Summary

Мультимедийная батарея для оценки когнитивных и базовых навыков в математике (BM-PROMA)

Published: August 28, 2021
doi:

Summary

BM-PROMA является действительным и надежным мультимедийным диагностическим инструментом, который может обеспечить полный когнитивный профиль детей с математическими нарушениями обучения.

Abstract

Изучение математики является сложным процессом, который требует развития нескольких общедомовых и предметно-ориентированных навыков. Поэтому неудивительно, что многие дети изо всех сил пытаются остаться на уровне класса, и это становится особенно трудным, когда некоторые способности из обеих областей нарушены, как в случае математических нарушений обучения (MLD). Удивительно, но, хотя MLD является одним из наиболее распространенных расстройств нервного развития, затрагивающих школьников, большинство доступных диагностических инструментов не включают оценку общедомовых и предметно-специфических навыков. Кроме того, очень немногие из них компьютеризированы. Насколько нам известно, для испаноязычных детей не существует инструмента с этими функциями. Целью данного исследования было описание протокола диагностики испанских детей MLD с использованием мультимедийной батареи BM-PROMA. BM-PROMA облегчает оценку обеих областей навыков, и 12 задач, включенных для этой цели, эмпирически основаны на фактических данных. Продемонстрирована сильная внутренняя согласованность BM-PROMA и его многомерная внутренняя структура. BM-PROMA оказывается подходящим инструментом для диагностики детей с MLD во время начального образования. Он обеспечивает широкий когнитивный профиль для ребенка, который будет актуален не только для диагностики, но и для индивидуального учебного планирования.

Introduction

Одной из важнейших задач начального образования является приобретение математических навыков. Эти знания очень актуальны, так как все мы используем математику в нашей повседневной жизни, например, для расчета изменений, данных в супермаркете1,2. Таким образом, последствия плохой математической успеваемости выходят за рамки академической. На социальном уровне сильная распространенность плохих математических показателей среди населения представляет собой издержки для общества. Имеются данные о том, что улучшение плохих числовых навыков у населения приводит к значительной экономии для страны3. Есть и негативные последствия на индивидуальном уровне. Например, те, кто демонстрирует низкий уровень математических навыков, представляют плохое профессиональное развитие (например, более высокие показатели занятости в низкооплачиваемых ручных профессиях и более высокая безработица)4,5,6,часто сообщают о негативных социально-эмоциональных реакциях на ученых (например, беспокойство, низкая мотивация к ученым)7,8и, какправило,имеют более плохое психическое и физическое здоровье, чем их сверстники со средними математическими достижениями9. Учащиеся с математическими нарушениями обучения (MLD) показывают очень плохую успеваемость, которая сохраняется с течениемвремени 10,11,12. Таким образом, они чаще страдают от последствий, упомянутых выше, особенно если они не были своевременно диагностированы13.

MLD является нейробиологическим расстройством, характеризующимся серьезными нарушениями с точки зрения обучения базовым числовым навыкам, несмотря на адекватные интеллектуальные способности и школьное образование14. Хотя это определение широко признано, инструменты и критерии его идентификации все ещеобсуждаются15. Отличной иллюстрацией отсутствия универсального согласия в отношении диагностики MLD является разнообразие сообщаемых показателей распространенности, варьирующихся от 3 до 10%16,17,18,19,20,21. Эта трудность в диагностике проистекает из сложности математических знаний, которые требуют, чтобы комбинация нескольких общедомовых и предметно-специфических навыков былаизучена 22,23. Дети с MLD показывают очень разные когнитивные профили, с широким созвездием дефицитов14,24,25,26,27. В связи с этим высказывается предположение о необходимости многомерной оценки с помощью заданий, включающих различные числовые представления (т.е. вербальные, арабские, аналоговые) и арифметические навыки11.

