音樂訓練對認知能力的影響*

王 杭 江 俊 蔣存梅

(1上海師范大學音樂學院, 上海 200234) (2上海師范大學教育學院, 上海 200234)

1 引言

在當今中國社會, 隨著經(jīng)濟的發(fā)展, 越來越多的兒童加入業(yè)余學習音樂的隊伍, 比如, 參加合唱團、鋼琴培訓班、小提琴培訓班。許多家長認為, 音樂學習可以提高孩子的認知能力, 使他們變得更加聰明(Lynn, Wilson, & Gault, 1989;Schellenberg, 2004; Sergeant & Thatcher, 1974)。音樂訓練由此變成提升認知能力的有效手段之一。

問題是, 音樂訓練是否與認知能力相關, 并可能提高人們的認知能力？或者說, 音樂訓練究竟在多大程度上可以提高認知能力？早在1993年, Nature雜志就報道了音樂聆聽與空間認知能力的關系(Rauscher, Shaw, & Ky, 1993), 研究發(fā)現(xiàn),在聆聽10分鐘莫扎特的D大調雙鋼琴奏鳴曲(K448)第一樂章后, 大學生的空間推理能力得到短暫的提高。這種現(xiàn)象被稱為“莫扎特效應”。盡管后續(xù)的一些研究驗證了“莫扎特效應”的存在(如, Gilleta, Vrbancic, Elias, & Saucier, 2003; Jones& Estell, 2007; Wilson & Brown, 1997), 但是也有一些研究發(fā)現(xiàn), 聆聽音樂與空間認知能力之間不具有相關(如, Chabris, 1999; Steele, Bass, & Crook,1999; Steele, Bella, et al., 1999)。最近, Pietschnig,Voracek和Formann (2010)使用元分析方法對已有相關研究的數(shù)據(jù)進行了分析, 分析結果表明, “莫扎特效應”基本不存在。

也許聆聽音樂的時間過于短暫, 導致音樂聆聽與空間能力的關系不夠穩(wěn)定, 那么, 較長時間的音樂訓練是否可以影響認知能力？縱觀近十幾年的研究, 許多學者在這個領域做了大量工作。考慮到當今中國社會的現(xiàn)狀, 本文將圍繞語言能力、空間能力和數(shù)學能力, 探究音樂訓練與認知能力的關系, 試圖為當今學校音樂教育和業(yè)余音樂學習提供實證依據(jù)。

2 音樂訓練對語言能力的影響

音樂和語言都是人類意識活動的產(chǎn)物, 對人類社會的生存具有獨特的意義。由于音樂和語言存在一些相似的構成要素和組織原則(Patel, 2008),因此, 許多學者關注于音樂訓練與語言能力相關的問題。下文將從語言知覺和產(chǎn)生兩個方面論述音樂訓練對語言能力的影響。

2.1 音樂訓練與語言知覺能力

語言知覺能力不僅涉及語音知覺, 而且還包括個體對詞匯和段落的理解。許多研究考察了音樂訓練與語音知覺的關系。相關研究顯示, 不僅兒童的音樂音高能力與音素意識具有正相關(Anvari, Trainor, Woodside, & Levy, 2002; Lamb &Gregory, 1993; Loui, Kroog, Zuk, Winner, & Schlaug,2011), 而且節(jié)奏能力與音素意識(Anvari et al.,2002)、語音意識(David, Wade-Woolley, Kirby, &Smithrim, 2007; Holliman, Wood, & Sheehy, 2010;Moritz, Yampolsky, Papadelis, Thomson, & Wolf,2013)都存在相關。

Escalda, Lemos和Fran?a (2011)發(fā)現(xiàn), 與未受過音樂訓練的兒童相比, 受過音樂訓練的兒童在語音意識任務中表現(xiàn)更好。音樂訓練形成的語音知覺優(yōu)勢也得到了認知神經(jīng)研究的支持(Chobert,Marie, Fran?ois, Sch?n, & Besson, 2011; Parbery-Clark, Tierney, Strait, & Kraus, 2012; Strait, O'Connell,Parbery-Clark, & Kraus, 2014; White-Schwoch, Carr,Anderson, Strait, & Kraus, 2013)。例如, 與未受過音樂訓練的兒童相比, 受過音樂訓練的兒童對元音/a/時長和起始時間變異的加工誘發(fā)了更大的MMN波幅(Chobert et al., 2011); 學前兒童音樂訓練的時間與腦干語音編碼具有顯著的正相關(Strait et al., 2014); White-Schwoch等(2013)發(fā)現(xiàn),在音節(jié)/da/誘發(fā)的腦干神經(jīng)活動潛伏期方面, 音樂訓練年限較長的被試短于無音樂訓練和音樂訓練年限較短的被試, 而后二者之間的差異不顯著。研究者認為, 早期較長時間的音樂訓練將逐漸改變皮層下聽覺功能, 而且這種變化可能會持續(xù)一生。即便在噪音背景下, 音樂訓練對腦干語音編碼的促進作用也能在學前兒童(Strait,Parbery-Clark, O’Connell, & Kraus, 2013)、學齡兒童(Strait, Parbery-Clark, Hittner, & Kraus, 2012)、青年人(Parbery-Clark, Anderson, Hittner, & Kraus,2012a; Parbery-Clark, Strait, & Kraus, 2011;Parbery-Clark, et al., 2012)以及中老年人(Parbery-Clark, et al., 2012a; Parbery- Clark,Anderson, Hittner, & Kraus, 2012b; Parbery- Clark,Anderson, & Kraus, 2013)中得到驗證。

