数学における認知・基礎技術評価用マルチメディア電池(BM-PROMA)

要約

BM-PROMAは、数学的学習障害を持つ子供たちの完全な認知プロファイルを提供することができ、有効で信頼性の高いマルチメディア診断ツールです。

要約

数学を学ぶことは複雑なプロセスであり、複数のドメイン一般およびドメイン固有のスキルの開発が必要です。したがって、多くの子どもたちが学年レベルにとどまるのに苦労することは予想外ではなく、数学学習障害(MLD)の場合のように、両方の領域からいくつかの能力が損なわれると、これは特に困難になります。驚くべきことに、MLDは小学生に影響を与える最も一般的な神経発達障害の1つですが、利用可能な診断機器のほとんどは、ドメイン一般的およびドメイン固有のスキルの評価を含みはありません。さらに、コンピュータ化されているのはごくわずかです。私たちの知る限りでは、スペイン語を話す子供のためのこれらの機能を備えたツールはありません。本研究の目的は、BM-PROMAマルチメディアバッテリーを使用してスペインのMLDの子供の診断のためのプロトコルを記述することであった。BM-PROMAは両方のスキルドメインの評価を容易にし、この目的のために含まれる12のタスクは経験的証拠に基づいています。BM-PROMAの強力な内部一貫性とその多次元内部構造が実証されています。BM-PROMAは、初等教育中にMLDを持つ子供たちを診断するための適切なツールであることを証明しています。これは、診断だけでなく、個別の教育計画にも関連する子供のための広範な認知プロファイルを提供します。

概要

初等教育の重要な目的の一つは、数学的スキルの習得です。この知識は、私たち全員が日常生活の中で数学を使用するので、例えばスーパーマーケット^1、2で与えられた変化を計算するために、非常に関連性が高^いです。したがって、数学的なパフォーマンスの低下の結果は、学問を超えています。社会レベルでは、人口内の数学的パフォーマンスの低下が強く普及することは、社会へのコストを構成する。人口の貧しい数値スキルの向上は、国³のための大幅な節約につながるという証拠があります。個々のレベルでも否定的な結果があります。例えば、低レベルの数学的スキルを示す人は、貧しい専門的能力を示す人(例えば、低賃金の手作業の職業と高い失業率の高い雇用率^{)4、5、6、}しばしば学者に対する否定的な社会感情的反応(例えば、不安、学者に対する低い^{モチベーション)7、8、}そして平均^{数学的達成を}持つ同業者よりも貧しく、身体的健康を提示する傾向がある。数学的学習障害 (MLD) を持つ学生は、時間の経過とともに持続する非常にパフォーマンスが低い^10,11^,12.したがって、特にこれらが迅速に診断されない場合は特に、上記の結果に苦しむ可能性が高^{くなります}。

MLDは、十分な知的能力と学校教育¹⁴にもかかわらず、基本的な数値スキルを学習するという点で重度の障害を特徴とする神経生物学的障害である。この定義は広く受け入れられているが、その識別のための器械および基準はまだ議論中^{である 15}.MLD診断に関する普遍的な合意の欠如の優れた図は、報告された有病率の多様性であり^{、3〜10%の}16、17、18、19、20、21の範囲である。診断におけるこの難しさは、数学的知識の複雑さに起因し、複数のドメイン一般とドメイン固有のスキルの組み合わせを^22,23に学習する必要があります。MLDを持つ子供たちは、赤字の広い星座で非常に異なる認知プロファイルを示しています^{14,24,25,26, 27}.この点に関して、異なる数値表現(すなわち、言語、アラビア語、類似)および算術スキル¹¹を伴うタスクによる多次元的評価の必要性が示唆される。

小学校では、MLDの症状は多様です。ドメイン固有のスキルの点では、多くのMLD学生が、アラビア数字^{28、29、30、}マグニチュード^31、32、または数字行^33、34の数値を比較するなど、基本的な数値スキルに困難を示していることが一貫して分^かります。小学生はまた、場所値^35、算術知識^36、または順序付きシーケンス³⁷を通じて測定された順序などの概念的知識を理解するのが難しい。ドメイン一般的なスキルに関しては、MLDの有無にかかわらず子供の数学的スキルの開発において、ワーキングメモリ^38、39、言語⁴⁰の役割に特に焦点が置かれています。ワーキングメモリに関連して、結果は、MLDを持つ学生が、特に数値情報^41,42を操作する必要がある場合に、中央幹部に赤字を示すことを示唆している。MLD^43,44の小児においても、視空間短期記憶の赤字が頻繁に報告されている。言語スキルは、数字のスキルを学ぶための前提条件であることが判明しています, 特に高い言語処理需要を伴うもの⁷.例えば、音韻処理技術(例えば、音韻認識と迅速自動命名(RAN)は、数値処理や算術計算^{39、45、46、47}などの小学校で学んだ基本的なスキルと密接に関連している。ここで、音韻認識とRANの変動は、言語コード^42、48を管理することを含む数字スキルの個人差に関連することが実証されている。MLDを持つ子供の複雑なプロファイルに照らして、診断ツールは、これらの子供たちに欠乏することがより頻繁であると報告されるドメイン一般的スキルとドメイン固有のスキルの両方を評価するタスクを理想的に含める必要があります。

