原标题：《珠算与珠心算是大脑认知功能训练的工具》

周新林 / 北京师范大学心理学部、认知神经科学与学习国家重点实验室教授

原载《教育家》科学改变教育栏目

北京师范大学心理学部、认知神经科学与学习国家重点实验室教授、博士生导师，北京师范大学Siegler创新学习中心主任（中方），国际数学认知与学习协会（iMCLS）理事。2007年入选教育部新世纪优秀人才支持计划，主要研究数学认知加工的脑机制、儿童数学能力发展过程以及促进。在Psychological Science，Cognition，Neuroimaging等国际杂志上发表研究论文或综述50余篇。

在脑科学背景下，人们越来越重视大脑认知功能训练。良好的大脑认知功能是学生发展的目的和基础。目前大脑认知功能训练的主要方法是认知行为训练（含认知游戏训练），但是认知行为训练的效果问题历来是争论的焦点。结合国内外的研究，珠算与珠心算训练在大脑认知功能提升中具有显著价值。

什么是珠算与珠心算

中国珠算是以算盘作为工具的一种数字计算方法，它是我国古代劳动人民智慧的结晶，目前已列入中国和世界非物质文化遗产名录。珠心算脱离了实际的算盘，演算者借助脑中虚拟的算盘进行演算。珠算到珠心算的转变使得珠算从经济工具转变为教育工具。目前珠算、珠心算在促进个体发展中的价值越来越被重视，逐渐走进课堂和千家万户。各级珠算协会、教育主管部门、研究机构等陆续设立了多个珠算、珠心算教育的实验区、实验校、实验班；江苏省教育厅、财政厅还将其纳入全省小学数学地方课程，开展珠算、珠心算与小学数学课程融合的探索实验。

目前社会大众对珠算、珠心算学习仍存疑问，例如，是否应该学习珠算、珠心算，从哪个年龄段开始学习比较合适，学习时长是多少，等等。已有研究尚不能确切回答这些问题，但总体上，不同类型的学生能够习得珠算、珠心算技能，并经过一定强度训练后，部分认知功能有明显提升，且目前为止没有发现明显副作用。

近年来，国内外研究者从多角度寻找提升大脑认知功能的方法；而已有的认知行为训练比较枯燥，缺少知识与技能内涵；如果采用趣味性的认知游戏开展训练，儿童又可能容易成瘾。比较而言，笔者认为珠算与珠心算因其文化底蕴、知识与技能兼备，可以作为提升一些特定大脑认知功能的工具。

大脑认知功能的促进作用

珠算、珠心算训练在研究、实践中，对于大脑认知功能的塑造作用主要有四个方面。

珠算与珠心算训练，可以促进计算能力的发展。其原因可能主要在于针对计算的直接的、大量练习，同时获得了新的、基于算盘的计算方式。

笔者与同事对近500名二、三年级小学生进行了抽样调查。这些学生入学时是随机分班的。一类是珠算班，他们的课程内容中包含了珠算、珠心算内容；另一类是普通班，课程内容不包含珠算、珠心算。研究发现，珠算班学生的计算能力优于普通班，效应值为1.26（0.5为中等效应，0.8为强效应）。按照国际常用方法，将计算障碍定义为计算能力处于同年龄孩子的1.5个标准差之外（低端）时，普通班计算障碍发生率为8.1%；若采用2个标准差的标准，计算障碍发生率为2.1%；但是珠算班，无论采取以上哪种标准衡量，计算障碍发生率均为0。这一结果说明，珠算、珠心算引入小学数学课程有可能实质性地解决计算障碍问题。

珠算、珠心算训练可以提升注意力。珠算、珠心算训练的主要内容是数字，数字缺少一般语义信息，学生集体注意力加工数字这一过程可能有助于提升学生的注意力。

很多研究均发现珠算、珠心算训练在注意力提升中有积极作用。笔者与全国多个省市的多家幼儿珠算、珠心算教育机构合作，测试了近800名幼儿园大班儿童，其中半数儿童没有学习过珠算、珠心算，另一半珠心算水平达到七级。在注意力测试任务上，儿童需要在四分钟内尽可能多地找出特定的几何图形。对比发现，控制智力、年龄等因素后，学习过珠算、珠心算的儿童平均能找到37个符合要求的图形，而未学习的儿童平均仅能找到27个。这一结果表明，学习过珠算、珠心算的孩子有更好的视觉信息搜索能力，注意力的发展更有优势。

儿童注意力发展问题是世界性问题，学校老师反映最多的认知问题就是学生注意力不集中的问题，其中严重的注意缺陷多动障碍发生率在5%左右。结合已有研究，珠算、珠心算可能在一定程度上可以解决儿童注意力发展中的问题，尤其注意缺陷多动障碍。