追蹤研究進一步說明, 音樂訓練對語言知覺具有促進作用。Overy (2003)發(fā)現(xiàn), 通過15周的音樂學習, 閱讀障礙兒童的語音意識能力得到顯著提高。類似地, Degé和Schwarzer (2011)隨機將41名學前兒童分配到音樂、語音或運動訓練3個小組。經(jīng)過20周的訓練后, 接受音樂和語音訓練的兒童在語音意識測驗上的成績都明顯提高, 而接受運動訓練兒童的成績沒有提高, 同時, 音樂訓練組與語音訓練組的分數(shù)不存在差異。該研究結果表明, 與語音訓練一樣, 音樂訓練可以促進語音知覺能力。音樂訓練對語言知覺的促進作用也得到其他研究的驗證(Chobert, Fran?ois, Velay,& Besson, 2014; Gromko, 2005; Herrera, Lorenzo,Defior, Fernandez-Smith, & Costa-Giomi, 2011;Moritz et al., 2013)。

另一方面, 研究表明, 音樂訓練與語言理解也存在聯(lián)系。在詞匯理解方面, 已有研究主要使用韋克斯勒智力量表中的類同和詞匯分測驗進行探究。Schellenberg (2004)發(fā)現(xiàn), 通過36周的音樂訓練, 144名兒童在類同分測驗上的分數(shù)顯著高于未受過音樂訓練的兒童。該結果得到后續(xù)研究的驗證(Schellenberg, 2011)。在詞匯分測驗上, 相關研究表明, 音樂訓練年限能夠預測詞匯測驗的成績(Forgeard, Winner, Norton, & Schlaug, 2008)。的確, 受過音樂訓練的兒童比未受過音樂訓練的兒童具有較好的詞匯理解能力(Forgeard et al., 2008;Schellenberg, 2011; Swaminathan & Gopinath, 2013)。追蹤研究驗證了音樂訓練對兒童詞匯理解的影響。無論是接受36周的音樂表演(鍵盤或聲樂)訓練(Schellenberg, 2004), 還是接受4周的音樂聽覺訓練(Moreno et al., 2011), 受過音樂訓練兒童的詞匯理解能力都高于非音樂訓練的兒童。以上研究進一步表明, 音樂訓練對詞匯理解具有促進作用。

在段落理解方面, Corrigall和Trainor (2011)考察了6～9歲兒童的音樂訓練年限與段落理解能力的關系。研究結果表明, 盡管在控制了音樂聽知覺分數(shù)、單詞解碼分數(shù)、IQ以及每周閱讀時間的影響后, 音樂訓練年限與閱讀理解能力仍具有顯著的正相關, 但是, 在控制了年齡、父母教育水平和兒童開始學習音樂的年齡后, 二者的相關接近顯著水平。的確, Moritz等(2013)也發(fā)現(xiàn), 學前兒童的音樂節(jié)奏能力不能夠預測他們二年級時的段落理解成績。對語言障礙兒童的追蹤研究表明,通過6周的音樂節(jié)奏訓練, 閱讀障礙兒童的段落理解成績得到提高(Long, 2014); 通過4周的音樂訓練, 言語產(chǎn)生能力較差的被試在段落理解上的成績也明顯提高(Register, Darrow, Swedberg, &Standley, 2007)。但是, 針對正常人段落理解的研究結果存在差異：盡管8周(Lowe, 1995)或 4周的音樂訓練(Register et al., 2007)都不能提高兒童的段落理解能力, 但是, Schellenberg (2004)發(fā)現(xiàn),一年的音樂訓練可以對兒童的段落理解能力產(chǎn)生促進作用。以上研究結果的不一致可能緣于音樂訓練時間的差異。從這些研究可以看出, 對于正常兒童來說, 短暫的音樂訓練可能無法提高他們的段落理解能力, 至少一年的音樂訓練才有可能促進段落理解能力。

