智能终端对儿童认知发展的影响及教育对策*

陈 双 周加仙

智能终端对儿童认知发展的影响及教育对策*

陈 双1周加仙2[通讯作者]

（1．浙江师范大学 应用心理学系，浙江金华 321004；2．华东师范大学 教育心理学系，上海 200062）

目前，智能终端对儿童认知发展的影响是当前教育信息化过程中需要特别关注的话题，然而教育界尚未对此有足够的认识。为此，文章首先指出随着智能终端的发展，儿童学习环境发生了变化。然后，文章梳理了智能终端的使用对儿童认知发展各方面的影响，发现智能终端刺激的知觉贫乏性可能不利于儿童感知运动发展，其多任务模式可能妨碍注意发展；同时，被动观看屏幕中的内容不利于执行控制功能发展，过度依赖智能终端学习语言不利于儿童语言发展。最后，文章有针对性地提出利用智能终端进行学习的教育对策，以期为信息化时代促进儿童的认知发展提供参考。

智能终端；认知发展；儿童认知

当代儿童被称为数字原住民（Digital Natives），对他们而言，利用智能终端进行学习已经成为常态，这也是教育信息化发展的一个必然结果。《教育信息化2.0行动计划》要求“面向新时代和信息社会人才培养需要，以信息化引领构建以学习者为中心的全新教育生态，实现公平而有质量的教育，促进人的全面发展”[1]。面对教育信息化改革，当前研究主要聚焦于探讨如何实现教育信息化的问题，而缺乏对儿童如何适应智能环境的探讨。然而，在实现教育信息化的过程中，只有理解智能环境如何影响学生的认知，才能保证智能教育的效果、促进智能环境下学生的全面发展。为此，本研究梳理了智能终端对儿童认知发展的影响，并有针对性地提出利用智能终端进行学习的教育对策，以期为信息化时代促进儿童的认知发展提供参考。

一 智能终端发展与儿童学习环境的变革

智能终端是具有一定智能的嵌入式计算机系统，目前已逐渐成为日常生活方式的一部分[2]。智能终端的发展为教育信息化的实现提供了条件，同时也改变了儿童的学习环境，因此，研究者开始关注移动智能终端在教育教学中的运用等问题[3]。由于智能终端是通过屏幕界面与使用者进行互动的设备。早期，考虑到屏幕界面的不可互动性，儿童更多地是被动观看屏幕内容，学者普遍建议限制儿童的屏幕使用时间[4][5]，但随着交互式屏幕的普及，儿童可以在智能终端上进行更多样化的操作，整体上智能终端对于儿童认知的影响发生变化，人们不再一味排斥儿童使用智能终端[6]。但是，关于是否应该将智能终端引入课堂这一议题，学术界仍存在争议。一方面，随着教育信息化的推进，国家及学校都鼓励教师积极引入智能终端，对课堂进行变革，翻转课堂、云课堂等新模式蓬勃发展[7]。新冠疫情的爆发更是推动了智能终端进入课堂的进程，使其成为儿童学习的必备工具。另一方面，在推广智能终端的过程中，很多问题逐渐浮现，比如教学质量和学生成绩下滑等[8]。解决这些问题的重要前提是理解智能终端如何影响儿童的学习，而儿童的学习依赖其认知能力的发展，因此，了解智能终端对儿童认知发展的影响成为迫切的需求。有研究表明，与学习密切相关的认知发展主要有感知运动、注意、执行控制、语言发展等[9][10][11]：利用智能终端进行学习时，儿童面对的刺激材料不同于实物，接收信息的方式也不同，这将对儿童的感知运动、注意、执行控制功能产生较大影响；另外，从智能终端获得的语言输入不同于真人互动，大量研究关注智能终端对儿童语言发展的影响。因此，接下来本研究将从感知运动、注意、执行控制功能、语言发展这四个方面阐述智能终端对儿童认知发展的影响。