В начальной школе симптомы MLD разнообразны. Что касается предметно-ориентированных навыков, то постоянно обнаруживается, что многие студенты MLD демонстрируют трудности в базовых числовых навыках, таких как быстрое и точное распознавание арабских цифр28,29,30,сравнение величин31,32или представление чисел в числовой строке33,34. Ученики начальной школы также показали трудности в понимании концептуальных знаний, таких как значение места35,арифметические знания36или порядковость, измеренная через упорядоченные последовательности37. Что касается общеобразовающих навыков, то особое внимание было уделено роли рабочей памяти38,39 и языка40 в развитии математических навыков у детей с ОМС и без нее. Что касается рабочей памяти, результаты показывают, что учащиеся с MLD показывают дефицит в центральном исполнительном органе, особенно когда требуется манипулировать числовой информацией41,42. Дефицит висуопространственной кратковременной памяти также часто сообщалось у детей с MLD43,44. Было обнаружено, что языковые навыки являются необходимым условием для изучения навыков счета, особенно тех, которые связаны с высоким требованием к вербальной обработке7. Например, навыки фонологической обработки [например, фонологическая осведомленность и быстрое автоматизированное именование (RAN)] тесно связаны с теми базовыми навыками, которые изучались в начальной школе, такими как численная обработка или арифметическое вычисление39,45,46,47. Здесь было продемонстрировано, что различия в фонологической осведомленности и RAN связаны с индивидуальными различиями в навыках счета, которые включают управление вербальным кодом42,48. В свете сложного профиля детей с ОМС диагностический инструмент в идеале должен включать задачи, которые оценивают как общедоменные, так и предметно-специфические навыки, которые, как сообщается, чаще всего являются дефицитными у этих детей.

В последние годы было разработано несколько инструментов для скрининга бумаги и карандаша для MLD. Наиболее часто используются испанские ученики начальных школ: а) Evamat-Batería para la Evaluación de la Competencia Matemática (Батарея для оценки математической компетентности)49; b) Tedi-Math: A Test for Diagnostic Assessment of Mathematical Disabilities (испанская адаптация)50; c) Test de Evaluación Matemática Temprana de Utrecht (TEMT-U)51,52,испанская версия Утрехтского теста раннего счета53; и d) Тест на ранние математические способности (ТЕМА-3)54. Эти инструменты измеряют многие из упомянутых выше навыков в конкретных областях; однако ни один из них не оценивает общие навыки в предметной области. Еще одним ограничением этих инструментов – и бумажных и карандашных инструментов в целом – является то, что они не могут предоставить информацию о точности и автоматисти обработки каждого элемента. Это было бы возможно только с компьютеризированной батареей. Тем не менее, очень мало приложений было разработано для диагностики дискалькулии. Первым компьютеризированным инструментом, предназначенным для идентификации детей (в возрасте от 6 до 14 лет) с MLD, был Dyscalculia Screener55. Несколько лет спустя веб-сайт DyscalculiUm56 был разработан с той же целью, но ориентирован на взрослых и учащихся в образовании после 16 лет. Несмотря на то, что они все еще ограничены, в последние годы растет интерес к компьютеризированному проектированию инструментов для диагностики MLD57,58,59,60. Ни один из упомянутых инструментов не был стандартизированным для испанских детей, и только один из них – MathPro Test57– включает в себя оценку общих навыков. Учитывая важность выявления детей с низкими математическими достижениями, особенно с ОМС, и отсутствие компьютеризированных инструментов для испанского населения, мы представляем мультимедийный протокол оценки, который включает в себя как общедоменные, так и предметно-ориентированные навыки.

Protocol

Этот протокол был проведен в соответствии с руководящими принципами, предоставленными Комитетом по изучению и благополучию животных (Комитет по этике исследований и благополучию животных, CEIBA), Университет Ла-Лагуны. ПРИМЕЧАНИЕ: Batería multimedia para la evaluación de habilidades cognitiv…

Representative Results

С целью проверки полезности и эффективности данного диагностического средства были проанализированы его психометрические свойства в крупномасштабной выборке. В общей сложности 933 испанских ученика начальной школы (мальчики = 508, девочки = 425; Mвозраст = 10 лет, SD = 1,36) со 2 п?…

Discussion

Дети с МДД подвержены риску не только академической неуспеваемости, но и психоэмоциональных и оздоровительных расстройств8,9 и, позднее, лишения работы4,5. Таким образом, крайне важно своевременно диагностировать MLD, чтобы о…

Offenlegungen

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Мы с благодарностью признаем поддержку испанского правительства в рамках его Плана национального I+D+i (Национальный исследовательский план R+D+i, Министерство экономики и конкурентоспособности Испании), проект ref: PET2008_0225, со вторым автором в качестве главного исследователя; и КОНИЦИТ-Чили [FONDECYT REGULAR Nº 1191589], причем первый автор был главным исследователем. Мы также благодарим команду Unidad de Audiovisuales ULL за участие в производстве видео.