總之, 已有研究表明, 音樂訓練可以在一定程度上促進個體對語音、詞匯和段落的理解。音樂訓練的這種促進效應可能緣于音樂和語言加工共享認知資源或神經(jīng)機制(Patel, 2003, 2008,2012), 使得音樂技能可能遷移到語言領域。

2.2 音樂訓練與語言產(chǎn)生能力

語言產(chǎn)生包括口頭語言產(chǎn)生和書面語言產(chǎn)生(張清芳, 楊玉芳, 2003)?？陬^語言產(chǎn)生實質上就是指言語產(chǎn)生, 它主要是通過對單詞或句子發(fā)音的準確性和速度進行評估(Corrigall & Trainor, 2011;Hille, Gust, Bitz, & Kammer, 2011)。書面語言產(chǎn)生主要指拼寫和寫作。

在言語產(chǎn)生方面, 相關研究發(fā)現(xiàn), 言語產(chǎn)生能力與音高分辨(Anvari et al., 2002; Lamb & Gregory,1993)、和弦分析(Barwick, Valentine, West, &Wilding, 1989)、節(jié)奏分辨(Moritz et al., 2013)以及節(jié)奏再現(xiàn)(Douglas & Willatts, 1994; Strait, Hornickel,& Kraus, 2011)等能力都存在相關。通過對比受過與未受過音樂訓練的被試, 一些研究發(fā)現(xiàn), 受過音樂訓練的本科生在言語產(chǎn)生測驗上的成績好于未受過音樂訓練的被試(Bugos & Mostafa, 2011;Jakobson, Lewycky, Kilgour, & Stoesz, 2008; Stoesz,Jakobson, Kilgour, & Lewycky, 2007), 然而, 另一些研究表明, 是否受過音樂訓練對5～9歲兒童的言語產(chǎn)生能力(Tsang & Conrad, 2011)、8～9歲小學生言語產(chǎn)生成績和速度(Hille et al., 2011)以及老年人的言語產(chǎn)生能力(Hanna-Pladdy & MacKay, 2011)都不具有影響。以上研究結果的不一致可能緣于被試年齡的差異。與本科生相比, 兒童的音樂訓練時間總體上較短, 短暫的音樂訓練可能無法影響兒童的言語產(chǎn)生能力, 而對于老年人來說, 由于他們擁有較為成熟、穩(wěn)定的言語產(chǎn)生能力, 因此,音樂訓練可能對他們不產(chǎn)生作用。

追蹤研究表明, 音樂訓練可以促進個體言語產(chǎn)生能力。無論是閱讀能力較差的兒童(Long, 2014),還是具有閱讀障礙的兒童(Register et al., 2007),他們在經(jīng)過音樂訓練之后, 言語產(chǎn)生能力都得到明顯提高。后續(xù)研究進一步驗證了以上研究結果。Cogo-Moreira, de ávila, Ploubidis和Mari (2013)以閱讀能力較差的小學生為被試, 將其隨機分配到實驗組和控制組。實驗組被試參加5個月的音樂課程, 控制組被試不參加音樂課程。5個月之后,實驗組被試的言語產(chǎn)生測驗成績顯著高于控制組被試。針對正常被試的研究也得出相似的結論,比如, Fisher (2001)發(fā)現(xiàn), 通過19個月的音樂訓練,接受音樂訓練兒童的言語產(chǎn)生測驗分數(shù)高于未接受音樂訓練兒童。后續(xù)研究發(fā)現(xiàn), 即便經(jīng)過一年的音樂表演訓練, 6歲兒童的言語產(chǎn)生能力明顯高于未接受音樂訓練的兒童(Schellenberg, 2004)。