二 智能终端对儿童认知发展的影响

1 感知运动发展

感知运动能力包括感知觉和运动及其两者的统合，人体通过感知觉和运动为大脑提供学习信息。感知觉是人类获得外界信息输入的初级认知功能，智能终端呈现的刺激不同于现实世界，因此可能影响儿童的感知觉发展。例如，相较于非触屏手机，触屏手机的使用者由于频繁使用指尖轻触屏幕，其大脑的感觉皮层对拇指、食指和中指这三个手指指尖的微弱刺激更敏感[12]。可见，重复的触觉刺激会使特定位置的感知敏感性增强。另外，屏幕呈现的图像往往具有知觉贫乏性[13]，不如现实环境中视觉刺激的知觉线索丰富，因此长期从屏幕中获得视觉刺激输入，还可能影响知觉发展。有研究表明，童年时期对某些视觉刺激的持续知觉经验将对视知觉脑区功能产生长久的影响[14]。一项针对4000多名9～12岁儿童脑结构数据进行分析的研究发现，屏幕媒介使用活动与感知觉脑区的发育有关，具体涉及枕叶、距状区（Calcarine Areas）和其他初级视觉皮层[15]。因此，童年时从屏幕中获得的大量单一知觉经验可能会使基本的知觉功能发展产生竞争[16]，从而影响儿童的知觉发展。智能终端使用对儿童动作技能的发展也有一定的影响，Webster等[17]通过调查发现，学龄前儿童的屏幕媒介使用时间与手部灵活度技能呈负相关；而另一项追踪研究表明，4岁、5岁儿童的屏幕使用时间与其7岁时的动作技能呈负相关[18]。可见，学龄前儿童较长时间使用屏幕会损害其动作技能发展，这种负面影响可能与屏幕时间占据了儿童其他活动的时间有关。

综上所述，智能终端的使用有可能对儿童尤其是学龄前儿童的感知觉和动作技能发展产生影响，而感知觉和动作技能这两个初级的认知过程是复杂认知活动的基础，因此需要关注智能终端刺激呈现方式和儿童使用智能终端的时长。

2 注意发展

注意是心理活动对一定对象的指向和集中，是维持感知觉、记忆、思维等认知活动的基础，其中选择性注意和持续性注意是保证认知任务完成的重要前提。智能终端的后台可以同时运行多个程序，因此多任务操作成为使用智能终端时的一种常态。然而有研究表明，多任务操作习惯可能会影响儿童注意控制功能的发展；相对于多任务操作倾向轻微的个体，喜欢多任务操作的个体更难抵制无关任务的干扰，并且他们的任务转换能力也更差[19]。这可能是因为有多任务操作习惯的个体，会平行地关注所有信息，而非选择性地注意特定的任务，因此当需要选择性地注意当前任务时，他们的表现更差[20]。还有研究证实，有多任务操作习惯的个体持续注意能力更差[21]。此外，陈京军等[22]对54名八年级学生的多任务研究发现，当多任务处理超过一定范围时，学习效果将显著降低。智能终端的多任务操作对注意选择、转换和持续注意的影响有其神经基础，因为研究者发现智能终端的多任务操作习惯与儿童大脑发育有关。例如，有研究考察了多任务操作得分与大脑结构和功能的关系，发现多任务操作得分与前扣带回的灰质体积呈负相关，与前扣带回和楔前叶的静息态功能联结也呈负相关[23]。由于前扣带回是与注意控制功能相关的脑区，此研究结果从神经层面证实多任务操作与注意控制功能发展之间的负相关关系。

综上所述，作为注意功能尚未发展成熟的儿童，多任务操作对其持续注意、注意控制等方面的影响很大，而这些注意能力是决定儿童学习效果的重要因素。因此，需要特别重视预防智能终端长时间使用习惯和多任务使用习惯对儿童注意能力的损害。

