积木建构游戏对4—5岁儿童早期数学能力的影响*

杨 琼 王妮妮

（1西安文理学院学前教育学院，西安，710065）（2洛阳师范学院学前教育学院，洛阳，471934）

儿童具体形象和直觉行动的思维特点决定了其早期数学知识和能力需通过对具体材料的操作来获得。在一项有关学前儿童在自由游戏中使用的游戏材料的研究中，研究者发现具有游戏价值且得分最高的一种玩具是积木。〔1〕积木因其多变的形状组合及其“暗藏”的数学比例关系，使得其成为学前儿童数学学习的理想材料。已往的研究也证明了积木建构游戏与学前儿童早期数学能力存在相关性。〔2，3〕

关于积木建构游戏的干预方式，已有研究认为给予儿童充足的积木搭建时间能促进儿童认知能力的提升。〔4〕然而，如果仅让儿童自由探索，操作材料就有可能成为儿童的玩具，而不是数学学习的工具。〔5〕此外，有研究表明，在积木建构游戏中为儿童提供语言支架有利于提高他们的积木建构能力。〔6〕同时，张竹香等人发现在积木建构游戏中教师进行引导更能提升儿童的空间能力和搭建技能。〔7，8〕本研究拟探讨积木建构游戏对4—5岁儿童积木建构水平和早期数学能力的影响，以期为幼儿园的教育教学实践提供参考。

一、研究设计

（一）研究对象

中班阶段是儿童积木建构水平和早期数学能力提升的关键时期。〔9，10〕本研究选取上海市某幼儿园的61 名中班儿童作为研究对象，并随机将儿童分为实验组和控制组，儿童的平均月龄为62.08±3.97 个月。研究对象基本情况见表1。

表1 研究对象基本情况

（二）研究设计

本研究采用2（实验时间：前测、后测）×2（组别：实验组、控制组）的混合实验设计。其中，实验组和控制组为组间变量，实验时间为组内变量，因变量为学前儿童积木建构水平和早期数学能力。本研究还对一些无关变量进行了控制：取得幼儿园教师和家长的配合，在实验期间不组织类似的积木建构游戏；在保证幼儿园正常教学秩序的前提下，研究时间相对固定；研究者提前以“实习”的名义进入班级，与儿童较为熟悉；研究地点为幼儿园的多功能厅，隔音效果好，外界的干扰较少；保证儿童进行积木建构游戏时的环境创设基本一致；保证儿童在园积木建构游戏的时间相同，搭建主题相同。

（三）研究工具

1．积木建构游戏发展水平编码表

本研究采用《积木建构游戏发展水平编码表》测量学前儿童的积木建构水平。该编码表由建构技能、建构表征、建构作品艺术表现性、建构中数学认知、建构中问题解决策略5 个维度组成。为保证编码可信度，由专门经过培训的两位研究者分别独立对儿童积木搭建过程和结果进行编码。以组内相关系数检验两位编码者一致性，结果显示，该编码表各维度组内相关系数值介于0.69—0.95之间，表明两位编码者之间具有较好的评分者一致性。

2.早期儿童数学能力测验

本研究借鉴克莱门茨（Clements）等人编制的《基于研究的早期数学能力测验》测查早期儿童数学能力。〔11〕该测验分为A、B 两部分，A 部分测试儿童数数、认数和加减能力，共72 道题；B 部分测试儿童模式、测量和空间-几何能力，共28 道题。除5 道题的计分标准为正确计1 分，部分正确计0.5 分，错误计0 分外，其余都是两点计分，即正确计1 分，错误计0 分。所有题目经过Rasch 模型分析，契合Rasch 模型，难度分析结果显示该测验适合中高能力水平的儿童。此外，测验的被试分离系数为4.49，项目分离系数为6.01，被试信度为0.95，项目信度为0.97，均符合统计学意义。以教师报告数学活动中的学习品质量表作为校标，结果表明早期数学能力测验总量表、各分量表与学习品质各维度呈显著相关，说明早期数学能力测验具有较好的效度。

（四）研究程序

研究者先对实验组儿童进行分组，每组4—6人。之后，研究者请每组儿童完成特定的积木建构任务。干预任务遵循由简单到困难的原则，干预时间为10 周，每周1 次，每次30 分钟。对照组进行常规的教学活动。10 周后，分别对两组儿童进行积木建构水平和早期数学能力测试。