此外, 音樂訓練與第二語言言語產(chǎn)生能力也存在聯(lián)系。相關研究表明, 芬蘭人的音樂能力與英語的發(fā)音技能具有相關(Milovanov, Pietil?,Tervaniemi, & Esquef, 2010); 日本人的音樂能力與英語單詞和句子產(chǎn)生能力也存在相關(Slevc &Miyake, 2006; Tanaka & Nakamura, 2004); 以英語為母語的被試的音高知覺能力與西班牙語發(fā)音技能也存在顯著相關(Posedel, Emery, Souza, &Fountain, 2012)。反過來, 與英語發(fā)音技能較低的被試相比, 英語發(fā)音技能較高的芬蘭小學生具有較好的音高與音色分辨能力、節(jié)奏感和調性感(Milovanov, Huotilainen, V?lim?ki, Esquef, &Tervaniemi, 2008)。此外, Milovano等(2010)還發(fā)現(xiàn), 音樂能力較高的芬蘭大學生在英語單詞發(fā)音技能方面好于音樂能力較低的大學生。然而,Swaminathan和Gopinath (2013)的研究表明, 受過與未受過音樂訓練的印度兒童在英語單詞產(chǎn)生測驗上的成績沒有差異。研究結果的差異可能是由于兩個研究分配被試方法的不同造成的。Milovano等(2010)是根據(jù)被試在音樂才能測驗上的分數(shù)進行分組的, 因而能夠確保組間在音樂能力上存在差異; 而Swaminathan和Gopinath (2013)是按照被試自我報告的音樂訓練年限進行分組,難以保證組間在音樂能力上具有顯著差異。

在書面語言產(chǎn)生方面, Schellenberg (2006)的研究發(fā)現(xiàn), 音樂學習年限與拼寫成績具有顯著的正相關。同時, 個體拼寫能力與節(jié)奏分辨(Douglas& Willatts, 1994)、節(jié)奏再現(xiàn)(Overy, Nicolson,Fawcett, & Clarke, 2003)能力也存在相關。該結果得到Hille等(2011)研究的驗證。在該研究中, 研究者發(fā)現(xiàn), 受過樂器訓練的小學生在拼寫測驗上的成績比未受過樂器訓練的學生更好。盡管非言語IQ與拼寫錯誤具有顯著的負相關, 但是在控制了非言語IQ的影響后, 受過樂器訓練的學生在拼寫測驗中仍然顯示出優(yōu)勢。追蹤研究結果表明,受過8周音樂訓練的特殊兒童在寫作測驗上的成績明顯好于未受過音樂訓練的同類兒童(Standley& Hughes, 1997)。類似地, 在接受15周的音樂訓練后, 閱讀障礙兒童的拼寫測驗成績也明顯提高(Overy, 2003)。

由上可見, 音樂訓練在一定程度上可以提高母語的言語產(chǎn)生和書面語產(chǎn)生能力。音樂訓練之所以對語言產(chǎn)生能力具有積極的影響, 其原因可能在于, 音樂訓練改善了個體的注意力和言語記憶力(Bidelman, Hutka, & Moreno, 2013; Chan, Ho,& Cheung, 1998; Jakobson et al., 2008; Rodrigues,Loureiro, & Caramelli, 2013; Seinfeld, Figueroa,Ortiz-Gil, & Sanchez-Vives, 2013; Strait, Kraus,Parbery-Clark, & Ashley, 2010), 進而提高了他們的語言產(chǎn)生能力。但是, 對于第二語言的言語產(chǎn)生能力來說, 是否存在音樂訓練效應還需追蹤研究的驗證。

3 音樂訓練對空間能力的影響

空間能力指的是人們產(chǎn)生、保持、提取和轉換視覺表象的能力。它由空間定位(spatial orientation)能力和空間視覺化(spatial visualization)能力組成(McGee, 1979)。前者涉及對視覺刺激模式內部元素組合的理解能力、把握空間構型的方位關系以及確定事物空間位置的能力, 后者涉及在頭腦中對圖形或物體進行旋轉、操作或翻轉的能力(McGee, 1979)。

3.1 音樂訓練與空間定位能力

根據(jù)上述空間定位能力的定義, 評估該能力的測驗主要包括空間關系(Space/Spatial Relations)測驗、卡片旋轉(Card Rotations)測驗、鑲嵌/隱蔽圖形(Embedded/Hidden Figures)或閉合(Closure)測驗、迷宮(Maze)測驗以及與方向感(Sense of Direction)相關的測驗(McGee, 1979)。