3 执行控制功能发展

执行控制功能是调节目标导向行为的高级认知功能，包括工作记忆、反应抑制、转换三个核心成分[24]。因此，一般采用工作记忆、反应抑制、任务转换等任务来测量儿童的执行控制功能。而执行控制功能发展与儿童将来的学业成就、社会关系、身体健康等都密切相关[25]，所以智能终端与执行控制功能发展的关系得到了研究者的广泛关注：①使用时长与执行控制功能的负相关关系表明，6～7岁的儿童每天使用智能终端超过两个小时，将不利于其执行控制功能发展[26]。②儿童可以使用智能终端进行各种类型的活动，如观看动画片、玩小游戏、学习等。但研究表明，不同类型的内容对执行控制功能的影响有所不同，如使用仔细筛选的教育类APP比观看动画片更有利于儿童的执行控制功能发展[27]。另外，使用方式也是决定智能终端如何影响儿童执行控制功能的一个重要因素，如被动观看不利于执行控制功能发展。有研究证实，仅仅是短暂地从屏幕中观看虚拟的电视节目，也会损害5～6岁儿童的执行控制功能[28]。相较于被动观看的使用方式，交互式的使用方式不易损害儿童的执行控制功能。例如，Li等[29]的研究揭示，使用触屏设备让儿童在观看虚拟事件时进行互动，其随后的抑制功能并未损害；Sinvani等[30]也发现，交互式游戏并未对执行控制功能发展产生损害。但相较于真实场景的互动，通过智能终端进行的互动游戏仍然更不利于儿童执行控制功能的发展。例如，Helm等[31]开展了一项实验，让3～5岁的儿童分别利用平板电脑和真实玩具来完成15分钟左右的烹饪游戏，发现真实的互动游戏更有利于儿童执行控制功能的发展。Meri等[32]也发现，8～12岁的儿童屏幕媒介使用与执行控制功能的脑网络连接呈负相关，即屏幕媒介的使用可能更难激活执行控制功能的脑网络，不利于执行控制功能的发展。

总的来说，基于智能终端的屏幕媒介使用不是促进儿童执行控制功能发展的有利环境，真实场景的活动、亲子互动等更有利于儿童执行控制功能的发展。

4 语言发展

语言是一种综合的认知加工，其与一般认知能力如思维的发展存在密切关系，因此智能终端对儿童语言发展的影响也是认知发展的重要部分。语言发展需要大量的言语材料输入，包括成人跟儿童交流、阅读等。智能终端可以播放音频、视频，也可以提供大量的阅读材料，正在慢慢替代父母与儿童的部分言语交流及阅读活动，这种变化可能会影响儿童的语言发展。由于智能终端都是通过电子屏幕作为学习设备，儿童需要通过屏幕观看或操作，因此研究者将其归类为屏幕媒介（Screen Media）。已有大量研究表明，儿童从屏幕媒介中学习语言的效果不如从现实交流中学习，但从屏幕媒介中学习语言的效果也受一些因素的调节，其在合适的学习条件下可以得到提高。例如，当儿童与屏幕中的人进行互动[33]，或父母陪伴儿童一起观看学习视频并给予适当指导[34]，此时学习效果较好。最近的一项元分析考察了1994～2018年发表的以0～6岁儿童为对象的相关研究成果[35]，发现儿童的语言学习确实存在视频缺陷，通过视频学习语言的效果不如面对面学习，但其效应量并不大（ḡ=-0.27）；进一步分析发现，年龄是视频缺陷的一个重要调节变量，随着年龄增长，视频缺陷的效应量变小；另外，研究还发现，发表年份越近期，其效应量呈下降趋势。究其原因，可能是随着智能设备的普及，当代儿童对于屏幕媒介的经验越来越多，从而更能理解视频中的信息；同时，当前的屏幕媒介与以往的电视、电脑等屏幕媒介相比，已增强了交互性，这可能也是调节视频缺陷的重要因素。

阅读也是促进儿童语言发展的一项重要活动，因此有很多研究关注儿童借助智能终端的阅读行为。通过智能终端进行阅读的一个主要渠道是电子书阅读，电子书相对于传统的纸质书而言，除了可以提供更丰富的信息，还能提供语音辅助功能，使儿童可以在没有父母帮助的情况下进行阅读[36]。例如，Korat[37]让5～6岁的学龄前儿童和小学一年级的学生（6～7岁）通过电子书阅读同一个故事，故事中包括一些生词，电子书可以呈现语音提示以及对故事中生词的解释。实验结果显示：不论是学龄前儿童还是一年级学生，都能够通过电子书阅读活动学习故事中出现的生词。可见，电子书以丰富的形式辅助儿童阅读故事，可以使儿童在阅读中提高词汇量和理解水平[38]。但由于在父母陪伴阅读的情况下，儿童的阅读效果更好[39]，因此让儿童单独利用电子书进行阅读，最好仅作为一种父母陪伴阅读的补充活动，而不能取代父母陪伴阅读。另外，李文烨等[40]选取2018年国际学生评估项目（Programme for International Student Assessment，PISA）数据库对阅读相关的变量进行了分析，发现存在“屏幕劣势”效应——也就是说，即使对于年龄较大的学生而言，运用纸质书进行阅读的效果仍然优于电子阅读。

