執(zhí)行功能對(duì)學(xué)前兒童數(shù)量加工的影響

胡月　魏勇剛

[摘要]本研究對(duì)63名40-62個(gè)月的兒童進(jìn)行數(shù)量加工和執(zhí)行功能測(cè)試，發(fā)現(xiàn)學(xué)前兒童執(zhí)行功能的三種成分，即工作記憶、抑制控制和認(rèn)知靈活性，均與兒童的數(shù)量加工成績(jī)呈顯著正相關(guān)；抑制控制對(duì)數(shù)量加工具有顯著的預(yù)測(cè)效果：抑制控制和工作記憶對(duì)數(shù)量加工具有顯著的聯(lián)合預(yù)測(cè)效果；工作記憶和認(rèn)知靈活性對(duì)數(shù)量加工沒有獨(dú)立的顯著預(yù)測(cè)效果，認(rèn)知靈活性與其他兩種執(zhí)行功能成分間的交互作用對(duì)數(shù)量加工也沒有顯著的預(yù)測(cè)效果。研究者據(jù)此提出，教師可以設(shè)計(jì)有針對(duì)性的游戲活動(dòng)，充分利用一日生活中的教育契機(jī)，促進(jìn)學(xué)前兒童執(zhí)行功能和數(shù)量加工能力的發(fā)展。

[關(guān)鍵詞]數(shù)量加工；執(zhí)行功能；學(xué)前兒童；相關(guān)性；影響

[中圖分類號(hào)]G610 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A [文章編號(hào)]1004-4604（2014）01/02-0049-05

數(shù)量加工是人們?nèi)粘Ｖ匾乃季S活動(dòng)之一，越來越多的研究者開始關(guān)注數(shù)量加工的機(jī)能、運(yùn)算能力的發(fā)展以及它們與其他重要認(rèn)知能力的關(guān)系等問題。本文所討論的學(xué)前兒童數(shù)量加工主要是指學(xué)前兒童數(shù)的能力和對(duì)數(shù)量詞的理解能力。執(zhí)行功能（executive function）是人類的高級(jí)認(rèn)知功能，一般是指?jìng)€(gè)體為實(shí)現(xiàn)某一特定目標(biāo)，以靈活、優(yōu)化的方式控制多種認(rèn)知加工過程的認(rèn)知神經(jīng)機(jī)制。有關(guān)執(zhí)行功能成分的劃分有很多種，比較受到認(rèn)同的一種觀點(diǎn)是將執(zhí)行功能劃分為三種成分，分別是工作記憶（working memory）、抑制控制（inhibitory control）和認(rèn)知靈活性（cognitive flexibility）。執(zhí)行功能對(duì)人們的許多高級(jí)認(rèn)知活動(dòng)均有影響，數(shù)量加工也不例外。研究表明，執(zhí)行功能會(huì)直接影響數(shù)量加工能力的發(fā)展。Geary和Bull等的研究發(fā)現(xiàn)，執(zhí)行功能（主要是注意和抑制控制）發(fā)展不良是導(dǎo)致兒童數(shù)量加工發(fā)展不良的重要因素。近年來，國內(nèi)有關(guān)執(zhí)行功能與兒童數(shù)量加工關(guān)系的研究有較大進(jìn)展。例如，王明怡、林崇德等在相關(guān)研究綜述中指出，中央執(zhí)行功能在兒童算術(shù)認(rèn)知加工中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。從執(zhí)行功能角度來解釋算術(shù)學(xué)習(xí)困難兒童的認(rèn)知成因是這一領(lǐng)域研究的焦點(diǎn)問題之一。魏勇剛、劉昌等的研究表明，執(zhí)行功能與數(shù)學(xué)認(rèn)知能力的發(fā)展有密切關(guān)系，并且執(zhí)行功能可以從多方面對(duì)兒童的數(shù)學(xué)認(rèn)知障礙作出預(yù)測(cè)和解釋。然而，查閱相關(guān)文獻(xiàn)后發(fā)現(xiàn)，已有研究都認(rèn)為執(zhí)行功能會(huì)對(duì)兒童的數(shù)量加工產(chǎn)生影響。但對(duì)執(zhí)行功能的三種成分，即工作記憶、抑制控制和認(rèn)知靈活性對(duì)數(shù)量加工的影響程度和預(yù)測(cè)效果方面卻結(jié)論不一致。因此，本研究采用新的測(cè)試任務(wù)對(duì)學(xué)前兒童進(jìn)行測(cè)試，以分析執(zhí)行功能對(duì)學(xué)前兒童數(shù)量加工的影響，從而為細(xì)化執(zhí)行功能對(duì)數(shù)量加工影響的研究提供參考，進(jìn)而以此為依據(jù)，對(duì)幼兒園教學(xué)實(shí)踐提出建議。

