用于评估数学认知和基本技能的多媒体电池（BM-PROMA）

摘要

BM-PROMA 是一种有效可靠的多媒体诊断工具，可为数学学习障碍儿童提供完整的认知特征。

摘要

学习数学是一个复杂的过程，需要发展多个域通用和特定域的技能。因此，许多儿童难以保持年级水平并不出人意料，当这两个领域的几个能力受到损害时，这变得特别困难，例如数学学习障碍（MLD）。令人惊讶的是，虽然MLD是影响学童的最常见的神经发育障碍之一，但现有的大多数诊断仪器不包括对域名一般和特定领域技能的评估。此外，很少有计算机化。据我们所知，没有适合讲西班牙语的儿童的这些功能的工具。本研究的目的是描述使用BM-PROMA多媒体电池诊断西班牙MLD儿童的程序。BM-PROMA 有助于对这两个技能领域的评估，为此目的包括的 12 项任务都是基于经验证据的。展示了BM-PROMA及其多维内部结构的强大内部一致性。BM-PROMA 被证明是在初等教育期间诊断患有 MLD 的儿童的适当工具。它为孩子提供了广泛的认知特征，这不仅与诊断相关，而且与个性化教学规划相关。

引言

初等教育的关键目标之一是获得数学技能。这些知识是非常相关的，因为我们都在日常生活中使用数学，例如，计算超市^1，2的变化。因此，数学成绩不佳的后果超出了学术范畴。在社会一级，人口中数学表现不佳的普遍现象给社会造成损失。有证据表明，人口中糟糕的数字技能的提高为一个国家节省了大量^开支。在个人层面上也有负面后果。例如，那些数学技能水平低的人，职业发展欠佳（例如，低薪体力职业的就业率较高，失业率较高^{）4、5、6，}经常报告对学者的负面社会情绪反应（例如焦虑、对学术动机低^）7、8，并且往往比平均数学成就^为9的同龄人表现出较差的身心健康。数学学习障碍（MLD）的学生表现非常差，持续^{10，11，12。}因此，他们更有可能遭受上述后果，特别是如果这些没有及时诊断^13。

MLD是一种神经生物学障碍，其特点是学习基本数值技能严重受损，尽管有足够的智力能力和学校教育^14。虽然这一定义被广泛接受，但鉴定的文书和标准仍在讨论^之中。MLD诊断缺乏普遍协议的一个很好的例证是报告的流行率，从3到10%16，17，18，19，20，21。诊断的这种困难源于数学知识的复杂性，这就要求在^22、23年学习多个域名一般和域特定技能的组合。MLD儿童表现出非常不同的认知特征，有广泛的赤字星座14，24，25，26，27。在这方面，有人建议，需要通过涉及不同数字表示（即口头、阿拉伯语、类比）和算术技能的任务进行多维评估^。

在小学时，MLD的症状多种多样。在域名特定技能方面，人们不断发现，许多 MLD 学生在基本数值技能方面表现出困难，例如快速准确地识别阿拉伯数字^{28、29、30，}比较震级^31、32或表示数字行^33、34。小学生在理解概念知识方面也表现出困难，如地点值^35、算术知识^36，或通过有序序列³⁷测得的平度。关于域名一般技能，特别注重工作记忆^38、39和语言⁴⁰在有和没有MLD的儿童数学技能的发展中的作用。在工作记忆方面，结果显示，MLD的学生在中央行政机构中表现出不足，尤其是在需要操纵数字信息^41，42时。在MLD^43，44的儿童中，也经常报告存在病毒空间短期记忆^缺陷。语言技能是学习算术技能的先决条件，尤其是那些涉及高语言处理需求^的技能。例如，语音处理技能（例如，语音意识和快速自动化命名（RAN）与小学时学到的基本技能密切相关，如数值处理或算术计算39、45、46、47。在这里，已经证明，语音意识和RAN的变化与个人在算术技能的差异，涉及管理口头代码^42，48。鉴于 MLD 儿童的复杂状况，诊断工具最好包括评估域名一般技能和特定域位技能的任务，据报道，这些技能在这些儿童中往往存在缺陷。

