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數(shù)感積木-培養(yǎng)兒童數(shù)感素養(yǎng)與數(shù)學(xué)啟蒙的新玩具正式上市

來源：家居百科時(shí)間：2023年07月12日 16:04

??數(shù)感積木是一種新概念數(shù)感啟蒙文化用具，通常為一種數(shù)形積木插接玩具。其原理在于結(jié)合認(rèn)知科學(xué)近年來的研究成果，利用數(shù)形數(shù)字、內(nèi)外部立體數(shù)量表征物、積木插接柱和插接槽、發(fā)聲小球、運(yùn)算關(guān)等數(shù)量視感、觸感、聲感、肢體運(yùn)動、思維感知等多元數(shù)感因子啟發(fā)兒童深度認(rèn)知數(shù)字形狀、數(shù)與量關(guān)系、數(shù)字運(yùn)算規(guī)則，以不同感子元素促進(jìn)大腦不同感知區(qū)域的神經(jīng)元在學(xué)習(xí)過程中的交互作用，提升兒童數(shù)學(xué)理解與記憶效果，培養(yǎng)兒童數(shù)感能力。

??數(shù)感積木（英文翻譯為：Number sense blocks）是一種用于培養(yǎng)兒童數(shù)感素養(yǎng)與數(shù)感能力的數(shù)學(xué)啟蒙玩具積木，主要用途是兒童數(shù)感培養(yǎng)與數(shù)學(xué)啟蒙。1954年，Tobias Dantzig首次提出數(shù)感的概念，并且將數(shù)感看作是對細(xì)小的數(shù)量變化的一種直覺感受。持主流的“數(shù)感態(tài)度意識說”的學(xué)者認(rèn)為，數(shù)感是一種主動地、自覺地或自動化地理解數(shù)和運(yùn)用數(shù)的態(tài)度與意識；數(shù)感是對數(shù)字關(guān)系和數(shù)字模式的意識，以及運(yùn)用這種意識靈活地解決數(shù)字問題的能力，學(xué)生具有“數(shù)感”的典型特征就是他們能夠?qū)ζ渌鎸Φ臄?shù)字模式、數(shù)字關(guān)系和計(jì)算過程進(jìn)行歸納，并能夠把新知識和已有知識聯(lián)系起來

??在當(dāng)今教育界，數(shù)感教育已經(jīng)成為極被重視的一個(gè)話題。數(shù)感作為《義務(wù)教育階段數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2011年版）》10個(gè)基本素養(yǎng)之一，在2001年的《全日制義務(wù)教育數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)稿）》中第一次提出，當(dāng)即引起了廣泛的關(guān)注和激烈的討論。

??“積木”一詞最早可追溯到17世紀(jì)，通常是立方的木頭或塑料固體玩具，一般在每一表面裝飾著字母或圖畫，容許進(jìn)行不同的排列或進(jìn)行建筑活動積木有各種樣式，可開發(fā)兒童智力，可拼成房子，各種動物等。當(dāng)前社會，由于樂高等拼插類積木在市場上的廣泛普及，帶有凸起和插槽的塑料積木已經(jīng)稱為人們心中“積木”這一概念的主流印象。

??工作原理

??數(shù)感積木的理論基礎(chǔ)：生物體的多感覺整合功能是指神經(jīng)系統(tǒng)將多種感覺通道視、聽、觸覺等接收到的信息整合起來,各感覺通道之間互相影響,最終形成對于事物的認(rèn)知。這種整合機(jī)制有利于從紛繁復(fù)雜、充滿噪聲的環(huán)境中提取到微弱的信號。

??具身認(rèn)知理論認(rèn)為認(rèn)知是具體的個(gè)體在實(shí)時(shí)(real time)的環(huán)境中產(chǎn)生的，儲存在記憶里的認(rèn)知信息并非抽象的符號，而是具體、生動的，同身體的特殊感覺通道相聯(lián)系。當(dāng)個(gè)體在語言和思維中使用這些儲存的信息時(shí)，個(gè)體仍然在身體的同一感覺通道模擬該事件，這一點(diǎn)也得到實(shí)驗(yàn)的證實(shí)。不斷深入的感知研究對“我們是如何感知世界”這一問題的回答越來越傾向于“多感知的”。我們對世界的感知體驗(yàn)總是要運(yùn)用各種感官，是多模態(tài)的，整體的，綜合的。不同感知形式具有各自的特性，卻又是緊密關(guān)聯(lián)的，頻繁交互的。動物和人類對多感覺聯(lián)合刺激的反應(yīng)會大于單一感覺模塊效應(yīng)的疊加。在學(xué)習(xí)中同時(shí)動腦、動手、動眼、動筆等多感官協(xié)同學(xué)習(xí)模式能高效地提高學(xué)生記憶力并能滿足不同智力傾向的學(xué)生對學(xué)習(xí)方式的不同需求，使每個(gè)學(xué)生所擅長的智力都充分運(yùn)用到學(xué)習(xí)之中，收到最佳的教學(xué)效果。

