【研究背景】

数学作为基础学科，无论是在小学、初中、高中、乃至大学，都具有非常重要的地位。那么要学好数学，需要具备什么样的能力呢？有两项非常重要的能力，一是复杂问题的计算能力（例如小学时的四则混合运算，中学时的三角函数、数列问题，大学时的微积分等），二是对所学过知识的信息检索能力（比如我们小学都背过的九九乘法表，当看到数字相乘时，会自然的回忆对应的口诀）。

数学成绩优秀的学生，这两方面能力都非常强。表现在学习上，就是课堂学习效率极高，老师讲的知识当堂消化；考试中，题目做得又快又准。就是有些家长说的：平时也没觉得他学习多认真，但是每次考试成绩总能排在前三。

【研究进展】

来自伦敦大学、瑞士苏黎世大学医学院的研究团队，在《Brain Stimulation》上发表的研究报告显示，利用tDCS技术，采用正确的干预方式，可以同时提高学生的复杂问题计算能力及信息检索能力。

【对比试验】

将48名参与试验的学生，随机分为试验组和对照组。试验组方案为1mA、30分钟，对照组在给予30秒刺激后即刻停止。第一个试验，复杂问题计算能力，试验方案如下图所示：

第一步：学生凝视屏幕，保持呼吸均匀，并将注意力集中在屏幕上；

第二步：屏幕上出现一道复杂计算题（四则混合运算），5秒后题目消失；

第三步：屏幕上出现一组连续的数字，其中包含上一步题目的答案，如答案是35，出现的数字是903567，1.5秒后数字消失；

第四步：屏幕上出现几个数字，来自上一步数字组合，如90、35、67，每个数字对应一种颜色，学生需要在1秒内选择出正确的答案；

第五步：全部测试完成后，记录最后成绩。

第二个试验，信息检索能力。（分两组对比测试）

对比测试一

试验步骤和第一个试验完全相同，但是在每完成一道题后，增加了检查环节，学生要确认自己选择的答案。

对比试验二

第一步：学生先以第一个试验的方式，完成40道复杂计算题；

第二步：从刚刚完成的40道题中，随机抽签24道，作为第二个试验的测试用题；

第三步：将24道题目分8组，每组3道题，每完成一组题目有7秒的检查时间；

第四步：全部测试完成后，记录最后成绩。

【结果分析】

第一个试验结果如上图所示，其中紫色柱子代表试验组（tDCS干预）数据，蓝色代表对比组（tDCS伪刺激）数据。

左边是4组测试的评价用时，可以看出试验组（tDCS干预）用时明显比对比组（tDCS伪刺激）短；

右图为每组测试的平均正确率，可以看出每次测试中，试验组（tDCS干预）正确率明显比对比组（tDCS伪刺激）高。

第二个试验结果如上图所示，左边是对比试验一的两组正确率数据、右边是对比试验二两组正确率的数据，可以可以看出每次测试中，试验组（tDCS干预）正确率明显比对比组（tDCS伪刺激）高。

如上图所示，fMRI检查发现，tDCS干预后，相应脑区神经网络被激活。

【研究结论】

上面的研究表明，tDCS干预后，显著缩短了计算用时、同时提高了学生的计算正确率，同时fMRI检查也表明，tDCS干预后，相应脑区神经网络被激活，提供了神经影像学方面的证据。

综上所属，通过tDCS干预，可以显著提高学生复杂问题计算能力（表现为计算用时缩短）和信息检索能力（表现为正确率的提升）。

【参考文献】

Neurocognitive Effects of Transcranial Direct Current Stimulation in Arithmetic Learning and Performance: A Simultaneous tDCS-fMRI Study