6_11岁儿童执行功能发展研究

6～11 岁儿童执行功能发展研究 文　萍1 ,李　红2 (1. 广西师范大学 教育科学学院 ,桂林 541004 ; 2. 西南大学 心理学院 ,重庆 400715) 摘 　要 :以 168 名 6～11 岁儿童为被试 ,使用 9 种执行功能任务研究了儿童三种执行功能成分 的发展 ,三种执行功能是 ,抑制 ( Inhibition) 、转换 (Shifting) 和刷新 (Updating) ,结果发现 :整个儿童阶 段 ,三种执行功能一直表现出随年龄递增而增长的趋势 ;不同的执行功能表现出不同的发展速率 , 其中抑制控制大约在 6～7 岁表现出一个快速的增长期 ,记忆刷新从 7 岁到 10 岁一直呈线性增长 , 转换表现出两个快速增长期 ,第一个快速增长则发生在 7～8 岁之间 ,第二个快速增长则发生在 9 - 10 岁之间 ,三种执行功能的发展趋势到大约 10 岁后趋于平缓 ,10 岁和 11 岁儿童的表现没有显 著性差异 ;所有执行功能任务测量中没有发现性别主效应 ,年龄和性别的交互作用不显著。 关键词 :执行功能 ;转换 ;抑制 ;刷新 ;儿童 中图分类号 :B842. 5 　　　文献标识码 :A 　　　文章编号 :1003 - 5184 (2007) 03 - 0038 - 06 1 　研究目的 儿童心理能力的发展受到主导活动变化的影响 , 儿童从幼儿园进入 ,学习取代游戏成为他们的主 导活动 ,为完成学习任务 ,学生的各种认知能力包括 协调认知过程的高级认知能力会得到迅速发展 ,在成 长发展过程中儿童变得越来越能控制自己的认知和 行为 ,这些变化与执行功能的发展密不可分。 执行功能是一种复杂的认知结构 ,是指有机体 对思想和行动进行有意识控制的加工过程[1 ] ,执行 功能的可分离性潜变量模型研究表明 ,儿童执行功 能包括一系列相对独立的子功能[2 ] 。 文章思考的问是 ,儿童的执行功能到底是怎 样发展的 ? 不同的成分是否有不同发展速率 ? 虽然 目前已有一些研究涉及到了这一问题[3 ,4 ] ,但对儿 童执行功能的发展仍然没有彻底揭示清楚。对目前 儿童执行功能的发展研究 ,仍存在一些缺憾 :第一 , 一些研究对被试年龄段的选取跨度比较大 , 如 Huizinga 的年龄相关研究只选取了 7 和 11 岁两个年 龄段儿童做研究被试[5 ] ,而在这个阶段儿童的内部 发展是多变的 ,被试年龄跨度过大可能会遗漏儿童 执行功能发展的细节和重要信息 ;第二 ,不同的研究 使用不同的任务测量同一种执行功能成分 ,如对抑 制的研究 ,有的使用 go/ no go 任务 ,有的使用停止信 号任务 ,有的使用 Eriksen Flankers 任务 ,不同的任务 需要的认知成分不同 ,这些不同研究所使用的不同 任务所需要的认知能力到底具有多大程度的一致 性 ;第三 ,不同的研究对不同的被试施测某一种执行 功能测量任务 ,如果简单地把来自不同研究的结果 放在一起讨论 ,从而推论某一种执行功能的发展趋 势 (譬如相应的执行功能成分具有什么样的发展趋 势) ,这从发展研究的角度来看 ,不得不说也是一种 缺憾 ;第四 ,一些研究表明儿童执行功能发展不存在 性别差异[4 ] ,但是有的研究却发现 ,白人男孩在完成 go/ no - go 任务时 ,比白人女孩、黑人男孩、以及黑人 女孩反应快[3 ] ,看来关于执行功能的性别效应也值 得进一步探究。因此 ,在相同的研究阶段 ,对背景类 似的不同年龄组进行性质相同甚至作业任务完全相 同的执行功能研究 ,在此基础上来对执行功能发展 模式进行推论和评估应该更可靠些 ,所以 ,研究对儿 童进行更为细致和连续的分组 ,使用多种任务测量 同一种执行功能 ,期望为儿童执行功能各成分发展 描绘一个更细致的图画。 根据 Pennington 的理论框架[6 ] ,揭示儿童三种 执行功能 (记忆刷新、心理定势转换和抑制控制) 的 发展变化趋势 ,探讨儿童执行功能发展的年龄效应 和性别差异 ,弥补以往执行功能发展研究中的缺憾 和不足。 转换 (Shifting) 即心理定势转换 ,指多种任务或 第 27 卷 总第 103 期 心理学探新 PSYCHOLOGICAL EXPLORATION 2007 年 第 3 期 心理定势之间的转换。转换过程包括从无关的任务 中脱离出来 ,并积极投入到一个相关的任务中。所 选择的测查转换功能的任务是 :数字转换任务 (more - odd shifting task) 、词类转换任务 ( verbal shifting task) 、威斯康星卡片分类任务 (WCST) 。虽然这三种 任务的具体操作要求不同 ,但是所有任务都有进行 心理定势转换的要求。抑制 ( Inhibition) ,即抑制控 制 ,指对优势的和自动的反应进行有意识抑制的能 力。用来测查抑制能力的任务是 :色词 Stroop 任务、 数字 Stroop 任务和日/ 夜 stroop 任务 ,虽然不同的任 务要求抑制的具体反应不同 ,但所有任务都要求有 意的停止一个几乎自动化的反应。刷新 (Updating) , 即记忆刷新 ,指工作记忆表象的刷新和监控。刷新 功能需要对进入的信息进行监控和编码 ,以适应当 前的任务 ,还要对工作记忆中的进行适当地修 改 ,用新的、更合适的信息取代旧的、不合适的信息。 