??如果讓兒童只是去接觸簡單的數(shù)字符號，那么兒童對數(shù)字的感知和理解將僅僅停留在數(shù)字的形狀層面，顯然這只是一種符號和形狀的單一簡單視覺記憶，如果兒童的這些形狀和符號記憶沒有與數(shù)量及數(shù)量的變換關(guān)系進(jìn)行充分的關(guān)聯(lián)，這必然不能達(dá)到對兒童數(shù)字教育的目的?，F(xiàn)代腦科學(xué)表明，從生物學(xué)和細(xì)胞分子層面出發(fā)，學(xué)習(xí)這一過程的本質(zhì)是在感子作用下大腦神經(jīng)元突觸之間相互連接與交互作用的的一種生物化學(xué)過程。當(dāng)外界的“客觀事物”或“思想活動”將一些不同“感子”同時(shí)出現(xiàn)時(shí)，這些“感子”所對應(yīng)的“神經(jīng)細(xì)胞”也同時(shí)“活躍”起來，而這些“活躍”起來的“神經(jīng)細(xì)胞”就會通過各種渠道努力的“連接”在一起。刺激的持續(xù)作用可使神經(jīng)元的突觸發(fā)生變化。例如,神經(jīng)元的軸突末梢增大,樹突增多、變長,突觸間隙變窄,突觸內(nèi)的生化變化使相鄰的神經(jīng)元更易于相互影響等。

??神經(jīng)元的多感子刺激與交互作用是一種更加豐富的信息吸收過程，會使一件事物在大腦神經(jīng)活動之后留下更加持久深刻的痕跡。兒童如果要從外界有效地吸收信息，首先應(yīng)當(dāng)激發(fā)兒童的注意力。選擇性注意(Selective Attention)作為認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)一個(gè)重要的研究方向，它旨在回答大腦是如何選擇性地注意來自外界感知覺信息以及以何種機(jī)制對這些信息進(jìn)行存儲、加工的問題。選擇性注意是連接人類感知覺和記憶兩個(gè)認(rèn)知過程的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，個(gè)體的一系列認(rèn)知活動首先起始于大腦選擇性地對外界復(fù)雜刺激信息進(jìn)行有限的加工。

??從腦科學(xué)的赫布理論、加涅的信息加工學(xué)習(xí)理論兩個(gè)具有廣泛應(yīng)用價(jià)值的學(xué)習(xí)理論出發(fā)，科學(xué)學(xué)習(xí)眾多要素中首要的三要素分別是：將問題限制在學(xué)習(xí)者的注意力范圍內(nèi)；符合最近發(fā)展區(qū)規(guī)律；保持積極愉快的心情。因此，就數(shù)感積木的學(xué)習(xí)效果而言，數(shù)感積木豐富有趣的玩法、不同的顏色、直觀的結(jié)構(gòu)、可愛的圖案、動態(tài)的變化、碰撞的聲音等眾多要素，具備了讓兒童的注意力限定在數(shù)字與數(shù)量關(guān)系的功能，也符合兒童認(rèn)知及心理發(fā)展的規(guī)律特點(diǎn)，同時(shí)玩具的趣味性也可以讓兒童保持愉悅的心情，避免了枯燥學(xué)習(xí)和強(qiáng)迫學(xué)習(xí)。因此，數(shù)感積木是符合腦科學(xué)及認(rèn)知理論的一種科學(xué)的數(shù)學(xué)益智玩具。

??數(shù)感積木的特點(diǎn)