（五）数据处理分析

本研究采用SPSS22.0 软件对数据进行处理与分析。

二、研究结果

（一）儿童积木建构水平和早期数学能力前测情况

本研究以组别为自变量，以积木建构水平和早期数学能力为因变量进行多元方差分析，测查实验组儿童与控制组儿童干预前积木建构水平和早期数学能力是否存在差异。由表2可知，在前测中，实验组儿童与控制组儿童在积木建构水平和早期数学能力得分上的主效应不显著。这说明实验组儿童与控制组儿童的积木建构水平和早期数学能力在前测中不存在显著差异，表明被试的同质性较好。

表2 儿童积木建构水平和早期数学能力前测同质性检验

（二）儿童积木建构水平和早期数学能力的描述性统计

由表3可知，在后测中，实验组儿童与控制组儿童的积木建构水平和早期数学能力总得分均有提高。在积木建构水平各维度和早期数学能力各部分上，实验组儿童和控制组儿童的后测得分也有不同程度的提高。

表3 儿童积木建构水平和早期数学能力得分情况（M±SD）

（三）儿童积木建构水平的差异性检验

本研究以测验时间为组内变量，以组别为组间变量，以积木建构水平为因变量进行重复测量方差分析。由表4可知，组别主效应显著，测验时间主效应显著，测验时间与组别的交互作用显著。事后检验表明，实验组儿童的积木建构水平显著高于对照组儿童，后测积木建构水平显著高于前测积木建构水平。这说明实验组儿童的积木建构水平经过干预后显著提高。

表4 实验组儿童和控制组儿童积木建构水平差异性检验

本研究分别以积木建构水平的5 个维度为因变量，以测验时间为组内变量，以组别为组间变量进行重复测量方差分析。由表5可知，在建构技能维度上，组别主效应显著，测验时间主效应显著，测验时间与组别的交互作用显著。简单效应检验结果表明，前测中，实验组儿童与控制组儿童的建构技能无显著差异。后测中，实验组儿童的建构技能水平显著高于控制组儿童。在建构表征维度上，组别主效应显著，测验时间主效应显著，测验时间与组别的交互作用不显著。事后检验表明，实验组儿童的建构表征能力显著高于控制组儿童，后测的建构表征能力显著高于前测。在建构作品艺术表现性维度上，组别主效应显著，测验时间主效应显著，测验时间与组别的交互作用边缘显著。简单效应检验结果表明，在前测中，两组儿童在积木建构作品艺术表现性上无显著差异。在后测中，实验组儿童的积木建构作品艺术表现性得分显著高于控制组儿童。在建构中数学认知维度上，组别主效应显著，测验时间主效应显著，测验时间和组别交互作用显著。简单效应检验结果表明，前测中，实验组儿童与控制组儿童的建构中数学认知水平无显著差异。后测中，实验组儿童建构中数学认知水平显著高于控制组儿童。在建构中问题解决策略维度上，组别主效应不显著，测验时间主效应显著，测验时间与组别交互作用显著。简单效应检验结果表明，在前测中，实验组儿童与控制组儿童在建构中问题解决策略上无显著差异。在后测中，实验组儿童的建构中问题解决策略得分显著高于控制组儿童。

表5 实验组儿童和控制组儿童积木建构水平各维度差异性检验

（四）儿童早期数学能力的差异性检验

本研究以测验时间为组内变量，以组别为组间变量，以早期数学能力得分为因变量进行重复测量方差分析。由表6可知，组别主效应不显著，测验时间主效应显著，测验时间与组别的交互作用显著。简单效应检验结果表明，在前测中，实验组儿童与控制组儿童在早期数学能力得分上无显著差异。在后测中，实验组儿童的早期数学能力得分显著高于控制组儿童。

表6 实验组儿童和控制组儿童早期数学能力差异性检验

本研究分别以早期数学能力测验的两部分为因变量，以测验时间为组内变量，以组别为组间变量进行重复测量方差分析。由表7可知，A 部分的组别主效应不显著，测验时间主效应显著，测验时间与组别的交互作用显著。事后检验表明，后测中A 部分的得分显著高于前测。简单效应检验结果表明，在前测中，实验组儿童与控制组儿童在A部分上的得分无显著差异。在后测中，实验组儿童A 部分上的得分提高得更为明显。在B 部分的得分上，组别主效应不显著，测验时间主效应不显著，测验时间与组别的交互作用不显著。

