الإدراك العددي: أكثر أو أقل
المصدر: مختبرات نيكولاوس نولز وجوديث دانوفيتش - جامعة لويزفيل
أحد أهداف نظام التعليم الحديث هو تعليم الأطفال محو الأمية الرياضية. يتم تعليمهم الجمع وا…
تجنيد الأطفال الرضع بعمر 12 شهرا. لأغراض هذا العرض التوضيحي ، يتم اختبار طفل واحد فقط. يوصى بأحجام عينات أكبر (كما هو الحال في دراسة Feigenson و Carey و Hauser 1 ) عند إجراء أي تجارب.
- يجب أن يكون المشاركون أصحاء ، وليس لديهم تاريخ من اضطرابات النمو ، وأن يكون لديهم سمع ورؤية طبيعية.
- نظرا لأن الأطفال في هذا العمر يمكن أن يكونوا غير متعاونين أو صعب الإرضاء ( ، على سبيل المثال ، يرفضون مشاهدة عرض توضيحي أو ينامون أثناء الاختبار) ، فقد يحتاج إلى تجنيد مشاركين إضافيين من أجل الحصول على بيانات كافية.
1. جمع البيانات
- اجمع المواد اللازمة: دلو صغير فارغ ، ودلو صغير مملوء ببسكويت غراهام المربع ، وحويتان طويلتان غير شفافتين طويلتان بحيث لا يستطيع الرضيع رؤيتها في الداخل ، ولعبة واحدة مناسبة للعمر.
- الإحماء
- اجلس على الأرض في مواجهة الرضيع ، على بعد حوالي 100 سم.
- أثناء مشاهدة الرضيع ، ضع اللعبة في الدلو الفارغ.
- شجع الرضيع بشكل غير لفظي على الزحف إلى الدلو واستعادة اللعبة. استخدم التشجيع اللفظي إذا لم يزحف الرضيع على الفور إلى الدلو.
- قم بإزالة اللعبة والدلو.
- اختبر
- اطلب من الوالدين الامتناع عن تقديم أي ملاحظات للرضيع.
- أدخل الحاويتين الكبيرتين في وقت واحد. أظهر للرضيع أنه فارغ. ضع الحاويات على بعد حوالي 70 سم أمام الطفل ومسافة 35 سم. يضمن هذا الموضع عدم تمكن الرضيع من الوصول إلى كلتا الحاويتين في نفس الوقت.
- استرجع الدلو الصغير من بسكويت غراهام. ارفع البسكويت الفردي المسحوب من الدلو وقل ، "انظر إلى هذا". قدم البسكويت فقط وضعه في الحاويات أثناء مشاهدة الرضيع. يختلف عدد بسكويت غراهام الموضوعة في كل حاوية حسب الحالة.
- 1 مقابل 2 شرط: تحتوي إحدى الحاوية على 1 بسكويت والأخرى تحتوي على 2.
- 2 مقابل 3 شرط: تحتوي حاوية واحدة على 2 بسكويت والأخرى تحتوي على 3.
- 3 مقابل 4 شرط: تحتوي إحدى الحاوية على 3 مفرقعات والأخرى تحتوي على 4.
- موازنة ترتيب التنسيب والجانب الذي يحتوي على كمية البسكويت عبر الرضع.
- بعد وضع جميع البسكويت في الحاويات ، انظر لأسفل لتجنب التأثير على استجابة الرضيع. إذا لم يقترب الرضيع في غضون 10 ثوان ، فقدم تشجيعا لفظيا دون النظر إلى الأعلى.
- شريط فيديو لاختيار الرضيع.
2. التحليل
- استبعد من التحليل الرضع الذين لا يقتربون من الحاوية في غضون 20 ثانية من المجرب الذي ينظر إلى الأسفل والرضع الذين نظروا إلى حاوية واحدة قبل الاقتراب من الحاوية الأخرى.
- قم بترميز مقاطع الفيديو الخاصة بالأطفال الذين يقتربون من الحاوية ويمدون أيديها أو يجلسون أمامها لمدة 8 ثوان على الأقل دون الوصول إليها.
- استخدم اثنين من المبرمجين المستقلين لتسجيل مقاطع فيديو للرضع الذين اتخذوا الاختيار. يحدد المبرمجون الحاوية التي يقترب منها الرضيع ، لكنهم لا يعرفون عدد البسكويت الموجود في كل حاوية.