??數(shù)感積木利用視感（數(shù)字形狀、內(nèi)部數(shù)量表征物、外部數(shù)量表征物、內(nèi)部數(shù)量表征物的運(yùn)動及外部數(shù)量表征物的相對運(yùn)動帶來的動態(tài)視覺等視覺感知元素）、觸感（數(shù)字觸摸、數(shù)字多方式拼接組合、旋轉(zhuǎn)）、聲感（如0-10十個(gè)數(shù)字內(nèi)不同數(shù)量的小球發(fā)出聲音的區(qū)別）、思維感知（數(shù)量多少的變化、加減運(yùn)算的動態(tài)理解與分析、立方體上的卡通造型如貓吃魚的生物鏈邏輯）、肢體運(yùn)動（操作內(nèi)部數(shù)量表征物與外部數(shù)量表征物的運(yùn)動，積木之間的組合插接）等多種感知因子吸引兒童對數(shù)感積木的注意和興趣，進(jìn)而對大腦進(jìn)行多元信息輸入，制造各信息感知元素與數(shù)字或數(shù)量的強(qiáng)關(guān)聯(lián)性，以一種可被兒童樂于接受的方式讓兒童接觸數(shù)感積木并在接觸之后使兒童對數(shù)字、數(shù)量及數(shù)字與數(shù)量關(guān)系產(chǎn)生廣泛、持久、深入、直觀、聯(lián)系、交互、綜合的深刻印象，培養(yǎng)兒童深度數(shù)感能力。

??當(dāng)前市場上的數(shù)感積木，主要根據(jù)年齡段進(jìn)行分類，分為低齡兒童數(shù)感積木（3歲以下）及中高齡（3歲以上）兒童數(shù)感積木。其中適用于低齡數(shù)感積木一般不設(shè)置外部立體數(shù)量表征物，僅設(shè)置牢固封裝在立體數(shù)字腔體內(nèi)部的立體數(shù)量表征物，以防止小零件引發(fā)的窒息等安全風(fēng)險(xiǎn)。中高齡數(shù)感積木在數(shù)字腔體中設(shè)置立體數(shù)量表征物的同時(shí)在數(shù)字外部同時(shí)設(shè)置外部立體數(shù)量表征物，外部立體數(shù)量表征物可與數(shù)字主體進(jìn)行拆卸連接，提高玩法種類和玩耍樂趣。

??如果數(shù)感被認(rèn)為是“自動化地理解數(shù)和運(yùn)用數(shù)的態(tài)度與意識”的話，那么在兒童接觸數(shù)字的時(shí)候結(jié)合視覺、觸覺、聽覺、思維等多通道感知元素加強(qiáng)數(shù)字與數(shù)量的關(guān)聯(lián)性，進(jìn)而促進(jìn)兒童主動或被動的理解數(shù)感，就極有必要。故若將積木與數(shù)感進(jìn)行充分結(jié)合，就將是一種既能保留玩具積木趣味性又能具備數(shù)感教育功能的良好做法。雖然也有一些木制或塑料制作的方塊和數(shù)字用于提升兒童數(shù)感，但這些積木與普通的玩具之間尚沒有形成顯著的區(qū)別性特征。一些玩具將多個(gè)獨(dú)立的方塊組合在一起，通過點(diǎn)數(shù)的方式進(jìn)行數(shù)感教育，但每個(gè)獨(dú)立的方塊卻不足以表達(dá)和展示數(shù)感，這些單個(gè)的方塊主要表達(dá)了單個(gè)物體數(shù)量上的單一性，從數(shù)量單一性角度講與其它可表達(dá)單一性的物體之間沒有實(shí)質(zhì)性差別，尚不足以成為數(shù)感積木。在相當(dāng)長的一段時(shí)間內(nèi)，“數(shù)感積木”一直未能形成一個(gè)具有標(biāo)志性特點(diǎn)的明確概念被大眾接受和傳播。

??2022年9月，一種具有樂高積木插接槽與插接柱的數(shù)字形狀積木在生活中出現(xiàn)，其內(nèi)部具有表征數(shù)字?jǐn)?shù)量的立體數(shù)量表征物小球，外部具有表征數(shù)字?jǐn)?shù)量的立體數(shù)量表征物卡通狀立方體，每個(gè)獨(dú)立的數(shù)字積木均具備了表達(dá)數(shù)量與數(shù)量加減關(guān)系的功能，具備了成為“數(shù)感積木”的基本必要特征。且這種數(shù)字積木數(shù)字之間可以多種方式相互插接，也可以相互旋轉(zhuǎn)，從視覺、觸覺、聲絕、思維認(rèn)知多方位培養(yǎng)數(shù)感能力，具有極為強(qiáng)烈且顯著的數(shù)字?jǐn)?shù)感特征，被稱為“數(shù)感積木”。

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