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現代計算機技術對學業不良兒童學校教育的支持和展望

作者:未知

  摘  要 國外的一些研究表明,對學業不良兒童的學校教育提供支撐,可以有效改善兒童的學業成就感。結合我國國情和實際應用場景,探討現代計算機技術對我國學業不良兒童學校教育的應用前景,希望引起更多專業人士的關注及深入探討。
  關鍵詞 計算機技術;學業不良兒童;學習障礙;注意缺陷多動障礙;學校教育
  中圖分類號:G620    文獻標識碼:B
  文章編號:1671-489X(2019)23-0011-04
  1 引言
  隨著我國經濟的發展,國家對教育的重視程度不斷加深、支持力度不斷加大,學業不良兒童的教育也在國家法律、政策方面獲得關注。但是,由于國內對學業不良兒童缺乏系統的診斷,常常讓這部分兒童無法得到妥善安置。大量醫學研究表明,有相當一部分兒童是由于神經生物學的缺陷造成的學業不良,其中典型的障礙類型是學習障礙(Lear-ning Disorder,LD)和注意缺陷多動障礙(Attention De-ficit/Hyperactivity Disorder,ADHD)。根據美國《精神疾病診斷與統計手冊》(第五版)(DSM-V)中的定義,學習障礙(LD)是一種發育和神經生物學障礙,被定義為盡管有足夠的智力能力,但在閱讀、寫作和數學技能的獲取或運用方面表現出顯著困難[1],學校教育中常常表現為學業不良。而注意缺陷多動障礙(ADHD)則是另一種高發病,約占人口的5%,其中對男孩的影響大于女孩(2:1)[2]。無論是在注意力不集中(如容易分心),還是過度活躍和沖動(如經常中斷或入侵),患有ADHD的兒童由于缺乏抑制控制和其他執行功能,在學校課堂的聽說讀寫各方面都表現得不盡如人意。
  因材施教是教育中一項重要的教學方法和教學原則,有很多教學實踐活動與之相呼應。我國目前小學在讀人數巨大,師資相對不足,對學業不良兒童提供有效的因材施教明顯不足。國外對LD和ADHD的學校教育從政策支持到技術支持做了大量研究。學齡期學業不良兒童深受醫學康復與教育康復雙重需求壓力。臨床醫生需要對這些個體進行心理教育和神經心理學評估,而教師需要為其量身定制個別化教育康復計劃。如何將智能化服務、大數據和人工智能技術應用于學業不良兒童的教育教學過程中,日益成為兒童臨床醫生、教育研究者及互聯網關注者所共同研究的方向。文章回顧了目前國外現代技術對LD和ADHD兒童學校教育的支持,探討和思考對于我國學業不良兒童學校教育的啟發。
  2 現代化技術在LD和ADHD學生評估與診斷中的應用
  如何準確地對LD和ADHD兒童進行評估和診斷是所有學校教育首先要解決的問題。目前采用單一測試作為評價標準的方式,已逐漸被序列測試所取代,這是因為單一的或單次的測試可能無法準確地進行ADHD或LD診斷。而基于計算機技術的大數據處理,將有助于更加系統、科學地診斷LD和ADHD[3]。目前基于以下技術的診斷和評估工具在臨床診斷過程中提供了有價值的輸入:計算機化持續性能測試、虛擬現實環境、腦電生物反饋技術。
  計算機化持續性能測試(Continuous Performance Test,CPT)  CPT旨在評估個體注意力集中、沖動、持續關注和警惕性能。四種常用的CPT系統包括Conners連續性能測試—第3版(Conners Continuous Performance Test—
  3rd Edition,CPT-3)、注意力變量測試(the Test of Variables of Attention,TOVA)、集成視覺和聽覺連續性能測試(the Integrated Visual and Auditory Conti-nuous Performance Test,IVA1Plus)和Gordon診斷系統(Gordon Diagnostic System,GDS)。除GDS外,這些測試通過計算機軟件程序進行管理。管理測試所需的工具包括計算機、鍵盤和鼠標,如圖1所示。測試中的主要差異包括呈現目標刺激的模態(如聽覺、視覺、聽覺和視覺)。