此外，儿童使用屏幕的时间同样是影响语言发展的重要因素。Hutton等[41]考察了5岁儿童的屏幕使用时间与语言发展，及其与语言相关的大脑白质束之完整性的关系。其中，大脑白质束是由神经细胞的轴突组成的，具有在大脑各区域之间传输信号的重要作用。研究结果表明，屏幕使用频次高、时间长的个体，其语言测验量表的得分较低，且和语言相关的大脑白质束的完整性较低，表现为各项异性（Fractional Anisotropy，FA）较低、径向弥散系数（Radial Diffusivity，RD）较高。各项异性值与神经纤维髓鞘的完整性相关，是大脑发育的重要指标之一。这些结果虽然不能说明屏幕媒介使用时间增加和大脑白质纤维束完整性之间的因果关系，但也从侧面证明了儿童屏幕媒介使用与早期大脑言语功能发育具有一定的相关性。

综上所述，智能终端不能完全替代儿童与成人面对面的语言学习，当使用智能终端的丰富资源辅助儿童的语言学习时，要更好地发挥智能终端的交互性，注意不同年龄的儿童对于相关语言输入的理解能力，并在使用过程中辅以互动和恰当的指导。

三 教育对策

智能终端现已被儿童普遍使用，而如何让儿童更好地利用智能终端进行学习，成为了目前教育实践者关心的主要问题。不论是感知运动、注意、执行控制功能还是语言发展，长时间使用智能终端都是不利的[42]。因此，对处于认知发展各阶段的儿童来说，教育者都需要控制其智能终端使用时长，不能剥夺儿童在自然环境中获得感知觉体验和运动训练的机会，以及在社会环境中进行人际互动的机会。在此前提下，教育者也要利用好智能终端这一新型的学习环境。智能终端有其特殊性，教育实践者需要了解其特性后，选择合适的方式来利用好这种新的学习环境。为此，本研究从刺激的呈现方式、多任务操作、活动内容和方式、交互性辅以指导四个方面，有针对性地提出教育对策。

1 注意刺激呈现方式，赋能儿童的感知运动发展

前文总结了屏幕刺激具有知觉贫乏性，二维图像中呈现的知觉信息远不如真实三维物体丰富。即使是在屏幕中呈现的三维图形，儿童从中获得的知觉信息也不如现实世界丰富。原因在于，技术限制会让屏幕中的三维图形细节不如真实事物丰富和多样化；另外，在现实环境中，可以自由地改变对事物的观察视角，而目前在屏幕环境下，即使使用虚拟现实技术，也难以达到同样精细的操控。因此，需尽量提高智能终端呈现的刺激的知觉真实性、丰富性和可操纵性。

未来技术可致力于在刺激呈现的方式上进行升级，如让儿童通过手部动作或眼动操纵屏幕中的事物，灵活地观察事物的各个角度，获得丰富的知觉体验；也需要利用机器学习、大数据建模等方式，建构多样化和个性化的事物形态，让屏幕中呈现的事物更接近真实世界中的事物。顾小清等[43]提出，要在学习环境创设层面，融合虚拟/增强现实、全息投影、人机交互等技术，为学习者创设灵活、智能、个性化的学习时空。柴阳丽等[44]考察了AR技术对儿童绘本阅读的效果，提出AR赋能学习的机理，指出AR可以使儿童通过指尖运动与故事中的角色发生互动，发挥多模态优势，以丰富儿童的感官体验。这些研究成果，都有助于提升智能终端呈现的刺激的真实性和可操纵性。因此，未来的智能终端可以在AR、VR等技术的支持下，为学习者提供更加真实、丰富、可操纵的感觉运动刺激，从而使未来学习环境更有利于儿童感知运动的发展。

