珠算與珠心算是大腦認(rèn)知功能訓(xùn)練的工具

/ 北京師范大學(xué)心理學(xué)部、認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)與學(xué)習(xí)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室教授

在腦科學(xué)背景下，人們?cè)絹?lái)越重視大腦認(rèn)知功能訓(xùn)練。良好的大腦認(rèn)知功能是學(xué)生發(fā)展的目的和基礎(chǔ)。目前大腦認(rèn)知功能訓(xùn)練的主要方法是認(rèn)知行為訓(xùn)練（含認(rèn)知游戲訓(xùn)練），但是認(rèn)知行為訓(xùn)練的效果問(wèn)題歷來(lái)是爭(zhēng)論的焦點(diǎn)。結(jié)合國(guó)內(nèi)外的研究，珠算與珠心算訓(xùn)練在大腦認(rèn)知功能提升中具有顯著價(jià)值。

什么是珠算與珠心算

中國(guó)珠算是以算盤(pán)作為工具的一種數(shù)字計(jì)算方法，它是我國(guó)古代勞動(dòng)人民智慧的結(jié)晶，目前已列入中國(guó)和世界非物質(zhì)文化遺產(chǎn)名錄。珠心算脫離了實(shí)際的算盤(pán)，演算者借助腦中虛擬的算盤(pán)進(jìn)行演算。珠算到珠心算的轉(zhuǎn)變使得珠算從經(jīng)濟(jì)工具轉(zhuǎn)變?yōu)榻逃ぞ摺Ｄ壳爸樗?、珠心算在促進(jìn)個(gè)體發(fā)展中的價(jià)值越來(lái)越被重視，逐漸走進(jìn)課堂和千家萬(wàn)戶(hù)。各級(jí)珠算協(xié)會(huì)、教育主管部門(mén)、研究機(jī)構(gòu)等陸續(xù)設(shè)立了多個(gè)珠算、珠心算教育的實(shí)驗(yàn)區(qū)、實(shí)驗(yàn)校、實(shí)驗(yàn)班；江蘇省教育廳、財(cái)政廳還將其納入全省小學(xué)數(shù)學(xué)地方課程，開(kāi)展珠算、珠心算與小學(xué)數(shù)學(xué)課程融合的探索實(shí)驗(yàn)。

目前社會(huì)大眾對(duì)珠算、珠心算學(xué)習(xí)仍存疑問(wèn)，例如，是否應(yīng)該學(xué)習(xí)珠算、珠心算，從哪個(gè)年齡段開(kāi)始學(xué)習(xí)比較合適，學(xué)習(xí)時(shí)長(zhǎng)是多少，等等。已有研究尚不能確切回答這些問(wèn)題，但總體上，不同類(lèi)型的學(xué)生能夠習(xí)得珠算、珠心算技能，并經(jīng)過(guò)一定強(qiáng)度訓(xùn)練后，部分認(rèn)知功能有明顯提升，且目前為止沒(méi)有發(fā)現(xiàn)明顯副作用。

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外研究者從多角度尋找提升大腦認(rèn)知功能的方法；而已有的認(rèn)知行為訓(xùn)練比較枯燥，缺少知識(shí)與技能內(nèi)涵；如果采用趣味性的認(rèn)知游戲開(kāi)展訓(xùn)練，兒童又可能容易成癮。比較而言，筆者認(rèn)為珠算與珠心算因其文化底蘊(yùn)、知識(shí)與技能兼?zhèn)?，可以作為提升一些特定大腦認(rèn)知功能的工具。

大腦認(rèn)知功能的促進(jìn)作用

珠算、珠心算訓(xùn)練在研究、實(shí)踐中，對(duì)于大腦認(rèn)知功能的塑造作用主要有四個(gè)方面。

珠算與珠心算訓(xùn)練，可以促進(jìn)計(jì)算能力的發(fā)展。其原因可能主要在于針對(duì)計(jì)算的直接的、大量練習(xí)，同時(shí)獲得了新的、基于算盤(pán)的計(jì)算方式。

筆者與同事對(duì)近500名二、三年級(jí)小學(xué)生進(jìn)行了抽樣調(diào)查。這些學(xué)生入學(xué)時(shí)是隨機(jī)分班的。一類(lèi)是珠算班，他們的課程內(nèi)容中包含了珠算、珠心算內(nèi)容；另一類(lèi)是普通班，課程內(nèi)容不包含珠算、珠心算。研究發(fā)現(xiàn)，珠算班學(xué)生的計(jì)算能力優(yōu)于普通班，效應(yīng)值為1.26（0.5為中等效應(yīng)，0.8為強(qiáng)效應(yīng)）。按照國(guó)際常用方法，將計(jì)算障礙定義為計(jì)算能力處于同年齡孩子的1.5個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差之外（低端）時(shí)，普通班計(jì)算障礙發(fā)生率為8.1%；若采用2個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差的標(biāo)準(zhǔn)，計(jì)算障礙發(fā)生率為2.1%；但是珠算班，無(wú)論采取以上哪種標(biāo)準(zhǔn)衡量，計(jì)算障礙發(fā)生率均為0。這一結(jié)果說(shuō)明，珠算、珠心算引入小學(xué)數(shù)學(xué)課程有可能實(shí)質(zhì)性地解決計(jì)算障礙問(wèn)題。

