第一章 绪论
一、选题缘由
（一）空间能力对儿童发展具有重要的影响
空间能力是一种通过个体思考和解决实际或理论问题而产生心理图景的能力，也是一种潜在的基本认知技能。①在儿童成长的过程中，空间能力在儿童的数学问题解决、几何问题解决中发挥了重要的作用。大量的研究表明，空间能力与几何、数学和科学课程的成功呈正相关。
空间能力与儿童的数学表现密切相关。空间能力是智力组成的重要部分，是不同于人类的语言和逻辑思维能力的一个重要的认知能力。米克斯等人（Mix, K. S., et al, 2016）指出，空间能力与数学成就虽然是独立的两个部分，但是它们之间却有着千丝万缕的联系。空间能力作为数学能力的重要构成要素之一，能够帮助个体有效的完成几何题、应用题以及其他复杂的数学问题③④⑤。博列洛和利比亚（Borriello & Liben, 2017）的研究表明，空间思维是人类认知的重要组成部分，对日常活动以及学业成绩都有极大的帮助。⑥冈德森和拉米雷斯（Gunderson, Ramirez, 2012）等人发现，年幼儿童的早期空间的成绩能够预测他们以后在数学中使用数字表征的成绩。⑦此外，空间能力与数学、科学、技术和工程等领域或 STEM 领域的教育及 STEM 职业的成功之间相关联。
（二）心理数字线表征的发展促进儿童的成长
心理数字线是对数量进行表征的一种假设，而数量表征与儿童数概念的发展具有密切关系，是儿童数概念发展的重要部分。美国数学教育协会（NCTM）认为，数量的表征能够帮助儿童了解数学的概念和关系，解决数学问题，是数学学习和应用的基础，他们将数量的表征作为一个独立的标准。数量表征实际上指的是个体对数量的心理理解，常见的数量表征方式有符号、语言、数字以及图画等。心理数字线表征的发展与儿童的多种数学能力之间的发展具有密切的联系，建立儿童的心理数字线可以深化儿童对数字的理解。同时，心理数字线表征与儿童的测量、排序等能力的发展之间也存在着密切的关系，是儿童数概念发展的一个重要方面。①因此，重视儿童心理数字线表征的发展，不仅有利于儿童数概念的发展，而且对儿童数学问题解决乃至数学能力的发展都有一定的促进作用。
心理数字线是对数量进行表征的一种假设，而数量表征与儿童数概念的发展具有密切关系，是儿童数概念发展的重要部分。美国数学教育协会（NCTM）认为，数量的表征能够帮助儿童了解数学的概念和关系，解决数学问题，是数学学习和应用的基础，他们将数量的表征作为一个独立的标准。数量表征实际上指的是个体对数量的心理理解，常见的数量表征方式有符号、语言、数字以及图画等。心理数字线表征的发展与儿童的多种数学能力之间的发展具有密切的联系，建立儿童的心理数字线可以深化儿童对数字的理解。同时，心理数字线表征与儿童的测量、排序等能力的发展之间也存在着密切的关系，是儿童数概念发展的一个重要方面。①因此，重视儿童心理数字线表征的发展，不仅有利于儿童数概念的发展，而且对儿童数学问题解决乃至数学能力的发展都有一定的促进作用。
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二、研究意义
（一）理论意义
心理数字线作为表征数量的一种方式，与学前儿童数概念的发展、数学学习与发展之间都具有密切的关系。空间能力的发展与儿童的数学能力的发展也具有重要的意义。探讨儿童空间能力与心理数字线表征之间的关系，能够为研究儿童的空间能力和数表征能力的发展提供一种新的视角。国内对学前儿童空间能力和心理数字线表征的关系研究较少，因此本文在参考国内外学者研究的基础上，对学前儿童的空间能力、学前儿童的心理数线发展特点以及两者的关系进行了探讨。本研究主要探讨了 4-6 岁儿童在空间任务和心理数字线表征任务上的差异变化，并分析了儿童的空间能力对心理数字线表征的影响，从而丰富了学前儿童空间能力以及学前儿童心理数字线表征的研究。
（二）实践意义
对学前儿童在空间任务和心理数字线任务中的表现进行分析，从而引起教育者对学前儿童空间能力和心理数字线表征的重视，为学前儿童空间能力和心理数字线表征的深入研究奠定基础。空间能力和心理数字线表征不仅影响学前儿童数学能力的发展，而且对于学前儿童思维的发展也具有重要的影响。所以，为了能够促进学前儿童的发展，有必要提高他们的空间能力和心理数字线表征能力。同时也为一线教师和家庭在空间和心理数字线教育，甚至数学教育中提供一个教育思路，扩宽教育者的教育思路，可以更有针对性地设计教育方案。
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第二章 研究设计
一、研究目的与研究问题及对象
1．了解 4-6 岁儿童空间能力的发展概况。
2．考察 4-6 岁儿童心理数字线表征的发展特点。
3．探讨 4-6 岁儿童空间能力对心理数字线表征的影响。
1．4-6 岁儿童空间能力的发展特点是什么？
2．4-6 岁儿童空间能力各任务上的特点是什么？
3．4-6 岁儿童心理数字线表征的发展特点是什么？
4．4-6 岁儿童空间能力与心理数字线表征之间具有什么样的关系？
本研究从河南省开封市某省级示范园选取了 198 名 4-6 岁儿童为研究对象。研究对象的构成如表 2-1 所示。所有儿童均经家长同意参与。