近年、MLD用の紙と鉛筆のスクリーニングツールがいくつか開発されています。スペインの小学生と最も一般的に使用されているものは、a)エヴァマット・バテリア・パラ・ラ・エヴァルアシオン・デ・ラ・コンピテンシア・マテマティカ(数学的能力の評価のためのバッテリー^)49;b) テディ数学: 数学障害の診断評価のためのテスト (スペインの適応)⁵⁰;c)テスト・デ・アテルアシオン・マテマティカ・テンプラナ・デ・ユトレヒト(TEMT-U)^51,52,スペイン語版ユトレヒト初期数字テスト⁵³;そしてd)初期の数学能力のテスト(TEMA-3)54.これらの計測器は、上記のドメイン固有のスキルの多くを測定します。ただし、ドメイン一般的なスキルを評価する人はいません。これらの機器のもう一つの制限は、一般的に紙と鉛筆のツールの - 彼らは各アイテムが処理される精度とオートマリティに関する情報を提供することができないということです。これは、コンピュータ化されたバッテリーでのみ可能です。しかし、ディスカルキュリア診断用に開発されたアプリケーションはほとんどありません。MLDを持つ子供(6歳から14歳)を識別するために設計された最初のコンピュータ化されたツールは、ディスカルキュリアスクリーナー⁵⁵でした。数年後、ウェブベースのDyscalculiUm⁵⁶は同じ目的で開発されましたが、ポスト16教育の成人と学習者に焦点を当てました。まだ限られているが、近年^{57、58、59、60}でMLDの診断のためのコンピュータ化されたツールの設計への関心が高まっています。言及されたツールはいずれもスペインの子供たちのために標準化されておらず、そのうちの1つだけ( MathPro Test⁵⁷)にはドメイン一般的なスキル評価が含まれています。数学的成果の低い子供、特にMLDを持つ子供を特定することの重要性を考えると、スペインの人口のためのコンピュータ化された機器がない場合、我々はドメイン一般的およびドメイン固有のスキルの両方を含むマルチメディア評価プロトコルを提示する。

プロトコル

このプロトコルは、 コミテ・デ・エティカ・デ・ラ・インベスティガシオン・イ・ビエンスター動物 (CEIBA研究倫理・動物福祉委員会)、ラ・ラグーナ大学が提供するガイドラインに従って行われました。

注:バテリアマルチメディアパララ・アバルアシオン・デ・ハビリダデス・コグニティヴァス・イ・バシカス・エン・マテマス[数学における認知および基本的スキルの評価のためのマルチメディアバッテリー(BM-PROMA)]61は、Unity 2.0プロフェッショナルエディションとSQLITEデータベースエンジンを使用して開発されました。BM-PROMAには、ドメイン固有のスキルを評価するための12のサブテストと、ドメイン一般的なプロセスを評価するための4つのサブテストが含まれています。各サブテストに対して、アニメーションヒューマノイドロボットによる指示を経口で提供し、試験段階の前にデモンストレーションと2つのトレーニング試験を行います。各タスクのアプリケーション プロトコルを例に示します。