珠算、珠心算能够提升人的知觉与空间能力。这些能力包括数感能力、知觉速度和平面空间想象能力等，其作用可能源于对算盘的视觉加工和视空想象。

数感是快速、粗略的数量估计能力。笔者与同事的几项研究均揭示数感能力是一种视觉知觉能力。我们对比分析了珠心算六级水平学生和没有珠算、珠心算学习经验的学生在数感上的能力差异（各75人），结果发现，学习过珠算、珠心算的学生对数量的估计正确率更高，约为78%，而未学习过珠算、珠心算组学生的平均估计正确率为68%。

我们还采用平面空间加工任务，发现学习过珠算、珠心算的学生能够完成更多的想象中的图形旋转。

珠算、珠心算训练可以促进记忆能力的改进。需要强调的是，珠心算在提高记忆能力方面作用有限，可能仅限于数字记忆方面。

笔者与同事对比分析了31名珠心算高手（二级以上）和31名未接触过珠心算的普通被试者的行为表现，在数字记忆任务中，例如需要记住的数字是7249352864，如果按顺序报告（即报告7249352864），珠心算高手记住的数字个数平均达到12.3个，普通被试者只能记住9.3个，即珠心算高手能多记住3个数字；如果按相反顺序报告（即报告4682539427），珠心算高手的水平记住的数字个数平均达到9.7，普通被试者平均达到7.9个，高手能多记2个数字。通常记忆数字时，我们会在脑中反复默背，这是一种语音编码的方式，而学习过珠心算后，可采用视觉编码，即将数字与珠算关联，所以可能会记得更多数字。

珠算与珠心算训练对大脑结构具有塑造作用

大脑结构变化遵循的原则之一是用进废退，较长时间的珠算、珠心算训练能够塑造人的大脑结构。

在我们的珠心算高手脑成像研究中，珠心算高手的左侧感知运动皮层的部分脑区的灰质密度显著高于普通人。这可能是因为珠心算高手采用手部精细动作（即拨珠动作）表征数字，长期的训练使得相关脑区在形态上发生变化。也有研究发现，珠心算高手的大脑纤维束连接的各项同性指标均值也显著高于普通人，这可能意味着珠心算学习者大脑纤维束起到的连接作用更强。因而一定强度的珠算、珠心算的训练，可以引起大脑结构上的变化。这些变化也许是大脑认知功能提升的一种基础。

珠算与珠心算不是大脑认知功能训练的全能工具

曾经有位学生家长给笔者打电话，说她的孩子作为全国珠心算冠军，竟然用了一个小时背诵一首古诗还没有背会，而她在一旁做家务都背会了。她希望知道背后的原因。

其实珠算、珠心算在提升记忆方面的作用是有限的，其作用主要在数字记忆。珠心算冠军的数字记忆能力不一定可以迁移到语言的背诵中，因为珠心算训练了大脑的视觉空间想象的部位，而背古诗需要记忆语义关系或者进行语音编码。我们用左脑去背古诗，用左右脑的顶枕叶等去完成珠算、珠心算，两者使用的脑区不同。

大脑认知功能是多维度、多层面的。除了上面提到的几种认知功能，还需要发展语言能力、推理能力、立体空间想象能力等。这些认知功能的发展还需要有更多工具的使用。

未来的研究

珠算、珠心算的教育实践在快速发展，但是，揭示珠算、珠心算训练的规律和价值的研究工作才刚刚开始，还有大量问题有待研究解决。

目前的研究结论基本上基于事后分析，即对比分析已经学会了珠心算的群体与未学习珠心算的群体。这种方法无法排除学会珠心算群体在训练之前就存在的特殊性。将来的研究需要采用随机分组的方法揭示珠算、珠心算训练在大脑认知功能发展中的规律与价值，即按照随机原则，将一半被试者分配到珠心算组进行珠心算学习，另一半被试者分配到非珠心算组作为对照。通过实验组、对比组前后测的分析方法揭示训练的效应量。

未来的另一个研究趋势就是珠算、珠心算训练将在实验室中完成。一是随机分配被试，二是严格控制干扰因素的作用，例如排除训练方法因素的作用以揭示训练强度的效果。只有在实验室环境中，才能更好地操纵各种变量，精细揭示影响珠算、珠心算训练效果的因素类型。

最后，未来的研究还需要对比分析珠算、珠心算与其他类型工具的效果和规律问题，例如珠算、珠心算课程与数学思维课程的对比分析。这种对比能够准确揭示珠算、珠心算训练效果的来源和相对价值。

总体上，珠算、珠心算训练在认知功能提升中具有明显效果，但是，我们对其作用机理知之甚少，对它的研究任重道远。只有深入研究才能做好这一优秀传统文化的继承和发扬。