一、研究方法

本研究隨機(jī)選取重慶市某幼兒園63名40-62個(gè)月的兒童為被試（男26人，女37人），平均年齡51.2個(gè)月。測(cè)試任務(wù)分為數(shù)量加工能力測(cè)試和執(zhí)行功能測(cè)試兩方面。

數(shù)量加工能力測(cè)試采用《MSCA-CR麥卡錫幼兒智能量表（中國修訂版）》中的《數(shù)量分量表》進(jìn)行?！禡SCA-CR麥卡錫幼兒智能量表（中國修訂版）》主要用于對(duì)兒童心理發(fā)展作綜合測(cè)定與評(píng)價(jià)，適用年齡范圍為2.5～8.5歲。其中，《數(shù)量分量表》用于測(cè)量?jī)和瘮?shù)的能力和對(duì)數(shù)量詞的理解能力，共有如下3個(gè)測(cè)驗(yàn)。

數(shù)的問題：要求兒童解答12個(gè)關(guān)于加、減、乘、除的簡(jiǎn)單計(jì)算和數(shù)量知識(shí)的問題。

數(shù)字記憶：即數(shù)字跟讀廣度，要求兒童注意傾聽和即時(shí)復(fù)述數(shù)字，包括順背數(shù)字和逆背數(shù)字兩部分。順背數(shù)字是指當(dāng)主試以1秒鐘讀1個(gè)數(shù)字的速度讀完一連串?dāng)?shù)字后（最短為2個(gè)數(shù)字，最長為7個(gè)數(shù)字），要求被試立即按同樣的順序復(fù)述數(shù)字串。逆背數(shù)字則是指要求被試將主試讀的數(shù)字串倒過來念。數(shù)字串最短為2個(gè)數(shù)字，最長為6個(gè)數(shù)字。主試念數(shù)字串的速度與順背數(shù)字測(cè)試一致。

計(jì)數(shù)和數(shù)的區(qū)分：包括9個(gè)題目，用于測(cè)試兒童的計(jì)算和理解數(shù)概念、數(shù)量詞的能力。

執(zhí)行功能測(cè)試包括六個(gè)盒子、白天一黑夜、FIST任務(wù)三項(xiàng)，分別用于測(cè)量執(zhí)行功能的三種成分，即工作記憶、抑制控制和認(rèn)知靈活性。

六個(gè)盒子任務(wù)：采用Diamond等人設(shè)計(jì)的SixBoxes任務(wù)，主試向被試出示6個(gè)不同顏色的盒子，并說明每個(gè)盒子里面都裝了一個(gè)笑臉娃娃，被試可以從一個(gè)盒子里拿出笑臉娃娃送給自己。被拿走笑臉娃娃的盒子會(huì)被重新放到其他盒子中并打亂順序，要求被試盡量做到每次都能從盒子中找出一個(gè)笑臉娃娃。共找6次。找到笑臉娃娃記1分，未找到記0分。