Hassler, Birbaumer和Feil (1985)考察了120名9～14歲兒童的音樂能力對空間關系加工的影響。根據(jù)Wing的標準化音樂智力測驗成績以及是否具有即興創(chuàng)作或演奏能力的標準, 研究者將被試分為三組：具有音樂天賦且能進行即興創(chuàng)作或演奏的兒童、具有音樂天賦但不能進行即興創(chuàng)作或演奏的兒童、不具有音樂天賦的兒童。具有音樂天賦的被試都接受過音樂訓練。所有兒童完成了空間關系測驗。次年, 研究者再次對其中103名被試的空間關系能力進行測量。盡管第一次實驗結果沒有發(fā)現(xiàn)組間差異, 但是, 在第二次實驗中,研究者發(fā)現(xiàn), 具有即興創(chuàng)作或演奏能力的被試在空間關系測驗上的分數(shù)明顯高于沒有音樂天賦的控制組被試; 不具有即興創(chuàng)作或演奏能力的青少年在空間關系測驗上的分數(shù)與控制組被試相近。該結果表明, 音樂訓練并不影響個體對空間關系的加工, 但是音樂創(chuàng)造力(是否具有創(chuàng)作或即興演奏能力)影響個體的空間關系加工能力。Hassler(1992)的研究進一步證實了“音樂創(chuàng)造力對空間關系加工具有積極影響”的結論。然而, 后續(xù)研究卻發(fā)現(xiàn), 無論是音樂專業(yè)學生(Brandler &Rammsayer, 2003; Helmbold, Rammsayer, &Altenmüller, 2005), 還是具有絕對音高感的音樂家(Costa-Giomi, Gilmour, Siddell, & Lefebvre, 2001),他們對空間關系的加工能力與非音樂家沒有顯著差異。以上研究結果的差異可能緣于音樂創(chuàng)造力的特殊性。盡管音樂表演藝術家可能也涉及音樂創(chuàng)造力, 但是從本質說, 音樂創(chuàng)造力是一種特殊的能力, 它主要與音樂創(chuàng)作相關, 因此, 并不是所有音樂家都具備這種能力。這可能是后續(xù)研究中音樂家與非音樂家對空間關系加工相似的原因之一。

許多研究還通過直線與圓點的關系考察空間構型方位關系的加工。在Brochard, Dufour和Després (2004)的研究中, 首先, 在計算機屏幕上呈現(xiàn)一條水平或垂直的直線, 呈現(xiàn)時間為500 ms。然后, 一個小圓點快速閃現(xiàn)(200 ms)在直線的一側。被試需要判斷圓點出現(xiàn)在直線的哪一側。結果表明, 音樂家與非音樂家在所有任務中的準確率沒有顯著差異。但是, 在反應時方面, 音樂家在水平線條件下的反應時比非音樂家短, 而在垂線條件下的反應時與非音樂家接近。這可能緣于水平線條件下的任務與讀譜之間的相似性。的確,五線譜上音符的高低與空間高低存在對應關系(Pratt, 1930; Rusconi, Kwan, Giordano, Umiltà, &Butterworth, 2006), 在讀譜過程中, 音樂家需要快速地判斷音符符頭在五線譜上的位置, 由此可能潛在地影響了音樂家對水平線條件下點線關系的加工。Patston, Hogg和Tippett (2007)進一步探究音樂訓練與點線方位的關系。他們發(fā)現(xiàn), 當圓點出現(xiàn)于垂線左側時, 音樂家與非音樂家的準確率都比較高; 當圓點出現(xiàn)于垂線右側時, 二者的準確率都降低, 但是, 音樂家的準確率高于非音樂家。在反應時方面, 當圓點距離垂線較遠時, 音樂家的反應時短于非音樂家; 反之, 二者的差異不顯著。研究者認為, 音樂家可能具有更強的視覺空間注意力。這種注意力有助于鋼琴演奏時雙手的配合。即便在純粹由直線構成的空間方位關系上, 音樂訓練的效應仍然存在。音樂家在空間構型方位關系方面的優(yōu)勢可能緣于他們大腦布洛卡區(qū)的灰質體積大于非音樂家的緣故(Sluming et al., 2002)。

在卡片旋轉測驗方面, Barrett和Barker (1973)發(fā)現(xiàn), 隨著音樂能力水平的提高, 兒童的卡片旋轉加工能力并沒有明顯提高。類似地, Burton,Morton和Abbess (1989)的研究也表明, 非音樂家、音樂專業(yè)學生、專業(yè)音樂家在鑲嵌圖形測驗上的成績沒有顯著差異。但是, 后續(xù)研究得出相反的結果：受過音樂訓練的學生或音樂家在鑲嵌圖形或閉合測驗上的成績比未受過音樂訓練的控制組被試(Stoesz et al., 2007; Helmbold et al., 2005)更好。研究結果的差異可能是由于以上研究中受過音樂訓練的被試在音高能力上的差異造成的。比如, Stoesz等(2007)研究中受過音樂訓練的學生具備絕對音高感, 而Burton等(1989)研究沒有考察音樂家是否具有絕對音高感。事實上, 具有絕對音高感的音樂家在隱蔽圖形測驗上的成績比具有相對音高感的音樂家和非音樂家更好, 但是,具有相對音高感的音樂家和非音樂家對隱蔽圖形的加工卻不存在差異(Costa-Giomi et al., 2001)。

