【研究背景】
數(shù)學(xué)作為基礎(chǔ)學(xué)科，無論是在小學(xué)、初中、高中、乃至大學(xué)，都具有非常重要的地位。那么要學(xué)好數(shù)學(xué)，需要具備什么樣的能力呢?有兩項非常重要的能力，一是復(fù)雜問題的計算能力(例如小學(xué)時的四則混合運算，中學(xué)時的三角函數(shù)、數(shù)列問題，大學(xué)時的微積分等)，二是對所學(xué)過知識的信息檢索能力(比如我們小學(xué)都背過的九九乘法表，當(dāng)看到數(shù)字相乘時，會自然的回憶對應(yīng)的口訣)。
數(shù)學(xué)成績優(yōu)秀的學(xué)生，這兩方面能力都非常強。表現(xiàn)在學(xué)習(xí)上，就是課堂學(xué)習(xí)效率極高，老師講的知識當(dāng)堂消化;考試中，題目做得又快又準(zhǔn)。就是有些家長說的：平時也沒覺得他學(xué)習(xí)多認(rèn)真，但是每次考試成績總能排在前三。
【研究進展】
來自倫敦大學(xué)、瑞士蘇黎世大學(xué)醫(yī)學(xué)院的研究團隊，在《Brain Stimulation》上發(fā)表的研究報告顯示，利用tDCS技術(shù)，采用正確的干預(yù)方式，可以同時提高學(xué)生的復(fù)雜問題計算能力及信息檢索能力。
【對比試驗】
將48名參與試驗的學(xué)生，隨機分為試驗組和對照組。試驗組方案為1mA、30分鐘，對照組在給予30秒刺激后即刻停止。第一個試驗，復(fù)雜問題計算能力，試驗方案如下圖所示：
第一步：學(xué)生凝視屏幕，保持呼吸均勻，并將注意力集中在屏幕上;
第二步：屏幕上出現(xiàn)一道復(fù)雜計算題(四則混合運算)，5秒后題目消失;
第三步：屏幕上出現(xiàn)一組連續(xù)的數(shù)字，其中包含上一步題目的答案，如答案是35，出現(xiàn)的數(shù)字是903567，1.5秒后數(shù)字消失;
第四步：屏幕上出現(xiàn)幾個數(shù)字，來自上一步數(shù)字組合，如90、35、67，每個數(shù)字對應(yīng)一種顏色，學(xué)生需要在1秒內(nèi)選擇出正確的答案;
第五步：全部測試完成后，記錄最后成績。
第二個試驗，信息檢索能力。(分兩組對比測試)
對比測試一
試驗步驟和第一個試驗完全相同，但是在每完成一道題后，增加了檢查環(huán)節(jié)，學(xué)生要確認(rèn)自己選擇的答案。
對比試驗二
第一步：學(xué)生先以第一個試驗的方式，完成40道復(fù)雜計算題;
第二步：從剛剛完成的40道題中，隨機抽簽24道，作為第二個試驗的測試用題;
第三步：將24道題目分8組，每組3道題，每完成一組題目有7秒的檢查時間;
第四步：全部測試完成后，記錄最后成績。
【結(jié)果分析】
第一個試驗結(jié)果如上圖所示，其中紫色柱子代表試驗組(tDCS干預(yù))數(shù)據(jù)，藍色代表對比組(tDCS偽刺激)數(shù)據(jù)。
左邊是4組測試的評價用時，可以看出試驗組(tDCS干預(yù))用時明顯比對比組(tDCS偽刺激)短;
右圖為每組測試的平均正確率，可以看出每次測試中，試驗組(tDCS干預(yù))正確率明顯比對比組(tDCS偽刺激)高。
第二個試驗結(jié)果如上圖所示，左邊是對比試驗一的兩組正確率數(shù)據(jù)、右邊是對比試驗二兩組正確率的數(shù)據(jù)，可以可以看出每次測試中，試驗組(tDCS干預(yù))正確率明顯比對比組(tDCS偽刺激)高。
如上圖所示，fMRI檢查發(fā)現(xiàn)，tDCS干預(yù)后，相應(yīng)腦區(qū)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)被激活。
【研究結(jié)論】
上面的研究表明，tDCS干預(yù)后，顯著縮短了計算用時、同時提高了學(xué)生的計算正確率，同時fMRI檢查也表明，tDCS干預(yù)后，相應(yīng)腦區(qū)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)被激活，提供了神經(jīng)影像學(xué)方面的證據(jù)。
綜上所屬，通過tDCS干預(yù)，可以顯著提高學(xué)生復(fù)雜問題計算能力(表現(xiàn)為計算用時縮短)和信息檢索能力(表現(xiàn)為正確率的提升)。
【參考文獻】
Neurocognitive Effects of Transcranial Direct Current Stimulation in Arithmetic Learning and Performance: A Simultaneous tDCS-fMRI Study
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