  很多研究探討了不同類型的CPT及其在兒童和成人ADHD診斷中的作用[4-6]。研究發現,ADHD行為癥狀與CPT表現之間具有較強的相關性,CPT在一定程度上可以區分ADHD組和典型組之間在能力上的差異。目前還有一些報告以CPT作為移動電話的移動應用的研究。如SnappyApp是手機的CPT應用程序,它通過手機中的加速度計和陀螺儀傳感器測量運動,考察持有者的任務響應和移動數據[7]。同時,應用程序還能提供參與者在完成任務時的身體活動量的信息。另一種趨勢是將一些神經行為分析技術如QbTest
  與CPT范例結合使用,如圖2所示,以便收集更多客觀診斷方法的附加信息[8]。
  虛擬現實環境(Virtual Reality Environments,VE)
  虛擬現實環境(以下簡稱VE)在學校評估中的應用,主要是指采用三維模擬技術呈現特定的刺激,通過記錄個體在其中的行為數據進行評估診斷。一些研究認為,采用VE的方式進行評估具有更高的生態效度,因為VE更能準確反映現實生活的場景。Rizzo等人[9]設計了一個虛擬教室,這個虛擬教室由一個標準的矩形教室環境組成,包含學生課桌,一張教師的桌子,一個虛擬的教師,一塊黑板,一個大窗戶,透過大窗戶可以眺望到一個帶有建筑物、車輛和人的操場,以及在窗戶對面墻壁兩端的一對門道,如圖3所示。研究發現,VE是一種可靠的方法,可以在沒有診斷的情況下將患有ADHD的兒童與同齡人區分開來。研究發現,與傳統的標準化測量方式、測試事實知識相比,這些數字環境的相互作用,可以為學生提供更加個性化和現實的評估,因為學生在沉浸式虛擬環境中顯示出更高的參與度,且更容易受到激勵。
  腦電生物反饋(Electroencephalography biofeedback)長期以來,腦電圖(Electroencephalography,EEG)一直被用來幫助了解ADHD患者在研究環境中的神經學特征。一些研究得出結論,通過異常θ/β比率測量的EEG輸出可以正確識別患有ADHD的兒童[10]。雖然檢查臨床實用性的研究看起來很有希望,但尚未被證明是診斷ADHD的可靠且有效的方法。隨著技術的發展,腦電生物反饋技術開始在ADHD診斷和評估研究中受到關注。一些初步研究發現,與單獨使用CPT相比,腦電生物反饋的誤診率較低[11]。在典型的EEG神經反饋過程中,受試者坐在計算機視頻屏幕前的舒適椅子上,一個或多個EEG電極通過黏性電極糊附著在頭皮上,并且參考和接地電極通過耳夾連接到耳垂上。然后將這些傳感器線連接到信號放大器和具有軟件的計算機,該軟件能夠分析EEG信號,執行各種變換,并且“實時”地在計算機屏幕上向受試者顯示相關信號。受試者觀看由計算機生成的視頻,視頻顯示器提供連續的視覺和聽覺反饋,并使用這些信息來了解他/她的大腦如何隨時改變,無意識地學習對EEG信號的更多控制,如圖4所示。   3 現代化技術在LD和ADHD學生學校教育干預中的應用
  如前所述,被診斷患有LD或ADHD的學生可能會在各種學術和行為問題中掙扎。與其診斷相關的損傷可能會對其準確顯示自己學術技能的能力產生負面影響。為了確保學生受損不會阻止他們有效地展示自己在學術領域的技能,可以為患有LD和/或ADHD的學生提供多種輔助技術。文章梳理的技術包括屏幕閱讀軟件、光學字符識別系統、語音識別軟件、自我監控電子提醒系統。