Materials

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

Referenzen

  1. Henik, A., Gliksman, Y., Kallai, A., Leibovich, T. Size Perception and the Foundation of Numerical Processing. Current Directions in Psychological Science. 26 (1), 45-51 (2017).
  2. Henik, A., Rubinsten, O., Ashkenazi, S. The “where” and “what” in developmental dyscalculia. Clinical Neuropsychologist. 25 (6), 989-1008 (2011).
  3. Ghisi, M., Bottesi, G., Re, A. M., Cerea, S., Mammarella, I. C. Socioemotional features and resilience in Italian university students with and without dyslexia. Frontiers in Psychology. 7, 1-9 (2016).
  4. Parsons, S., Bynner, J. Numeracy and employment. Education + Training. 39 (2), 43-51 (1997).
  5. Sideridis, G. D. International Approaches to Learning Disabilities: More Alike or More Different. Learning Disabilities Research & Practice. 22 (3), 210-215 (2007).
  6. Duncan, G. J., et al. School Readiness and Later Achievement. Developmental Psychology. 43 (6), 1428-1446 (2007).
  7. Wu, S. S., Barth, M., Amin, H., Malcarne, V., Menon, V. Math Anxiety in Second and Third Graders and Its Relation to Mathematics Achievement. Frontiers in Psychology. 3, 162 (2012).
  8. Reyna, V. F., Brainerd, C. J. The importance of mathematics in health and human judgment: Numeracy, risk communication, and medical decision making. Learning and Individual Differences. 17 (2), 147-159 (2007).
  9. Geary, D. C., Hoard, M. K., Nugent, L., Bailey, D. H. Mathematical cognition deficits in children with learning disabilities and persistent low achievement: A five-year prospective study. Journal of Educational Psychology. 104 (1), 206-223 (2012).
  10. Kaufmann, L., et al. Dyscalculia from a developmental and differential perspective. Frontiers in Psychology. 4, 516 (2013).
  11. Wong, T. T. Y., Chan, W. W. L. Identifying children with persistent low math achievement: The role of number-magnitude mapping and symbolic numerical processing. Learning and Instruction. 60, 29-40 (2019).
  12. Haberstroh, S., Schulte-Körne, G. Diagnostik und Behandlung der Rechenstörung. Deutsches Arzteblatt International. 116 (7), 107-114 (2019).
  13. Kaufmann, L., von Aster, M. The diagnosis and management of dyscalculia. Deutsches Ärzteblatt international. 109 (45), 767-777 (2012).
  14. Murphy, M. M., Mazzocco, M. M., Hanich, L. B., Early, M. C. Children With Mathematics Learning Disability (MLD) Vary as a Function of the Cutoff Criterion Used to Define MLD. Journal of learning disabilities. 40 (5), 458-478 (2007).
  15. Ramaa, S., Gowramma, I. P. A systematic procedure for identifying and classifying children with dyscalculia among primary school children in India. Dyslexia. 8 (2), 67-85 (2002).
  16. Dirks, E., Spyer, G., Van Lieshout, E. C. D. M., De Sonneville, L. Prevalence of combined reading and arithmetic disabilities. Journal of Learning Disabilities. 41 (5), 460-473 (2008).
  17. Mazzocco, M. M. M., Myers, G. F. Complexities in Identifying and Defining Mathematics Learning Disability in the Primary School-Age Years. Annals of dyslexia. (Md). 53, 218-253 (2003).
  18. Barahmand, U. Arithmetic Disabilities: Training in Attention and Memory Enhances Artihmetic Ability. Research Journal of Biological Sciences. 3 (11), 1305-1312 (2008).
  19. Reigosa-Crespo, V., et al. Basic numerical capacities and prevalence of developmental dyscalculia: The Havana survey. Developmental Psychology. 48 (1), 123-135 (2012).
  20. Hein, J., Bzufka, M. W., Neumärker, K. J. The specific disorder of arithmetic skills. Prevalence studies in a rural and an urban population sample and their clinico-neuropsychological validation. European Child and Adolescent Psychiatry. 9, (2000).