近年来，为MLD开发了几种纸笔筛选工具。西班牙小学生最常用的是 a）埃瓦马泰利亚·巴泰利亚·马泰马蒂卡竞争中心（数学能力评价电池^）49:b） 泰迪数学:数学残疾诊断评估测试（西班牙语改编）⁵⁰:c）测试德埃卢阿西翁马特马蒂卡坦普拉纳德乌得勒支（TEMT-U）^51，52， 乌得勒支早期算术测试⁵³的西班牙语版本:d） 早期数学能力测试 （TEMA-3）⁵⁴.这些文书衡量上述许多特定领域的技能:但是，他们都没有评估域名一般技能。这些仪器和一般纸和铅笔工具的另一个限制是，它们无法提供有关每个物品处理的准确性和自动性的信息。这只能用电脑电池。然而，很少有应用程序已经开发为计算障碍诊断。第一个计算机化的工具，旨在识别儿童（6至14岁）与MLD是Dyscalculia筛选^器55。几年后，基于网络的DyscalculiUm⁵⁶的开发目的相同，但侧重于16岁以后教育中的成年人和学习者。虽然仍然有限，^{但近年来对}MLD诊断的计算机化工具设计的兴趣与日俱^增。所提及的工具都没有为西班牙儿童标准化，其中只有一个工具 -MathPro 测试⁵⁷- 包括域名一般技能评估。鉴于识别数学成就低的儿童，特别是那些有MLD的儿童的重要性，以及西班牙人口缺乏计算机化仪器，我们提出了一个多媒体评估协议，其中包括域名通用和特定领域的技能。

研究方案

这项议定书是根据拉古纳大学 "双星动物 研究伦理和动物福利委员会"提供的准则执行的。

注: 巴泰利亚多媒体公司 使用 Unity 2.0 专业版和 SQLITE 数据库引擎开发了^61。 BM-PROMA 包括 12 个子测试:8 个子测试以评估特定域的技能，4 个子测试以评估域名一般流程。对于每个子测试，由动画类人机器人口头提供说明，并在测试阶段之前进行演示和两次训练试验。下面将介绍每个任务的应用程序协议，并举一个示例。

1. 实验设置

1. 使用以下包容性标准:二年级至六年级初等教育的儿童:以西班牙语为母语。
2. 使用以下排除标准:有神经、智力或感官缺陷史的儿童。
3. 安装多媒体电池，用于评估数学中的认知和基本技能。BM-PROMA 使用单个文件进行分发。此文件是一个自动安装程序，允许用户选择安装目的地。安装程序检测工具的先前版本，并警告用户由于覆盖而可能的数据丢失。该安装在 Windows"开始"菜单中创建快捷方式。此外，安装程序还提供批量文件（在 Windows 中称为.bat文件），以自动执行数据库备份过程。该工具以 800x600 像素的分辨率在全屏幕模式下运行。该工具不能在窗口模式下运行。
   1. 在评估学生之前，将其数据添加到学生数据库。孩子注册后，点击学生列表中的相关条目进行选择。任务由考官或孩子随机选择。一旦检查员或孩子点击任务，任务就开始了。任务完成后，工具返回任务选择菜单。学生完成的任务在菜单中不再可见。一旦会话开始，任务之间就没有中断。
   2. 测试儿童在三个半小时内进行2级和3级考试，在两次45分钟的课程中测试4至6年级儿童。在不同的日子举行会议。在安静的房间里管理 BM-PROMA。让学生使用耳机听指示并记录他们的口头反应:考官还使用耳机监控任务。在某些情况下，审查员必须使用鼠标记录任务的结果:在其他方面，学生使用鼠标完成任务，并自动记录响应。
4. 示范和培训试验。对于所有任务，在测试阶段之前，有说明（机器人口头介绍任务说明）、建模（机器人以示例逐步模拟任务）和练习试验（允许儿童进行多达两次有反馈的练习试验）。