  屏幕閱讀軟件(Screen Reading Software)  屏幕閱讀軟件通過識別和解釋計算機屏幕上的內容來幫助閱讀困難的個人。屏幕閱讀軟件包括Kurzweil 3000、ClassMate Reader和Dolphin Supernova。使用Windows、Apple或Android操作系統的計算機或移動設備也具有內置屏幕閱讀器。Cullen等[12]的一項早期研究使用語音軟件程序Kurz-weil 3000來檢查其對患有學習障礙的大學生閱讀表現的影響。研究發現,所有學生都從屏幕閱讀軟件中受益,特別是那些初始閱讀理解能力較低的學生。這一發現與一些研究結果一致,這些研究已經確定了屏幕閱讀軟件可以有效地提高LD和/或ADHD學生的閱讀理解能力[13-14]。
  光學字符識別系統(Optical Character Recognition System,OCR)  由于閱讀障礙兒童常常對書面文本材料的提取表現出顯著困難,因此,利用光學字符識別系統的掃描筆等產品應運而生。這些設備充當使用光學字符識別(OCR)系統的掃描儀。當學生將筆移動一個或多個單詞時,文本將被掃描到筆或計算機中。這些筆具有文本到語音功能,可以很容易地讀出掃描的單詞,因此,學生可以準確讀取任何單詞。一些閱讀筆還具有字典功能,允許學生立即檢索掃描單詞的定義和同義詞。顯然,這種技術方便易用。閱讀筆具有廣泛的掃描功能,可以在學校或工作中大顯身手。患有閱讀障礙的學生以及英語學習者可能會從這種學習工具中獲益良多[15],有些學生甚至要求在考試期間使用這項技術。
  語音識別軟件(Speech Recognition Software)  語音識別軟件雖然最初是為殘疾人設計的,但已被用作有寫作困難的個人的輔助技術。語音識別技術的示例包括Dragon
  Naturally Speaking、Voice Finger、ViaTalk和Tazti。語
  音識別技術被發現對LD學生有益,并且已經改善了寫作、閱讀和拼寫[16]。研究還表明,語音識別技術撰寫的論文比手寫的論文更長,質量更高。雖然尚未有研究通過平板電腦或智能手機明確檢查語音識別技術的使用,但計算機上使用的一些軟件程序也開始應用于平板電腦(即Dragon Naturally Speaking)。這些便攜式技術設備為學生提供了更多訪問權限,可以隨時隨地完成論文或作業。
  語音識別技術的另一層次應用是口述響應記錄儀的產生。有很多學業不良兒童存有書寫障礙,使用口述響應記錄儀的學生能夠表現出更高的寫作流暢性、更好的語音處理能力以及更高的總體論文得分。因此,口述響應記錄被認為是LD學生的有效測試技術支持[17]。
  電子提醒/自我監控  ADHD的核心缺陷之一是難以參與并保持對任務的關注。注意力訓練系統(Attention Trai-ning System,ATS)電子設備被證明在幫助ADHD學生增加對任務的關注方面很有價值。國外通過在設備中增加學生自我監控模塊,開發相關類型的設備,如MotivAider、iPod
  touch、iPad、注意力訓練系統(ATS)、計算機、智能手機等,向學生提供集中注意力的提示[18]。如注意力訓練系統,設置固定間隔時間,監控學生按照固定間隔的時間表完成任務,獲取積分。MotivAider是一種通過預設間隔時間,以振動方式提醒學生自我監控的尋呼機設備。研究亦表明,該工具在增加學生的任務行為方面也很有效。與ATS一樣,當MotivAider提示停止時,學生的行為又恢復到基線狀態。然而,使用ATS或MotivAider的干預仍然需要與傳統的直接觀察記錄系統配對以評估有效性。
  最近,智能手機和平板電腦技術的發展提供了包羅萬象的自我監控設備,可以提示學生并記錄數據。在這些智能手機或平板電腦上使用各種應用程序,發現參與者在固定間隔時間內,執行任務積極性均有所增加[19]。
  4 對我國學業不良兒童學校教育的啟示
