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莫扎特音乐对幼儿时空推理能力影响的研究

在职博士网      2015-06-30       来源: 《心理发展与教育》

  作者简介:吴海珍,浙江师范大学杭州幼儿师范学院发展认知神经科学实验室;赵蕾,浙江师范大学杭州幼儿师范学院儿童艺术系(杭州 310012);卢英俊(E-mail:luyingjun@ zjnu.cn),浙江师范大学杭州幼儿师范学院发展认知神经科学实验室。

  内容提要:音乐对幼儿身心发展起重要的促进作用。利用实验法探讨莫扎特“D大调双钢琴奏鸣曲”(K.448)对幼儿时空推理能力的影响,并试图探究“莫扎特效应”产生的机制。采用相同唤醒度和情绪效价但不同结构化和周期性的三首音乐为刺激,共342名大班幼儿参与实验。结果显示:高度结构化、长时程周期性的莫扎特音乐K.448显著提高了女童时空推理能力,而在男童未发现此效应;而不具备高度结构化与周期性的科普兰“猫和老鼠”类似无声静息,对幼儿时空推理能力无显著影响。综上,产生“莫扎特效应”,音乐需具备长时程周期性和高度结构化特点,支持“直接启动说”理论。

  关 键 词:莫扎特效应 幼儿 时空推理 周期性 直接启动说

  标题注释:基金项目:浙江省教育厅科研项目(Y201226313);浙江省研究生创新科研项目.

  1 引言

  音乐在儿童身心全面和谐发展中起至关重要的作用。音乐能促进神经系统的发育,对认知系统、情绪智力、应激一反应系统等产生影响,并为学习带来积极和持续的益处。如Wolff发现音乐教育可显著提高创造力(Jensen,2005); Morto,Pietrangelo和Belleperche(1998)指出游戏中使用音乐促进了综合能力和自我概念的发展;孙长安,韦洪涛和岳丽娟(2013)证实音乐对工作记忆具促进作用;Mockel等发现节奏性很强的音乐可降低皮质醇与去甲肾上腺素水平(Jensen,2005)。此外,研究者发现音乐与空间智能存在密切联系。Rauscher,Show和Ky(1993)报导听10分钟莫扎特“D大调双钢琴奏鸣曲”(K.448)的实验组的时空推理成绩比听通俗音乐和不听音乐的控制组高出8~9个百分点,且该作用可持续10~15分钟。法国医生Tomatis更提出“莫扎特效应”(Mozart Effect)这一术语。且音乐活动(不囿于莫扎特音乐)对学生各种智能表现均具促进作用,如提高数学分数,促进阅读、地理等能力的发展(Cabanac,Perlovsky,Bonniot-Cahanac,& Cabanac,2013; Jensen,2005)。1999~2000年度美国大学委员会报告指出,音乐课程与学术能力评估测试(SAT)高分数之间存在密切相关(Jensen,2005)。而所谓“莫扎特效应”,狭义来说,是指聆听某种类型音乐后其时空推理能力短暂提高的现象。

