Visual attention span and intervention effect of acttion video game in children with developmental dyslexia
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摘要:
目的 研究新疆地区发展性阅读障碍(developmental dyslexia, DD)儿童视觉注意广度特点，同时探究动作视频游戏训练对视觉注意广度的影响机理，为改善阅读障碍儿童的视觉注意广度能力提供参考。 方法 于2020年7—11月，采用随机整群抽样法从新疆某地区5所小学三至五年级学生中筛选出符合条件的阅读障碍组(DD)、生理年龄匹配组(CA)及阅读水平匹配组(RL)各120名，比较其视觉注意广度差异，并采用动作视频游戏对DD组儿童进行干预训练，通过方差分析对其视觉注意广度变化规律进行研究。 结果 DD组正确率及辨别力指数(0.68±0.10, 1.21±0.87)小于CA组(0.77±0.99, 1.80±0.83)和RL组(0.71±0.11, 1.50±0.75) (F值分别为21.26，15.19，P值均 < 0.05)；3组儿童在反应时上差异无统计学意义(P>0.05)；3个年级DD儿童视觉注意广度的正确率(0.63±0.12, 0.71±0.11, 0.70±0.10)、反应时(760.51±185.83, 782.74±149.20, 857.27±155.44)、辨别力(0.84±0.81, 1.51±0.19, 1.29±0.10)差异均有统计学意义(F值分别为6.37，3.81，3.16，P值均 < 0.05)。进行12 h的动作视频游戏训练后，DD干预组的正确率、辨别力(0.74±0.10, 1.53±0.88)高于DD空白对照组(0.68±0.14, 1.06±0.97)(P值均 < 0.05)，与RL组差异无统计学意义(0.76±0.12, 1.73±0.71)(P>0.05)，但与CA组差异有统计学意义(0.81±0.94, 2.17±0.79)(P < 0.05)。 结论 阅读障碍儿童存在视觉注意广度缺陷, 且有年级差异；动作视频游戏干预能够一定程度改善阅读障碍儿童的视觉注意广度能力。 Abstract:Objective To characterize visual attention span in children with developmental dyslexia in Xinjiang and to explore the effects of action video game training on visual attention span, and to provide a reference for improving the visual attention span of children with dyslexia. Methods Students from grade 3 to 5 in primary schools of Xinjiang were selected by using random clustering sampling method from July to November 2020, a total of 120 developmental dyslexia group (Group-DD), chronological age matched group (Group-CA) and reading level matched group (Group-RL) were selected and compared with visual attention spans, action video games were used to conduct intervention training for DD children, variance analysis was used to study the variation of visual attention span. Results The accuracy and discrimination index of Group-DD (0.68±0.10, 1.21±0.87) were lower than those of Group-CA (0.77±0.99, 1.80±0.83) and Group-RL (0.71±0.11, 1.50±0.75) (F=21.26, 15.19, P < 0.05);there was no significant difference in reaction time among the three groups(P>0.05). There were statistically significant differences in the accuracy of visual attention span (0.63±0.12, 0.71±0.11, 0.70±0.10), response time (760.51±185.83, 782.74±149.20, 