一、前言

珠心算是中國珠算的內化。近年來頗受國內國際教育工作者的重視，並在相當的範圍內被人們用於腦功能開發，特別是作為提高計算機能的益腦智力運動。據中國珠算協會朱希安會長介紹，目前我國接受珠心算教育的兒童已有近300萬人。從各地大量的珠心算教育研究報告中可以看到，珠心算可以十分顯著和有效地提高學生的計算速度，而且似乎還對其他認知品質有提高作用。我們注意到，以往對珠心算的研究多是從教育觀察的角度出發，非實驗性的統計比較，結果多是描述性的，缺乏從腦機能活動的方面進行探討以及在實驗室裡通過嚴格控制實驗條件進行認知心理測試，特別是與腦機能相關的神經心理實驗研究更缺乏。為此，應該根據珠心算的特點進行相應的認知神經心理實驗。面對這種重要的教育現象，十分有必要開展對珠心算的科學實驗研究，以此為基礎，進一步深入探討其在基礎教育中的課程價值和育人價值。

二、實驗目的

此次實驗有兩個基本目的：

1.受過珠心算訓練的學生與未受過訓練的學生是否有明顯的認知活動特點上的差異？

2.受過珠心算訓練的學生與未受過訓練的學生是否在大腦偏側化機能上有所差異？

本實驗是對珠心算腦機制的首次實驗室研究。珠心算是一項複雜的心理活動，涉及的內容很多。作為首次實驗室實驗，有很多基本的問題需要解決，因此為了較全面較系統地進行實驗研究，此次實驗在與珠心算活動密切相關的幾個主要認知方面展開，即從視覺掃描、知覺、圖形和文字記憶、短時記憶空間、信息提取能力等基本認知機能上對珠心算訓練的效果進行比較的研究。這種實驗研究的同時，也解決了珠心算訓練是否具備益腦的遷移作用的問題。

一般的實驗經驗認為，兒童是珠心算教育活動的主體，3-13歲這一年齡階段正是人的大腦兩半球機能分化的時期，因此，這次實驗同時圍繞著大腦的機能特化展開，以期解釋珠心算是否有益大腦的發育過程。

三、實驗方法

本實驗對受過與沒有受過珠心算訓練的兒童進行了對照研究。實驗中對兩組兒童測試了如下幾項認知基本機能：

1.數字空間記憶測驗，這是短時記憶的常用指標。

2.注意劃消測驗，此項測驗通過在限定時間內對特定字母的劃消來反映學生的注意品質，其中包括注意的選擇性，注意的廣度等。

3.YWG神經心理實驗軟件中的幾項內容，具體包括：漢字記憶水平，圖像記憶水平和大腦單側化的相對趨勢。漢字記憶水平測查的是學生對漢字的記憶能力；圖像記憶水平測查的是學生對非文字的圖像的記憶能力；大腦單側化趨勢的測定原理是：通過計算機按短於眼球轉動時間的速示方式向左半視野和右半視野選擇性地投射文字的和圖形的刺激，從而客觀地測定學生左腦占主導地位的處理文字的半邊視野認知能力和右腦占主導地位的處理圖形的半邊視野認知能力，以錯誤率和反應時間作為指標，揭示學生左腦和右腦相對特化的程度。神經心理學認為，這種相對特化程度反映了大腦發育的狀態。

4.眼動儀。這種方法記錄兒童在具體運算過程中的眼運模式以及在搜索任務中的眼運情況。實驗中所有被試者隨機接受所有的測試。

四、被試情況

實驗中的被試者均為北京石樓中心小學的三年級學生，共43人。其中接受過三年珠心算訓練的兒童21人，沒有接受過三年珠心算訓練的兒童22人。所有兒童的視力正常。

五、實驗結果

根據在加法運算過程中被試眼動模式的不同，選擇出有典型橫掃模式的受過訓練的兒童10人，選擇出有典型豎掃眼動模式的未受過訓練的兒童12人，共22人。將其分為接受過訓練兒童和未接受過訓練的兒童兩組，分析其結果。

1.數字空間測驗與注意劃消測驗的結果（單位：個數）

2.YWG神經心理實驗結果

(1)反應時結果（單位：毫秒ms）

被試	圖像記憶 水平(一)	圖像記憶 水平(二)	漢字記憶 水平(一)	漢字記憶
接受訓練者	532(103.32) 9人	422(78.31) 8人	366(52.47) 9人	359(43.14) 8人	422(64.78)
未接受訓練者	530(143.82) 12人	442(72.28) 12人	361(33.21) 12人	380(59.19) 12人	500(129.11)

(2)錯誤率結果

被試	圖像記憶 水平(一)	圖像記憶 水平(二)	漢字記憶 水平(一)	漢字記憶
接受訓練者	0.08(0.03) 9人	0.23(0.06) 8人	0.11(0.05) 9人	0.21(0.05) 8人	0.13(0.07)
未接受訓練者	0.08(0.08) 12人	0.17(0.08) 12人	0.08(0.04) 12人	0.22(0.09) 12人	0.29(0.27)

3.搜索任務的結查分析：(單位：毫秒ms.　單位：個數）

被試	數字搜索任務 總注視時間	數字搜索任務 總注視時間	漢字搜索 總注視時間	漢字搜索
接受訓練者	2112 (246.53)	9.8 (2.24)	4135 (946.82)	18.96
未接受者	3086 (1038.73)	13.69 (3.79)	4475 (681.71)	21.16

（注：以上表格中的數據凡帶＊號的為有顯著差別）

六、結論

通過對以上實驗結果的分析，可以得出以下幾個結論：

1.單側腦測驗中，訓練組在反應時間（RT）和錯誤率方面均與非訓練組有顯著差異：訓練組平均RT為422ms，非訓練組平均RT為50ms；訓練組錯誤率為0.13，非訓練組為0.29。訓練組明顯好於非訓練組，顯示腦偏側化程度高。神經心理學認為，大腦兩半球功能的相對特化與協同是人腦演化的趨勢，人腦功能的相對特化在緩慢地演進，在相對特化的同時，半球功能的協同也在發展，只有高度的相對特化才能高度地協同，特化與協同辯證地統一在人腦功能的發展中。這表明訓練組腦功能發展情況好。

2.注意劃消測驗結果表明，訓練組與非訓練組之間有顯著差異：訓練組平均分數為45.30，非訓練組平均分數為31.92，兩者有顯著差別，顯示訓練組較非訓練組在注意的集中度和選擇靈活性方面均有優勢。

3.數字空間實驗表明，訓練組較非訓練組在逆序空間方面有明顯差異：訓練組平均逆序位數是6.80，而非訓練組的平均逆序位數是4.50。訓練組比非訓練組有更廣的逆序數字空間，顯示其信息提取能力較強。

4.眼動實驗揭示出訓練組與非訓練組在數字搜索任務中的總注視時間方面有明顯的差異：訓練組的總注視時間平均為2112ms，非訓練組的總注視時間平均為3085ms，訓練組在數字搜索時明顯快於非訓練組。然而在漢字搜索任務中，兩組學生並沒有明顯差異，這顯示珠心算訓練並沒有將視覺掃描的活動泛化到不同的任務上面，珠心算更多的是一種內化的心智活動，其遷移效果不在外周而在中樞過程。

世界珠算心算聯合會成立大會論文之一