- تحليل نسبة الرضع الذين يختارون الحاوية التي تحتوي على المزيد من الطعام لتحديد ما إذا كان عدد الرضع قد اقتربوا منها أكثر مما كان متوقعا بالصدفة.
تسجيل الدخول أو للوصول إلى المحتوى الكامل. تعرّف على المزيد حول وصول مؤسستك إلى محتوى JoVE هنا
في وقت مبكر جدا من الحياة - قبل سن 1 - يطور البشر أساسا في الفهم الرياضي للكميات العددية ، يسمى الإدراك العددي.
لبناء هذا الأساس ، يبدأ الأطفال في تكوين تمثيلات عقلية تقريبية تسمح لهم بإصدار أحكام حول العدد وتطوير مفهوم الأقل مقابل الأكثر.
ومع ذلك ، قد يكون من الصعب استكشاف مفاهيم الإدراك العددي هذه. وبالتالي ، يجب أن يكون الباحثون مبدعين في تصميم المهام باستخدام أشياء مغرية ، مثل الألعاب أو الطعام ، بسبب مجموعة محدودة من الاستجابات - مثل الزحف - عند الرضع.
باستخدام الطريقة التي طورها الدكتورة فيجنسون وكاري وزملاؤه ، يوضح هذا الفيديو كيفية إعداد واختبار الإدراك العددي عند الرضع ، وكذلك كيفية تحليل وتفسير البيانات المتعلقة بالأحكام بين كميات المواد الغذائية.
في هذه التجربة ، يشاهد الأطفال البالغون من العمر 12 شهرا الباحث وهو يضع بسكويت غراهام الجذاب ، واحدا تلو الآخر ، في حاويتين مختلفتين غير شفافتين. يختلف عدد المفرقعات الموضوعة في كل واحدة ، اعتمادا على الحالة المحددة: 1 مقابل 2 ، 2 مقابل 3 ، و 3 مقابل 4.
يسمح للرضع بالزحف إلى أحد الاثنين ، واختيار الحاوية هو المتغير التابع.
إذا كان الأطفال قادرين على تمثيل الرقم ، فمن المتوقع أن يختاروا الشخص الذي يحتوي على أكبر عدد من البسكويت عن طريق الزحف إلى تلك الحاوية. ومع ذلك ، نظرا لأعمارهم ، قد يكون هناك حد لقدرتهم على التمييز بين أكثر من خمسة ، وفي هذه الحالة سيختارون حاوية عشوائيا.
قبل وصول الرضيع ، تأكد من الأداء السليم لمعدات الفيديو واجمع دلوا صغيرا فارغا وآخر مليء ببسكويت غراهام ولعبة وحويتين طويلتين غير شفافتين.
لبدء التجربة ، قم بتحية الرضيع واجعله يجلس على الأرض بينما تجلس على بعد 100 سم في مواجهته. بمجرد الاستقرار ، اطلب من أحد المساعدين بدء تشغيل كاميرا الفيديو لتسجيل الجلسة.
أولا ، تأقلم الرضيع مع الزحف نحو الحاوية: عندما ينظر الرضيع ، ضع اللعبة داخل الدلو الفارغ وشجعه بشكل غير لفظي على الزحف واسترجاع اللعبة. بعد الزحف إلى اللعبة ، قم بإزالتها والدلو وأعد الرضيع إلى وضع البداية.
لبدء مرحلة الاختبار ، أدخل الحاويتين الكبيرتين في نفس الوقت وأظهر للرضيع أنهما فارغتان. ضع الحاويات 70 سم أمام الرضيع ومسافة 35 سم ، مع التأكد من عدم قدرتها على الوصول إلى كلتا الحاويتين في نفس الوقت.
استرجع الدلو الصغير من بسكويت غراهام. امسك بسكويت واحد وقل ؟ انظر إلى هذا.؟ عندما ينظر الرضيع ، ضع البسكويت في وعاء. استمر في هذه العملية حتى تحتوي كلتا الحاويتين على العدد المناسب من البسكويت للحالة المحددة.
بعد وضع جميع البسكويت ، انظر لأسفل لتجنب التأثير على استجابة الرضيع لاختيار الحاوية. دون النظر ، شجعهم شفهيا على اختيار حاوية بعد 10 ثوان:؟ تعال بهذه الطريقة.؟
بمجرد اكتمال مرحلة الاختبار ، اطلب من اثنين من المبرمجين المستقلين الأعمى عن الظروف مشاهدة تسجيلات الفيديو وتدوين الحاوية المختارة لكل رضيع.