  21. Geary, D. C., Nicholas, A., Li, Y., Sun, J. Developmental change in the influence of domain-general abilities and domain-specific knowledge on mathematics achievement: An eight-year longitudinal study. Journal of Educational Psychology. 109 (5), 680-693 (2017).
  22. Cowan, R., Powell, D. The contributions of domain-general and numerical factors to third-grade arithmetic skills and mathematical learning disability. Journal of Educational Psychology. 106 (1), 214-229 (2014).
  23. Rubinsten, O., Henik, A. Developmental Dyscalculia: heterogeneity might not mean different mechanisms. Trends in Cognitive Sciences. 13 (2), 92-99 (2009).
  24. Peake, C., Jiménez, J. E., Rodríguez, C. Data-driven heterogeneity in mathematical learning disabilities based on the triple code model. Research in Developmental Disabilities. 71, (2017).
  25. Chan, W. W. L., Wong, T. T. Y. Subtypes of mathematical difficulties and their stability. Journal of Educational Psychology. 112 (3), 649-666 (2020).
  26. Bartelet, D., Ansari, D., Vaessen, A., Blomert, L. Cognitive subtypes of mathematics learning difficulties in primary education. Research in Developmental Disabilities. 35 (3), 657-670 (2014).
  27. Geary, D. C., Hamson, C. O., Hoard, M. K. Numerical and arithmetical cognition: a longitudinal study of process and concept deficits in children with learning disability. Journal of experimental child psychology. 77 (3), 236-263 (2000).
  28. Landerl, K., Bevan, A., Butterworth, B. Developmental dyscalculia and basic numerical capacities: a study of 8-9-year-old students. Cognition. 93 (2), 99-125 (2004).
  29. Moura, R., et al. Journal of Experimental Child Transcoding abilities in typical and atypical mathematics achievers : The role of working memory and procedural and lexical competencies. Journal of Experimental Child Psychology. 116 (3), 707-727 (2013).
  30. De Smedt, B., Gilmore, C. K. Defective number module or impaired access? Numerical magnitude processing in first graders with mathematical difficulties. Journal of Experimental Child Psychology. 108 (2), 278-292 (2011).
  31. Andersson, U., Östergren, R. Number magnitude processing and basic cognitive functions in children with mathematical learning disabilities. Learning and Individual Differences. 22 (6), 701-714 (2012).
  32. Geary, D. C., Hoard, M. K., Nugent, L., Byrd-Craven, J. Development of Number Line Representations in Children With Mathematical Learning Disability. Developmental neuropsychology. , (2008).
  33. van’t Noordende, J. E., van Hoogmoed, A. H., Schot, W. D., Kroesbergen, E. H. Number line estimation strategies in children with mathematical learning difficulties measured by eye tracking. Psychological Research. 80 (3), 368-378 (2016).
  34. Chan, B. M., Ho, C. S. The cognitive profile of Chinese children with mathematics difficulties. Journal of Experimental Child Psychology. 107 (3), 260-279 (2010).
  35. Geary, D. C., Hoard, M. K., Bailey, D. H. Fact Retrieval Deficits in Low Achieving Children and Children With Mathematical Learning Disability. Journal of Learning Disabilities. 45 (4), 291-307 (2012).
  36. Clarke, B., Shinn, M., Shinn, M. R. A Preliminary Investigation Into the Identification and Development of Early Mathematics Curriculum-Based Measurement. Psychology Review. 33 (2), 234-248 (2004).
  37. David, C. V. Working memory deficits in Math learning difficulties: A meta-analysis. British Journal of Developmental Disabilities. 58 (2), 67-84 (2012).
  38. Peng, P., Fuchs, D. A Meta-Analysis of Working Memory Deficits in Children With Learning Difficulties: Is There a Difference Between Verbal Domain and Numerical Domain. Journal of Learning Disabilities. 49 (1), 3-20 (2016).
  39. Peng, P., et al. Examining the mutual relations between language and mathematics: A meta-analysis. Psychological Bulletin. 146 (7), 595-634 (2020).
