)展趨勢基本一致，都在總體上隨年級（年齡）的增長不斷提高，在3年級時已經具備了空間（心理旋轉）能力，4年級水平最低，之后迅速上升，到6年級左右發(fā)展到高峰后有些回落；2）聽障兒童的空間能力與其智力和數(shù)學成績呈顯著正相關，聽障兒童的智力與數(shù)學成績呈顯著正相關；聽障兒童的空間能力正向預測了其數(shù)學成績；智力在空間能力與聽障兒童數(shù)學成績之間起部分中介作用。空間能力既直接影響聽障兒童的數(shù)學成績，也可以通過智力間接影響聽障兒童的數(shù)學成績。

［關鍵詞］ 聽障兒童；空間能力；數(shù)學成績；智力

［中圖分類號］ G 762? ［文獻標志碼］ A? ［文章編號］ 1005-0310（2023）03-0064-07

Abstract：? In order to explore the development of spatial ability of hearing-impaired children and its relationship with intelligence and mathematics achievement， 256 hearing-impaired children in Grade 3 to 9 from two special education schools in Beijing and Haikou participated in this study and finished all the tests of Mental Rotation and Ravens Progressive Matrices （simplified version） in the spatial ability and intelligence. The results are as the follows： （1） The development of spatial ability of hearing-impaired children lags? behind that of hearing children， but their development trend is basically the same， which shows the spatial ability is increasing with the growth of grade （age） in general. In?Grade 3 the spatial （mental rotation） ability is already possessed， while the level of development in Grade 4 is the lowest， and then it rises rapidly until reaching a peak in Grade 6 and falls back. （2）There is a significantly positive correlation between spatial ability and mathematics achievement of hearing-impaired children， and a significantly positive correlation between spatial ability and intelligence of hearing-impaired children. Spatial ability predicts hearing-impaired childrens mathematics achievement significantly， and intelligence plays partial mediating role between spatial ability and mathematics achievement. Spatial ability can directly affect the mathematics achievement of hearing-impaired children， or indirectly affect the hearing-impaired childrens mathematics achievement through intelligence.

Keywords： Hearing-impaired children；Spatial ability；Mathematics achievement；Intelligence

0 引言

空間與人類生存及其環(huán)境密切相關，人們在日常生活和科學活動中都應該具備一定的空間知識。為了更好地生活，人們必須理解、探索和把握空間?？臻g能力是人們從事生產勞動、發(fā)明創(chuàng)造所必需的基本素質［1］。在心理學上，心理旋轉是空間能力測試的一個很好的指標，以往的研究往往用心理旋轉測驗來測量空間能力［2-3］。

作為一種相對獨立的智力因素，空間能力是智力的重要組成部分。蔡華儉等［4］研究表明，心理旋轉能力與智商顯著相關。林仲賢等［5］對智障兒童的心理旋轉能力進行研究發(fā)現(xiàn)：智障兒童的心理旋轉能力明顯低于正常兒童，表明智力缺陷會影響兒童的心理旋轉能力。周珍等［6］對中學生空間能力的發(fā)展及其與智力的關系進行研究發(fā)現(xiàn)，空間能力與智商關系密切。祁樂瑛［7］研究大學生空間能力發(fā)展的影響因素時也發(fā)現(xiàn)，空間能力與智力顯著相關。盡管空間能力并非完全受智力影響，但作為個體認知的基本能力之一，它與反映認知水平的智力高度相關。

許多研究表明，空間能力與兒童的數(shù)學表現(xiàn)存在正相關，這可能是因為數(shù)學中的許多概念具有一定的形象因素。周珍等［8］對空間圖形及其推理與數(shù)學成績和智商關系的研究發(fā)現(xiàn)，數(shù)學成績差的學生，他們的空間能力測試成績顯著落后于數(shù)學成績好的學生。鄭麗華［1］在其研究中發(fā)現(xiàn)，空間能力較強的學生，其在幾何課程的學習中也可能獲得更好的成績。烏日娜等［9］的研究也發(fā)現(xiàn)，空間能力與數(shù)學成績顯著正相關，即空間能力測驗成績越優(yōu)異的學生在數(shù)學測驗中也越有可能取得好成績。

