译文题目：Studying preservice teacher math anxiety and mathematics performance in geometry, word, and non-word problem solving
1. Introduction
Mathematics anxiety and mathematics performance have received a lot of attention from the research community over the last four decades. Mathematics anxiety is often described as “the apprehension or fear aroused when placed in a situation in which maths must be performed” (Hembree, 1990, p. 34). Mathematics anxiety has consistently been found to inhibit an individuals mathematics performance and attitudes toward mathematics including interest and confidence in learning mathematics. High math anxiety combined with negative attitudes toward mathematics are usually among the major factors that steer people away from participating in mathematics classes and pursuing STEM-related careers.
Resent research on student academic success and involvement in STEM disciplines examined the role of elementary teachers in preparing children for STEM careers and influencing their beliefs and attitudes to-ward STEM (Beilock amp; Maloney, 2015; Lubinski amp; Benbow, 2006).Teachers mathematics competence and math anxiety appear to strongly correlate with their students mathematics achievement and fears about mathematics, particularly among girls (Beilock, Gunderson,Ramirez, amp; Levine, 2010; Hadley amp; Dorward, 2011). High math anxiety combined with negative attitudes toward mathematics is particularly troubling among education-majors, especially pre-service elementary teachers (PSETs), who usually have the highest math anxiety levels and below average mathematics proficiency among college majors (Hembree, 1990; Rech, Hartzell, amp; Tephens, 1993). Many education majors, especially PSETs, lack mathematics skills that are necessary for their graduation and employability, which further perpetuates the issue (Ma, 1999). For instance, recent changes in the Praxis Core math exam, a required competency examination in mathematics for prospective teachers, require teacher candidates not only to be able to solve math problems in one particular way but also to demonstrate a deep conceptual understanding and high mathematics competency, which poses considerable challenges for pre-service teachers (Silver,Ghousseini, Gosen, Charalambous, amp; Strawhun, 2005). Moreover, an increasing emphasis on high-stakes testing and evaluation of teachers by their students test scores contribute even further to education majors already high math anxiety levels and negative attitudes toward mathematics.
The negative impact of math anxiety among education majors might go well beyond their own mathematics achievement. Highly anxious elementary pre-service teachers tend to have lower mathematics teaching self-efficacy and generate negative teacher attitudes (Gresham,2007). Furthermore, math-anxious female elementary school teachers tend to negatively affect mathematics achievement of their female students (Beilock et al., 2010).
Psychometric literature clearly shows that mathematics anxiety is closely related to mental processing. Prominent effects of highmathematics anxiety include decreased WM processing abilities that consequently hinder mathematics performance and increase error rates (Ashcraft amp; Krause, 2007; LeFevre, DeStefano, Coleman, amp; Shanahan, 2005; Raghubar, Barnes, amp; Hecht, 2010). Moreover, confidence in learning mathematics and motivation to engage in mathematics-related activities were found to negatively correlate with math anxiety as well (Ashcraft, 2002). Researchers argue that the relationships between WM and mathematics achievement are complex and are likely mediated by other factors such as individuals skill level, age, math problem presentation, instruction, and type of mathematical skills, and empirical evidence connecting WM and mathematical processing is relatively sparse (LeFevre et al., 2005; Raghubar et al., 2010).