  40. Andersson, U., Lyxell, B. Working memory deficit in children with mathematical difficulties: A general or specific deficit. Journal of Experimental Child Psychology. 96 (3), 197-228 (2007).
  41. Guzmán, B., Rodríguez, C., Sepúlveda, F., Ferreira, R. A. Number Sense Abilities , Working Memory and RAN: A Longitudinal. Revista de Psicodidáctica. 24, 62-70 (2019).
  42. Passolunghi, M. C., Cornoldi, C. Working memory failures in children with arithmetical difficulties. Child Neuropsychology. 14 (5), 387-400 (2008).
  43. vander Sluis, S., vander Leij, A., de Jong, P. F. Working Memory in Dutch Children with Reading- and Arithmetic-Related LD. Journal of Learning Disabilities. 38 (3), 207-221 (2005).
  44. Lefevre, J. A., et al. Pathways to Mathematics: Longitudinal Predictors of Performance. Child Development. 81 (6), 1753-1767 (2010).
  45. Simmons, F. R., Singleton, C. Do weak phonological representations impact on arithmetic development? A review of research into arithmetic and dyslexia. Dyslexia. 14 (2), 77-94 (2008).
  46. Kleemans, T., Segers, E., Verhoeven, L. Role of linguistic skills in fifth-grade mathematics. Journal of Experimental Child Psychology. 167, 404-413 (2018).
  47. Hecht, S. A., Torgesen, J. K., Wagner, R. K., Rashotte, C. A. The relations between phonological processing abilities and emerging individual differences in mathematical computation skills: A longitudinal study from second to fifth grades. Journal of Experimental Child Psychology. 79 (2), 192-227 (2001).
  48. García-Vidal, J., González-Manjón, D., García-Ortiz, B., Jiménez-Fernández, A. . Evamat: batería para la evaluación de la competencia matemática. , (2010).
  49. Gregoire, J., Nöel, M. P., Van Nieuwenhoven, C. . TEDI-MATH. , (2005).
  50. Navarro, J. I., et al. Estimación del aprendizaje matemático mediante la versión española del Test de Evaluación Matemática Temprana de Utrecht. European Journal of Education and Psychology. 2 (2), 131 (2009).
  51. Cerda Etchepare, G., et al. Adaptación de la versión española del Test de Evaluación Matemática Temprana de Utrecht en Chile . Estudios pedagógicos. 38, 235-253 (2012).
  52. Van De Rijt, B. A. M., Van Luit, J. E. H., Pennings, A. H. The construction of the Utrecht early mathematical competence scales. Educational and Psychological Measurement. 59 (2), 289-309 (1999).
  53. Ginsburg, H., Baroody, A. . Test of early math ability. , (2007).
  54. Butterworth, B. . Dyscalculia Screener. , (2003).
  55. Beacham, N., Trott, C. Screening for Dyscalculia within HE. MSOR Connections. 5 (1), 1-4 (2005).
  56. Karagiannakis, G., Noël, M. -. P. Mathematical Profile Test: A Preliminary Evaluation of an Online Assessment for Mathematics Skills of Children in Grades 1-6. Behavioral Sciences. 10 (8), 126 (2020).
  57. Lee, E. K., et al. Development of the Computerized Mathematics Test in Korean Children and Adolescents. Journal of the Korean Academy of Child and Adolescent Psychiatry. 28 (3), 174-182 (2017).
  58. Cangöz, B., Altun, A., Olkun, S., Kaçar, F. Computer based screening dyscalculia: Cognitive and neuropsychological correlates. Turkish Online Journal of Educational Technology. 12 (3), 33-38 (2013).
  59. Zygouris, N. C., et al. Screening for disorders of mathematics via a web application. IEEE Global Engineering Education Conference, EDUCON. , 502-507 (2017).
  60. Jiménez, J. E., Rodríguez, C. . Batería multimedia para la evaluación de habilidades cognitivas y básicas en matemáticas (BM-PROMA). , (2020).
  61. Nuerk, H. -. C., Weger, U., Willmes, K. On the Perceptual Generality of the Unit-DecadeCompatibility Effect. Experimental Psychology (formerly “Zeitschrift für Experimentelle Psychologie”. 51 (1), 72-79 (2004).
  62. Nuerk, H. -. C., Weger, U., Willmes, K. Decade breaks in the mental number line? Putting the tens and units back in different bins. Cognition. 82 (1), 25-33 (2001).