聽障兒童是指由于各種原因導致其雙耳聽力喪失或聽力減退，以致聽不到或聽不清周圍聲音的兒童［10］。研究發(fā)現(xiàn)，聽力損失會在一定程度上影響兒童的認知發(fā)展，但聽障兒童擅長視覺和動覺認知，他們可以通過視覺和動覺線索來補償其聽力障礙，且使用手語的聽障人士在視覺表象判斷、運動知覺和心理旋轉等方面具有一定優(yōu)勢［11］。對聽障兒童空間能力（心理旋轉）的比較研究表明，聽障兒童與健聽兒童在空間能力上沒有差異［12］。但是聽障兒童的空間能力與其智力是否相關？聽障兒童的空間能力是否影響其數(shù)學成績？其影響機制如何？這些問題有待進一步探究。眾多研究表明，小學到初中階段是兒童空間能力和思維發(fā)展的重要階段，因此，本研究以3～9年級聽障兒童為研究對象，探究聽障兒童空間能力的發(fā)展特點及其與智力和數(shù)學成績的關系，這不僅可以豐富對聽障兒童的認知研究，還可以為開發(fā)新的聽障兒童數(shù)學教育干預方案提供理論依據(jù)與數(shù)據(jù)支持。

1 研究方法

1.1 被試

本研究選取北京市、海口市兩所特殊學校的260名3～9 年級聽障兒童為被試，剔除了反應時超過3個標準差的4個無效數(shù)據(jù)后，有256名被試的數(shù)據(jù)進入最后的統(tǒng)計分析中。

有效數(shù)據(jù)包括：3年級21人，年齡10.31±2.14歲；4年級21人，年齡11.98±1.82歲；5年級30人，年齡12.83±1.83歲；6年級29人，年齡15.15±2.08歲；7年級47人，年齡15.43±1.70歲；8年級58人，年齡15.95±1.44歲；9年級50人，年齡16.57±1.38歲；男生131人，女生125人。

所有被試的視力（或矯正視力）正常，且都為中重度聽障。健聽兒童數(shù)據(jù)來自多維心理網絡平臺（www.dweipsy.com/lattice）數(shù)據(jù)庫，該數(shù)據(jù)是根據(jù)數(shù)據(jù)庫所有（超過5 000名）正常兒童的測驗結果（如空間能力）產生的常模（平均）分。

1.2 研究工具

1.2.1 空間能力

本研究采用三維心理旋轉任務來測試聽障兒童的空間能力，該任務由Vandenberg等人改編［13］。該測試由180個試次組成，每個測試題僅有2個選項，屏幕上方呈現(xiàn)1個三維圖像，并且在屏幕下方呈現(xiàn)另外2個三維圖像（如圖1所示），要求被試選擇屏幕下方與上方圖形旋轉后重合的圖形。匹配的圖像需要通過心理旋轉來識別，心理旋轉的角度是15的倍數(shù)，最小15度，最大345度；不匹配的圖像是目標圖像的旋轉鏡像。每個試次中，試題將保留在屏幕上，直到被試按下“Q”鍵做出反應選擇左側的圖像，或按下“P”鍵做出反應選擇右側的圖像。每個試次的間隔為1 000毫秒。

1.2.2 智力

本研究采用非言語圖形關系推理任務來測試聽障兒童的智力，該任務是瑞文智力測驗的簡化版［14］。測試中，每個題目僅有2個選項，總共有80道題，其中44道題來自瑞文智力測驗中的標準推理測驗，36道題來自高級推理測驗。要求被試根據(jù)圖形組合的規(guī)律，從兩個備選答案（圖形）中找出題目（上方大圖）中的缺失部分（如圖2）。若左邊答案正確，左手按“Q”鍵；若右邊答案正確，則右手按“P”鍵。

空間能力與智力測試的成績均采用校正分數(shù)，即以在規(guī)定時間內被試正確作答的題數(shù)減去錯誤作答的題數(shù)作為計分指標［15］。

1.2.3 數(shù)學成績

聽障兒童最近的數(shù)學期末考試成績將被用來作為衡量他們數(shù)學學業(yè)成績的指標。由于被試來自兩所特殊學校的不同班級，因此，對同一所學校同一年級的期末數(shù)學成績進行標準化，得到數(shù)學成績的標準分數(shù)（Z分數(shù)），該分數(shù)作為聽障兒童數(shù)學成績指標。