2. 域特定子测试

1. 缺失号码 （图1）
   1. 在此任务中，请儿童从水平显示的 4 个单位和两位数的系列数字中说出缺失的数字。
   2. 让机器人说:"在这个游戏中，你必须大声说出丢失号码的名称:二、四、六、八和（暂停）十。所以，缺少的数字是十。现在，自己试试"。
   3. 共呈现 18 个系列:6 个数字上升顺序（按给定数量级增加的系列值数字添加到上一个数字中），6 个以数字降序排列（以给定数量级减去的系列值减少的数字），以及 6 个数字级升序（需要多个算术操作才能解决它们， 在这种情况下，乘法和添加）。考官使用鼠标按钮记录答案是否正确。
   4. 根据正确响应的总数计算分数。
2. 两位数比较 （图2）
   1. 在此任务中，在计算机屏幕上显示 40 对两位数的数字。
   2. 让机器人说:"在这个游戏中，仔细看看这两个数字。你必须选择最大的数字。要做到这一点，你必须比较两个数字，并大声说出最大的一个数字的名字。看看这两个数字三十七比二十一大。所以，我会说/三十七/。尽量尽快完成任务，而不要弄错。现在，自己试试"。
   3. 要求孩子大声说出每对数字较大的数字。语音键记录了孩子的反应时间（RT），之后检查员使用鼠标按钮记录答案是否正确。
      注:根据先前的研究^{， 62 、 63 、}单位十年兼容性（兼容与不兼容）和十年和单位距离（小 [ 1 - 3 ] 与大 [ 4 - 8 ] ）纵。
   4. 根据正确解决的刺激的 RT 计算分数。
3. 阅读数字 （图3）
   1. 在计算机屏幕上一次显示 30 个阿拉伯数字（10 个单位数数字、10 个两位数数字和 10 个三位数数字）。
   2. 让机器人说:"在这个游戏中，你必须大声说出屏幕上出现的数字。看看这个数字在这里，你必须说/十二/，因为这是屏幕上的数字的名称。尽量尽快完成任务，而不要弄错。现在，自己试试"。
   3. 要求孩子尽快大声朗读，不要犯错。语音键注册了孩子的 RT，之后检查员使用鼠标按钮记录答案是否正确。
   4. 根据正确读取的刺激的 RT 计算分数。
4. 位置值 （图4）
   1. 衡量学生对阿拉伯语号码系统的了解。在计算机屏幕中央显示 12 个两位数的阿拉伯数字，屏幕每个角落都设有一个答案选项（总共四个选项）。每个选项都由几十个单元和块（十个单元分组成一个块）表示数量。对于每个项目，四个选项中只有一个是正确的。不正确的选项由与 a） 十中的正确选项重合的表示组成;b） 单位;或 c） 十和单位，但反转（例如，对于数字"15"，不正确的选项表示 12，35 和 51）。
   2. 让机器人说:"在这个游戏中，我们有一个数字和四张图片。您必须单击正确表示数字的图片。我会选择第一个，因为酒吧等于十，方块等于五个单位。现在，自己试试"。
   3. 根据正确响应的总数计算分数。
5. 数字行 0-100 和 0-1000 任务 （图 5）
   注:使用电脑改编的纸和铅笔原^装64。
   1. 在这项任务中，让孩子使用计算机鼠标在 15 厘米的号码线上放置给定号码。对于前 20 个项目，行左端值为 0，右端值为 100。对于以下 22 个项目，右端值为 1000。
   2. 在 0-100 行上展示以下项目:2、3、7、11、14、18、23、37、41、45、56、60、67、71、75、86、89、91、95 和 99。
   3. 让机器人说:"在这个游戏中，你必须把数字放在你认为应该去的地方。看看这条线它从零开始，到一百点结束。你必须把五十号放在这里。为此，单击并按住数字下的红线，将其拖到正确位置。你知道我为什么把号码掉在这里吗？它在中间，因为五十是一百的一半。现在，自己试试"。
   4. 按照最初的任务，在分布的低端对数字进行过度调高，在 0 到 30 之间有 7 个数字。为 0-1000 行提供的项目是: 2， 11， 67， 99， 106， 162， 221， 325， 388， 450， 492， 511， 591， 643， 677， 755， 799， 815， 867， 910 和 988.与上述研究一样，低于100的值被过度采样。
   5. 根据百分比误差的绝对值计算分数（|估计数 - 估计数量/估计规模|）。
6. 算术事实检索 （图6）
   1. 要求儿童解决 66 个单位数算术问题，包括 24 个加法、24 个乘法和 18 个减法，以单独的方块表示。不包括领带问题（例如，3+3）和包含 0 或 1 的问题作为操作或答案。
   2. 让机器人说:"在这个游戏中，你必须解决你头脑中的计算问题。在第一个，正确的答案是三个。默默地完成任务，大声告诉我答案。尽量尽快解决任务，不要弄错。现在，自己试试。
   3. 在计算机屏幕上一次一个水平地显示问题。回应是口头的。语音键注册了孩子的 RT，之后检查员使用鼠标按钮记录答案是否正确。
   4. 根据正确解决的刺激的 RT 计算分数。
7. 算术原理 （图7）
   1. 呈现 24 对相关的两位数操作（12 对添加和 12 对乘法）。在每对中，一个项目正确解答，另一个项目未解（例如，5×5×10→5×6+？
   2. 让机器人说:"在这个游戏中，你必须大声说出第二次操作的结果。仔细查看这两个计算。第一个已经解决了，但第二个还是需要解决的。五加五等于十，然后五加六等于十一。当我告诉你开始，在沉默中解决任务，然后大声说答案。尽量尽快解决任务，不要弄错。现在，自己试试"。
   3. 请孩子们大声说出未解决手术的结果。语音键记录了孩子的反应时间（RT），之后检查员使用鼠标按钮记录答案是否正确。
   4. 根据正确解决的刺激的 RT 计算分数。