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二、研究工具
（一）空间观点采择任务
空间观点采择任务是根据弗里克、毛里塔尼亚和纽科姆（Frick, M?hring, Newcombe, 2014）①的研究改编的。如图 2 -1 所示，在实验中，真实的三维物体呈现在一块 A4 大小的白色纸上，一个圆柱体和一个圆锥并排放置。一个玩偶摄影师（介绍为小红）站在基于儿童视线 90°的方向，另一个（介绍为小蓝）站在基于儿童视线 180°的方向。两个玩偶摄影师都将他们的相机对准了圆柱体和圆锥体。在每一次测查中（n=4），都给了四个从不同角度拍摄的圆柱体和圆锥体的图片。儿童被问到是“指出站在某个（小红、小蓝、自己）角度拍摄出的照片”。在每次实验中，都会展示一个玩偶摄影师拍摄一些物体的场景，并展示四张可供选择的照片。测试项目根据观察角度（0°、90°或 180°）和物体数量（2 或 4）变化。每个正确答案得 1 分，错误得 0 分，满分是 12 分。
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二、研究意义
（一）理论意义
心理数字线作为表征数量的一种方式，与学前儿童数概念的发展、数学学习与发展之间都具有密切的关系。空间能力的发展与儿童的数学能力的发展也具有重要的意义。探讨儿童空间能力与心理数字线表征之间的关系，能够为研究儿童的空间能力和数表征能力的发展提供一种新的视角。国内对学前儿童空间能力和心理数字线表征的关系研究较少，因此本文在参考国内外学者研究的基础上，对学前儿童的空间能力、学前儿童的心理数线发展特点以及两者的关系进行了探讨。本研究主要探讨了 4-6 岁儿童在空间任务和心理数字线表征任务上的差异变化，并分析了儿童的空间能力对心理数字线表征的影响，从而丰富了学前儿童空间能力以及学前儿童心理数字线表征的研究。
（二）实践意义
对学前儿童在空间任务和心理数字线任务中的表现进行分析，从而引起教育者对学前儿童空间能力和心理数字线表征的重视，为学前儿童空间能力和心理数字线表征的深入研究奠定基础。空间能力和心理数字线表征不仅影响学前儿童数学能力的发展，而且对于学前儿童思维的发展也具有重要的影响。所以，为了能够促进学前儿童的发展，有必要提高他们的空间能力和心理数字线表征能力。同时也为一线教师和家庭在空间和心理数字线教育，甚至数学教育中提供一个教育思路，扩宽教育者的教育思路，可以更有针对性地设计教育方案。
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第二章 研究设计
一、研究目的与研究问题及对象
1．了解 4-6 岁儿童空间能力的发展概况。
2．考察 4-6 岁儿童心理数字线表征的发展特点。
3．探讨 4-6 岁儿童空间能力对心理数字线表征的影响。
1．4-6 岁儿童空间能力的发展特点是什么？
2．4-6 岁儿童空间能力各任务上的特点是什么？
3．4-6 岁儿童心理数字线表征的发展特点是什么？
4．4-6 岁儿童空间能力与心理数字线表征之间具有什么样的关系？
本研究从河南省开封市某省级示范园选取了 198 名 4-6 岁儿童为研究对象。研究对象的构成如表 2-1 所示。所有儿童均经家长同意参与。
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二、研究工具
（一）空间观点采择任务
空间观点采择任务是根据弗里克、毛里塔尼亚和纽科姆（Frick, M?hring, Newcombe, 2014）①的研究改编的。如图 2 -1 所示，在实验中，真实的三维物体呈现在一块 A4 大小的白色纸上，一个圆柱体和一个圆锥并排放置。一个玩偶摄影师（介绍为小红）站在基于儿童视线 90°的方向，另一个（介绍为小蓝）站在基于儿童视线 180°的方向。两个玩偶摄影师都将他们的相机对准了圆柱体和圆锥体。在每一次测查中（n=4），都给了四个从不同角度拍摄的圆柱体和圆锥体的图片。儿童被问到是“指出站在某个（小红、小蓝、自己）角度拍摄出的照片”。在每次实验中，都会展示一个玩偶摄影师拍摄一些物体的场景，并展示四张可供选择的照片。测试项目根据观察角度（0°、90°或 180°）和物体数量（2 或 4）变化。每个正确答案得 1 分，错误得 0 分，满分是 12 分。
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第三章 研究结果与分析....................................... 29
一、4-6 岁儿童空间能力的描述性统计及差异检验......................... 29
（一）儿童空间能力的总体发展及描述性统计............................. 29
（二）儿童空间观点采择能力的发展及描述性统计........................ 29
第四章 讨论......................... 41
一、关于 4-6 岁儿童空间能力的讨论.................................... 41
