焦虑情绪对大班幼儿算术运算的影响

宋兵

[摘要]焦虑情绪会对成人和青少年完成认知任务产生负面影响。这一规律是否也适用于学前儿童？本研究以122名大班幼儿为对象，考察了两种焦虑条件对幼儿完成算术任务的影响。结果表明，不论是加法运算还是减法运算，特质焦虑均产生了影响，但状态焦虑并不会对幼儿的算术运算产生显著影响。

[关键词]焦虑；特质焦虑；状态焦虑；算术运算；幼儿

[中图分类号]G610 [文献标识码]A [文章编号]1004-4604（2014）01/02-0054-05

焦虑是个体为应对潜在的威胁、刺激所表现出的紧张、警觉、退缩等一系列行为、生理和心理上的复合反应。大量研究表明，焦虑对个体的感知觉、注意、记忆、执行功能等认知加工过程有广泛影响。Eysenck等人提出的加工效能理论认为，当焦虑情绪占用了工作记忆资源时，用于认知加工的工作记忆资源就会相应减少，从而导致认知加工效率的降低。这一理论被广泛应用于解释焦虑对各种认知过程产生的影响。此后，Eysenck等人又在加工效能理论的基础上进一步提出注意控制理论，更加深入地解释了焦虑情绪对认知加工过程的影响机制。该理论认为，当个体焦虑水平增加时，会加大自下而上的基于刺激的注意控制权重，从而破坏自下而上和自上而下的注意控制平衡。这种注意控制的失衡最终会导致认知任务的效率受损。

数学是一种涉及抽象思维表征的认知加工过程，同样会受到焦虑情绪的影响。已有研究证实，焦虑对计数，算术计算，以及数学计算策略等都有负面影响。即使是数学能力较好的个体。在焦虑条件下也会表现出较差的数学成绩。但不同条件下产生的焦虑对算术运算的影响是否一致，学界仍存在较大争议。如焦虑对不同难度的数学任务的影响是否一致？有研究指出，只有复杂的数学任务才会受到焦虑情绪的影响，但也有研究表明简单的任务同样会受到焦虑的影响。此外，不同类型的焦虑对数学成绩的影响也存在差异。焦虑可分为特质焦虑和状态焦虑，前者是稳定的性格倾向，后者是在特定条件下所表现出来的即时情绪激发。已有的关于焦虑情绪和数学学习关系的大多数研究通常关注的是特质焦虑。有少部分研究关注到了状态焦虑，例如，关于限时完成数学任务的研究，在社会性关注条件下的数学加工，等等。但状态焦虑是否会对数学任务产生影响结论并不一致。此外，特质焦虑与状态焦虑是否存在交互关系也尚不清楚。

此外，以往相关的研究，对象大多为学龄儿童或大学生，较少关注学龄前儿童。学龄前儿童虽然已经具备了一定的基本数学知识和运算能力。但他们所具有的大多为非正式的数学知识。同时，学龄前儿童处于自我能力和自我信念形成的关键期，也是数学学习态度的形成时期。学龄前儿童的焦虑情绪与数学认知在关系上是否与学龄儿童表现出一样的规律，状态焦虑和特质焦虑在学龄前儿童的数学认知中分别会产生什么样的影响等，都是值得进一步探讨的问题。为此，本研究以大班幼儿为对象，让不同特质焦虑水平的幼儿在不同状态焦虑激发条件下开展简单的算术运算，以考察不同类型的焦虑对学龄前儿童算术运算的影响。

一、研究对象与方法

（一）被试

本研究以整群抽样的方法，抽取了上海市5所幼儿园的303名大班幼儿为研究样本。研究过程中，向303位幼儿的父母发放了《spence幼儿焦虑问卷（父母版）》，回收问卷272份，回收率89.80%。删除16份信息填写不完整的问卷，并通过测谎题剔除无效问卷19份，最后得到有效问卷237份，有效率87.13%。有效问卷所涉的被试月龄M=74.93，SD=3.93。其中，女孩121人，男孩116人。

将《Spence幼儿焦虑问卷（父母版）》得分从高到低排列，选出前27%的所涉幼儿为高特质焦虑组（64人），后27%为低特质焦虑组（64人），再分别将高、低特质焦虑组的被试分别随机分为两组，一组接受状态焦虑激发，一组不接受状态焦虑激发。由此得到四个组别：低特质焦虑一状态焦虑不激发、低特质焦虑一状态焦虑激发、高特质焦虑一状态焦虑不激发、高特质焦虑一状态焦虑激发，详见表1。在实验过程中，2名幼儿因指导语理解和数学能力问题，4名幼儿因生病和外出旅游等原因未能完成实验，最终有效被试为122人。

