数学好真是遗传的吗？tDCS提高两项核心能力

研究表明

　　1岁10个月的孩子就开始对数字感兴趣;

　　2岁半，他们逐渐形成计数能力;

　　5-6岁，孩子开始了解数学概念，掌握计算能力。

　　哈佛大学一项研究发现：5岁儿童是天生的数学家，他们可以自己在探索中掌握数学概念和算术法则。你可能会惊讶：原来每个孩子都曾有可能是“数学神童”？！

　　其实早在1954 年，TobiasDantzi在其著作《数:科学的语言》中首次提出数感的概念;1980年，美国心理学家Prentice Starkey对16周到30周大的婴儿做实验发现，婴儿能觉察到2个点到3个点的数量变化;这种觉察点数量变化的能力，婴儿不可能在出生后几个月时间内从外界环境学到，而应该是一种人类遗传能力。

　　从科学的角度解释，数感应该叫做近似数量系统(Approximate Number System,简称 ANS)。它包括非符号性的近似数量系统和符号性近似数量系统。它具有遗传性和不精确性，是一种运用近似数量的方式来表征数量的非言语能力。这种数感不仅跨越物种，而且在个体整个生命周期中都保持活跃。简单的说，有些孩子数学好是遗传（天生）的。

　　数感真能决定孩子的数学能力吗？

　　2014年，《British Journal of Educational Psycholoy》(英国教育心理学杂志)上发表了一项意大利的研究，他们以1年级儿童为研究对象，检测了包括数学能力、智力、短时记忆、工作记忆、数感与学习成绩的关系。

　　研究结论是，记忆和数感在1年级学生的数学学习中，都起着至关重要的作用，二者互相独立。由此可见，记忆力和数感，是学生数学能力的基础。

　　如何提高孩子的数学能力？

　　从上面的分析可以得出，与数学能力最相关的就是记忆力和数感，那么只要着重培养这两项能力就可以了。除了常规的记忆力训练、数感训练，我们也可以采用科技手段，来提高孩子的学习效率，比如tDCS干预，就是一项在欧美国家广泛应用，用于辅助学习的技术。

　　tDCS的原理是通过恒定、低强度的微弱电流，调节皮层兴奋性，从而使大脑功能发生改变，从而提高记忆力、提高数感。

　　1、提高记忆力

　　德国吕贝克大学的三位专家，通过实验发现：在慢波睡眠阶段，使用tDCS技术干预，改善了新皮层的慢波结构(slow oscillation)，增强短期记忆→长期记忆的转化。

　　近年来，如波音和通用公司共同持股的 HRL Laboratories、美国加州的Thync公司，都已研发出了相应tDCS设备，投入市场。

　　2、提高数感

　　从生理学角度分析，数感与大脑特定的神经区域顶内沟相关联，并能激活顶叶和额叶皮质参与活动。顶内沟也是数学的重要活跃区，它专门运算数值和进行数学思维。此外，临近大脑皮层表面的额叶和顶叶区域都与数学能力的发展有关。

　　一个由四所欧洲顶尖大学(德国格拉茨大学、奥地利哥廷根大学、瑞士苏黎世联邦理工学院、英国伦敦大学)组成的研究团队，曾经联合进行了一项研究，利用tDCS技术提高学生的算术学习能力。

　　共有60名学生参加了此次研究，研究结果表明，采用不同的干预方案，对乘法运算、减法运算的效果不尽相同。

　　如上图所示，tDCS干预后，提高了乘法运算和减法运算的计算速度(图A);而tDCS阳极干预，对减法学习的有益影响，提高了学习率(评估学习过程中，对知识的吸收、利用程度)，而阴极刺激反而降低了学习率。这是由于减法运算和乘法运算，大脑的激活区域是不同的。

　　试验说明通过tDCS调节算术学习能力是成功的。需要针对学生的不同情况，采用不同的干预方案，才能有针对性的满足每位学生对提高数学学习能力的需求。

　　参考资料

　　林胜威. 数感的修订变化与内涵认识[J]. 数学教育学报, 2021, 30(6):69-73.

　　康丹, 张利, 蔡术,等. 儿童近似数量系统精确性与数学能力的关系研究[J]. 数学教育学报, 2020, 29(3):7.

　　Marshall L, Helgadóttir H, Mölle M, et al. Boosting slow oscillations during sleep potentiates memory[J]. Nature, 2006, 444(7119): 610-613.

　　Grabner R H, Rütsche B, Ruff C C, et al. Transcranial direct current stimulation of the posterior parietal cortex modulates arithmetic learning[J]. European Journal of Neuroscience, 2015, 42(1): 1667-1674.