  “莫扎特效应”一经提出,就引起社会广泛关注,并成为研究的热点。但其行为学层面的结论并不一致,有些能再现“莫扎特效应”,除Rauscher研究团队(1993)之外,Ivanov和Geake(2003),Jaekson和Tlauka(2004),Jausovec和Habe(2005)及黄君(2010)等在研究中均证实了此效应;Aheadi,Dixon和Glover(2010)指出,莫扎特效应存在限制性特征:聆听莫扎特音乐能提高非音乐家的心理旋转能力,而对音乐家无效。但有些实验并不能再现“莫扎特效应”。1997年起,Steele等发表系列论文,质疑“莫扎特效应”存在(Steele,Ball,& Runk,1997; Steel,Bass,& Crook,1999; Steele,2003)。此外,Wilson和Brown(1997),Mckelvie和Low(2002),Crncec,Wilson和Prior(2006)也未能在实验中证实该效应。但认知神经科学方面的研究较一致地证实莫扎特音乐对大脑的影响存在独特模式(侯建成,刘昌,2008)。例如:脑电实验发现莫扎特音乐增加了颞叶与左侧额叶区域的脑电相干性(Hughes,2001),且对大脑α1频段脑电功率谱的作用最显著(卢英俊,吴海珍,钱靓,谢飞,2011);ERP实验发现:莫扎特音乐使视觉Oddball任务诱发的左半球ERP成分潜伏期增加,右半球潜伏期缩短;添加新异刺激后,莫扎特音乐使P3a和P3b幅度降低,P3b潜伏期改变(Jausovec & Habe,2004; Zhu et al.,2008)。fMRI和NIRS实验也证实莫扎特音乐除激活与音乐加工相关的颞叶外,还激活了与时空推理密切相关的背外侧前额叶和枕叶(Bodner,Muftuler,Nalcioglu,& Show,2001; Suda,Morimoto,Obata,Koizumi,& Maki,2008)。此外,莫扎特音乐对神经系统疾病、认知障碍等治疗效果显著:如可减弱患有癫痫症的成人及儿童的痫样放电(Grylls et al.,2013; Hughes,1998; Lin et al.,2011);改变平衡变量,促进前庭损伤病人康复(Forti,Filipponi,Beraradino,Barozzi,& Cesarani,2010);促进心血管健康,并诱导高血压大鼠血压下降(Trappe,2010; Akiyama & Sutoo,2011);使患有轻度认知障碍的老年人康复认知(Cacciafesta et al.,2010);帮助克服认知失调(Perlovsky,Cabanac,Bonniot-Cabanac,& Cabanac,2013)等。

  关于“莫扎特效应”产生机制,目前主要有两种理论:“直接启动说”与“间接偏好、心境和唤醒说”。受Show等“Trion”模型的启发,Rauscher为代表的“直接启动说”派认为莫扎特音乐,能够启动、激发或增强时空推理任务所使用的固有神经放电模式,进而提高时空推理能力,产生“莫扎特效应”(Rauscher,Robinson,& Jens,1998)。而“间接偏好、心境和唤醒说”则质疑该理论,认为“莫扎特效应”本质上只是音乐所导致的偏好、心境或唤醒度差异对被试产生影响(黄君,2009)。两种理论都得到部分实验结果的支持。支持“直接启动说”的结果来源于行为学与认知神经科学层面,如脑成像研究提示莫扎特音乐激活了与空间任务相关的脑区(Bodner et al.,2001; Suda et al.,2008)。支持“间接偏好、心境和唤醒说”的研究结果大部分来源于行为学层面。如Nantais和Schellenberg(1999)报导被试聆听偏好刺激后时空测试成绩高于聆听不被偏好刺激;Thompson,Schellenberg和Husain(2001)发现,欢乐、速度较快的音乐可以提高被试空间能力,而悲伤、慢速音乐则不能。除上述理论外,Sutoo和Akiyama(2004)还试图从分子机制上探究“莫扎特效应”的成因,发现莫扎特音乐K.205可增加脑内钙/钙调蛋白依赖的多巴胺合成,进而影响广泛的脑功能;且音乐中4~16KHz的高频音最能刺激多巴胺合成。综上,“莫扎特效应”的机制研究至今尚未有定论。