  通過對國外現有技術的梳理,可以明顯地發現,幫助特殊需求學生的技術正在迅速發展和變化。計算機化的教育世界使得查找信息、呈現信息、交流和響應變得更加容易。技術還影響了診斷程序,并通過各種便利提供了學習材料和測試。各種應用軟件和系統的開發,可用于訓練一個人的大腦如何獲取有效信息,提高速度和效率、加強溝通等。它們可有效幫助學業不良學生規避某些問題并以可能使他們的學習更容易的方式來適應生活。雖然在文獻梳理過程中發現很多問題仍有待解決,比如技術創新與實證性研究之間的關系仍有待進一步強化,但是對于我國學業不良兒童學校教育的現狀而言,具有顯著的啟示性和借鑒性意義。
  政策支撐上的啟示  以美國為例,美國通過《障礙者教育法案》(Individual Disability Education Act,簡稱IDEA)
  設置[20],支持有特殊需要的兒童可以申請以特定的方式完成學業,比如計算機輔助閱讀技術等。而國內目前在傳統的考試制度之下,對于學業的考核仍以標準化測試為主體,對于有閱讀障礙的群體而言,挑戰巨大。因此,要想相關的先進技術能夠真正為學業不良兒童提供輔助,政策支撐非常重要。
  實證研究的啟示  近年來,我國對學業不良兒童的心理特征已經開展了大量研究,但仍應加強運用信息技術對學業不良兒童進行診斷與干預的研究。與此同時,雖然國外運用多媒體計算機及相關技術干預學業不良兒童的研究取得了顯著的成果,但是這些技術的運用層次及其語言采用的是外語環境,和漢語相比差異較大,不能照抄照搬,需要進行更多的實證研究以驗證相關技術在學業不良兒童學校教育方面的效能。   學校教育先行的啟示  這是基于干預的角度。國外的研究表明,類似語音技術等能改善學業不良兒童的閱讀、計算能力。雖然評估仍存有很多困難,但是學業不良兒童日復一日面臨的問題也是真實存在的。有效的干預可以優先于對個體病癥根源的探討,從而幫助個體增強社會適應能力。從這個角度出發,學校作為實踐教育的重中之重,應該給予更多技術上的支持。
  技術投入的啟示  我國目前的多媒體和網絡教學應用已達到一定的水平,各種教學資源和輔助工具數量也非常多。但是截至目前,仍舊很少看到有專門為學業不良兒童開發的網絡教學資源或相關教學軟件。文章通過搜索知網數據庫“計算機技術”與“特殊教育”兩個關鍵詞,只看到為數不多的幾十篇文章,而對國內外現有技術進行介紹分析的相關文章更少,需要更多的力量關注、研究這個領域。
  5 結語
  《國家中長期教育改革和發展規劃綱要(2010—2020年)》指出:“信息技術對教育發展具有革命性影響,必須予以高度重視。”信息技術在普通教育中的應用已經得到廣泛關注,但在學業不良兒童群體中的應用要晚得多、慢得多,仍然存在發展不平衡、體系不完善、保障機制不健全等諸多亟待解決的困難和問題[21]。信息技術的應用為解決教育發展不平衡的問題提供了新的契機,雖然每一次技術的革新可能會帶來更多新的問題,比如現代化技術對教師會提出新的要求,包括如何將技術與課程有機結合等;新的技術可能對于學校的軟硬件設施會有其他層面的需求。總體而言,現代化計算機技術可以最大限度地滿足特殊兒童教育康復的雙重需求,把信息技術與教育康復有效地融合,使特殊兒童的教育康復做到快速、有效、便捷,值得進一步探索。
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  *基金項目:本文受國家社會科學基金教育學青年課題“閱讀障礙兒童聽覺信號處理能力及訓練策略研究”(項目編號:CBA160183)
  和上海市哲學社會科學規劃教育學青年項目“學習困難兒童視聽通道注意瞬脫特征及其干預策略研究”(項目編號:B1602)的資助。
  作者:盧海丹,華東師范大學教育學部教育康復學系,講師,主要研究方向為學習困難兒童評估與訓練、聽覺語言康復;蘇林陽,華東師范大學教育學部教育康復學系(200062)。
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