（二）材料与实验程序

本实验采用的是2（高特质焦虑、低特质焦虑）×2（状态焦虑激发、状态焦虑不激发）的两因素被试间实验设计。因变量为被试在计算式正误判断中的反应时。

1.实验材料

特质焦虑量表。特质焦虑测量采用中文版《spence幼儿焦虑问卷（父母版）》。该问卷主要为幼儿行为描述，为五点计分量表，从“从来没有”到“总是如此”，分别计1～5分。问卷由父母填写，包括5个焦虑类别28个题目。该量表由王美芳等人翻译并做过修订，信效度检验表明，量表具有较高的信度和效度。为保证问卷填写的真实性，本研究增设了一个重复题目作为测谎题。在后期数据处理中，如果前后两个相同题目的回答相差大于2分，则视为无效问卷。

状态焦虑激发程序。该程序参照并修订自Gunnar等人设计的困难任务激发程序。该设计要求幼儿在30秒时间内将26个散乱的英文字母木块按对应的顺序放回拼图板的凹槽内。幼儿在操作时，主试在幼儿正前方放一个倒计时时钟，并在倒数最后10秒时提醒幼儿：“时间不多了。”为达到更好的激发效果，本研究加入了社会性关注因素，即在幼儿操作时用录像机进行全程录像，并告知幼儿：我们会把你的表现拍下来给其他小朋友看的。

计算式正误判断任务。该任务参照并修订自Rivera等人所设计的计算式判断任务。在屏幕上呈现一位数的加法和减法计算式。所用的数和计算结果都小于10。其中一半为正确计算式（2+1=3，7-2=5），一半为错误计算式（4+5=2，5-3=1）。计算式为白颜色，背景为黑颜色，图片大小为1280×768，数字大小为2cm×3cm，运算符号大小为2cm×2cm。指导语为：有个小朋友做了一些数学题，你来帮他看看做对了没有，如果做对了，就按鼠标绿色的这边，如果做错了，就按鼠标红色的这边。

实验设备。图片通过14英寸笔记本电脑屏幕呈现，分辨率为1280×768，刷新频率为75Hz，使用E-primel.1编制程序并记录被试的反应时和错误率。反应设备为惠普无线鼠标，分别在鼠标左右按键上贴上红色和绿色的贴纸。如果计算式正确则按绿色按键，计算式错误则按红色按键。

2.实验程序

状态焦虑激发组幼儿先进入激发程序，后进行计算式正误判断。不激发状态焦虑组幼儿不进入激发程序，直接进行计算式正误判断。判断任务包括加法和减法两个部分，每个部分两个区组，每个区组24个试次。具体过程为：让幼儿坐在距离电脑前50cm处，眼睛与屏幕中心处于同一水平，双手食指分别放在鼠标的左键和右键上。在1000ms时电脑屏幕上出现“*”号。而后出现一个1000-3000ms的随机黑屏遮蔽刺激，随后出现计算式，呈现时间为10s。幼儿通过无线鼠标左右键进行反应，如果10s内幼儿无反应则自动进入下一个试次。为确保幼儿理解指导语，在正式实验之前先让幼儿完成10个试次的练习任务，正确率超过70%后才进入正式实验。为平衡实验间的影响，一半幼儿先完成加法计算式判断，另一半幼儿先完成减法计算式判断。

二、研究结果

本研究首先采用Excd对数据进行了筛选，删除减法和加法最开始两个试次，以及均值为三个标准差之外的反应时数据，删除的极端值分别占加法和减法运算总试次的4.58%和4.32%，然后求出每个被试的平均正确反应时和平均错误率，删除错误率高于30%的被试。最后使用SPSS19.0对所得数据进行统计分析。加法和减法的配对样本T检验结果显示，减法计算式判断反应时（4233.11±1073.69）要显著慢于加法计算式判断反应时（3654.02+1199.75）：t（106）=-7.56，p<0.01。

（一）不同焦虑条件下的加法计算式判断

在加法计算式判断任务中有13名幼儿因错误率超过30%，相关数据被删除，最终有效被试为109人，描述统计结果见表2。以加法计算式判断的反应时为因变量，对特质焦虑（高特质焦虑、低特质焦虑）和状态焦虑（激发、不激发）进行两因素方差分析，结果表明，特质焦虑的主效应显著。高特质焦虑的个体反应时显著高于低特质焦虑个体：F（3，105）=6.81，p<0.05。状态焦虑的主效应不显著，特质焦虑和状态焦虑的交互效应也不显著。