1.3 測試程序

所有測試任務均在特殊學校的電腦教室進行，在多維心理網絡平臺（www.dweipsy.com/lattice）上完成。主試是經過統(tǒng)一培訓的特殊學校啟聰教學部的教師，測試時間約為20分鐘，由2名主試施測，其中一名主試一邊展示測試流程，一邊用手語講解指導語；另一名主試巡視測試現(xiàn)場，應對突發(fā)情況并解決問題。每項測試任務均包括練習和正式測驗兩部分。練習部分需有反饋，確認被試明白指導語和操作規(guī)則之后才能進入正式測驗。測試結束后，系統(tǒng)自動記錄被試完成測試任務的正確率、反應時等數(shù)據(jù)。

1.4 數(shù)據(jù)處理

本文采用SPSS 22.0對數(shù)據(jù)進行處理和分析。

2 結果

2.1 聽障兒童空間能力的發(fā)展特點

為了考察聽障兒童空間能力的發(fā)展特點，對不同年級、不同性別聽障兒童的空間能力進行統(tǒng)計分析（見表1）。以聽障兒童的空間能力為因變量，以年級、性別為自變量，進行7（年級）×2（性別）的兩因素被試間方差分析，結果顯示：年級主效應邊緣顯著（F（6，242）=2.07，P=0.057），性別主效應不顯著（F（1，242）=2.24，P=0.135，P>0.05），年級與性別的交互作用不顯著（P>0.05）。對年級主效應進行事后LSD檢驗發(fā)現(xiàn)：4年級與6、7、8、9年級學生的空間能力差異顯著（P<0.05），P值分別為0.008、0.006、0.028和0.017；5年級與6年級（P=0.043）、5年級與7年級（P=0.043）的空間能力差異顯著（P<0.05）。聽障兒童的空間能力在4年級時水平最低，且與其他年級差異顯著（P<0.05）。

將3～9 年級聽障兒童的空間能力測試得分在多維心理網絡平臺數(shù)據(jù)庫的常模分中進行單樣本t檢驗（檢驗值50），結果顯示：聽障兒童的空間能力顯著低于健聽兒童（t=-4.74，P<0.001）。將3～9 年級聽障兒童的空間能力得分與健聽兒童的空間能力得分（常模分）分別進行單因素方差分析，得出兩組兒童在空間能力上的發(fā)展趨勢，并對其進行比較發(fā)現(xiàn)：聽障兒童與健聽兒童在空間能力上的發(fā)展趨勢基本一致（見圖3）。空間能力在4年級時水平最低，隨著年級的增高，兒童的空間能力不斷提高，到 6年級時發(fā)展到頂峰，之后開始回落。

2.2 聽障兒童的空間能力與智力和數(shù)學成績的關系

有關聽障兒童的空間能力、智力和數(shù)學成績的相關分析發(fā)現(xiàn)：聽障兒童的空間能力與智力呈顯著正相關（r=0.309，P<0.001），聽障兒童的空間能力與數(shù)學成績呈顯著正相關（r=0.229，P<0.001），聽障兒童的智力與數(shù)學成績呈顯著正相關（r=0.219，P<0.01）（見表2）。

2.3 智力在聽障兒童的空間能力和數(shù)學成績之間的中介作用分析

本文利用Baron等［16］的三步中介回歸分析法來分析智力在空間能力對聽障兒童數(shù)學成績影響中的中介作用，結果如圖4所示。第一步，計算空間能力對聽障兒童數(shù)學成績的影響，β=0.229，t=3.692，P<0.001，說明空間能力會顯著正向促進聽障兒童的數(shù)學成績；第二步，計算空間能力對智力的影響，β=0.309，t=5.187，P<0.001，說明空間能力會顯著正向影響聽障兒童的智力；第三步，用空間能力和智力同時預測聽障兒童的數(shù)學成績，結果發(fā)現(xiàn)，智力對數(shù)學成績的回歸系數(shù)顯著（β=0.163，t=2.527，P<0.01），空間能力對數(shù)學成績的回歸系數(shù)也顯著（β=0.178，t=2.751，P<0.05），說明智力在空間能力對聽障兒童數(shù)學成績的影響中起部分中介作用。中介效應占總效應的比例為21.99%。