Spatial abilities appear to also play an important role in individuals mathematics learning and math anxiety (e.g., Ferguson, Maloney, Fugelsang, amp; Risko, 2015). Spatial abilities are believed to function as the basic “building blocks” of mathematics and therefore often linked to successful math performance (Fias amp; Fischer, 2005). The relation between spatial processing, mathematics achievement and mathematics anxiety is particularly critical among elementary education majors, most of whom are females and have considerably lower spatial abilities than males (Linn amp; Petersen, 1986). Recent investigations have demonstrated a strong negative correlation be-tween ma
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1.介绍
过去四十年来，数学焦虑与数学表现得到了研究界的极大关注。数学焦虑常常被描述为“在必须执行数学的情况下引起的担心或恐惧”（Hembree，1990，第34页）。数学焦虑一直被发现抑制个人的数学表现和对数学的态度，包括学习数学的兴趣和信心。高数学焦虑与数学的消极态度通常是导致人们参与数学课程和追求STEM相关职业的主要因素之一。
对STEM学科的学生成功和参与的研究研究了小学教师在准备STEM职业的孩子中的作用，并影响了他们对STEM的信念和态度（Beilock＆Maloney，2015; Lubinski＆Benbow，2006）。教师的数学能力数学焦虑似乎与学生的数学成就和对数学的恐惧密切相关，尤其是女孩（Beilock，Gunderson，Ramirez，＆Levine，2010; Hadley＆Dorward，2011）。高数学焦虑与对数学的消极态度相结合尤其令人担忧的是教育专业，尤其是职前小学教师（PSET），他们通常具有最高的数学焦虑水平，并且在大专以下数学水平低于平均水平（Hembree，1990; Rech， Hartzell，＆Tephens，1993）。许多教育专业，特别是PSET，缺乏毕业和就业能力所必需的数学技能，这进一步延续了这个问题（Ma，1999）。例如，Praxis核心数学考试最近的变化是对现有教师的数学要求的能力考试，要求教师的候选人不仅能够以某种特定的方式解决数学问题，而且还要展现出深刻的概念理解和高度的数学能力对前职教师（Silver，Ghousseini，Gosen，Charalambous＆Strawhun，2005）构成了相当大的挑战。而且，越来越重视学生考试成绩对教师进行高额评估和评估，对于教育学硕士数学焦虑水平和对数学的消极态度进一步提高。
数学焦虑对教育专业的负面影响可能远远超出了自己的数学成就。高度焦虑的职前教师倾向于拥有较低的数学教学自我效能感，并产生负面的教师态度（Gresham，2007）。此外，数学女性小学教师倾向于对女学生的数学成就产生负面影响（Beilock等，2010）。
心理学文献清楚地表明，数学焦虑与精神处理密切相关。高数学焦虑的突出影响包括降低WM处理能力，从而阻碍数学表现并提高错误率（Ashcraft＆Krause，2007; LeFevre，DeStefano，Coleman，＆Shanahan，2005; Raghubar，Barnes和Hecht，2010）。此外，学习数学和从事数学相关活动的动机的信心也被发现与数学焦虑负相关（Ashcraft，2002）。研究人员认为，WM与数学成就之间的关系是复杂的，可能是由个人的技能水平，年龄，数学问题呈现，教学和数学技能的类型等因素介导的，以及连接WM和数学的经验证据处理相对较少（LeFevre等，2005; Raghubar等，2010）。
空间能力似乎也在个人数学学习和数学焦虑中发挥重要作用（例如，Ferguson，Maloney，Fugelsang，＆Risko，2015）。空间能力被认为是数学的基本“积木”，因此通常与成功的数学表现有关（Fias＆Fischer，2005）。空间处理，数学成就和数学焦虑之间的关系在小学教育专业中尤为重要，其中大多数是女性，空间能力比男性要低得多（Linn＆Petersen，1986）。最近的调查表明，数学焦虑与空间能力之间存在强烈的负相关关系，空间技能可以调解性别与数学焦虑之间的关系（Maloney，Waechter，Risko和Fugelsang，2012）。