（二）不同焦虑条件下的减法计算式判断

在减法计算式判断任务中有14名幼儿的错误率超过30%，相关数据被删除，最终有效被试为108人，描述统计结果见表2。以减法计算式判断的反应时为因变量，对特质焦虑（高特质焦虑、低特质焦虑）和状态焦虑（激发、不激发）进行两因素方差分析，得到了与加法计算式判断类似的结果。特质焦虑的主效应边缘显著，高特质焦虑的个体反应时显著高于低特质焦虑个体：F（3，104）=3.76，p=0.055。状态焦虑的主效应不显著，特质焦虑和状态焦虑的交互效应不显著。

三、讨论

本研究表明，不同特质焦虑的幼儿在完成数学计算判断时有显著差异。特质焦虑作为一种稳定的人格特质，对算术运算的认知加工过程产生的影响在幼儿阶段就表现出来。注意控制理论能很好地解释这个结果。学前阶段的大班幼儿前额叶皮质发育尚未成熟，注意控制系统不完善，因此焦虑情绪对工作记忆的影响会很大，从而造成了对其算术运算能力的负面影响。但也有研究者提出过不同意见，他们认为，这可能是由个体本身的数学能力造成的，并非受到了焦虑的影响。这个问题的确值得讨论。一方面，排除数学能力的因素，焦虑确实会对个体数学认知产生影响，即便是数学能力较好的个体，在焦虑状态下也会表现出比自己实际数学能力差的成绩；另一方面，认知神经科学的研究表明，个体在焦虑状态下从事数学学习任务时杏仁核和前额叶会被激活，这些区域与恐惧情绪刺激与注意调控相关，会直接影响到个体的数学认知过程。所以，我们认为，焦虑情绪可独立于数学能力之外对数学认知产生负面影响。

与预期不一致的是，不同的状态焦虑激发并没有产生主效应和与特质焦虑的交互效应。这表明，即时的状态焦虑并没有对幼儿的算术运算产生影响。通常，对于成人而言，状态焦虑的激发会放大特质焦虑的负面作用，从而对个体的数学认知产生更加显著的影响。因此，我们预计高特质焦虑的幼儿在状态焦虑激发条件下表现会更差。但实验结果并没有支持这一预计。事实上，已有的相关研究结论也不一致。如，通过设置限时条件来增加状态焦虑，结果发现虽然限时会使被试完成数学任务的时间变长，但不同焦虑组的个体并没有因为限时而产生显著差异。根据状态焦虑激发程序，本研究试图证实，困难任务和社会性关注两种激发方式相结合创造的状态焦虑激发情景，可在一定程度上达到较好的激发效果。但实验表明，对于大班幼儿而言，状态焦虑对其算术运算的影响表现出了不同于成人的规律。我们的理解是，这可能与幼儿开展的主要是非正式的数学学习，更多采用形象化表征方式有关，与成人所开展的主要以抽象符号为表征方式的数学学习存在很大的不同。需要强调的是，考虑到研究伦理，研究者不宜对幼儿做太高程度的状态焦虑激发。因为有研究表明，压力情境下所激发的糖皮质激素对认知系统的作用会表现出与Yerles&Dodson法则一致的倒U型曲线，即适当的焦虑激发反而会对认知加工产生积极影响。这里可以推论的是，在不知道激发程度的情况下，焦虑对算术运算的影响存在多种可能。所以，焦虑激发程度与认知加工的关系是以后需要深入研究的问题。

减法运算的复杂程度比加法更高。从反应时上可以看出，被试在减法运算上的时间要显著长于加法。但也有被试在任务难度更高的减法运算上表现出与加法任务类似的结果，这说明任务难度的增加并不一定对特质焦虑与算术运算这对关系产生影响。有研究发现，任务难度会对焦虑一数学认知的关系产生影响，简单任务中个体所需要消耗的工作记忆资源相对较少，从而使得焦虑产生的负面效应较小，而复杂任务所需要消耗的工作记忆资源较多，从而使焦虑产生了更多的负面效应。但本研究的结果表明，对于幼儿来讲，不同难度的任务对焦虑一数学认知这一关系的影响并无显著差异。这可能是与我们实验所提供的加法和减法任务难度差异较小有关。当然，对于比计算式正误判断更简单或更难的任务，不同焦虑类型的幼儿是否也会表现出相同的规律还需要作进一步的实证研究。