2 谨慎使用智能终端多任务操作，维持儿童注意

在当前教育活动中，维持注意是保障儿童认知加工和促进儿童认知发展的基础。周加仙等[45]基于对互动视频教学数据的分析，提出保障线上教学质量的核心要素是沉浸感和临场感。因此，维持注意是智能终端学习中需要特别重视的内容。前文总结得出目前智能终端的多任务操作可能不利于儿童的注意保持，因此使用智能设备辅助学习时，需要关注多任务操作设置的界限。目前，学习数据分析的相关研究蓬勃发展，对学习者学习行为、表情、眼动等多维数据的记录和分析，可以让教师及时发现学生的注意状态，或者采用一些手段重新吸引学生的注意，以达到及时引导学生注意的目的。但这毕竟是一种后置方式，我们还需考虑如何采用前置方式使学生将注意集中在当前任务。

具体来说，可以从三个方面考虑如何合理地应用智能终端多任务模式：①谨慎使用多任务操作，即使采用多任务操作，也需要考虑任务处理的数量。②在任务、界面进行切换时，要注意给儿童足够的时间完成注意转移。多媒体和各种智能教育设备的使用，让教师可以快速地切换学习内容，而不像传统教学中需要实时生成这些内容。但是，儿童注意的转移和任务的切换需要时间，因此教师要考虑儿童的认知加工过程，以恰当的方式进行内容呈现。③利用信息技术的个性化优势，提供适宜难度的学习内容，使儿童全心投入、积极思考，从而沉浸于学习任务中。除了对教学内容的考量，还应考虑教学内容的呈现方式，因为不同的呈现方式可能会影响儿童的接受情况和思考过程。例如，可以在视频中引入互动线索，主动发起与学习者的交流并提供反馈信息，但需注意的是，这些设计是为了促进儿童主动思考，而不是简单地给予儿童正确答案的反馈。又如面对儿童提问，需留出恰当的时间让其进行思考或反应，鼓励儿童叙述内容，并给予积极的言语、身体动作方面的反馈。如果误用这类反馈，可能反而使儿童注重眼前的“答案”而不利于学习。目前，一些学龄儿童使用的学习APP设置选择题作为学习和测验材料时，当儿童选择某个选项后立即可知是否正确——如果为正确选项，就直接跳入下一题；如果错误，则可以重新选择。当儿童通过猜测进行选择时，这种设置可能并不会使儿童熟练地掌握知识，而是形成一种只是急于“闯关”的学习模式，导致儿童并未真正投入内容学习。

3 设计活动内容和方式，保障儿童执行控制功能发展

执行控制作为人类的高级认知功能，其重要性不言而喻。前文的研究综述表明，智能终端使用与执行控制功能的发展呈负相关，真实场景的活动、亲子互动等更有利于儿童执行控制功能的发展。因此，使用智能终端进行学习时，可以借鉴真实场景活动的特征，如儿童可以对活动中的事物进行自主选择、提升事物的可操纵感等，从而促进其执行控制功能的发展。此外，高质量的内容和互动也可以扭转智能终端对执行控制功能的不利影响，由此，对智能终端活动内容进行筛选，使用高质量的内容，选择交互式活动方式，减少被动观看任务的比例，增强儿童的主动投入，也可以在一定程度上保护儿童执行控制功能的发展。如前文所述，执行控制功能包括工作记忆、反应抑制、转换三个核心成分，因此对智能终端活动内容的筛选可从促进执行控制功能的这三个核心成分进行考量，具体包括以下三个方面：①内容的前后关联性和变化性促进工作记忆的发展。工作记忆是存储信息并对信息进行认知加工的记忆系统，因此需要设计内容使儿童存储并且不断更新记忆中的内容，才能更好地理解当前内容或者完成当前任务的学习活动，从而促进儿童工作记忆能力的发展。②通过目标设置，使儿童有选择地进行反应，而非一有答案就做出反馈，从而积累反应抑制经验。③设计任务使儿童灵活地根据任务要求进行适当的反应，从而训练儿童的定势转换能力，提升认知灵活性。

