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      tDCS技術幫助學生提高數學成績
      發表時間:2022年5月19日 10:28 來源:新科技 責任編 輯:麒麟

      問大家一個問題,決定孩子數學成績的是什么?天賦、努力、家庭緩解、老師水平......這些都重要,但不是決定因素。

      馬克思-普朗克研究所倫敦分校(Max Planck Univ Coll London)的Hauser, Tobias U.教授,在他的研究中指出:數學問題解決過程,依賴于兩種能力,一是復雜問題解決能力(如四則混合運算、乘方、開方、三角函數運算等復雜計算任務),二是對知識的檢索和存儲能力(例如小學生必須熟練掌握的乘法口訣)。

      tips:馬克思-普朗克研究所——諾獎拿到手軟

      馬克思-普朗克研究所是德國的一所基礎研究機構,成立于1948年,在世界各地有多個分支機構。至今已培養了18位諾貝爾獎獲得者。2021年,來自該機構的克勞斯·哈塞爾曼(Klaus Hasselmann)摘得諾貝爾獎物理學獎,本杰明·李斯特 (Benjamin List) 摘得諾貝爾化學獎。

      孩子數學成績不理想的根本原因

      Hauser, Tobias U.教授指出,約有20%的學齡兒童,存在數學學習障礙,嚴重影響這些孩子的課堂表現和數學成績,并且沒有通過正確的方式改善癥狀。

      數學學習障礙也稱發育性計算障礙(Developmental dyscalculia,簡稱DD)我國學齡段兒童患者約5000-6000萬,主要表現為:

      1、數字理解困難:不能理解和運用數字、數位、單位、數學符號和數量關系;

      2、計算能力差:簡單心算困難,借用掰手指做計算,不能準確回憶數字事實;加、減、乘、除等基本運算困難;

      3、數學推理能力差:如日期推算、單位換算有困難。

      tDCS技術提高學生數學能力的實驗

      【實驗對象】

      從倫敦各學校選取的48名學生(實際完成測試的40名學生)

      【實驗目的】

      驗證tDCS技術在學生學習時,知識的檢索和存儲能力、復雜問題解決能力的干預效果。

      【實驗方案】

      將40名學生分為實驗組和對照組,每組各20人,所有參加實驗的學生,均不知道自己所在組別。

      實驗組方案:每次30分鐘,電流強度為1毫安;

      對照組方案:使用同樣設備,但僅在開始時30秒內給予電流刺激。

      【效果驗證】

      采用功能性磁共振成像(fMRI)技術,檢測學生在tDCS技術干預下,解決復雜問題解決(通過復雜減法問題驗證)和進行知識檢索時,相應腦區的變化情況。

      如上圖所示,功能性磁共振成像(fMRI)技術發現,實驗組的雙側角回(角回是視覺和語言言中樞,對于閱讀速度、短時記憶等功能有顯著影響)內外側前額葉皮質(也稱前額葉皮質,是大腦的“司令部”,負責知識的檢索、做出決策等較高層次思考)連接和活躍程度明顯增強。

      【實驗結論】

      通過tDCS技術干預,學生在解決數學問題時,相應腦區的鏈接和活性得到明顯加強。

      tDSC技術多久可以見效

      在一項針對被診斷為發展性計算障礙的學生的實驗中,學生在進行數學練習時,同步使用tDCS進行干預(干預方案為2毫安、每次30分鐘、每周3次),2周后,參與實驗的學生,成績均有顯著提升。

      訓練方案說明

      1、左側正常數學練習,包括計數訓練(計時+計數訓練)、簡單及復雜加減法訓練等;

      2、右側為在進行數學練習時,同時通過tDCS技術進行干預的方案。

      意見建議

      tDCS技術可以提高學生在解決數學問題時,相應腦區的鏈接和活性,在進行日常學習時使用,效果更佳。

      參考文獻

      《Neurocognitive effects of transcranial direct current stimulation in arithmetic learning and performance_ a simultaneous tDCS-fMRI study》

      《Transcranial Direct Current Stimulation__in Child and Adolescent Psychiatry》


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