  63. Booth, J. L., Siegler, R. S. Developmental and individual differences in pure numerical estimation. Developmental Psychology. 42 (1), 189-201 (2006).
  64. Case, R., Kurland, D. M., Goldberg, J. Operational efficiency and the growth of short-term memory span. Journal of Experimental Child Psychology. 33 (3), 386-404 (1982).
  65. Denckla, M. B., Rudel, R. Rapid “Automatized” Naming of Pictured Objects, Colors, Letters and Numbers by Normal Children. Cortex. 10 (2), 186-202 (1974).
  66. Milner, B. Interhemispheric differences in the localization of psychological processes in man. British Medical Bulletin. 27, 272-277 (1971).
  67. Rosseel, Y. lavaan: An R package for structural equation modeling. Journal of Statistical Software. 48 (2), 1-36 (2012).
  68. Knops, A., Nuerk, H. -. C., Göbel, S. M. Domain-general factors influencing numerical and arithmetic processing. Journal of Numerical Cognition. 3 (2), 112-132 (2017).
  69. Torresi, S. Review Interaction between domain-specific and domain-general abilities in math’s competence. Journal of Applied Cognitive Neuroscience. 1 (1), 43-51 (2020).
  70. Arsalidou, M., Pawliw-Levac, M., Sadeghi, M., Pascual-Leone, J. Brain areas associated with numbers and calculations in children: Meta-analyses of fMRI studies. Developmental Cognitive Neuroscience. 30, 239-250 (2018).
  71. Dehaene, S. Varieties of numerical abilities. Cognition. 44 (1-2), 1-42 (1992).
  72. Streiner, D. L. Starting at the beginning: An introduction to coefficient alpha and internal consistency. Statistical Developments and Applications. 80 (1), 99-103 (2003).
  73. Zainudin, A. Validating the measurement model CFA. A handbook on structural equation modeling. , 54-73 (2014).
  74. Brown, T. A. . Confirmatory factor analysis for applied reaearch. (9), (2015).
  75. Kline, R. B. . Principles and practice of structural equation modeling. , (2011).
  76. Putnick, D. L., Bornstein, M. H. Measurement invariance conventions and reporting: The state of the art and future directions for psychological research. Developmental Review. 41, 71-90 (2016).
  77. Artiles, C., Jiménez, J. E. Prueba de Cáculo Artimético. Normativización de instrumentos para la detección e identificación de las necesidades educativas del alumnado con trastorno por déficit de atención con o sin hiperactividad (TDAH) o alumnado con dificultades específicas de aprendizaje (DEA). , 13-26 (2011).
  78. Hosmer, D., Lemeshow, S., Rod, X. Sturdivant. Applied Logistic Regression. , (2013).
  79. Smolkowski, K., Cummings, K. D. Evaluation of Diagnostic Systems: The Selection of Students at Risk of Academic Difficulties. Assessment for Effective Intervention. 41 (1), 41-54 (2015).
  80. Piazza, M., et al. Developmental trajectory of number acuity reveals a severe impairment in developmental dyscalculia. Cognition. 116 (1), 33-41 (2010).
  81. Van Hoof, J., Verschaffel, L., Ghesquière, P., Van Dooren, W. The natural number bias and its role in rational number understanding in children with dyscalculia. Delay or deficit. Research in Developmental Disabilities. 71, 181-190 (2017).
  82. Swanson, H. L., Jerman, O., Zheng, X. Growth in Working Memory and Mathematical Problem Solving in Children at Risk and Not at Risk for Serious Math Difficulties. Journal of Educational Psychology. 100 (2), 343-379 (2008).
  83. Kroesbergen, E., Van Luit, J. E. H., Van De Rijt, B. A. M. Young children at risk for math disabilities: Counting skills and executive functions. Journal of Psychoeducational Assessment. , (2009).

Play Video

Diesen Artikel zitieren
Rodríguez, C., Jiménez, J. E., de León, S. C., Marco, I. Multimedia Battery for Assessment of Cognitive and Basic Skills in Mathematics (BM-PROMA). J. Vis. Exp. (174), e62288, doi:10.3791/62288 (2021).

View Video