研究表明，儿童大脑结构的大小和结构预示着数学辅导的益处

为欧宝娱乐地址什么有些孩子比其他孩子更容易学数学?斯坦福大学医学院的研究得出了一个意想不到的新答案。

在一项关于三年级学生对数学辅导的反应的研究中，斯坦福大学的科学家们发现，特定大脑结构的大小和结构可以预测一个孩子从数学辅导中获益的程度。然而，传统的智力衡量标准，如儿童的智商和数学能力测试分数，并不能预测家教的改善。

这项研究首次使用大脑扫描来寻找数学学习能力和大脑结构或功能之间的联系，也是首次比较儿童对家教反应的神经和认知预测因素。此外，它还提供了关于儿童和成人学习数学方式差异的信息，并可以帮助研究人员了解数学学习障碍的起源。

这项研究于4月29日在网上发表美国国家科学院院刊．

“真正令人惊讶的是，内在的大脑测量可以预测变化——我们实际上可以根据大脑结构和连接的测量来预测一个孩子在八周的数学辅导中会学到多少，”该研究的高级作者、精神病学和行为科学教授Vinod Menon博士说。梅农也是露西尔·帕卡德儿童医院儿童健康研究所的成员。

该研究的主要作者、精神病学和行为科学博士后学者Kaustubh superkar博士说:“这些结果是朝着基于儿童当前和预测的学习轨迹发展有针对性的学习项目迈出的重要一步。”

梅农的团队主要关注8到9岁的三年级学生，因为这些孩子正处于获得基本算术技能的关键阶段。这项研究包括24名三年级学生，他们参加了一个经过验证的项目，在八周的时间里接受15到20小时的个性化数学辅导。导师们向孩子们讲解新概念，还让他们练习数学技能，强调速度，课程根据每个孩子的理解水平量身定制。

在开始辅导之前，孩子们接受了几项标准的神经心理学评估，包括智商、工作记忆、阅读和解决数学问题的能力测试。在为期八周的辅导期前后，研究人员都测试了孩子们的算术能力，并对所有孩子的大脑进行了结构和功能磁共振成像扫描。为了控制在学校(而不是在辅导期间)接受数学辅导的孩子的效果，16名没有接受辅导，但在八周间隔前后接受相同测试和大脑扫描的三年级儿童也被纳入研究。

接受辅导的24名儿童的算术成绩都有所提高。他们的表现效率(一种综合衡量解决问题的准确性和速度的指标)在辅导后平均提高了67%。但是个人的进步差异很大，从8%到198%不等。没有接受辅导的孩子在研究过程中没有表现出任何算术成绩的变化。

当研究人员分析孩子们的大脑结构扫描时，他们发现三个大脑结构的灰质体积越大，预示着从数学辅导中获益的能力就越大。(这些预测是用机器学习算法生成的，这与为Netflix等网站的用户创建电影推荐使用的数据分析工具是同一类型的。)在这三个结构中，最能预测辅导改善的是更大的海马体，传统上被认为是大脑最重要的记忆中心之一。海马体和其他几个大脑区域之间的功能连接，特别是前额叶皮层和基底神经节，也预测了从辅导中受益的能力。这些区域对于形成长期记忆很重要。

“负责记忆地点和事件的那部分大脑在决定孩子数学学习的多少和好坏方面也起着关键作用，”superkar说。

没有一项神经心理学评估分数，如智商或工作记忆测试，能预测一个孩子从家教中获益多少。

研究人员指出，这项研究强调的大脑系统——包括海马体、基底神经节和前额叶皮层——与以前涉及成人数学学习的大脑系统不同。在解决数学问题时，成年人依赖于大脑中专门用于表示复杂视觉对象和处理空间信息的区域。

研究结果表明，所使用的辅导方法是根据每个孩子的理解水平量身定制的，包括大量重复的、高速的算术练习，以帮助孩子们在头脑中巩固事实，这种方法之所以有效，是因为它与他们大脑对事实的编码方式相一致。“海马体系统提供的记忆资源为发育中的大脑学习数学创造了一个支架，”梅农说。“我们的研究结果表明，虽然关于数字的概念知识对数学学习是必要的，但重复、快速的练习和简单数字组合的测试也需要对事实进行编码，并鼓励孩子们依赖检索——这是回答简单算术问题最有效的策略。”一旦孩子们能够从记忆中自动找到基本算术问题的答案，他们的大脑就能解决更复杂的问题。

研究人员的下一步将包括比较大脑结构对有和没有数学学习障碍的孩子进行连线，分析这些连线是如何大脑回应的变化辅导并研究表现较差的孩子是否可以通过锻炼大脑来帮助他们学习数学。梅农说:“我们正在推动一种非常生态相关的学习模式。”“学术教学应该依赖于经过验证的教学原则，同时结合个性化培训来提供反馈，告诉学生是对还是错，他们是如何错的，以及他们该如何改进数学技能。”