方向感不僅包含視覺空間的定位, 也包含聽覺空間的方位定向。在聽覺空間方位定向方面,Escalda等(2011)發(fā)現(xiàn), 受過與未受過音樂訓練的5歲兒童在聲音定位測驗中的分數(shù)沒有顯著差異。該結果暗示, 聲音的方位定向能力與音樂經(jīng)驗無關。這可能是由于聲音方位定向能力在嬰兒期就已發(fā)展至成人水平(Bower, 1982), 因此聽覺經(jīng)驗的增加并不能使這種能力產(chǎn)生太大的變化。

綜上所述, 在空間定位方面, 盡管音樂訓練與空間構型方位關系的加工存在相關, 但是與空間關系和方向定位的加工無關。此外, 由于以上研究主要從橫斷視角探究音樂訓練與空間定位能力的關系, 無法厘清二者的因果關系, 因此需要追蹤研究進一步揭示二者的關系。

3.2 音樂訓練與空間視覺化能力

在空間視覺化研究中, 研究者通常使用物體拼湊(Object Assembly)測驗、積木圖案(Block Design)測驗與心理旋轉(Mental Rotation)測驗評估個體的空間視覺化能力(McGee, 1979)。

在物體拼湊測驗方面, 相關研究表明, 兒童的物體拼湊測驗成績與音樂能力(Norton et al., 2005)、音樂訓練年限都不存在顯著相關(Schellenberg,2006)。與未受過音樂訓練的兒童相比, 受過音樂訓練的兒童在物體拼湊測驗成績上沒有優(yōu)勢(Forgeard et al., 2008; Hurwitz, Wolff, Bortnick, &Kokas, 1975); 即便是具有絕對音高感的音樂家,他們在物體拼湊測驗上的成績也接近于非音樂家(Costa-Giomi et al., 2001)。但是, 追蹤研究則表明,音樂訓練可以提高物體拼湊測驗的分數(shù)。Rauscher等(1997)發(fā)現(xiàn), 經(jīng)過兩年的鋼琴演奏訓練, 3～5歲兒童在物體拼湊測驗上的得分高于未受過鋼琴演奏訓練的兒童。后續(xù)研究(Rauscher &Zupan, 2000; Schellenberg, 2004)也表明, 音樂訓練對兒童物體拼湊測驗成績具有積極的影響。

在積木圖案測驗方面, 相關研究顯示, 音樂能力與積木圖案測驗分數(shù)不存在相關(Norton et al., 2005)。同時, 受過演奏訓練的兒童在積木圖案測驗上的成績沒有明顯不同于未受過演奏訓練的兒童(Forgeard et al., 2008)。但是, Schellenberg(2011)和Stoesz等(2007)發(fā)現(xiàn), 受過音樂訓練的學生在積木圖案測驗上的得分高于未受過音樂訓練的學生。研究結果的不一致可能緣于被試的家庭因素。在Schellenberg (2011)和Stoesz等(2007)研究中, 音樂訓練組被試的父母教育水平和社會經(jīng)濟地位明顯高于控制組, 然而, 在Forgeard等(2008)研究中, 音樂訓練組與控制組被試的父母教育水平和社會經(jīng)濟地位沒有顯著差異, 因此, 音樂訓練組被試在積木圖案測驗上的優(yōu)勢可能緣于家庭教育的結果。

追蹤研究結果表明, 音樂訓練可以提高個體的積木圖案測驗成績。Schellenberg (2004)發(fā)現(xiàn),在經(jīng)過一年的音樂表演訓練后, 6歲兒童在積木圖案測驗上的成績明顯高于未受過音樂表演訓練的兒童。Tai (2010)也發(fā)現(xiàn), 即便僅僅接受4周(每周45分鐘)的音樂表演訓練, 4～7歲兒童的積木圖案測驗分數(shù)也顯著提高。但是, Moreno等(2011)研究發(fā)現(xiàn), 通過20天(每天45分鐘)的音樂訓練, 4～6歲兒童的積木圖案測驗分數(shù)并沒有明顯提高。這種差異可能緣于音樂訓練的差異。在Schellenberg(2004)和Tai (2010)研究中, 音樂訓練由專業(yè)音樂教師執(zhí)行, 且音樂訓練旨在提高兒童演奏或演唱技能。然而, Moreno等(2011)研究的音樂訓練是由計算機程序提供的, 其主要目的是提高音樂聆聽的技能, 因此, 訓練性質的差異可能產(chǎn)生不一致的結果。

