数学学习困难是学习困难研究领域中的一个重要内容,在学生人群中占有相当大的比例。随着信息加工思想深入数学学习的研究,并逐渐成为主导范式后,致力于数学学习困难的认知加工机制的探讨日益成为研究的焦点。由于数学学习困难的定义以及鉴别方法等核心问题尚缺乏统一的认识,目前该领域的研究仍需进一步验证和完善。本研究对数学学习困难(或数学学业不良)的界定标准为：智力正常而数学成绩处于整体最低20%的学生,并排除有明显感官缺陷、情绪障碍和学习动机导致的成绩不良。整个研究首先根据Baddeley和Hitch (1974)提出的工作记忆三成分模型,分别设计中央执行系统、视觉-空间模板、语音环路的实验任务,探讨上海111名(男生46名,女生68名,平均年龄11.97岁)初中数学困难学生(55名)与数学优秀学生(56名)在工作记忆各成分中的表现差异。其次,根据国家课程标准,将数学学习进一步划分为数与代数、空间与几何两大类,以工作记忆结合Das、Kirby和Naglieri (1990)提出的计划—注意—同时性加工—继时性的认知过程(PASS)模型共同分析不同类型数学学习的认知加工机制,并以此得出对初中生学业影响最大的认知结构模型。整个研究共分为三大部分：第一部分研究了数学学习困难学生在工作记忆各成分中的表现。通过一系列认知行为计算机实验任务测查学生的工作记忆能力,如信号停止任务和Flanker任务测查中央执行系统,N-back和九格图形空间位置任务测查视觉-空间模板、数字广度和句子广度任务测查语音环路。结果发现(1)数学学习困难学生在中央执行系统、视觉-空间模板和语音环路中的得分均低于数学学习优秀的学生,说明数学学习困难学生在工作记忆中的缺陷具有领域普遍性。(2)初中生工作记忆能力发展趋势总体向上,但存在动态波动的特征。(3)数学学习困难的学生在高负荷的工作记忆要求下并不能顺利地完成任务,但在简单的认知任务中并不一定表现出能力的不足,甚至会比数学学习优秀的学生在某些低工作记忆负荷的任务中获得更好的成绩。这说明数学学习困难的认知核心缺损是工作记忆的能力。第二部分研究了工作记忆在不同类型数学学习中的作用机制。尽管在第一部分研究结果中发现了数学学习困难学生的工作记忆表现的缺陷具有普遍性的特征,但各种类型的数学学习并非具有相同的认知加工机制。这一部分研究分为三个实验,是一个从面到点且逐步细化的研究过程。首先着眼于最宏观的基础认知加工过程,以Das等人提出的PASS过程为依据,探讨数学学习的基础认知加工过程；第二,根据数学学习的内容领域,将数学进一步划分为数与代数、空间与几何两部分,分析数学学习困难学生在特定数学领域的认知特点；第三,从空间与几何领域中选取具体的数学学科知识点——轴对称和中心对称图形,分析在解释该知识点时所涉及的认知加工机制。研究结果发现：(1)数学学习困难学生存在基础认知过程的缺陷,同时性加工和计划对数学学业成绩相关最为密切,而同时性加工是预测数学学习困难的最有效指标。(2)数与代数学习需要中央执行系统、视觉-空间模板、语音环路三个成分系统的共同作用；空间与几何学习主要受到视觉-空间模板和中央执行系统的影响,但不存在语音环路的影响。这说明工作记忆在数学学习过程中具有领域普遍性与特殊性相结合的特征,中央执行系统和视觉-空间模板具有领域普遍性,语音环路具有领域特殊性。(3)轴对称与中心对称图形任务的成绩最有影响的是视觉-空间模板,其次是中央执行系统,语音环路对该任务作用不明显。这一结果进一步印证了语音环路作用的特异性,视觉-空间模板在几何任务中的作用尤为突显。第三部分研究了认知加工过程与初中生学业成绩的关系。在前两部分的研究结果中发现工作记忆和基础认知过程均对数学学业成绩具有重要的影响,通过结构方程模型拟合工作记忆三成分、基础认知加工四个过程、以及加工速度等认知能力对初中学业成绩影响的作用机制,最佳拟合的模型表明工作记忆—同时性加工—继时性加工(WM-SS)模型是预测初中生学业成绩的最优模型,并且推测该认知模型可以作为新型的智力认知过程理论,并较传统的智力测验具有更多的优势。