1. 実験的なセットアップ

1. 2年生から6年生までの初等教育の子どもたちの包含基準を使用します。スペイン語のネイティブスピーカー。
2. 神経学的、知的、または感覚的な欠陥の歴史を持つ子供たち:次の除外基準を使用してください。
3. 数学の認知と基本的なスキルの評価のためのマルチメディアバッテリーをインストールします。BM-PROMA は、単一のファイルを使用して配布されます。このファイルは、インストール先を選択できる自動インストーラです。インストーラーは、ツールの以前のバージョンを検出し、上書きによるデータ損失の可能性についてユーザーに警告します。インストールでは、Windowsの「スタート」メニューにショートカットが作成されます。さらに、インストーラは、データベースのバックアップ 処理を自動化するためのバッチ ファイル (Windows の.bat ファイルと呼ばれます) を提供します。このツールは、800x600 ピクセルの解像度で全画面モードで実行されます。ツールはウィンドウ モードでは実行できません。
   1. 学生を評価する前に、学生のデータベースにデータを追加します。子供が登録されたら、学生リストの該当するエントリをクリックして選択します。タスクは、審査官または子によってランダムに選択されます。タスクは、審査官または子がクリックするとすぐに開始されます。タスクが完了すると、ツールはタスク選択メニューに戻ります。学生が完了したタスクは、メニューに表示されなくなります。セッションが開始されると、タスク間に中断はありません。
   2. テストの子供たちは3つの30分のセッションで2と3を採点し、子供たちは2つの45分のセッションで4〜6を採点します。異なる日にセッションを開催します。BM-PROMAを静かな部屋で管理します。生徒に指示を聞き、口頭応答を記録するために、ヘッドセットを使用してもらいます。審査官は、ヘッドフォンを使用してタスクを監視します。場合によっては、検査者はマウスを使用してタスクの結果を記録する必要があります。他の場合、受講者はマウスを使用してタスクを完了し、応答は自動的に記録されます。
4. デモンストレーションとトレーニングの試験。すべてのタスクについて、テストステージの前に指示(ロボットがタスクの指示を示す)、モデリング(ロボットは例を使用してタスクを段階的にモデル化)、練習トライアル(子どもたちはフィードバックを持つ2つの練習試験まで許可されています)を使用します。