4 利用智能终端交互性并辅以指导，促进儿童的语言发展

智能终端正在部分充当儿童语言学习教导者的角色。前文提出，当前智能终端的交互性可以在一定程度上减弱儿童语言学习的视频缺陷，同时成人陪伴阅读也可以帮助儿童更好地从电子阅读中学习语言。因此，建议相关软件的开发者更好地利用智能终端的交互性来帮助儿童从智能终端中学习语言。同时，提倡父母、教育者在儿童使用智能终端进行语言学习的过程中辅以互动和恰当的指导：①帮助儿童将注意集中于屏幕中的对应内容；②提供认知策略上的支持，如帮助儿童回忆单词；③根据儿童语言知识的增长，提供恰当的反馈[46]；④在互动和指导时使用多样性的语言表达，如使用丰富的词汇、多元的句子结构、丰富的叙事结构等。信息技术在学龄儿童语言教学中的应用也已在教育实践中展开，如郑春萍等[47]综述了近十年来数字游戏在语言教学中的应用研究，发现尽管针对中小学生的相关研究还不多——在50项实证研究中仅有12项针对小学、9项针对中学，但这些研究涉及语言学习中的词汇、阅读、写作、动机等多个方面，为如何利用信息技术促进儿童语言学习提供了重要参考。未来，研究者可以探究信息技术赋能的语言教学能否确实提升学生的学习体验和学习效果。

四 结语

随着智能技术深入儿童与青少年的生活，智能终端已成为儿童发展中不可忽视的成长环境。理解智能终端对儿童认知发展和脑发育的影响，已成为需要广泛关注和深入研究的重要课题。本研究通过分析智能终端对儿童认知发展的影响，发现智能终端呈现的刺激具有知觉贫乏和固化的特点，可能不利于感知运动发展；智能终端的多任务操作特性，将不利于儿童的注意保持；智能终端的长时间使用，可能损害儿童执行控制功能的发展；而长时间使用智能终端，将可能减少儿童运动经验、言语互动经验等，不利于儿童动作技能和语言能力的发展。基于此，本研究从控制智能终端使用时长、增强刺激丰富性和可操纵性、谨慎使用智能终端的多任务模式维持儿童注意、利用智能终端交互性辅以成人指导等角度提出了教育对策。未来的研究不仅需要继续探索智能终端对儿童认知发展的影响，还需要考察如何促进儿童以智能终端为媒介的学习，为儿童更好地适应智能环境的教育实践提供依据，推动信息技术与教育的深度融合。

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The Influence of Intelligent Terminals on Children’s Cognitive Development and the Educational Countermeasures

CHEN Shuang1ZHOU Jia-xian2[Corresponding Author]

The influence of intelligent terminals on children’s cognitive development is the field that needs special attention in the process of education informatization. However, the current education circle has not had enough understanding of this field. Therefore, the paper firstly demonstrated the development of intelligent terminals changed the learning environment. Then we reviewed the effects of the use of intelligent terminals on all aspects of children’s cognitive development. It was found that the perceptual proverty of intelligent terminal stimulation may be detrimental to children’s perceptual-motor development and the multitasking mode may hinder children’s attention development. Meanwhil, passive view of the content on screen was not conductive to the development of the executive control function. Furthermore, learning language from intelligent terminals was not enough for language development. The research revealed that children’s long-lasting use of intelligent terminals was detrimental to their cognitive development. In addition, the corresponding educational countermeasures of using intelligent terminal to learn were proposed. Through research, it was expected to provide effective educational countermeasures for promoting children’s cognitive development in the information age.

intelligent terminals; cognitive development; children cognitive

G40-057

A

1009—8097（2023）02—0043—09

10.3969/j.issn.1009-8097.2023.02.005

本文为国家自然科学基金面上项目“汉语阅读教育对神经网络的作用及其机制”（项目编号：61877019）、浙江省哲学社会科学重点课题“智能终端互动对儿童语言发展的促进”（项目编号：18NDJC038Z）的阶段性研究成果。

陈双，副教授，博士，研究方向为语言学习，邮箱为chenshuang@zjnu.cn。

2022年8月2日

编辑：小时