教育神經科學視域下空間能力與代數學關係研究

內容簡介

代數學習是數學學習的重要內容，是後續數學學習的基礎。與此同時，學生解決代數問題的能力是學習 STEM學科（包括科學、技術、工程和數學）的基礎。因此，對代數加工認知機制的探索有利於更全面、更深入地揭示個體數學能力發展的規律。

本書將以“空間能力對代數學習是否發揮作用以及其認知與腦機制是什麼”為中心，從認知行為研究層面、心理表征層面到神經基礎層面，探討空間能力在代數學習中的作用以及其認知與腦機制，以此為代數學習提供行理論基礎以及行而有效的教學建議。

第1章緒論………………………………………………………………… 1

1.1 空間能力的研究概述……………………………………………… 3

1.2 算術學習與空間能力的關係研究………………………………… 10

1.3 空間能力與代數學習的關係研究………………………………… 14

第2章問題提出與研究設計…………………………………………… 21

2.1 主要科學問題……………………………………………………… 23

2.2 基本研究假設……………………………………………………… 25

2.3 研究內容…………………………………………………………… 27

第3章空間能力與代數學習的關係研究……………………………… 31

3.1 實驗1:空間能力在代數計算中的作用………………………… 34

3.2 實驗2:空間能力在代數問題解決中的作用…………………… 48

第4章代數學習中空間能力作用的認知機制研究:眼動研究……… 59

4.1 實驗3:代數計算的眼動研究…………………………………… 61

4.2 實驗4:代數問題解決的眼動研究……………………………… 68

第5章代數學習中空間能力作用的腦機制研究:腦成像研究……… 77

5.1 實驗5:代數符號表征的腦成像研究…………………………… 80

5.2 實驗6:代數計算的腦成像研究………………………………… 94

5.3 實驗7:代數問題解決的腦成像研究………………………… 107

第6章綜合討論………………………………………………………… 117

6.1 空間能力在代數學習中的作用機制…………………………… 119

6.2 本研究的貢獻及對數學教育的啟示…………………………… 126

6.3 本研究的特色與創新之處……………………………………… 128

6.4 本研究的不足及有待進一步研究的問題……………………… 129

第7章研究結論………………………………………………………… 131

參考文獻…………………………………………………………………… 134

附錄………………………………………………………………………… 171

附錄1 實驗6材料…………………………………………………… 171

附錄2A 實驗7材料:兩步代數問題解決………………………… 172