本文采用Hayes介紹的Bootstrap方法［17］，進一步檢驗智力的中介作用，選擇model 4，設定Bootstrap 樣本量為5 000，結果顯示：智力的中介作用顯著，間接效應95%置信區(qū)間［LLCI=0.001 0，ULCI=0.007 2］不包含0，直接效應95%置信區(qū)間［LLCI=0.003 6，ULCI =0.021 7］也不包含0，說明智力在空間能力對聽障兒童數(shù)學成績的影響中起部分中介作用。[LM]

3 討論

3.1 聽障兒童空間能力的發(fā)展特點

現(xiàn)有研究表明，小學4年級（10～11歲）兒童已經發(fā)展出空間旋轉能力，從小學4年級到高中1年級，他們的個人空間旋轉能力發(fā)展迅速。幾乎所有群體都在高中1年級時達到頂峰，然后開始下降［4］。對健聽兒童空間能力的相關研究發(fā)現(xiàn)，個體的空間能力在初中階段發(fā)展最快，初中階段是青少年空間能力、特別是心理旋轉能力迅速發(fā)展的時期［7］。本研究發(fā)現(xiàn)，聽障兒童的空間能力得分顯著低于健聽兒童，但發(fā)展趨勢基本一致，都是總體上隨著年級增高而不斷提高，在3年級時已經具備了空間（心理旋轉）能力，到6年級時發(fā)展至頂峰，之后有些回落。本研究結果與王庭照［12］的研究結果部分一致，他是以14～17歲的聽障學生為研究對象，發(fā)現(xiàn)這一年齡階段聽障學生的心理旋轉能力處于發(fā)展時期，這與本研究結果基本一致。然而，王庭照［12］發(fā)現(xiàn)聽障學生在心理旋轉任務中的成績與健聽學生沒有顯著差異，這與本研究結果不一致。究其原因可能是由于兩項研究的被試選擇不同，前者研究中的被試總數(shù)為68名，基于性別、年齡和智力上的匹配，聽障兒童和健聽兒童各挑選了9 名被試；而本研究的被試總數(shù)為256名聽障兒童，健聽兒童的數(shù)據(jù)來自多維心理平臺數(shù)據(jù)庫。

本研究發(fā)現(xiàn)，聽障兒童空間能力發(fā)展的性別主效應不顯著，即未發(fā)現(xiàn)聽障兒童空間能力顯著的性別差異，這與許燕等［18］的研究結果一致。他們對2～4年級小學生的空間能力性別差異進行研究發(fā)現(xiàn)，各年齡組均未表現(xiàn)出顯著的性別差異。

但這與有些相關研究結果不太一致，如王庭照采用經典心理旋轉實驗材料比較聾人與健聽人空間能力的差異，發(fā)現(xiàn)無論是聾人還是健聽人都是男性的空間能力優(yōu)于女性［12］。

杜晗［19］研究發(fā)現(xiàn)：以正確率為指標，男女聽障學生的心理旋轉能力沒有顯著差異；而以反應時為指標時，男女聽障學生的心理旋轉能力差異顯著，男生的反應速度顯著快于同年齡段的女生。本研究中聽障兒童的空間（心理旋轉）能力在各年級組中未表現(xiàn)出顯著的性別差異，這可能是由于本研究以正確率為指標的原因。

3.2 聽障兒童空間能力與智力和數(shù)學成績的關系

本研究發(fā)現(xiàn)，聽障兒童的空間能力與智力和數(shù)學成績呈顯著正相關，即聽障兒童的空間能力越高，智力水平越高，數(shù)學成績越好，這與前人以健聽兒童為被試群體的研究結論基本一致［8-9］。聽障兒童的空間能力與智力之間的顯著相關性可能是由于空間能力本身是智力因素之一。在加德納提出的多元智力理論中，空間能力被列為智力的重要組成部分。本研究采用的智力測驗是瑞文推理測驗的簡化版，所有項目均由圖形構成，該測驗首先測量兒童對圖形感知、轉換及識別的認知能力，然后是在此基礎上的推理和計算能力?？臻g能力測試所使用的三維心理旋轉任務正是測試這樣的空間認知能力，它是瑞文測驗所測試能力的一個基本方面。因此，空間能力與智力顯著相關是理所當然的［4］。此外，空間能力作為數(shù)學認知能力的基本要素，是人們完成幾何題、應用題和其他復雜數(shù)學問題的重要能力之一［20］。在數(shù)學學習中，有大量與空間有關的概念以及與客體表征的操作有關的問題。因此，具有強烈空間認知傾向的個體往往會在數(shù)學學習中取得更好的成績。由于空間能力在數(shù)學學習中具有相當重要的作用，因此，提高學生的空間能力是提高其數(shù)學成績的一個重要途徑［21］。