857.27±155.44), and discrimination (0.84±0.81, 1.51±0.19, 1.29±0.10) among children of different grades (F=6.37, 3.81, 3.16, P < 0.05). After 12 hours of action video game training, the accuracy and discrimination of Group-DD intervention group (0.74±0.10, 1.53±0.88) were higher than those of Group-DD control group (0.68±0.14, 1.06±0.97)(P < 0.05), and there was no significant difference between Group-DD intervention group and Group-RL (0.76±0.12, 1.73±0.71) (P>0.05), but there was statistical difference between Group-DD intervention group and Group-CA (0.81±0.94, 2.17±0.79) (P < 0.05). Conclusion Children with dyslexia have deficits in visual attention span, with grade difference. Action video game intervention can improve visual attention span ability of developmental dyslexia children to some extent. -
Key words:
- Dyslexia /
- Intervention studies /
- Minority groups /
- Child
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发展性阅读障碍(developmental dyslexia，DD)指个体在一般智力、动机、生活环境及教育条件等方面与其他个体不存在差异，也无显著视力、听力、神经系统障碍，但其阅读能力明显低于相应年龄的应有水平，处于阅读困难的状态[1]。在表音及表意文字国家都发现有DD儿童存在视觉混淆现象。因此，部分学者将DD的核心缺陷定位到视觉加工阶段，其中一部分研究集中在视觉注意广度(the visual attention span, VAS)[2-3]。并指出VAS缺陷很可能是引起DD发生的基础条件[4]。VAS指当加工按照一定结构排列的多个相对独立的视觉元素时，个体在单次注视下能够同时加工的视觉元素数量，通常采用全部/部分报告任务以及相关的修改范式来衡量[2-3]。VAS对于阅读技能具有重要作用，与阅读速度、拼写、流畅阅读能力密切相关[5-6]。较大的VAS能促进词汇正字法表征的习得，且对单字识别中的伪单词识别也有显著影响[7]。
目前VAS研究尚未取得系统性的共识，有研究采用字母组成的测试发现，法语、葡萄牙语DD儿童存在VAS缺陷[8-9]，且排除语言因素影响后仍支持DD儿童存在VAS缺陷[10]。但在德、希伯来语等国家却并未发现相关缺陷[11-12]。因此，有研究者提出VAS可能受语言正字法深度影响[13]。汉语具有较深的正字法，曹寒冰[14]选取高频汉字作为试验材料，发现汉语DD儿童存在VAS缺陷。在排除语言因素影响后，刘涵隆等[6, 15]研究仍发现DD儿童存在VAS缺陷，且不同年龄阶段存在差异。但米晓丽[16]研究却得出相反观点。
有研究表示通过早期特殊的训练可以使高达70%的学生摆脱阅读困难现状[17]。Valdois等[18]和Zhao等[19]对DD儿童进行VAS干预后发现，有效的干预能够加快识别单词，改善阅读能力。近年来，动作视频类游戏(action video game, AVG)由于具有重视外围处理、全局感知、较高的速度，在时间和空间上都具有不可预测性等特征，要求玩家迅速反应，逐渐成为研究热点[20]。视频游戏能调节大脑的神经电活动，使脑区结构和功能变化[21]。Antzaka[22]发现AVG玩家的VAS技能更强。尹佳琪[23]也发现AVG对视觉空间注意能力提高有显著效果。
本文对新疆某地区汉语DD儿童进行VAS研究，并采用AVG进行干预补救训练，以探讨该训练方法的有效性。
1. 对象与方法
1.1 对象
2020年7—11月，采用随机整群抽样方法，随机抽取新疆南疆某地区5所小学的三至五年级全部学生(3所兵团小学、2所市级小学)，以班级为单位，共发放问卷5 348份，回收有效问卷5 016份，回收率为93.79%。参考现有研究筛查内容[24]，以班级为单位，提前对语文老师和班主任进行培训，由老师控制筛选过程。结合本次男女比例情况，各年级选取40例DD儿童，男女比例平衡，共对120例DD儿童进行基线调查。
