有一种人,似乎一生下来,数字就和他们过不去:数数只能数到4,分不清7和9哪个更大,永远记不住自己的电话号码……这是一种鲜为人知的学习障碍——计算障碍,有时被称为“数盲症”。研究人员估计,患有计算障碍的人在总人口中所占比例高达7%,这种学习障碍的特点是,患者在处理数字时会遇到严重困难,而其他方面的智力完全正常。
计算障碍是一种鲜为人知的学习障碍,有时被称为“数盲症”,与数学读写困难有关。研究人员估计,患有计算障碍的人在总人口中所占比例高达7%,这种学习障碍的特点是,患者在处理数字时会遇到严重困难,尽管其他方面的智力完全正常(甚至可能远高于常人)。
这种奇怪的病症引起了伦敦大学学院的认知神经科学家布赖恩·巴特沃思(Brian Butterworth)等神经科学家的注意,他们相信,对计算障碍的研究有助于揭示大脑“数觉”功能(即认识和处理数量的能力)的运作机制。数觉与视觉、听觉一样,完全是天生的,但对于它的认知和神经基础,科学家存在不同看法,对计算障碍的研究或许会有助于摆平这方面的争论。
患计算障碍症的儿童在数点阵图中点的数量时,所用时间要比其他儿童长。对于有4个及4个以下点的点阵图,大多数人一眼就可以看出有多少个点,但计算障碍症患者却需要一个一个地数。关于计算能力的认知,目前存在若干互相对立的理论,巴特沃思希望通过研究计算障碍症的治疗方法来检验这些理论。
如果计算障碍症本质上是缺乏基本数觉(这正是他的看法),而非其他学者所认为的是缺乏记忆、注意力或语言能力,那么,设法培养数觉就应该对计算障碍症患者有所帮助。
克里斯托弗(化名)是一个爱说话的男孩,他坐在老师帕特里夏·巴布蒂(Patricia Babtie)旁边,在一台笔记本电脑上玩“数觉”游戏。这是巴特沃思和他在伦敦教育研究所的同事黛安娜·劳利拉德(Diana Laurillard)合作设计的一套教学用电脑游戏。克里斯托弗一开始玩的游戏同数轴有关(数轴是数的一种空间表示法,科学家认为,它对数觉起着关键作用)。
巴特沃思既是学者,也是公众人物。他是英国人文社会科学院的院士。20世纪80年代后期,巴特沃思曾研究过一位中风病人,正是这位病人改变了他的职业方向。这位59岁的女性病人来自意大利,曾是一名酒店主管,她的语言智商测试达到一般水平,记忆力相当不错。但是,当巴特沃思的意大利同事请她数数时,她会开始数“uno, due, tre, quattro”(1、2、3、4),然后就停下来。
巴特沃思提出,遗传因素以及大脑发育异常破坏了计算障碍症患者的这些神经网络。巴特沃思及其同事还测试了31名8至9岁的儿童,这些儿童的数学成绩在各自班上基本垫底,但在其他科目上却表现得足够给力。与正常儿童及患有读写困难症的儿童相比,患有计算障碍症的儿童对几乎所有的数字问题都感到头疼,异常吃力,但在阅读理解、记忆力及智商的测验中则达到平均水平。
布赖恩·巴特沃思希望他的数字游戏能对患有计算障碍症的儿童有所帮助,同时打开一扇窗户,让我们能够窥探大脑是如何处理数字的。同几乎所有的人类认知功能一样,“数觉”的进化历程也非常古老。对黑猩猩、猴子、雏鸡、蝾螈乃至蜜蜂所作的研究都表明,存在着两种并行的表示数量的系统。
不善于识别近似数的人数学方面的表现很差,这种关系意味着近似数系统起着关键的作用。而且有些研究证明,计算障碍症患者难于识别较小的数,这提示识别较小数字的能力对于数字处理具有根本的重要性。此外,对计算障碍症患者的脑扫描显示,与识数能力正常的儿童及成人相比,他们的顶内沟在处理数字时活跃性较低,与大脑其余部分的联系也比较弱。
巴特沃思认为,这些情况是计算障碍症特有的数字能力低下所带来的后果,而不是原因。他指出,另一种认知能力对数觉更重要。他把这种能力称为“数量编码”,也就是认识到,所有东西均有一个确切的数量,拿走或拿来可以改变数量。
经过3个月的练习,克里斯托弗的数轴游戏似乎玩得越来越得心应手。他进展非常快,以至于巴布蒂要求他慢一点,解释一下每一步的理由。巴布蒂说,当患计算障碍症的儿童详细解释他们的操作时,学习进度通常就会大大加快。她相信克里斯托弗的数学焦虑症(这是患计算障碍症的儿童与成人普遍存在的一种状态)正在逐步消失。
巴特沃思希望能在克里斯托弗这样的学生玩数觉游戏时,监测他们的大脑活动,以观察他们的顶叶是否发生了变化。为此他多方申请经费,却全都空手而归。尽管计算障碍症像其他各种学习障碍一样,对生产效率造成了非常不利的影响,但它并未引起人们的重视,因此对这种疾病的研究也就拉不到多少赞助经费。