白天一黑夜任務(wù)：采用Gerstadt等人修訂的“白天一黑夜”的Stroop任務(wù)（D-N），要求被試看見太陽的圖形時(shí)說“黑夜”，看見月亮的圖形時(shí)說“白天”，在被試明白游戲規(guī)則后，進(jìn)行32次正式測(cè)試。答對(duì)1次記1分，答錯(cuò)記0分。

FIST任務(wù)：采用Jacques等人設(shè)計(jì)的FIST任務(wù)，主試先向被試呈現(xiàn)三張圖片（圖片內(nèi)容分別是一艘大船、一艘小船和一只小兔子），先要求被試選出在某一方面相關(guān)的兩張圖片（如形狀：大船和小船），然后再讓被試選出在另一方面相關(guān)的兩張圖片（如大小：小船和小兔子）。答對(duì)1次記1分，答錯(cuò)記0分。

在和被試熟悉后，在一個(gè)安靜且被試熟悉的房間里，主試按照統(tǒng)一的指導(dǎo)語，對(duì)被試進(jìn)行一對(duì)一的測(cè)試。各項(xiàng)測(cè)試任務(wù)無固定順序，完成一項(xiàng)測(cè)試任務(wù)后可稍作休息。主試記錄測(cè)試成績(jī)，最后進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

二、研究結(jié)果

1.執(zhí)行功能各成分對(duì)數(shù)量加工的影響

將執(zhí)行功能三項(xiàng)測(cè)試的成績(jī)，即工作記憶、抑制控制和認(rèn)知靈活性的得分分別從高到低進(jìn)行排序，隨后按照人數(shù)平均分成兩組（n=31），即低分組與高分組。對(duì)比低分組與高分組之間的成績(jī)差異發(fā)現(xiàn)，不論是工作記憶、抑制控制還是認(rèn)知靈活性，低分組與高分組之間成績(jī)差異顯著（見表1）。

將工作記憶、抑制控制、認(rèn)知靈活性低分組與高分組相對(duì)應(yīng)的數(shù)量加工成績(jī)進(jìn)行對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)，工作記憶低分組所對(duì)應(yīng)的數(shù)量加工成績(jī)低，工作記憶高分組所對(duì)應(yīng)的數(shù)量加工成績(jī)高（見圖1），抑制控制（見圖2）和認(rèn)知靈活性（見圖3）也同樣有此趨勢(shì)，說明執(zhí)行功能低分組對(duì)應(yīng)數(shù)量加工成績(jī)低分組，執(zhí)行功能高分組對(duì)應(yīng)數(shù)量加工成績(jī)高分組。由表2可知，工作記憶低分組與高分組分別對(duì)應(yīng)的數(shù)量加工成績(jī)之間存在顯著差異，抑制控制低分組與高分組分別對(duì)應(yīng)的數(shù)量加工成績(jī)之間存在顯著差異，認(rèn)知靈活性低分組與高分組分別對(duì)應(yīng)的數(shù)量加工成績(jī)之間也存在顯著差異，說明執(zhí)行功能三種成分得分低分組與高分組分別對(duì)應(yīng)的數(shù)量加工成績(jī)之間均存在顯著差異。

2.執(zhí)行功能各成分對(duì)數(shù)量加工的預(yù)測(cè)效果采用逐步線性回歸統(tǒng)計(jì)技術(shù)，分析工作記憶、抑制控制、認(rèn)知靈活性三者共同作用對(duì)數(shù)量加工的預(yù)測(cè)效果，獲得了兩個(gè)有顯著預(yù)測(cè)效應(yīng)的回歸模型，一是抑制控制對(duì)數(shù)量加工具有顯著的預(yù)測(cè)效果（見表3），二是抑制控制和工作記憶對(duì)數(shù)量加工具有顯著的聯(lián)合預(yù)測(cè)效果（見表4）。工作記憶和認(rèn)知靈活性對(duì)數(shù)量加工沒有獨(dú)立的顯著預(yù)測(cè)效果，并且認(rèn)知靈活性與其他兩種執(zhí)行功能成分間的交互作用對(duì)數(shù)量加工也沒有顯著的預(yù)測(cè)效果。