为使干预具有代表性，选取学生最多的一所团场小学(三至五年级1 681名)。参考同类研究[23]，结合本校DD人数、男女比例和年级筛查情况，最终各年级均选取10名DD儿童，男女比例均衡，共30名DD儿童。为避免受教育进程影响，采用同样方法选取数量匹配的DD、CA(生理年龄匹配组)、RL(阅读水平匹配组)。研究通过石河子大学医学院第一附属医院伦理审查(批件号: 2017-063-01)，获得学生和监护人知情同意。
发展性阅读障碍组纳入标准：(1)《儿童学习障碍筛查量表》[25]信度检验0.98，教师用表总得分小于65分；(2)《儿童汉语阅读障碍量表》[26]分半信度为0.94，重测相关系0.64~0.75，原始分数经过T分数转换，T > 70分，即高于均数加两个标准差；(3)《中国修订韦氏儿童智力量表》[27]分半相关系数0.81，测查总智商IQ≥85分；(4)《学习动机诊断测验》[28]分半信度为0.83，重测信度为0.89，总分≥22为中等以上；(5)《小学汉字识别测验》[29]信效度0.98，成绩低于平均水平1个标准差；(6)自愿参与并能坚持试验，能理解并应答测试任务。排除标准：(1)有脑损伤病史或接受过相关药物治疗；(2)智力低下，有听力视力障碍、神经系统和行为障碍及教育不充分的儿童；(3)《斯诺佩量表》Cronbach α系数0.95，得分大于1.8的注意缺陷儿童[30]。
生理年龄匹配组纳入标准：(1)不符合DD入组标准的儿童；(2)来自同年级或班级，其年龄、性别、父母文化水平等大致相同；(3)识字成绩处于平均水平；(4)《中国修订韦氏儿童智力量表》的总智商IQ≥85分；(5)自愿参与并能坚持试验，能理解并应答测试任务。排除标准与DD组一致。
阅读水平匹配组纳入标准：(1)不符合DD入组标准的儿童；(2)识字成绩与DD组匹配；(3)低于DD组一至二年级儿童，其性别、父母文化水平等大致相同；(4)《中国修订韦氏儿童智力量表》的总智商IQ≥85分；(5)自愿参与并能坚持试验，能理解并应答测试任务。排除标准与DD组一致。3组年龄分别为(11.10±1.36)(11.35±1.16)(9.82±1.21)岁，识字量分别为(1 039.89±397.35)(2 311.57±381.71)(1 054.09±383.37)个，差异均有统计学意义(F值分别为52.89，425.95，P值均<0.01)；智商水平分别为(97.70±4.73)(98.79±5.27)(98.14±4.67)，差异无统计学意义(F=1.50，P=0.23)。
1.2 任务及程序
1.2.1 视觉注意广度测试
视觉注意广度测试主要采用赵婧课题组设计的视觉图形识别任务[6, 31]，属于部分报告法任务。该测试由10个非语言符号组成，难度适中。将其随机组成80个由5个互不相同的符号构成的图形串，测试程序使用Eprime 2.0编程。测试开展前首先需要被试认真学习指导语，进行练习，并进行24试次。完成指导语学习后正式开始测试。屏幕首先出现单个非语言符号，受试者需在规定时间记住该图形，然后出现空白页，其后再一次出现目标刺激，被试需又快又准确地判断目标图形是否在5个图形串中，若第二次刺激图像中包含则按1键为“是”，2键为“否”。正式试验共80个试次，目标刺激“是” “否”比例1∶1。辨别力指数d'值可更加敏感的反应被试的感受性，为避免反映偏向的影响，对被试的d'值进行分析。以Z分布为标准，将“击中”正确率和“虚报率”作为Z分布下的面积，转换为Z值。d'值为Z击中减去Z虚报。
1.2.2 AVG干预方案
AVG是视频游戏的一种子类型，具体包括射击类游戏、格斗类游戏等，第一人称射击游戏具有很强的现实感，要求空间和快速反应能力，是提高注意和感知能力的重要工具[32]。结合AVG特征、孩子身心健康以及游戏操作能力，综合参考尹佳琪等[23, 33]研究，为避免儿童长期游戏产生疲倦感，主要选取了三款游戏：“宇宙空间战机”“超级熊大冒险”“植物大战僵尸”, 均符合AVG特征的射击游戏。为防止教育进程影响，对照组进行空白对照，常规完成教学。
干预实施时间为2020年10月8日—11月2日，干预过程在学校计算机房进行，为避免影响学校正常授课以及周末安排，在周一到周五下午16：00—16：40进行训练，每次40 min，共干预12 h，3周左右。由3名研究员对儿童进行点名，控制干预现场。干预结束后再采用相同测试进行评估。
1.3 统计学方法
采用SPSS 23.0软件进行统计分析，计量资料采用(均数±标准差)进行描述，通过单因素方差分析等比较不同组别、年级儿童的反应时、正确率及辨别力指数d'值差异。计算干预前后的差值，对其进行方差分析，检验水准α=0.05。
2. 结果
2.1 3组儿童VAS测试得分比较
正确率上DD组明显低于CA组，但略微低于RL组，CA组得分最高。对于反应时，3组之间差异无统计学意义(P>0.05)。d'值上DD组低于CA组及RL组，差异有统计学意义(P < 0.05)。见表 1。以低于CA组平均d'值1个标准差作为标准，辨别存在VAS缺陷风险的个体，根据测试结果，VAS缺陷个体约占DD组的35.80%。因教育补偿作用，DD儿童在正确率和d'值有一定提高，但随阅读需求不断增加，DD儿童表现出反应时间越长、在五年级时正确率和d'值出现略微下降的趋势，差异均有统计学意义(F值分别为3.81，6.37，3.16，P值均 < 0.05)。而CA、RL组反应时减少，正确率和d'值不断提高。其中各年级正确率DD组和RL组不存在差异，但低于CA组。反应时由低于RL组变化为和RL组没有差异。d'值虽有一定补偿得到提升，但到五年级时，补偿存在不足，DD组开始低于CA、RL组。