2. ドメイン固有のサブテスト

1. 欠けている番号 (図 1)
   1. このタスクでは、横に表示される一連の 4 つの 1 桁と 2 桁の数字から欠落している番号に名前を付けてもらいます。
   2. ロボットに次のように言っと言っさせなさい:"このゲームでは、行方不明の番号の名前を声に出して言わなければなりません:2、4、6、8、および(一時停止)10。だから、欠けている数は10です。さあ、自分で試してみてください」
   3. 合計18の系列を提示する:6を数値昇順で(特定の大きさが前の数に加算されるとして値の増加が前の数に加算される)、6(特定の大きさが前の数から差し引かれると、系列の値の減少の数)、および6(それらを解決するために複数の算術演算が必要です) この場合、乗算と加算)。検査者は、マウス ボタンを使用して、回答が正しいかどうかを記録します。
   4. 正しい応答の合計数に基づいてスコアを計算します。
2. 2 桁の数値比較 (図 2)
   1. このタスクでは、コンピュータ画面上に40組の2桁の数字を提示します。
   2. ロボットに「このゲームでは、この2つの数字を注意深く見てください。最大の数値を選択する必要があります。これを行うには、2つの数字を比較し、最大の数字の名前を声に出して言わなければなりません。この2つの数字を見てください。37は21より大きい。だから、私は/37/と言います。間違った作業を行うことなく、できるだけ早くタスクを完了するようにしてください。さあ、自分で試してみてください」
   3. 子供たちに各ペアの数値的に大きい方を声に出して言うように要求します。音声キーは、子供の反応時間(RT)を登録し、その後、審査官はマウスボタンを使用して答えが正しいかどうかを記録しました。
      注:以前の研究^{に続いて62、63、}単位-10年の互換性(互換性と互換性がない)と単位距離(小さい[1-3]対大[4-8])が操作されました。
   4. 正しく解けた刺激のRTに基づいてスコアを計算します。
3. 数字を読む (図 3)
   1. コンピュータ画面上に、30 個のアラビア数字 (10 個の 1 桁の数字、10 個の 2 桁の数字、および 10 個の 3 桁の数字) を 1 つずつ表示します。
   2. ロボットに「このゲームでは、画面に表示される数字を声に出して名前を付ける必要があります。この番号を見てください。これは画面上の数字の名前なので、ここで/12/と言わなければなりません。間違った作業を行うことなく、できるだけ早くタスクを完了するようにしてください。さあ、自分で試してみてください」
   3. 子供に間違いを犯さずにできるだけ早く読んでもらいます。音声キーが子供のRTを登録し、その後、審査官はマウスボタンを使用して答えが正しいかどうかを記録しました。
   4. 正しく読み取られた刺激のRTに基づいてスコアを計算します。
4. 場所の値 (図 4)
   1. アラビア数字システムに関する生徒の知識を測定します。コンピュータ画面の中央に12桁のアラビア数字を表示し、画面の各隅に1つの回答オプションを表示します(合計4つのオプション)。各オプションは、ユニットの小さなブロックと数十のブロック(1つのブロックにグループ化された10単位)で表される量でした。各項目について、4 つのオプションのうち 1 つだけが正しかった。誤ったオプションは、a) 10 の正しいオプションと一致する表現で構成されていました。b) ユニット;またはc)単位と10単位の両方が、逆(例えば、数「15」の場合、誤ったオプションは12、35および51を表す)。
   2. ロボットに「このゲームでは、数字と4枚の写真があります。数字を正しく表す画像をクリックする必要があります。バーは10に等しく、正方形は5単位に等しいので、私は最初のものを選択します。さあ、自分で試してみてください」
   3. 正しい応答の合計数に基づいてスコアを計算します。
5. 番号行 0 から 100 および 0 から 1000 のタスク (図 5)
   注:紙と鉛筆オリジナル⁶⁴のコンピュータ化された適応を使用してください。
   1. このタスクでは、コンピュータのマウスを使用して、15 cm の数値行に指定された数値を子に配置します。最初の 20 項目の場合、行の左端の値は 0、右端の値は 100 です。次の 22 項目の場合、右端の値は 1000 です。
   2. 0-100行に以下の項目を提示する:2、3、7、11、14、18、23、37、41、45、56、60、67、71、75、86、89、91、95および99。
   3. ロボットに「このゲームでは、行くべきだと思う場所に数字を入れなければなりません。この行を見てください。ゼロから始まり、100で終わります。あなたはここに50番を置く必要があります。これを行うには、数字の下にある赤い線をクリックして押さえた状態で、正しい位置にドラッグします。なぜ私がここに番号を落としたのか知っていますか。50は百の半分なので、それは真ん中にあります。さあ、自分で試してみてください」
   4. 元のタスクに続いて、分布の下端にある数値を 0 ~ 30 の間で 7 つの数値でオーバーサンプリングします。0-1000行に提示された項目は:2、11、67、99、106、162、221、325、388、450、492、511、591、643、677、755、799、815、867、910、988でした。前述の調査と同様に、100未満の値が過剰サンプリングされました。
   5. 誤差率の絶対値に基づいてスコアを計算します (|見積 - 推定数量/見積のスケール|)
6. 算術ファクト検索 (図 6)
   1. 24 個の加算、24 個の乗算、および 18 個の減算を別々のブロックで表した 66 個の 1 桁の算術問題を解決するよう子供たちに依頼します。タイの問題(例えば、3+3)と、オペランドまたは解として0または1を含む問題を除外する。
   2. ロボットに「このゲームでは、頭の中の計算を解決する必要があります。最初の1つでは、正しい答えは3です。無音でタスクを解決し、私に声に出して答えを教えてください。間違って取得することなく、できるだけ迅速にタスクを解決してみてください。今、あなた自身でそれを試してみてください。
   3. コンピュータ画面上で一度に1つずつ問題を水平に表示します。回答は口頭で行われました。音声キーが子供のRTを登録し、その後、審査官はマウスボタンを使用して答えが正しいかどうかを記録しました。
   4. 正しく解けた刺激のRTに基づいてスコアを計算します。
7. 算術原理 (図 7)
   1. 関連する 2 桁の操作 (12 組の加算と 12 組の乗算) の 24 組を提示します。各ペアでは、1つの項目が正しく解決され、もう一方が未解決(例えば、5+5=10→5+6=?
   2. ロボットに「このゲームでは、2回目の操作の結果を声に出して言わなければなりません。両方の計算を注意深く見てください。最初のものは既に解決されていますが、2つ目はまだ解決する必要があります。5プラス5は10に等しく、次に5プラス6は11に等しい。私が始めると言ったら、無音でタスクを解決し、その答えを声に出して言ってください。間違って取得することなく、できるだけ迅速にタスクを解決してみてください。さあ、自分で試してみてください」
   3. 未解決の操作の結果を声に出して言うように子供たちに言ってもらいます。音声キーは、子供の反応時間(RT)を登録し、その後、審査官はマウスボタンを使用して答えが正しいかどうかを記録しました。
   4. 正しく解けた刺激のRTに基づいてスコアを計算します。