3. 域名一般子测试

1. 计数跨度 （图8）
   注:此任务是工作内存计数任务⁶⁵的改编。
   1. 让孩子们大声数一数黄点和蓝点的一系列牌上的黄点数。请他们回忆一下套卡上每张卡上的黄点数量。
   2. 让机器人说:"在这个游戏中，我们有一些牌。每张牌都有蓝色和黄色的圆点。你必须计算并记住每张卡上的黄点数。首先，我们将计算第一张卡上有多少个黄点。卡片上有两个黄点。然后，我们将计算第二张卡上的所有黄点。卡上有八个黄点。现在，由于第一张牌上有两个黄点，第二张牌上有八个黄点，你不得不大声说出数字二和八。现在，自己试试"。
   3. 将套路长度从2张增加到5张，让孩子们三次尝试进入新的难度水平。考官使用鼠标按钮记录答案是否正确。
   4. 当孩子未能在给定难度级别正确回忆两套时，结束测试。
2. 快速自动命名 - 字母 （RAN-L） （图 9）
   注:此任务是对称为快速自动命名^{66 的技术}的改编。RAN-L 由五行和计算机屏幕上的 10 列五个字母组成。
   1. 要求孩子尽快从左到右、从上到下说出字母名称。在由两行和五列组成的图表中提供十个练习项目。
   2. 让机器人说:"在这个游戏中，你必须说出屏幕上出现的字母。重复它们并不重要。因此，我们必须说:/a/，/c/，/v/，/n/，/a/，/n/，/c/，/c/，/v//尽量从左到右、从上到下尽快命名字母。现在，自己试试"。
   3. 使用花费的时间命名所有 50 个字母作为分数。要使分数分布正常化，将分数转换为每分钟的字母数。
3. 维苏空间工作记忆 （图10）
   注:此任务是科西块攻丝任务⁶⁷的计算机化改编。
   1. 在屏幕中央显示一个 3x3 板。在每个试验中，连续打开和关闭某些方块。
   2. 通过单击已更改颜色的方块，让孩子按正确的顺序重复序列。在 50% 的案例中，要求他们按相同的顺序执行，而其他 50% 的案例则以相反顺序执行。
   3. 让机器人说:"在这个游戏中，你会看到一些正方形亮了起来。你必须记住哪些广场亮了，它们按顺序亮起。然后，您必须按相同的顺序按方块以重复序列。现在，仔细观察，按相同的顺序按方块"。
   4. 将试验长度从 2 块增加到 5 块。给孩子们三次尝试，让孩子们更上一层楼。
   5. 当孩子未能在给定难度级别正确回忆两套时，结束测试。考官使用鼠标按钮记录答案是否正确。根据给出的正确答案数量计算分数。
4. 电话删除
   注:此任务包括 15 个双音节单词:5 个带辅音元音 （CV） 第一个音节结构，5 个带辅音-元音调谐体 （CVC） 第一个音节结构，5 个带辅音-谐音元音 （CCV） 第一个音节结构。
   1. 对孩子说一句话，让他们重复一遍，省略第一声。
   2. 让机器人说:"在这个游戏中，你必须删除每个单词的第一个声音。如果您听到单词 /塔德/ （晚）， 你必须删除声音 /t/.所以，你会说/阿德/。现在，自己试试"。
   3. 考官使用鼠标按钮记录答案是否正确。根据正确响应的总数计算分数。

结果

为了测试这种诊断工具的效用和有效性，在大规模样本中对其心理特征进行了分析。共有933名西班牙小学生（男孩=508，女孩=425; M_年龄 = 10 岁 ，SD = 1.36）， 从 2 年级到 6 年级 （2 年级， N = 169 [89 男孩]; 3 年级， N = 170 [89 男孩]; 4 年级， N = 187 [106 男孩]; 5 年级， N = 203 [113 男孩]; 6 年级， N= 204 [110 男孩]参加了这项研究。这些儿童来自圣克鲁斯...

讨论

患有MLD的儿童不仅有学业失败的危险，而且有精神情绪和健康障碍^{的风险，8、9}和后来的就业剥夺^4，5。因此，必须迅速诊断MLD，以便提供这些儿童所需要的教育支助。然而，诊断MLD是复杂的，由于多个域特定和域一般技能缺陷，导致紊乱^22，23。BM-PROMA 是少数使用?...

材料

Name	Company	Catalog Number	Comments
Multimedia Battery for Assessment of Cognitive and Basic Skills in Maths	Universidad de La Laguna	Pending assignment	BM-PROMA