表 1 不同年级3组儿童VAS测试得分(x±s)Table 1. Comparison of VAS test scores of three groups of children in different grades(x±s)年级 组别 人数 正确率 反应时/ms d'值 三 DD 40 0.63±0.12 760.51±185.83 0.84±0.81 CA 40 0.74±0.10 830.25±147.48 1.63±0.80 RL 40 0.67±0.12 866.96±188.63 1.01±0.65 四 DD 40 0.71±0.11 782.74±149.20 1.51±0.19 CA 40 0.77±0.08 796.33±207.95 1.71±0.80 RL 40 0.73±0.12 817.40±227.91 1.59±0.80 五 DD 40 0.70±0.10 857.27±155.44 1.29±0.18 CA 40 0.82±0.10 737.03±194.06 2.05±0.84 RL 40 0.74±0.10 813.21±171.84 1.89±0.53 合计 DD 120 0.68±0.10 800.17±168.10 1.21±0.87 CA 120 0.77±0.99 787.87±187.45 1.80±0.83 RL 120 0.71±0.11 832.52±198.54 1.50±0.75 2.2 AVG干预对VAS得分比较
DD组进一步分为了干预组以及空白对照组。干预过程中，DD干预组1名儿童转校，DD对照组1名儿童生病无法参加，排除2人。在正确率上，干预前DD组依旧低于CA组。DD空白对照组和干预组组间差异无统计学意义，具有同质性。干预后，DD干预组正确率高于DD对照组，表明AVG干预对DD儿童的VAS提升有效，且和RL组差异无统计学意义(P>0.05)，表明到达RL组水平，而其余组正确率并未有显著提升。对差值进行分析，也表明DD干预组得分高于DD对照组，和RL组不存在差异。反应时各组差异均无统计学意义。d'值上，干预前DD干预组和DD对照组差异无统计学意义(P>0.05)，具有同质性。干预后四组比较，DD干预组得分大于DD对照组，且和RL组相同，干预前后差异无统计学意义(P=0.47)。见表 2。
表 2 不同组别儿童干预前后VAS测试得分比较(x±s)Table 2. Comparison of VAS scores between the four groups before and after intervention (x±s)组别 人数 正确率 反应时/ms d'值 干预前 干预后 差值 干预前 干预后 差值 干预前 干预后 差值 DD 干预组 29 0.63±0.11 0.74±0.10 0.11±0.09 774.27±188.53 765.79±198.31 -8.48±279.46 1.06±0.71 1.53±0.88 0.47±0.81 对照组 29 0.65±0.14 0.68±0.14 0.04±0.13 776.11±165.94 769.02±174.58 -7.09±224.19 0.96±0.10 1.06±0.97 0.10±1.11 CA 30 0.78±0.09 0.81±0.94 0.03±0.08 840.07±112.22 827.79±134.06 -12.28±133.76 1.92±0.61 2.17±0.79 0.25±0.90 RL 30 0.72±0.10 0.76±0.12 0.04±0.10 851.98±194.74 792.62±180.37 -59.37±178.02 1.50±0.59 1.73±0.71 0.23±0.71 F值 12.30 6.87 3.96 1.77 0.81 0.43 10.33 8.90 0.85 P值 < 0.01 < 0.01 0.01 0.16 0.49 0.73 < 0.01 < 0.01 0.47 3. 讨论
本研究结果表明新疆地区DD儿童存在VAS缺陷，和刘涵隆[6]研究结果相同。同米晓丽[16]研究相比，进一步表明目标材料过于简单的语言材料可能会产生影响。采用非语言材料排除了语言因素影响，更加纯粹验证了DD儿童的VAS特点。此外DD儿童得分低于RL组，该结果与以往研究相似[34]。但与李杰等[31]研究存在差异，其指出被试的年龄差异可能会对VAS产生影响，即DD儿童年龄大于RL组儿童，已接受较长时间的阅读训练，积累了较RL组更多的阅读经验，所以DD组和RL组不存在差异[31]。然而，本研究与李杰等的被试年龄差异类似，VAS得分却低于RL组。深入分析后，本研究被试识字量处于较低水平，侧面反映可能由于教育因素，儿童受阅读训练影响较小，所以表现出低于RL组。
