一、加里培林的技能形成理论
在心理学中，技能是指能顺利完成某种任务的行动方式，包括操作技能和智力技能（也称心智技能）。在前苏联心理学家加里培林看来，智力活动不同于操作活动（外部动作、实践动作），但来源于操作动作，它是操作动作的反映，是进一步通过操作动作的“内化”实现的。“内化”指的是外部动作的内部转化，是内部的动作映象的形成过程。这种转化过程是通过一系列阶段来实现的。在不同的阶段上，动作的方式不断完善，动作本身的映象也在不断地发生质的变化。智力活动的形成分五个阶段：
㈠活动的定向阶段。熟悉活动的目的、客体、方法等。
㈡物质或物质化阶段。运用实物或模型进行活动。
㈢出声的外部言语阶段。以出声的外部言语形式完成活动。这是智力活动的开始。
㈣无声的外部言语阶段。活动的完成是以不出声的外部言语形式进行的。
㈤内部言语阶段。这个阶段的主要特点是压缩和自动化。智力活动的形成，操作动作转化到大脑内部，几乎全部在大脑里进行，并且似乎失去了意识，自动化了。
根据加里培林“智力活动按阶段形成”理论，珠心算技能形成可概括为三大阶段：
第一阶段，珠象准备阶段。这是一个定向阶段，需要对珠象进行定向。“珠象”是珠心算活动的操作模式，即珠算，主要使学生了解学习珠算的目的和意义、算盘的认识、打算盘的要求、拨珠的基本要领、运算法则等等。建立完备的定向意识，是形成珠算技能的前提。
第二阶段，珠象操作阶段。这一阶段是依据法则进行珠算操作，包括指法、布数、听数、看数、写数、数珠互译等练习。掌握珠算加、减、乘、除法。这时，不仅要根据原有的法则作出相应的拨珠，而且要使拨珠动作在头脑中得到反映，从而在感性抽象的基础上，获得理性直观的动作映象。这种动作映象是珠心算技能开始形成以及以后逐步内化的基础。这一阶段分三步进行：
第一步，理解计算法则。安排多种形式的操作练习，逐一掌握珠算的每一条法则。
第二步，以法则指导操作。使学生运用法则进行同一类型的各种拨珠计算。
第三步，操作动作的自动化。通过拨珠的反复操作练习，是拨珠动作相当熟练，动作的连贯性加强，意识控制的迹象减少。这时操作中的动作映象在头脑中的反映更加清晰。它是由外部动作转化为内部动作的过渡时期。
第三阶段，珠象的内化阶段。这是珠心算的关键阶段。这时动作离不开珠象的外部形式，而转向头脑内部，由头脑内部完成计算任务。它与珠象操作阶段的主要区别在于，珠象操作阶段是可形的外部动作，而珠象内化阶段是不可形的，内部的。根据内化的不同水平，这一阶段分三步进行：
第一步，看无珠算盘模拟计算。在没有算珠的算盘上进行模拟拨珠，在头脑中进行珠象的动作。这时需要算盘的帮助和进行算珠描绘。
第二步，脱离无珠算盘模拟拨珠计算。用手进行打算盘的虚拟动作，但不必把“算盘”放在眼前。
第三步，借助算珠表象进行快速计算。这时，既不需要“算盘”，也不出现手的虚拟动作，完全凭借算珠表象在脑中进行快速计算。
珠心算是一种高级智力技能，它是由若干智力动作构成的，以操作技能的珠算为基础。在教学中，必须采取迁移和新授的方法对珠象的活动结构、成分的操作程序等方面进行把握，使儿童正确获得对珠象活动的深刻理解、熟练掌握。
二、皮亚杰认知发展阶段理论
瑞士心理学家皮亚杰的研究表明，4～12岁儿童的思维属于“前运算阶段”和“具体运算阶段”。前运算阶段的儿童开始从具体动作中摆脱出来，凭借象征性格式在头脑里进行“表象性思维”。在具体运算阶段，儿童可以进行群体运算，但还是离不开具体事物的支持。儿童必须通过动手、动脑、动口，才能促进智力活动的内化，建立认知结构。算盘有具体直观的特点，而珠心算教学从拨珠入手，通过将数译成大脑中算珠映象逐步过渡到在大脑中进行珠象心算，整个过程都借助于“算珠”这个事物进行的。因此，珠心算教学符合皮亚杰的认知发展阶段理论，能被儿童所接受。