لتحليل النتائج ، احسب عدد الأطفال الذين اختاروا الحاوية التي تحتوي على عدد أكبر من البسكويت ورسم النسب المئوية الناتجة لكل حالة.
لاحظ أن الرضع كانوا جيدين جدا في اختيار الحاوية بكمية أكبر للظروف 1 مقابل 2 و 2 مقابل 3 ، لكنهم كان أداؤهم قريبا من مستوى الصدفة في الحالة 3 مقابل 4 ، مما يشير إلى وجود حد أعلى للتمثيل العددي في هذا العمر البالغ 12 شهرا.
الآن بعد أن أصبحت على دراية بالطرق المستخدمة لاختبار مفهوم الأقل مقابل المزيد عند الرضع ، دعنا نلقي نظرة على ظهور التفكير العددي في الأنواع الأخرى وأهمية الإدراك العددي في القدرة الرياضية.
يمكن استخدام إعداد تجريبي مشابه جدا لاستكشاف الإدراك العددي في الأخرى ، مثل.
تضيف المقارنات في القدرات العددية بين الأنواع الأخرى - مثل الطيور التي تختار المزيد من الطعام وأسماك الجوبي التي تنضم إلى مجموعات اجتماعية أكبر - إلى فهم التطور للكفاءة العددية في غياب اللغة.
يظهر تمثيل الرقم وإجراء مقارنات بين المزيد مقابل الأقل أن الرضع يمكنهم التفكير في بيئتهم بطرق متطورة. قد تساهم هذه المهارة المبكرة في ظهور التفكير العددي والقدرة الرياضية لاحقا مثل الجمع والطرح وحتى حساب التفاضل والتكامل.
لقد شاهدت للتو مقدمة JoVE للإدراك العددي. الآن يجب أن يكون لديك فهم جيد لكيفية تصميم وتشغيل تجربة تحقق في كيفية تمثيل الأطفال للعدد والكمية ، وكذلك كيفية تحليل النتائج وتقييمها.
شكرا للمشاهدة!
View the full transcript and gain access to JoVE Science Education videos
Q1: What is numerical cognition and when do infants develop it?
Numerical cognition is the mathematical understanding of numerical quantities that develops before age one. Infants form rough mental representations allowing them to make judgments about number and develop the concept of less versus more. This foundation emerges through early cognitive processes that enable basic quantity discrimination without formal instruction.
Q2: Why do researchers use food items like graham crackers in infant numerical cognition studies?
Infants have limited response options—primarily crawling, eating, crying, and sleeping. Researchers use appealing food items to motivate infants to demonstrate their numerical understanding through container choice. This creative approach leverages the infant's natural motivation and available behavioral responses to probe their mental representations of quantity.
Q3: How does the container choice test measure an infant's ability to represent number?
Infants watch researchers place varying quantities of crackers into two opaque containers in conditions like 1 vs. 2, 2 vs. 3, and 3 vs. 4. The infant then crawls to one container, and their choice indicates whether they can mentally represent and compare quantities. Selecting the container with more items suggests numerical discrimination ability.
Q4: What does the performance pattern in different numerical conditions reveal about infant cognition?
Twelve-month-old infants performed well on 1 vs. 2 and 2 vs. 3 comparisons but performed near chance level on 3 vs. 4, suggesting an upper limit to numerical representation at this developmental stage. This pattern indicates infants can discriminate smaller quantities but struggle with larger numerical comparisons, revealing capacity constraints in early numerical cognition.
Q5: How do researchers ensure objectivity when analyzing infant container choices?
Two independent coders who are blind to the experimental conditions review video recordings and note which container each infant chose. This blinded coding approach prevents researcher bias from influencing data interpretation. Results are then graphed as percentages of infants choosing the larger quantity for each condition.
Q6: How does early numerical cognition relate to later mathematical development?
Early numerical skills like representing number and comparing quantities show infants reason about their environment sophisticatedly. This foundational ability may contribute to the emergence of numerical reasoning and mathematical competencies later in development, including addition, subtraction, and advanced topics like calculus.
Q7: Can numerical cognition be studied in non-human animals using similar methods?
Yes, similar experimental setups can investigate numerical cognition in other species like dogs, birds, and guppies. Comparisons across species—such as birds choosing more food or guppies joining larger social groups—enhance understanding of numerical competence evolution without language dependence, revealing the ontogeny of this cognitive ability.