三、討論

本研究發(fā)現(xiàn)，數(shù)量加工成績(jī)低分組的工作記憶、抑制控制、認(rèn)知靈活性得分均顯著低于高分組，表明執(zhí)行功能與數(shù)量加工二者存在正相關(guān)。換句話說，與數(shù)量加工高分組兒童相比，數(shù)量加工低分組兒童普遍存在執(zhí)行功能發(fā)展不良。

逐步線性回歸統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)，抑制控制對(duì)數(shù)量加工具有顯著的預(yù)測(cè)效果，抑制控制和工作記憶對(duì)數(shù)量加工有顯著的聯(lián)合預(yù)測(cè)效果，說明數(shù)量加工成績(jī)較低主要可由抑制控制單獨(dú)解釋，或者聯(lián)合抑制控制和工作記憶來解釋?；蛘呖梢哉f，抑制控制是影響學(xué)前兒童數(shù)量加工的主要因素。這與Miyake等人的研究結(jié)論相同。Mivake等人的驗(yàn)證性因素分析表明，抑制控制在執(zhí)行功能中的地位非常重要，執(zhí)行功能任務(wù)中大都有抑制控制的參與。李紅等人的研究也發(fā)現(xiàn)抑制控制是影響兒童數(shù)學(xué)能力的執(zhí)行功能的核心成分，它對(duì)數(shù)學(xué)能力有直接影響，同時(shí)還通過轉(zhuǎn)換和刷新間接影響數(shù)學(xué)能力。

工作記憶對(duì)學(xué)前兒童數(shù)量加工的影響也不容忽視。本研究中測(cè)量工作記憶所使用的六個(gè)盒子任務(wù)主要是用于測(cè)量刷新（updating）能力的。刷新作為一種很重要的執(zhí)行功能，體現(xiàn)了人們不斷對(duì)記憶內(nèi)容進(jìn)行修正的能力。目前關(guān)于刷新與數(shù)量加工關(guān)系的研究非常少。Kiss等人曾利用活動(dòng)記憶范式研究執(zhí)行功能的腦定位，但并未設(shè)立對(duì)照組考察被試在刷新過程與非刷新過程中的數(shù)量加工有何區(qū)別，因此并不能說明數(shù)量加工與刷新的關(guān)系。隨著研究手段的成熟和完善，相信未來在這方面會(huì)涌現(xiàn)出更多的研究成果。

本研究發(fā)現(xiàn)工作記憶和認(rèn)知靈活性對(duì)學(xué)前兒童數(shù)量加工沒有獨(dú)立的顯著預(yù)測(cè)效應(yīng)，這與李紅等人的研究結(jié)論不同。李紅等人研究發(fā)現(xiàn)抑制、轉(zhuǎn)換（即認(rèn)知靈活性）、刷新三種執(zhí)行功能和數(shù)能力均有較強(qiáng)關(guān)聯(lián)，能夠顯著預(yù)測(cè)數(shù)學(xué)能力的發(fā)展。關(guān)于認(rèn)知靈活性對(duì)學(xué)前兒童數(shù)量加工的影響，需要在日后的研究中繼續(xù)探討。