  研究者探究能产生“莫扎特效应”的音乐的本质特征。Rauscher等曾指出,简约型音乐、简单重复型音乐均不能产生“莫扎特效应”,而具有复杂结构的音乐可以产生“莫扎特效应”(黄君,2009)。Hetland(2000)利用元分析指出:能产生“莫扎特效应”的音乐并不局限于莫扎特所创作的音乐。Hughes认为能产生“莫扎特效应”的音乐应该是一种高度结构化、具有长时程周期性的音乐,它与大脑皮层的高度组织化的微观解剖结构可能存在某种模式上的相关性。他利用自动分析软件解析了数百首不同音乐家作品(包括莫扎特,巴赫,肖邦,瓦格纳,贝多芬,李斯特,海顿等)的结构特征,发现莫扎特音乐具有最高水平的长时程周期性:即4~60个音符长度的旋律线的重复度显著高于其他作曲家。海顿和巴赫的音乐也具一定长时程周期性,但弱于莫扎特音乐。而显著存在于摇滚乐中的1~2Hz短时程周期,在莫扎特音乐中几乎未见(Hughes,2001; Hughes,2002; Jenkins,2001;卢英俊,吴海珍,钱靚,谢飞,2011)。而音乐的高度结构化特点是指音乐的空间组织结构复杂,密度高。莫扎特音乐的纵向和声与横向的旋律走向构成的音乐空间组织结构密度大,重复度高。Hughes分析了4音符长度旋律线的特征:包括音符、音程、旋律轮廓、音符时值和终止和弦等要素的重复性。结果发现莫扎特音乐的音符和音程得分显著高于其他作曲家的音乐,音符时值显著高于肖邦音乐。逆向的音符、音程和音符时值上也有类似趋势(Hughes,2001)。Hughes提出的“高度结构化、长时程周期性”假说,试图阐明莫扎特音乐的本质特征;而这种特征与大脑皮层的高度组织化存在模式上的相似性,能够促进特定的脑功能,解释了“莫扎特效应”的成因,从而间接地支持了“直接启动说”。但这一假说,尚缺乏实证研究的证实。

  Rauscher(1999)曾指出,音乐训练提高空间推理能力的效应可在大约5岁或更大年龄的儿童身上发现。故本研究在以往成人研究基础上,拓宽了被试的年龄范围(聆听莫扎特音乐后短时提高时空推理能力的报导,最低年龄为10~12岁,Ivanov & Geake,2003),选取5~6岁幼儿为研究对象,同时将性别差异作为考察因素。另外,为探究“莫扎特效应”产生机制,在材料选择上创新,控制刺激音乐的唤醒度与情绪效价一致,选取三种音乐:(1)高唤醒度、正性情绪、长时程周期性和高度结构化音乐;(2)高唤醒度、正性情绪、短时程周期性和高度结构化音乐;(3)高唤醒度、正性情绪但不具备高度结构化与周期性的音乐。由前,音乐的高度结构化和长时程周期性可能是产生“莫扎特效应”的关键,因此本研究假设:(1)上述第一类型音乐能提高幼儿的时空推理能力;(2)“莫扎特效应”的产生主要是基于音乐本身的结构化和周期性等特征,而非唤醒度和情绪效价等因素,支持“直接启动说”。

  2 幼儿时空推理测试题的编制

  2.1 被试选择

  杭州3所幼儿园大班幼儿106人,其中男童54人,女童52人,平均月龄65.1个月。所有被试身心健康,听力正常。

  2.2 实验材料

  本研究中测量时空推理能力的工具为折纸剪纸测试题。在以往有关“莫扎特效应”的研究中所采用的测量工具很不一致,常用的工具主要有:(1)逆向数字广度测试;(2)斯坦福—比纳量表中的折纸剪纸作业;(3)纸笔迷津作业;(4)明尼苏达纸形板测试;(5)瑞文高级图形补充测试。而在这众多的测试工具中,Rauscher等经过分析认为折纸剪纸作业对时空推理能力的测试最为适合。因为该任务包含了对“莫扎特效应”起关键作用的两个主要因素——时间顺序与空间物体的心像,能够测试出被试在物理模式缺失情况下进行心理旋转的能力(黄君,2010)。

  本研究以Rauscher和Show(1993)、黄君(2010)在文献中发表的折纸剪纸题为参考,根据折叠的方向、次数和剪口的位置、次数的不同来确定题目的难易程度,将测试题分为一折一剪题(图1 A)、一折两剪题(图1 B)、两折一剪题(图1 C)与两折两剪题(图1 D)。由于Rauscher指出难度水平较高的空间推理测试题要求被试在大脑中进行心理旋转加工,而难度较低的题目可能不需要在脑中进行心智操作而完全依靠自动化加工就可完成;因而建议使用难度水平相对较高的测试题(Rauscher,2000)。故此,编制过程中参考5~6岁幼儿的实际时空推理水平,并稍为提高难度。最后,编制成适用于幼儿的折纸剪纸题30个,其中一折一剪9题,一折两剪9题,两折一剪7题,两折两剪5题,将其按由易到难的顺序装订成册,每页1题(图1)。

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