虽然对数学焦虑，数学表现和空间能力因素之间的关系的研究已经引起了一些关注，但是需要对各种数学任务和领域之间的这种关系进行更系统的研究。特别匮乏的是研究如何认知和非认知因素，包括参与者的背景，数学领域和知识类型，调解数学焦虑与数学表现之间的关系（LeFevre等，2005; Raghubar等，2010） 。基于对数学焦虑与数学成就与教师在影响儿童态度和焦虑中的作用关系的现有研究，选择教育从业者作为重新搜索行的目标人群至关重要（Beilock等，2010） 。
我们的工作旨在从三个不同的领域经验性地检验PSET的数学焦虑与数学表现之间的关系：几何，词解决和非词解决问题。工作记忆，空间能力，学习数学的信心和学生的学术背景，作为可能的因素，调解数学焦虑和数学表现之间的关系，在三个数学领域（几何，词解决和非 - 单词解决问题）。这项研究使我们有一个独特的选择，以便为目前的PSET气候提供有意义的了解，从而为教师准备计划提供实际的影响。
我们有兴趣研究数学焦虑与数学表现在三个不同的数学领域之间的关系，这源自于数学任务和技能被认为可以调解这种关系（Ashcraft＆Krause，2007; Maloney et al。，2012; Raghubar et al。，2010）。然而，需要对所涉及的认知过程进行更系统的调查，以了解各种认知过程影响成人参与者数学问题解决的程度（LeFevre et al。，2005）。为了评估几何学，数字问题解决和非词解决问题领域的教育专业数学表现，我们开发了一个数学绩效评估表，反映了Praxis II考试题目（数学考试中的许可证考试职前小学教师），从小学数学课程中系统地梳理三种类型的问题。
1.1.几何，单词和非单词问题解决
几何知识被认为是建立在大型可通航表面布局，形状和小型可移动物体的代表之上的（Spelke，Lee，＆Izard，2010）。成功的几何问题解决涉及解释通常以语言形式呈现的几何问题，几何和算术概念和事实的处理，从而应用它们来解决问题（Giofregrave;，Mammarella，Ronconi，Cornoldi，2013）。几何学术成就被发现与高WM和水疗能力相关联，对于学生的学术和职业成功至关重要（Giofregrave;，Mammarella和Cornoldi，2014; Presmeg，2006）。
词/故事问题解决需要一个人理解问题描述的语境情况，跟踪输入的信息，将数值嵌入到关系故事情节结构中，最后进行算术计算（Swanson，2004; Thevenot＆Barrouillet，2014 ）。由于与阅读/听到单词问题相关的信息的大量存储和处理，WM对于成功的任务执行至关重要（Swanson，2004; Swanson＆Sachse-Lee，2001）。
解决非字多步计算和算术问题涉及相当多的WM资源，例如选择和更新新输入，从长期存储器中检索相关信息，维护和集成新的和获取的消息以及信息处理。它涉及对进位操作的执行和精神数字行的操纵，从而对空间WM处理提出了显着的要求（Ashcraft＆Kirk，2001; Maloney等，2012）。
1.2.工作记忆和数学成就
最近的综合文献综述探讨了数学表现与WM之间的关系。在许多研究中，通常使用WM来解释数学认知的影响或差异（LeFevre et al.，2005; Raghubar et al.，2010）。然而，这些文献提出了WM在数学成就中的作用方面的综合结果。 Raghubar等（2010）在WM和数学综合评论中断言，通过实验和横断面研究，儿童和成人的实证研究证实了WM与数学表现之间的关系。然而，这种关系是复杂的，因为它们倾向于由诸如个人的技能水平，年龄，数学问题呈现，指导和数学技能类型等众多因素所介导。 Raghubar等（2010）认为，“现在目前缺乏的是一个充分全面的数学处理模型，特别是在技能获取方面，可以处理当前工作记忆的结果，并提供指导新的基础发现和通知实践“（第119页）。具体来说，未来的研究应该系统地操纵各种调停因素，包括数学任务复杂性，数学领域知识，反应要求和数学知识类型（例如事实，概念或程序）。
许多研究检查了WM和数学绩效之间的关系，包括算术问题（Ashcraft＆Kirk，2001; Trbovich＆LeFevre，2003），词语问题（LeBlanc＆Weber-Russell，1996; Swanson＆Beebe-Frankenberger ，2004），一般问题解决（Buuml;hner，Krouml;ner，＆Ziegler，2008）和几何（Giofregrave;等，2014）。然而，研究这种关系的研究既不完善，也不系统化（DeStefano＆LeFevre，2004; Raghubar等，2010）。特别稀缺的是WM和几何的研究（Giofregrave;等，2014）。我们只能找到一个研究小组学生研究几何与WM之间的关系的研究（Giofregrave;等，2014）。 作者发现，学生学习几何成就在很大程度上取决于WM。 对于我们的知识，对成年参与者的WM和几何形状没有任何研究，特别是对于预期将教学作为小学数学课程一部分的PSET的研究。
