早期儿童认知能力与数学能力的关联机制及年龄调节作用研究

本研究针对早期儿童数学能力发展的认知机制，通过评估123名中国儿童(Mage±SD=5.21±1.35)的近似数量系统(ANS)、空间能力、抑制控制等认知指标，发现ANS对数学能力影响最强，并揭示抑制控制与ANS在空间能力→数学能力路径中的中介作用。该成果为早期数学教育干预提供了理论依据，发表于《Journal of Experimental Child Psychology》。

　　

数学能力在儿童早期发展中扮演着关键角色，它不仅预示着未来的学业成就，还与成年后的社会经济地位、健康水平密切相关。然而，这种能力的形成究竟受到哪些认知因素的影响？这些因素又如何随年龄变化？这些问题一直是发展心理学和教育神经科学领域的焦点。以往研究表明，领域特异性能力如近似数量系统(Approximate Number System, ANS)和领域通用能力如空间认知、执行功能都可能参与其中，但它们的相对贡献度、相互作用机制以及年龄动态变化特征仍不明确。

为解开这些谜团，来自中国的科研团队开展了一项横断面研究，招募122名4-6岁中国儿童(M_age±SD=5.21±1.35)，采用LASSO回归、贝叶斯因子分析和多组结构方程模型等先进统计方法，系统考察了关系语言、空间能力、抑制控制和ANS等认知因素与数学能力的关联模式。研究特别关注了这些因素之间的中介路径以及年龄的调节作用。

关键技术方法包括：1) 自主开发的关系语言测试(含30幅卡通图片和39个问题)；2) 非符号数量比较任务测量ANS精度；3) 积木设计任务评估空间能力；4) 白天-黑夜Stroop任务检测抑制控制；5) 标准化数学能力测试涵盖计数、基数概念和算术三个维度。通过多组分析比较不同年龄段(4岁/5岁/6岁组)的认知-数学能力关联模式差异。

【Relationships between cognitive abilities and mathematical ability】
研究发现认知能力对数学能力的预测强度存在等级差异：ANS(β=0.32)>空间能力(β=0.25)>抑制控制(β=0.18)。关系语言虽与数学测试分数显著相关，但在控制年龄因素后关联强度减弱。

【The mediating role of cognitive abilities】
结构方程模型揭示双重中介路径：空间能力通过抑制控制(间接效应=0.11)和ANS(间接效应=0.13)影响数学能力；关系语言则通过ANS单一路径(间接效应=0.09)发挥作用。

【Multi-group analysis across age groups】
年龄调节效应显著：4岁组空间能力直接效应最强(β=0.41)，而6岁组ANS(β=0.38)和抑制控制(β=0.29)的影响更为突出，显示认知支撑体系随年龄发生动态重组。

讨论部分指出，该研究首次在中国文化背景下系统描绘了早期数学能力的多层级认知架构。ANS作为核心中介变量的发现，支持"数量模块"理论在东方教育体系下的普适性。而抑制控制作用的年龄增强趋势，则印证了前额叶皮层成熟对复杂算术运算的重要性。教育启示在于：针对4-5岁儿童应侧重空间认知训练，而对5-6岁儿童则需加强执行功能与数量表征的整合训练。

研究也存在两点局限：横断面设计难以确定因果关系；未涵盖几何等数学子领域。未来建议采用纵向追踪设计，结合fMRI技术探索神经机制。这些发现为制定年龄特异性的早期数学干预方案提供了重要依据，对促进教育公平具有潜在实践价值。