本研究還發(fā)現(xiàn)，智力部分中介了空間能力對聽障兒童數(shù)學成績的影響，空間能力既直接影響聽障兒童的數(shù)學成績，也可以通過智力間接影響聽障兒童的數(shù)學成績。前人有關空間能力對數(shù)學成績影響機制的研究尚少，但已有研究認為，智力、數(shù)學成績和心理旋轉正確率之間存在一定的線性關系，具有相互參照的效能［22］。周珍等［8］?研究發(fā)現(xiàn)，中學生空間圖形認知能力的發(fā)展與其數(shù)學成績關系密切，且與智力存在顯著正相關。徐芬等［3］在調查初中生認知能力對學業(yè)成績的影響時發(fā)現(xiàn)，不同認知能力對數(shù)學成績的影響機制存在共同之處，基礎認知能力可以通過高級認知能力對學業(yè)成績產生影響，即空間能力對數(shù)學學業(yè)成績的影響是通過推理能力間接產生的。本研究結果也表明：聽障兒童的空間能力（基礎認知能力）可以通過智力（高級認知能力）對數(shù)學成績產生影響，這與徐芬等人的研究結論基本一致。

4 結論與啟示

4.1 結論

聽障兒童空間能力的發(fā)展落后于健聽兒童，但其發(fā)展趨勢與健聽兒童基本一致，都是隨著年級的增高而不斷提高，在3年級時已經具備了空間（心理旋轉）能力，在4年級時能力水平最低，之后迅速上升，到6年級時發(fā)展到高峰，之后有些回落。

聽障兒童的空間能力與智力和數(shù)學成績呈顯著正相關，聽障兒童的智力與數(shù)學成績呈顯著正相關；聽障兒童的空間能力可以顯著正向預測其數(shù)學成績；智力在空間能力與聽障兒童數(shù)學成績之間起部分中介作用?？臻g能力既直接影響聽障兒童的數(shù)學成績，也可以通過智力間接影響聽障兒童的數(shù)學成績。

4.2 啟示

本研究結果表明：3～9 年級是聽障兒童空間能力的發(fā)展時期，其中6年級是其空間能力發(fā)展的高峰，因此，我們應該抓住這一發(fā)展的關鍵時期，創(chuàng)造適合該年齡段聽障兒童心理發(fā)展的教育條件，重點安排教育教學任務，促進聽障兒童空間能力的發(fā)展。聽障兒童的數(shù)學成績通常落后于健聽兒童2～3.5年［23］ 。聽障兒童數(shù)學成績滯后的現(xiàn)狀使對聽障兒童數(shù)學成績影響機制的研究成為必需。本研究發(fā)現(xiàn)：聽障兒童的空間能力顯著正向預測其數(shù)學成績，空間能力既直接影響聽障兒童的數(shù)學成績，也可以通過智力間接影響聽障兒童的數(shù)學成績。因而，可以通過培養(yǎng)、訓練聽障兒童的空間能力來促進其數(shù)學成績的提升。

兒童的感知體驗和對物體的熟悉是空間能力發(fā)展的重要條件［1］，因此，可以充分利用聽障兒童的視知覺優(yōu)勢，加強其對空間物體的形狀、大小、遠近、深淺等表象的熟悉度，促進聽障兒童空間感知的形成，發(fā)展空間概念和認知，提高兒童的空間能力。同時，在聽障兒童的數(shù)學教學中，應加強直觀教學，增加教具和物理模型的展示，多提供手動操作材料，讓聽障兒童通過多角度的觀察、比較形成豐富的視覺表象，促進其空間能力的發(fā)展。

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（責任編輯 柴 智；責任校對?白麗媛）