珠算、珠心算訓(xùn)練可以提升注意力。珠算、珠心算訓(xùn)練的主要內(nèi)容是數(shù)字，數(shù)字缺少一般語(yǔ)義信息，學(xué)生集體注意力加工數(shù)字這一過(guò)程可能有助于提升學(xué)生的注意力。

很多研究均發(fā)現(xiàn)珠算、珠心算訓(xùn)練在注意力提升中有積極作用。筆者與全國(guó)多個(gè)省市的多家幼兒珠算、珠心算教育機(jī)構(gòu)合作，測(cè)試了近800名幼兒園大班兒童，其中半數(shù)兒童沒(méi)有學(xué)習(xí)過(guò)珠算、珠心算，另一半珠心算水平達(dá)到七級(jí)。在注意力測(cè)試任務(wù)上，兒童需要在四分鐘內(nèi)盡可能多地找出特定的幾何圖形。對(duì)比發(fā)現(xiàn)，控制智力、年齡等因素后，學(xué)習(xí)過(guò)珠算、珠心算的兒童平均能找到37個(gè)符合要求的圖形，而未學(xué)習(xí)的兒童平均僅能找到27個(gè)。這一結(jié)果表明，學(xué)習(xí)過(guò)珠算、珠心算的孩子有更好的視覺(jué)信息搜索能力，注意力的發(fā)展更有優(yōu)勢(shì)。

兒童注意力發(fā)展問(wèn)題是世界性問(wèn)題，學(xué)校老師反映最多的認(rèn)知問(wèn)題就是學(xué)生注意力不集中的問(wèn)題，其中嚴(yán)重的注意缺陷多動(dòng)障礙發(fā)生率在5%左右。結(jié)合已有研究，珠算、珠心算可能在一定程度上可以解決兒童注意力發(fā)展中的問(wèn)題，尤其注意缺陷多動(dòng)障礙。

珠算、珠心算能夠提升人的知覺(jué)與空間能力。這些能力包括數(shù)感能力、知覺(jué)速度和平面空間想象能力等，其作用可能源于對(duì)算盤(pán)的視覺(jué)加工和視空想象。

數(shù)感是快速、粗略的數(shù)量估計(jì)能力。筆者與同事的幾項(xiàng)研究均揭示數(shù)感能力是一種視覺(jué)知覺(jué)能力。我們對(duì)比分析了珠心算六級(jí)水平學(xué)生和沒(méi)有珠算、珠心算學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)的學(xué)生在數(shù)感上的能力差異（各75人），結(jié)果發(fā)現(xiàn)，學(xué)習(xí)過(guò)珠算、珠心算的學(xué)生對(duì)數(shù)量的估計(jì)正確率更高，約為78%，而未學(xué)習(xí)過(guò)珠算、珠心算組學(xué)生的平均估計(jì)正確率為68%。

我們還采用平面空間加工任務(wù)，發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)過(guò)珠算、珠心算的學(xué)生能夠完成更多的想象中的圖形旋轉(zhuǎn)。

珠算、珠心算訓(xùn)練可以促進(jìn)記憶能力的改進(jìn)。需要強(qiáng)調(diào)的是，珠心算在提高記憶能力方面作用有限，可能僅限于數(shù)字記憶方面。

筆者與同事對(duì)比分析了31名珠心算高手（二級(jí)以上）和31名未接觸過(guò)珠心算的普通被試者的行為表現(xiàn)，在數(shù)字記憶任務(wù)中，例如需要記住的數(shù)字是7249352864，如果按順序報(bào)告（即報(bào)告7249352864），珠心算高手記住的數(shù)字個(gè)數(shù)平均達(dá)到12.3個(gè)，普通被試者只能記住9.3個(gè)，即珠心算高手能多記住3個(gè)數(shù)字；如果按相反順序報(bào)告（即報(bào)告4682539427），珠心算高手的水平記住的數(shù)字個(gè)數(shù)平均達(dá)到9.7，普通被試者平均達(dá)到7.9個(gè)，高手能多記2個(gè)數(shù)字。通常記憶數(shù)字時(shí)，我們會(huì)在腦中反復(fù)默背，這是一種語(yǔ)音編碼的方式，而學(xué)習(xí)過(guò)珠心算后，可采用視覺(jué)編碼，即將數(shù)字與珠算關(guān)聯(lián)，所以可能會(huì)記得更多數(shù)字。