1.3.数学焦虑和工作记忆对数学成就的共同影响
相当多的文献提供了有力的证据表明数学焦虑与数学表现之间的负相关性（Ashcraft，2002; Ashcraft＆Ridley，2005）。 Hembree（1990）151项研究的荟萃分析显示数学焦虑与数学表现之间的负相关为-0.30。最近的调查显示，数学焦虑与数学表现之间的相似系数在-0.30到-0.40之间，本科前职教师的精神1位数和2位数乘法任务的效率（Hoffman，2010）。
高数学焦虑不仅会影响数学考试的成绩，而且还会导致数学的动机降低，数学回避的更高的数学回避，数学问题解决的努力和持续性，以及选择数学相关课程的可能性较小（Ashcraft＆Krause ，2007; Beilock等，2010）。数学相关课程（Ashcraft＆Krause，2007; Beilock等，2010）。 另外，高数学焦虑的个人报告了紧张和恐惧的感觉，以及对解决问题能力的负面态度（Hopko，2003）。
为了研究数学焦虑是否是低数学表现的原因或作用，Ashcraft和Krause（2007）根据数学焦虑水平将非研究生分成组，并将他们的表现与不同难度的数学问题进行比较。当解决低难题（例如全数加法）时，存在非重要的组差异。然而，出现更加困难的数学任务（例如，分数的乘积）的显着的组差异。作者得出的结论之一是低数学表现可能至少部分地由学生的焦虑反应来解释，这对他们的数学表现产生不利影响。
数学表现与数学焦虑的下降可以用认知资源的不同重点来解释。具有较高工作记忆能力的个人（WMC）由于更多的认知资源而更有可能获得更好的学习成绩。所需认知资源的数量随着问题复杂性和任务需求的增加而增加（DeStefano＆LeFevre，2004）。由数学焦虑引起的担忧和紧张占据了认知资源，转移了其他可能用于任务的注意力（Hoffman，2010）。根据几项元分析文献综述，WMC可以解释数学成就超出数学能力的独特差异的30％（DeStefano＆LeFevre，2004）。例如，在Ashcraft和Kirk（2001）的研究中，当WM范围任务没有涉及到计算（例如听力跨度）时，在不同数学焦虑水平的组之间的WMC差异并不显着。然而，当计算涉及测量时，例如计算跨度，WMC中显着的组差异出现在相同的组中。因此，他们认为，只有当实际的数学障碍在线时，工作记忆资源才会被排出，导致性能下降。
根据Ashcraft和Krause（2007）的观点，引起数学焦虑的人物排除了个人的WM，与管理基于计算的跨度任务类似。 然而，数学焦虑水平和WM性能在所有数学任务和测试情况下都不是普遍的; 数学任务复杂性，数学知识的领域和类型只是影响数学焦虑，工作记忆和数学表现之间关系的几个中介因素。
除了通过排干WMC和分散工作重点来阻止任务表现，数学焦虑也可能导致负面的情绪体验，这可能会在未来引起更多的焦虑，并导致任务回避动机，对自我认知能力的消极态度，并减少对数学能力的信心（Hoffman，2010）。马氏（1999）对26项相关研究的分析表明，类似的研究结果揭示了数学焦虑与自信心之间的-0.82的高度负相关。
1.4.空间能力和数学成就
Hegarty和Waller（2005）将空间能力描述为精神上代表，操纵和处理空间信息以形成认知任务的能力。空间技能对许多日常活动非常重要，例如在不熟悉的城市引导自己的地图，重新布置家具，抓球，甚至包装（Hegarty＆Waller，2005）。空间技能培训最近由于其在增加学生参与和学习科学，技术，工程和数学（STEM）学科（Uttal et al。，2013））方面的关键作用而获得了新的关注。最近的研究表明，即使在控制数学和语言能力之后，空间能力也独特地预测了STEM的成就（Lubinski＆Benbow，2006）。空间能力较差的学生更容易理解和使用空间信息，如化学分子，地质结构，工程设计等（Cohen＆Hegarty，2007）。
此外，差的空间能力和有限的空间体验可能会妨碍心理数字线的发展，即大量与右边和左边空间的空间关联，这对于左边的空间是至关重要的学习儿童数学（Levine，Ratliff，Huttenlocher，＆Cannon，2012）。例如，Gunderson，Ramirez，Beilock和Levine（2013）发现早期小学生的空间技能与老师的空间焦虑有很强的相关性。似乎空间焦虑的教师避免与学生进行空间活动，从而限制儿童的空间经验，抑制他们的数学学习，并可能对学生的数学焦虑造成影响（Ferguson等，2015）。
根据Friedman（1995）对75项研究的荟萃分析，空间与数学能力之间的关系范围为0.3〜0.45。最近，Mix和Cheng（2011）已经证实，这个积极的关联也存在于年龄和任务之中。早期文献中提出了相关机制的解释：Tartre（1990）提出空间方向是从理解问题，把新问题与以往的解决方案相结合。主教（1989）提出，空间训练可以通过帮助用心理图像组织情况来促进数学问题的解决。空间技能通常与成功的数学表现有关，特别是在几何学领域（Presme
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