3. ドメイン一般サブテスト

1. カウントスパン (図 8)
   注: このタスクは、ワーキング メモリカウント タスク⁶⁵を調整します。
   1. 子供たちに黄色と青の点を持つ一連のカードの黄色い点の数を声に出して数えさせます。セット内の各カードの黄色い点の数を思い出すように頼みます。
   2. ロボットに「このゲームでは、カードがいくつかある。各カードには青と黄色の点が付いています。各カードの黄色い点の数を数えて覚えておく必要があります。まず、最初のカードに黄色い点がいくつあるかを数えます。カードには黄色の点が2つあります。次に、2枚目のカードのすべての黄色い点をカウントします。カードには8つの黄色い点があります。さて、最初のカードには2つの黄色い点があり、2枚目のカードには8つの黄色い点が含まれているので、2と8の数字を声に出して言わなければなりません。さあ、自分で試してみてください」
   3. 2から5カードに設定長を増やし、子供たちに次の難易度のレベルに移動するために3つの試みを与えます。検査者は、マウス ボタンを使用して、回答が正しいかどうかを記録します。
   4. 子供が特定の難易度レベルで2つのセットを正しくリコールできなかった場合にテストを終了します。
2. 高速自動命名 - 文字 (RAN-L) (図 9)
   注: このタスクは、高速自動化命名⁶⁶と呼ばれる手法を適応させます。RAN-Lは、コンピュータ画面上の5行と10列に表示される一連の5文字で構成されています。
   1. 子供に、できるだけ早く左から右へ、そして上から下に文字の名前を付けてもらいます。2 つの行と 5 つの列から成る 10 個の演習項目をグラフに用意します。
   2. ロボットに「このゲームでは、画面に表示される文字に名前を付ける必要があります。繰り返されても問題ではありません。したがって、/a/、/c/、/v/、/n/、/n/、/c/、/c/、/v/、/v//左から右へ、上から下にできるだけ早く文字に名前を付けてみてください。さあ、自分で試してみてください」
   3. すべての 50 文字をスコアとして名前を付けるために費やした時間を使用します。スコア分布を正規化するには、スコアを 1 分あたりの文字数に変換します。
3. ビスオ空間ワーキングメモリ (図 10)
   注:このタスクは、コルシブロックタッピングタスク⁶⁷のコンピュータ化された適応です。
   1. 画面中央に3x3のボードを表示します。各トライアルでは、特定のブロックのオンとオフを順次フラッシュします。
   2. 色を変更したブロックをクリックして、正しい順序でシーケンスを繰り返すように子供に依頼します。50%のケースでは、同じ順序で、他の50%を逆の順序で行います。
   3. ロボットに「このゲームでは、正方形のいくつかが点灯することがわかります。どの正方形が点灯し、その順序を覚えておく必要があります。次に、同じ順序で正方形を押してシーケンスを繰り返す必要があります。さて、注意深く見て、同じ順序で正方形を押してください。
   4. 試験の長さを2から5ブロックに増やします。子供たちに次の難易度のレベルに移動する3つの試みを与えます。
   5. 子供が指定の難易度レベルで2つのセットを正しくリコールできなかった場合にテストを終了します。検査者は、マウス ボタンを使用して、回答が正しいかどうかを記録します。与えられた正解の数に基づいてスコアを計算します。
4. 音韻の削除
   注:このタスクには、子音母音(CV)第1音字構造の5語、子音母子音子音(CVC)第1音字構造の5つ、子音子音母音(CCV)第1音字構造の5つ)の15の2音字可能な単語が含まれていました。
   1. 子供に一言言って、最初の音を省略して繰り返してもらいます。
   2. ロボットに「このゲームでは、各単語の最初の音を削除する必要があります。/tarde/ (遅い)という言葉が聞こえたら、サウンド/t/を削除する必要があります。だから、あなたは/arde/と言うでしょう。さあ、自分で試してみてください」
   3. 検査者は、マウス ボタンを使用して、回答が正しいかどうかを記録します。正しい応答の合計数に基づいてスコアを計算します。

結果

この診断ツールの有用性と有効性をテストするために、その心理測定特性を大規模サンプルで分析した。合計933人のスペインの小学生(男の子=508、女の子=425;M_年齢=10歳、SD=1.36)グレード2からグレード6(グレード2、N=169[89男の子];グレード3、N=170[89男の子];グレード4、N=187[106男の子];グレード5、N=203[113男の子];グレード6、N=204[110]男子) 子供?...

ディスカッション

MLDを持つ子供たちは、学業の失敗だけでなく、心理的感情的および健康障害^{の危険にさらされている8、9、}そして後に、雇用剥奪^4、5。したがって、これらの子どもたちが必要とする教育支援を提供するためには、速やかにMLDを診断することが重要です。しかし、MLDの診断は、障害^22、23<...

資料

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