基本算术能力的获得不仅对于个体未来学业成就和专业技能的发展十分重要,而且涉入到日常生活的方方面面,比如账单支付或者开支预算等等。然而,世界范围内约3-6.5%的学龄儿童存在算术学习困难。它是一种阻碍获得学校要求计算水平的发展性计算障碍。对于困难根源及其机制的探索,研究者最初聚焦于工作记忆能力的考察,取自领域一般认知能力的视角;近年来,对数量表征能力的考察成为一个新兴的研究热点,取自领域特殊认知能力的视角。然而,诸多认知缺陷假说的提出,也让研究者们迷乱其中。本研究的主要目的是探究工作记忆和数量表征认知能力在小学儿童算术学习困难中的作用机制。基于发展视角,采用横断设计。从小学一、三和五年级1224名儿童中,筛选出74名算术学习困难的儿童,为实验组;匹配以非言语智力、阅读理解和学习动机水平相当的74名算术学习正常的儿童,为控制组。检验了算术学习困难认知缺陷的来源:工作记忆缺陷、数感缺陷、通达缺陷或是符号数量表征缺陷;考察了工作记忆与数量表征认知能力引发算术学习困难的联合作用机制;探索了鉴别算术学习困难敏感高效的模式。实证研究分为以下四个部分:第一部分,考察算术学习困难儿童的工作记忆认知缺陷。以N-back任务测量中央执行系统,以词语复述任务测量语言环路系统,以视觉模式广度任务测量视觉空间模板系统。结果显示:(1)困难组儿童在工作记忆任务上的表现显著差于正常组儿童。(2)困难组儿童在中央执行和视觉空间模板系统上的损伤模式具有年龄发展差异,他们落后于正常发展儿童的程度整体上随年级愈演愈烈。第二部分,考察算术学习困难儿童的数量表征认知缺陷。以点阵比较任务测量非符号数量表征能力,以数字点阵匹配任务测量数量映射能力,以数字比较任务测量符号数量表征能力。结果显示:(1)困难组儿童在数量表征任务上的表现显著差于正常组儿童,且拥有更大的数值大小效应。(2)困难组儿童在符号数量表征能力上的损伤模式具有年龄发展差异,他们落后于正常发展儿童的程度在一年级最为严重,三年级有所减缓,但五年级又有所回升。第三部分,探究工作记忆和数量表征认知能力引发算术学习困难的内在作用机制。首先,以组别为调节因子,分析六个认知能力(中央执行、语音环路、视觉空间模板、非符号数量表征、数量映射、符号数量表征)对算术成绩的预测作用。结果显示:组别的调节效应在大多数认知能力对算术成绩的预测作用上并不显著,两组儿童不同的预测模式仅出现在符号数量表征对算术成绩的预测关系上;相比于困难组,正常组儿童符号数量表征能力对算术成绩的影响更大。其次,借助中介和调节效应分析,考察数量发展不同阶段引发算术学习困难的关系路径。结果显示:(1)非符号数量表征通过数量映射能力的中介作用预测算术成绩;符号数量表征在非符号数量表征和算术成绩关系之间的中介效应受组别的调节作用显著。(2)语音环路和视觉空间模板,而非中央执行功能,通过映射能力的中介作用预测算术成绩。(3)符号数量表征在工作记忆和算术成绩关系之间的中介效应受组别的调节作用显著。第四部分,探究鉴别算术学习困难更为敏感高效的模式。首先,考察工作记忆和数量表征认知能力低下与算术学习困难的关系。按照以被试总体为参照相对缺陷的划分标准对六个认知能力进行缺陷认定。结果发现:一年级工作记忆认知能力低下的学生更多是算术学习困难个体;三和五年级数量表征认知能力低下的学生更多是算术学习困难个体。其次,考察六个认知因子对算术学习困难与否的预测作用。逻辑斯蒂回归分析的结果显示:视觉空间模板和符号数量表征能力对一年级算术学习困难与否具有显著的解释力;符号数量表征能力对三和五年级算术学习困难与否具有显著的解释力。本研究得出以下重要结论:(1)算术学习困难儿童在工作记忆和数量表征认知能力上存在普遍性损伤,后者损伤的根源应该是数感缺陷。(2)工作记忆和数量表征认知因子对算术学习困难组和正常组儿童算术成绩的预测模式不同,表现在符号数量表征对算术成绩的预测关系上。(3)非符号数量表征和算术成绩之间的关系受数量映射能力或符号数量表征能力所中介;工作记忆和算术成绩之间的关系受数量映射能力或符号数量表征能力所中介。(4)视觉空间模板和符号数量表征能力的组合对小学低年级算术学习困难具有敏锐的鉴别力;单独的符号数量表征能力对小学中和高年级算术学习困难具有敏锐的鉴别力。