表7 实验组儿童和控制组儿童早期数学能力各维度差异性检验

三、分析与讨论

（一）积木建构游戏干预对儿童积木建构水平的影响

本研究结果表明，实验组儿童的积木建构水平显著高于控制组儿童。这可能是因为在积木搭建过程中，教师会在儿童搭建的关键点设置问题，提醒儿童注意观察事物的造型和结构等，引发儿童解决问题的需求，丰富儿童的建构活动。

本研究结果进一步表明，实验组儿童的积木建构水平各维度均有明显的提升。在建构技能维度上，实验组儿童经过干预后能根据搭建需求灵活地运用水平排列、堆高、架空和围合等技能，还会建构有一定高度的围合结构或者多个围合结构，部分儿童会使用平衡堆高、多重架空等高水平建构技能。在建构表征维度上，实验组儿童建构物体表征意义的丰富性有极大提升。在建构作品艺术表现性维度上，实验组儿童会更加注重作品的美观，搭建的作品中会体现有规律排列、对称等。在建构中数学认知维度上，实验组儿童的计划性增强，会根据搭建需求有目的地拿取积木，且积木使用的数量和类型在增多。在建构中问题解决策略维度上，实验组儿童能在教师的引导下积极想办法解决问题，丰富建构活动。例如，在以“小羊的房子”为主题的搭建中，儿童一开始想搭建一个大的围合，发现积木数量不够后决定缩小空间面积。

（二）积木建构游戏干预对儿童早期数学能力的影响

本研究结果表明，采用引导式的积木建构游戏干预方式能显著提高儿童的早期数学能力。首先，在干预过程中，教师会给出具体的搭建任务，儿童在任务的引导下会思考积木的形状、积木和积木之间如何组合、空间位置关系等问题。其次，在儿童搭建过程中，教师会引导儿童进一步优化搭建物的结构，不断调整与改变积木的搭建方式，使儿童在不断堆叠、拆合积木的过程中，自然而然地体会到空间和数理概念。最后，教师会在儿童搭建过程中设置问题，如搭斜坡时用哪几种积木最合适，如何保持一个高塔的平衡，等等。思考和解决这些维度的问题，会促使儿童在不知不觉中建构一些与数量、几何及结构力学相关的基础概念。〔12〕

四、教育建议

（一）丰富儿童生活经验，帮助其积累表象素材

生活经验越丰富，搭建的元素就越丰富。教师可提供相关书籍（如绘本）、图片（如高楼、车站、桥梁）或带儿童实地观察，让儿童从不同的途径获得灵感。同时，教师要引导儿童从不同角度观察事物（如往下看、往上看、平着看等），注意事物的细节（讨论幼儿园班级外墙砖搭建方式等），促进儿童已有表象经验的更新，不断改变和创新积木的搭建方式，从而提高儿童的建构能力。

（二）拓展儿童积木搭建思路，支持其深度学习

游戏是儿童的基本活动，积木是儿童数学学习的重要材料，积木游戏中蕴含着丰富的数学知识，包含大量深度学习的可能。教师可以在儿童搭建的关键点设置问题情境，拓展儿童的积木搭建思路，支持其深度学习。例如，儿童在搭建滑梯时会直接把坡道架在楼梯上，导致楼梯与坡道的衔接处凸起来，教师可以在此时追问，如“在这样凸凸的滑梯上玩安全吗？”“平时玩的滑梯是什么样的？”通过不断追问，拓宽儿童的思路，如调整楼梯和斜坡的高度或增加支撑物。此外，儿童在解决问题的过程中，也会深度感知测量（高、矮）、数（搭一个斜坡要用几块积木）、量（要用哪几块合适的积木）等数学知识。

（三）设置问题情境，促进儿童问题解决能力的发展

引导性情境下的积木搭建游戏不仅能让儿童体会到积木游戏所带来的愉悦，还能促进其数学能力的发展。在儿童搭建积木的过程中，教师不应破坏其自主探索行为。同时，教师可以基于对儿童的观察，设置问题（如要搭多高的门长颈鹿才能进、如何让一个高塔平衡等）情境，促使儿童在自主探索中体会空间和数理概念，提高儿童解决问题的能力。