在心理旋轉測驗方面, Sluming, Brooks, Howard,Downes和Roberts (2007)發(fā)現(xiàn), 交響樂團演奏家對三維圖形心理旋轉的加工能力高于非音樂家,同時, 隨著圖形旋轉角度的增加, 音樂家的反應時沒有明顯變化, 而非音樂家的反應時逐漸增加;fMRI的結果與之一致：在心理旋轉加工中, 音樂家布洛卡區(qū)、右角回和左側前扣帶回的激活程度高于非音樂家。Pietsch和Jansen (2012)也發(fā)現(xiàn), 音樂專業(yè)學生在心理旋轉加工任務中具有優(yōu)勢。這種優(yōu)勢可能緣于音樂家在加工心理旋轉任務時,額葉皮層與右頂葉皮層之間的同步化程度更高(Bhattacharya, Petsche, Feldmann, & Rescher, 2001)。另一個原因可能在于, 音樂家具有較好的樂譜視奏能力, 而樂譜視奏與空間加工涉及共同的大腦區(qū)域, 比如包括布洛卡區(qū)的左額下回(Ng et al., 2000;Sergent, Zuck, Terriah, & MacDonald, 1992; Sluming et al., 2002; Sluming et al., 2007)。

綜上所述, 音樂訓練可以提高個體在物體拼湊與積木圖案測驗的成績。盡管心理旋轉加工與音樂訓練存在相關, 但是, 未來的追蹤研究才能進一步確定二者是否存在因果關系。

4 音樂訓練對數(shù)學能力的影響

音樂和數(shù)學的關系由來已久。早在古希臘時期, 畢達哥拉斯就提出音程的和諧性與琴弦比率存在關系。音樂的音高組合與節(jié)拍節(jié)奏無不體現(xiàn)出數(shù)理邏輯關系(Vaughn, 2000)。比如, 一個全音符等于2個二分音符; 等于4個四分音符; 16個八分音符; 等等。但是, 對于個體來說, 音樂訓練是否可以提高數(shù)學能力？音樂訓練與個體數(shù)學能力之間的關系是否受到其他因素的影響？這些問題至今尚未明了。

音樂訓練對學生數(shù)學成績具有積極的影響作用。相關研究表明, 音樂能力與數(shù)學能力存在相關(Anvari et al., 2002; Gouzouasis, Guhn, & Kishor,2007; Hobbs, 1985)。通過對比接受和未接受音樂訓練學生的數(shù)學加工能力, 已有研究表明, 接受音樂訓練的學生不僅對數(shù)概念的理解能力更強(Geoghegan & Mitchelmore, 1996), 而且在數(shù)學成就測試上的分數(shù)也更高(如, Cabanac, Perlovsky,Bonniot-Cabanac, & Cabanac, 2013; Cheek & Smith,1999; Gouzouasis et al., 2007)。這些差異也得到腦成像研究結果的支持。當被試進行分數(shù)的加減心算時, 音樂家左側梭狀回與前額葉皮層(BA 46)的激活程度高于非音樂家, 而視覺聯(lián)合區(qū)與左側頂下小葉的激活程度明顯低于非音樂家(Schmithorst& Holland, 2004)。

追蹤研究驗證了音樂訓練促進數(shù)學能力的結果。在Zafranas (2004)研究中, 研究者發(fā)現(xiàn), 61名兒童在接受7個月的鋼琴演奏訓練之后, 其算術測驗分數(shù)顯著提高。通過對6歲兒童進行一年的鍵盤或聲樂訓練, Schellenberg (2004)也發(fā)現(xiàn), 受過鍵盤或聲樂訓練的兒童在數(shù)學測驗上的成績高于未受過音樂訓練的兒童。Yang, Ma, Gong, Hu和Yao (2014)對被試進行了追蹤研究, 研究結果表明, 通過11個學期的音樂訓練, 受過音樂訓練學生的數(shù)學成績高于未受過音樂訓練的學生。

然而, 另一些研究并不支持“音樂訓練對數(shù)學加工能力具有促進作用”的結果。比如, 受過音樂演奏訓練的8～11歲兒童在數(shù)學概念、運算和數(shù)學應用上的成績與未受過演奏訓練的兒童不存在差異(Forgeard et al., 2008); 是否獲得音樂獎項并不影響高中生的數(shù)學成績(Cox & Stephens, 2006);音樂家與非音樂家在數(shù)字運算能力上不存在差異(Brandler & Rammsayer, 2003)。反過來說, 數(shù)學博士的音樂能力也不比文學或語言博士高(Haimson,Swain, & Winner, 2011)。在追蹤研究中, Mehr,Schachner, Katz和Spelke (2013)發(fā)現(xiàn), 接受6周音樂訓練的兒童在計數(shù)能力方面沒有高于未接受音樂訓練的兒童。類似地, Rickard, Bambrick和Gill(2012)對實驗組被試進行一個學期的音樂訓練,研究結果表明, 接受音樂訓練的被試在數(shù)學能力方面與未接受音樂訓練的被試沒有差異。