不同年级中，三年级VAS得分最低，四年级最高，五年级开始可能处于下降趋势。刘涵隆等[6]的研究发现高年龄阶段更严重的趋势，因为高年龄儿童在阅读过程可能涉及更多的VAS，所以更容易表现出来。推测可能教育发展原因，导致DD儿童得到一定补偿，但教育补偿起部分作用，随阅读量逐渐提升，阅读过程可能需要涉及更多的VAS，如果DD儿童没有得到专门的训练，可能就开始逐渐显示VAS的不足。
本研究还得出存在VAS缺陷个体占DD儿童的35.80%。同国外相关研究比较，高于Saksida等[35]的34%，但与国内相关研究比较，低于Ting等[36]研究得出的44%，和李杰等[31]研究得出的40%。支持VAS与阅读过程的关系会受到背景语言特性的调节。
对比干预前后数据研究发现，干预组得分有部分提高，尤其是正确率，表明AVG可以提高DD儿童的VAS能力，而其他组无明显变化。与Antzaka等[22]相关研究结果类似，AVG可一定程度上提高患儿VAS能力。AVG训练与既往由教师组织的教学活动以及软件研发相比，训练方法更自由灵活，减少教师压力，一定程度上激发患儿学习兴趣，为VAS能力改善提供一种新的治疗方法。虽然AVG在VAS缺陷的干预方面有较积极的作用，但目前视频游戏对儿童心理发育的影响依旧存在两面性[37]。所以未来在游戏类型的选择以及干预时间的控制上均应当慎重且科学的进行考虑。另外设计一种VAS训练游戏也是解决该问题的有效手段以及研究方向。
现有研究干预时长差异较大，有研究每天进行20 min，总时长8 h[23]，也有研究每天进行80 min，共12 h[38]。Green等[39]研究发现大于10 h的游戏训练后被试的认知能力显著提高。但目前短时干预较多，无法探究干预的实效性。有研究指出时长超过30 h的训练产生的迁移效应的效应量，大于不足30 h训练产生的迁移效应[40]。未来的研究可以寻找最佳的干预时间，最大限度保持干预效果。
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表 1 不同年级3组儿童VAS测试得分(x±s)
Table 1. Comparison of VAS test scores of three groups of children in different grades(x±s)
年级 组别 人数 正确率 反应时/ms d'值 三 DD 40 0.63±0.12 760.51±185.83 0.84±0.81 CA 40 0.74±0.10 830.25±147.48 1.63±0.80 RL 40 0.67±0.12 866.96±188.63 1.01±0.65 四 DD 40 0.71±0.11 782.74±149.20 1.51±0.19 CA 40 0.77±0.08 796.33±207.95 1.71±0.80 RL 40 0.73±0.12 817.40±227.91 1.59±0.80 五 DD 40 0.70±0.10 857.27±155.44 1.29±0.18 CA 40 0.82±0.10 737.03±194.06 2.05±0.84 RL 40 0.74±0.10 813.21±171.84 1.89±0.53 合计 DD 120 0.68±0.10 800.17±168.10 1.21±0.87 CA 120 0.77±0.99 787.87±187.45 1.80±0.83 RL 120 0.71±0.11 832.52±198.54 1.50±0.75 
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表 2 不同组别儿童干预前后VAS测试得分比较(x±s)
Table 2. Comparison of VAS scores between the four groups before and after intervention (x±s)
组别 人数 正确率 反应时/ms d'值 干预前 干预后 差值 干预前 干预后 差值 干预前 干预后 差值 DD 干预组 29 0.63±0.11 0.74±0.10 0.11±0.09 774.27±188.53 765.79±198.31 -8.48±279.46 1.06±0.71 1.53±0.88 0.47±0.81 对照组 29 0.65±0.14 0.68±0.14 0.04±0.13 776.11±165.94 769.02±174.58 -7.09±224.19 0.96±0.10 1.06±0.97 0.10±1.11 CA 30 0.78±0.09 0.81±0.94 0.03±0.08 840.07±112.22 827.79±134.06 -12.28±133.76 1.92±0.61 2.17±0.79 0.25±0.90 RL 30 0.72±0.10 0.76±0.12 0.04±0.10 851.98±194.74 792.62±180.37 -59.37±178.02 1.50±0.59 1.73±0.71 0.23±0.71 F值 12.30 6.87 3.96 1.77 0.81 0.43 10.33 8.90 0.85 P值 < 0.01 < 0.01 0.01 0.16 0.49 0.73 < 0.01 < 0.01 0.47
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