（一）儿童空间能力的总体情况讨论................................ 41
（二）儿童空间能力在人口统计学上的差异情况讨论........................................ 43
第五章 研究结论、教育建议及反思..................................... 51
一、研究结论............................... 51
二、教育建议.......................... 51
第四章 讨论
一、关于 4-6 岁儿童空间能力的讨论
（一）儿童空间能力的总体情况讨论
本研究发现，4-6 岁儿童空间能力各个方面发展存在不平衡，体现在空间可视化任务上表现较好，对空间观点采择和视空间记忆任务表现较差，研究者猜测得到这一结果可能是因为空间能力的划分及选用的测查工具不一样。
一、关于 4-6 岁儿童空间能力的讨论
（一）儿童空间能力的总体情况讨论
本研究发现，4-6 岁儿童空间能力各个方面发展存在不平衡，体现在空间可视化任务上表现较好，对空间观点采择和视空间记忆任务表现较差，研究者猜测得到这一结果可能是因为空间能力的划分及选用的测查工具不一样。
空间能力一直受到众多研究者的关注，但是对于空间能力的本质及成分存在着争议。本研究中认为儿童的空间能力主要分为空间观点采择、空间可视化及视空间工作记忆三个成分，选用的测查工具分别是弗里克等人的空间观点采择测验、积木测验、静态VSWM 测验。蒋慧（2019）①将 6-8 岁儿童的空间能力分为内部-静态，内部-动态，外部-静态和外部-动态四个因子，使用的研究工具是镶嵌图形任务、图画完形任务、心理旋转任务、水平面任务、空间比例任务、路径任务、视角选取任务 7 个任务。研究结果显示，空间能力内部-外部这一划分结构比较合理。该研究的主要目的是对空间能力进行分类，对儿童在空间任务中的表现没有细致的分析。此外，詹森（Jansen，2013）等人、②文鑫（2018）③认为心理旋转是儿童空间能力的中心指标，在文鑫（2018）的研究中采用的心理旋转任务是经典的二维心理旋转——动物、字母任务，他们都重视儿童心理旋转能力的发展。不同的研究者基于不同的研究设计及研究目的，对空间能力有不同的划分标准，选取的研究工具不同，因此得出的研究结果也不同。
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第五章 研究结论、教育建议及反思
一、研究结论
1．在空间能力上：4-6 岁儿童空间能力各任务发展不平衡。空间能力总分及各任务之间在年龄上存在显著差异，在性别上差异不显著。
2．在空间能力各任务上：
（1）在空间观点采择能力的任务上，4-6 岁儿童在 0°、90°和 4 物体任务上差异极其显著，在 2 物体任务上差异显著，在 180°任务上差异不显著。
一、研究结论
1．在空间能力上：4-6 岁儿童空间能力各任务发展不平衡。空间能力总分及各任务之间在年龄上存在显著差异，在性别上差异不显著。
2．在空间能力各任务上：
（1）在空间观点采择能力的任务上，4-6 岁儿童在 0°、90°和 4 物体任务上差异极其显著，在 2 物体任务上差异显著，在 180°任务上差异不显著。
（2）在空间可视化能力的任务上，4-6 岁儿童在两个拼板、半红半白；四个拼板、两全红、两半白；有辅助线；无辅助线的任务上差异极其显著，在四个拼板、全半红半白任务上差异显著，在三个拼板、两全红一全白任务上差异不显著。
（3）在视空间记忆能力的任务中，4-6 岁儿童在需要记忆 3 个点；需要记忆 4 个点；9 网格；12 网格的任务上差异极其显著，在 8 网格的任务上差异显著，在 6 网格任务上差异不显著。 3．在心理数字线的表征上：在 171mm 的线上，对 1-10 中的 8 个数字进行表征的时，儿童对数字 2 表征的绝对误差率最小，对数字 7 表征的绝对误差率最大。儿童心理数字线表征存在显著的年龄差异，在性别上差异不显著。
4．在空间能力对心理数字线的影响上：
（1）空间能力与心理数字线表征之间具有显著相关关系，且是显著的负相关关系：儿童空间能力发展的越好，心理数字线表征的绝对误差率越低。
（2）空间能力的各任务中，空间可视化与视空间记忆与心理数字线表征之间具有显著负相关关系：儿童空间可视化能力及视空间记忆能力发展的越好，心理数字线表征的绝对误差率越低。
（3）空间能力可以负向预测儿童心理数字线表征的绝对误差率，空间可视化能力具有显著的负向预测作用，视空间记忆能力具有显著的负向预测作用。
参考文献（略）
（1）空间能力与心理数字线表征之间具有显著相关关系，且是显著的负相关关系：儿童空间能力发展的越好，心理数字线表征的绝对误差率越低。
（2）空间能力的各任务中，空间可视化与视空间记忆与心理数字线表征之间具有显著负相关关系：儿童空间可视化能力及视空间记忆能力发展的越好，心理数字线表征的绝对误差率越低。
（3）空间能力可以负向预测儿童心理数字线表征的绝对误差率，空间可视化能力具有显著的负向预测作用，视空间记忆能力具有显著的负向预测作用。
参考文献（略）