珠算與珠心算訓(xùn)練對(duì)大腦結(jié)構(gòu)具有塑造作用

大腦結(jié)構(gòu)變化遵循的原則之一是用進(jìn)廢退，較長(zhǎng)時(shí)間的珠算、珠心算訓(xùn)練能夠塑造人的大腦結(jié)構(gòu)。

在我們的珠心算高手腦成像研究中，珠心算高手的左側(cè)感知運(yùn)動(dòng)皮層的部分腦區(qū)的灰質(zhì)密度顯著高于普通人。這可能是因?yàn)橹樾乃愀呤植捎檬植烤?xì)動(dòng)作（即撥珠動(dòng)作）表征數(shù)字，長(zhǎng)期的訓(xùn)練使得相關(guān)腦區(qū)在形態(tài)上發(fā)生變化。也有研究發(fā)現(xiàn)，珠心算高手的大腦纖維束連接的各項(xiàng)同性指標(biāo)均值也顯著高于普通人，這可能意味著珠心算學(xué)習(xí)者大腦纖維束起到的連接作用更強(qiáng)。因而一定強(qiáng)度的珠算、珠心算的訓(xùn)練，可以引起大腦結(jié)構(gòu)上的變化。這些變化也許是大腦認(rèn)知功能提升的一種基礎(chǔ)。

珠算與珠心算不是大腦認(rèn)知功能訓(xùn)練的全能工具

曾經(jīng)有位學(xué)生家長(zhǎng)給筆者打電話(huà)，說(shuō)她的孩子作為全國(guó)珠心算冠軍，竟然用了一個(gè)小時(shí)背誦一首古詩(shī)還沒(méi)有背會(huì)，而她在一旁做家務(wù)都背會(huì)了。她希望知道背后的原因。

其實(shí)珠算、珠心算在提升記憶方面的作用是有限的，其作用主要在數(shù)字記憶。珠心算冠軍的數(shù)字記憶能力不一定可以遷移到語(yǔ)言的背誦中，因?yàn)橹樾乃阌?xùn)練了大腦的視覺(jué)空間想象的部位，而背古詩(shī)需要記憶語(yǔ)義關(guān)系或者進(jìn)行語(yǔ)音編碼。我們用左腦去背古詩(shī)，用左右腦的頂枕葉等去完成珠算、珠心算，兩者使用的腦區(qū)不同。

大腦認(rèn)知功能是多維度、多層面的。除了上面提到的幾種認(rèn)知功能，還需要發(fā)展語(yǔ)言能力、推理能力、立體空間想象能力等。這些認(rèn)知功能的發(fā)展還需要有更多工具的使用。

未來(lái)的研究

珠算、珠心算的教育實(shí)踐在快速發(fā)展，但是，揭示珠算、珠心算訓(xùn)練的規(guī)律和價(jià)值的研究工作才剛剛開(kāi)始，還有大量問(wèn)題有待研究解決。

目前的研究結(jié)論基本上基于事后分析，即對(duì)比分析已經(jīng)學(xué)會(huì)了珠心算的群體與未學(xué)習(xí)珠心算的群體。這種方法無(wú)法排除學(xué)會(huì)珠心算群體在訓(xùn)練之前就存在的特殊性。將來(lái)的研究需要采用隨機(jī)分組的方法揭示珠算、珠心算訓(xùn)練在大腦認(rèn)知功能發(fā)展中的規(guī)律與價(jià)值，即按照隨機(jī)原則，將一半被試者分配到珠心算組進(jìn)行珠心算學(xué)習(xí)，另一半被試者分配到非珠心算組作為對(duì)照。通過(guò)實(shí)驗(yàn)組、對(duì)比組前后測(cè)的分析方法揭示訓(xùn)練的效應(yīng)量。

未來(lái)的另一個(gè)研究趨勢(shì)就是珠算、珠心算訓(xùn)練將在實(shí)驗(yàn)室中完成。一是隨機(jī)分配被試，二是嚴(yán)格控制干擾因素的作用，例如排除訓(xùn)練方法因素的作用以揭示訓(xùn)練強(qiáng)度的效果。只有在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中，才能更好地操縱各種變量，精細(xì)揭示影響珠算、珠心算訓(xùn)練效果的因素類(lèi)型。

最后，未來(lái)的研究還需要對(duì)比分析珠算、珠心算與其他類(lèi)型工具的效果和規(guī)律問(wèn)題，例如珠算、珠心算課程與數(shù)學(xué)思維課程的對(duì)比分析。這種對(duì)比能夠準(zhǔn)確揭示珠算、珠心算訓(xùn)練效果的來(lái)源和相對(duì)價(jià)值。

總體上，珠算、珠心算訓(xùn)練在認(rèn)知功能提升中具有明顯效果，但是，我們對(duì)其作用機(jī)理知之甚少，對(duì)它的研究任重道遠(yuǎn)。只有深入研究才能做好這一優(yōu)秀傳統(tǒng)文化的繼承和發(fā)揚(yáng)。