可見, 盡管許多研究關注音樂訓練與數(shù)學能力關系的問題, 但是, 迄今為止, 該問題尚未得出一致的結論。這可能緣于二者關系的復雜性。的確, 研究已經(jīng)表明, 許多因素影響音樂訓練對數(shù)學加工能力的效應。第一, 音樂訓練年限與個體的數(shù)學能力有關。研究表明, 音樂訓練年限與數(shù)學成績具有顯著的正相關(Schellenberg, 2006;Vaughn, 2000)。Vaughn (2000)對已有相關研究進行了元分析, 探究音樂學習年限與數(shù)學成績的關系。結果表明, 音樂學習時間與數(shù)學成績具有顯著的相關。Schellenberg (2006)使用Kaufman教育成就測驗中的數(shù)學分測驗計算了音樂學習時間與數(shù)學成績的相關系數(shù)。研究者發(fā)現(xiàn), 二者具有顯著的相關。即使在排除了IQ的影響后, 二者的相關仍然顯著。第二, 音樂訓練的強度與個體的數(shù)學能力也存在聯(lián)系。Yang等(2014)的相關分析表明, 兒童每周音樂練習的時間與數(shù)學成績具有顯著的正相關。Spelke (2008)的研究表明, 與未受過音樂訓練的兒童和青少年相比, 受過中等強度音樂訓練的兒童和青少年并沒有表現(xiàn)出較好的表征幾何圖形性質與關系的能力。然而, 與受過較少音樂訓練或高強度非音樂藝術(比如舞蹈、戲劇和視覺藝術)訓練的被試相比, 那些受過高強度音樂訓練的被試具有較高的幾何圖形分辨能力。研究者認為, 前者組間差異不顯著可能是由于樣本容量太小造成的。本文認為, 只有音樂訓練時間達到一定年限, 它才可能對認知能力產(chǎn)生影響。因為已有研究發(fā)現(xiàn), 那些課外音樂學習時間超過2年的學生在數(shù)學測試上的成績高于沒有學習音樂的學生(Cheek & Smith, 1999)。第三, 數(shù)學刺激類型也影響到音樂訓練與數(shù)學能力的關系。Bahr與Christiansen (2000)的研究發(fā)現(xiàn), 在音樂和數(shù)學深層結構相似的項目任務中(比如模式識別和符號用法), 受過音樂訓練學生的加工比未受過音樂訓練的學生更好。然而, 在結構不相似的項目任務中, 兩組學生的加工沒有顯著不同。這說明音樂訓練效應取決于任務的相似性。因此, 在探究音樂訓練與數(shù)學能力關系時, 應考慮數(shù)學刺激類型這個潛在的影響因素。

5 研究展望

已有研究在探索音樂訓練與認知能力的關系方面取得了一定的進展, 為我們理解音樂訓練對認知能力的效應提供了基礎。然而, 如前所述, 許多研究都屬于相關研究, 這些研究只能說明音樂訓練與認知能力存在聯(lián)系, 無法闡明二者的因果關系。未來研究應加強該領域的追蹤研究。只有這樣, 才可能厘清音樂訓練與認知能力的關系,為音樂教育提供借鑒。

其次, 未來研究應當進一步區(qū)分音樂訓練類型對認知能力的影響。例如, 研究發(fā)現(xiàn), 合唱與言語產(chǎn)生或拼寫成績沒有相關, 而樂器演奏與言語產(chǎn)生或拼寫成績相關(Hille et al., 2011)。該結果暗示, 并不是所有的音樂訓練類型都與語言能力有關。因此, 未來的研究應該進一步澄清究竟是哪一種音樂訓練類型影響語言、數(shù)學或空間能力。

最后, 已有研究主要是根據(jù)被試自我報告的接受正規(guī)音樂訓練的年限將被試分為音樂家或非音樂家, 但是這種方法不能有效區(qū)分音樂能力的高低(Law & Zentner, 2012)。換句話說, 未受過正規(guī)音樂訓練的人或受過正規(guī)音樂訓練年限較少的人也可能具有較高的音樂能力, 而受過正規(guī)音樂訓練時間較長的人也可能音樂能力一般。因此,對于音樂家和非音樂家的區(qū)分應該以可靠而有效的音樂能力測驗為依據(jù)。

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