三、现代脑科学理论
（一）形象（映象）思维
现代脑科学研究的最新成果表明，人的大脑左右两半球各有不同的功能。左半球是语言中枢，主管语言和抽象思维；右半球则主管音乐、绘画等形象思维材料的综合活动，两者相互配合，相辅相成。1981年因此获诺贝尔奖的美国加利福尼亚理工学院的斯佩里教授研究表明，没有左脑半球语言中枢的配合，右半球也可以进行相当独立的学习、记忆和思维活动。可见，人的大脑右半球正是形象思维活动的神经中枢。而珠心算的整个活动主要是通过大脑右半球来完成的。因此是依赖于形象思维来实现的。
形象思维主要用典型化的方式进行概括，并用形象材料来思维。大量事实证明，形象思维是普遍存在的一种思维方式，是一切高等生物所共有的，人类的祖先以及现在的聋哑人和语龄前的幼儿都是仅仅使用形象来进行思维的。人类在后来的发展中不可能抛弃这种能力和机制，而且可能把它们发展到更高的水平。心理学研究表明，4～12周岁的儿童以具体形象思维为主，他们的思维往往离不开事物的具体形象，且模仿性强，对曾经接触过的事物印象深刻。这给珠心算教学提供了有利条件。
（二）直觉思维 从最新的思维科学研究来看，人类的基本思维除了逻辑思维和形象思维外，与之相并列的还有直觉思维。这是创造性思维的一个方面。这种思维形式按潜意识存在的为多，它的思维特征是非逻辑性、“智力图象”性、思维过程的中断性。
1.非逻辑性
思考者由于具有丰富的经验和娴熟的技巧，在面临问题情景时省略了中间的推理过程，直接作出了判断，即思维操作的压缩或简化
非逻辑性是直觉思维的主要特征，它决定了这种思维方式其它的一些具体特性。例如，直接性——思维者直接获得某个认识而不通过一步步逻辑的中介；突然性——思维结果往往产生得很迅速，因而思维者对所进行的过程无法作逻辑解释；综合性——思维者不着眼于细节的逻辑分析而是整体上把握。
2.“智力图象”的思维
直觉思维不同于形象思维。形象思维是指通常意义上的具体形象。而直觉思维指具有某种程度抽象的、模式化了的“形象”，我们称之为“智力图象”。这种智力图象不是一般意义上的具体图象，而是一种形式化的抽象；但是，它又与语言（词）的抽象不同，与代数的抽象不同，还保留着某种图象。也可以这样说，“智力图象”具有介于具体形象和概念抽象之间的某种过渡性质，因为人脑的抽象能力与水平本来也有不同的“层次”。任何一个或一类客观事物，在人脑的主观映象中都会有具体形象、智力图象、概念抽象这样三种基本概念。很显然，珠心算的整个过程是运用“智力图象”——珠象的过程。具体形象 智力图象 抽象概念、符号。
3.渐进性的中断
在长期思索的基础上，经过量的积累而引起质的飞跃。这在珠心算速度中表现得相当明显。
珠心算学习的初始阶段，学习者大脑中的珠象类似于实际的算珠映象，随着练习量的增加，大脑中珠象逐渐发生了变化，珠象不是圆形，也不是菱形，而是接近于实际算珠却远远小于实际算珠的、不规则的椭圆形，它要比数字形象得多。由于经过一定的熟练操作、加工，它的运算速度远远超过实际拨珠动作和我们正常想象的范围。这是直觉思维在整个运算过程中的缘故，是其它算法所无法比拟的，也是珠心算如此快速的主要原因之一。
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