值得一提的是，本研究的逆背（倒數(shù)）任務(wù)出現(xiàn)了地板效應(yīng)，可能的原因有很多。一是取樣偏差。本研究只選取重慶市一所幼兒園的兒童為被試，取樣范圍有待擴(kuò)大。二是兒童缺少逆背的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)。趙振國在其兒童數(shù)感發(fā)展的研究中也發(fā)現(xiàn)了這一問題。他的研究中的測(cè)題是根據(jù)Malofeeva等人的測(cè)查工具改編的，包括6個(gè)部分共18項(xiàng)任務(wù)，分別是唱數(shù)（4項(xiàng)任務(wù)）、數(shù)符號(hào)辨認(rèn)（1項(xiàng)任務(wù)）、數(shù)與物體對(duì)應(yīng)（3項(xiàng)任務(wù)）、序數(shù)（2項(xiàng)任務(wù)）、比較（4項(xiàng)任務(wù)）、加減運(yùn)算（4項(xiàng)任務(wù)）。統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，在這18項(xiàng)數(shù)感任務(wù)中，學(xué)前兒童順數(shù)表現(xiàn)最好而倒數(shù)表現(xiàn)很差。他認(rèn)為倒數(shù)成績(jī)低可能是由于兒童缺少這方面的經(jīng)驗(yàn)，因?yàn)闊o論是在家里還是在幼兒園中，倒數(shù)都是很少涉及的。

四、教育建議

本研究發(fā)現(xiàn)，執(zhí)行功能對(duì)學(xué)前兒童的數(shù)量加工有重要影響。雖然執(zhí)行功能發(fā)展的年齡跨度很大，但是重要的發(fā)展變化集中在幼兒期。與此同時(shí)，幼兒期也是兒童開始大量接觸數(shù)量加工的時(shí)期。依據(jù)本研究的結(jié)果，研究者對(duì)幼兒園如何更好地促進(jìn)兒童執(zhí)行功能和數(shù)量加工能力發(fā)展提出如下建議。

1.在游戲中促進(jìn)兒童執(zhí)行功能發(fā)展

目前幼兒園的教學(xué)逐漸游戲化，教師可以組織多種游戲活動(dòng)來促進(jìn)學(xué)前兒童執(zhí)行功能發(fā)展。例如，可以用“大西瓜、小西瓜”的游戲提高學(xué)前兒童抑制控制能力發(fā)展。游戲規(guī)則是在聽到“大西瓜”時(shí)比畫“小西瓜”的手勢(shì)，在聽到“小西瓜”時(shí)比畫“大西瓜”的手勢(shì)。游戲時(shí)學(xué)前兒童可能會(huì)出現(xiàn)較多錯(cuò)誤，因?yàn)樗麄兛赡軙?huì)傾向于做出與聽到的口令相同的動(dòng)作，這是一種優(yōu)勢(shì)反應(yīng)。通過這樣的游戲，兒童可以不斷學(xué)習(xí)抑制優(yōu)勢(shì)反應(yīng)，從而順利完成游戲。

2.充分利用一日生活中的教育契機(jī)

本研究逆背任務(wù)出現(xiàn)地板效應(yīng)的原因之一就是學(xué)前兒童以前很少接觸類似的任務(wù)，也即兒童缺少相關(guān)經(jīng)驗(yàn)。逆背其實(shí)是學(xué)前兒童靈活使用數(shù)數(shù)技能，準(zhǔn)確理解數(shù)關(guān)系的重要基礎(chǔ)。研究表明，許多學(xué)前兒童似乎可以從對(duì)倒數(shù)的注意中獲益，特別是跨越10進(jìn)位時(shí)。這類倒數(shù)活動(dòng)可以幫助學(xué)前兒童更好地理解數(shù)序和數(shù)字大小。要提高學(xué)前兒童倒數(shù)的能力，教師可以在一日生活中充分利用教育契機(jī)進(jìn)行。例如玩游戲時(shí)，在計(jì)時(shí)類游戲?qū)⒔Y(jié)束時(shí)，可以帶領(lǐng)兒童數(shù)“5，4，3，2，1，?！保憻挼箶?shù)能力。教師可以從簡(jiǎn)單的倒數(shù)開始，不斷增加難度。在一日生活中充分利用教育契機(jī)開展相關(guān)活動(dòng)，學(xué)前兒童不僅可以感知到生活中許多與數(shù)相關(guān)的信息，而且可以在潛移默化中不斷提高數(shù)量加工能力。