用来测查刷新功能的任务是 : 数字刷新任务 (N - back task) 、听句子广度任务 (listening Span Task)和数 点数广度任务 (Count - span) 。虽然这三种任务需要 刷新的信息特性不同 ,任务目标各异 ,但这三种任务 都需要持续地监控和刷新工作记忆。 为克服前人研究中存在的缺陷 ,在进行儿童执 行功能测量时注意了以下问题 :1) 选择适当的测量 任务 ,并使用多种测量任务测查一种执行功能 ,提高 执行功能测量的信度 ;2) 能使用基线任务的尽量设 计使用基线任务 ,使执行功能的测量更“纯”,提高执 行功能测量的效度。 2 　研究方法 2. 1 　被试 被试来自桂林市龙隐小学 6～11 岁儿童共 171 人 (男生 84 人 ,女生 89 人) ,根据平均年龄将儿童分 成六个组 :6 岁组 30 人 (平均年龄 6. 1 ±0. 2 岁 ;男生 13 人 ,女生 17 人) ,7 岁组 30 人 (平均年龄 7. 3 ±0. 2 岁 ;男生 17 人 ,女生 13 人) ,8 岁组 30 人 (平均年龄 8. 1 ±0. 5 岁 ;男生 15 人 ,女生 15 人) ,9 岁组 28 人 (平均年龄 9. 4 ±0. 4 岁 ;男生 16 人 ,女生 12 人) ,10 岁组 27 人 (平均年龄 10. 3 ±0. 4 岁 ;男生 13 人 ,女 生 14 人) ,11 岁组 28 人 (平均年龄 11. 3 ±0. 4 岁 ;男 生 10 人 ,女生 18 人) 。使用《韦克斯勒儿童智力测 量中的分量表 ———词汇理解和积木 (北师大修订 版)》对所有被试进行智力测验 ,结果 171 名儿童的 智力测量得分全部在中等程度范围 ,没有低下者或 超常者。使用色盲检查卡 ,对所有被试进行色觉检 查 ,结果所有被试色觉正常。 2. 2 　实验任务和程序 2. 2. 2 　实验任务 实验包括九种执行功能任务 :数字 Stroop 任务、 色词 Stroop 任务、日/ 夜 Stroop 任务、数字转换任任 务、词类转换任务、威斯康星卡片分类任务 (wcst) 、 听句子广度任务、数点数广度任务和数字刷新任务。 2. 2. 3 　实验程序 实验程序包括预备实验和正式实验 2 个阶段。 预备实验在龙隐小学进行 ,随机选取 6 名 7～9 岁儿 童参加实验。实验中 ,要求被试执行全部实验材料 并指出其中是否有不清楚的地方 ,并考察大约在 1 小时内完成所有任务是否有困难。结果表明 ,这些 儿童对指导语的理解和任务材料的感知 ,没有出现 误听、误视和误解的现象。 正式实验在大学心理系实验室进行 ,实验前被 试家长都在《实验协议》上签字同意 ,被试由家长陪 同到实验室参加实验。正式实验既有纸笔测验任 务 ,也有计算机编程测试任务。数字 Stroop 任务、色 词 Stroop 任务、日/ 夜 Stroop 任务、数字转换任任务、 词类转换任务、数字刷新任务都是计算机编程测试 任务 ,威斯康星卡片分类任务、听句子广度任务、数 点数广度任务是纸笔测验任务。计算机编程测试任 务反应时按键精确到毫秒 ,记录按键反应时。在施 测顺序上考虑对执行功能的种类和刺激材料进行搭 配 ,所有被试按相同的顺序进行 ,以减少被试与测试 顺序之间的交互作用引起的误差。正式实验分两个 阶段 ,阶段 1 测试顺序为 :色词 Stroop、数字转换、日/ 夜 Stroop、词类转换、数字 Stroop、数字刷新 ;阶段 2 测 试顺序为 :数点数广度任务、听句子广度任务、威斯 康星卡片分类任务 (64 张简化版) 。实验约需 40 分 钟到 1 小时 ,被试在每一任务之间都可略作休息。 93第 3 期 文 　萍等 　6～11 岁儿童执行功能发展研究 表 1 　儿童在九项执行功能任务上的平均数和差 6 岁组 ( n = 30) 7 岁组 ( n = 30) 8 岁组 ( n = 30) 9 岁组 ( n = 25) 10 岁组 ( n = 26) 11 岁组 ( n = 27)€x s €x s €x s €x s €x s €x s 色词 stroop 1632. 23 242. 6 1610. 82 225. 6 1496. 40 276. 6 1551. 98 214. 2 1549. 28 193. 4 1631. 62 257. 0 数字 stroop 734. 30 229. 6 769. 83 163. 3 851. 98 142. 3 884. 27 130. 0 935. 44 110. 4 936. 65 98. 7 白/ 夜 stroop 645. 45 195. 1 690. 33 148. 1 757. 26 136. 5 782. 16 149. 7 835. 78 135. 3 841. 12 134. 9 数字刷新 1. 20 1. 7 2. 87 2. 3 4. 17 2. 4 5. 24 2. 6 6. 85 1. 9 6. 37 2. 2 听句子广度 2. 10 1. 1 2. 97 0. 8 3. 47 1. 3 3. 80 0. 8 4. 42 0. 9 4. 70 0. 9 数点数广度 2. 70 0. 8 3. 50 1. 3 3. 97 1. 4 4. 68 1. 5 5. 96 1. 6 5. 48 1. 5 数字转换 1465. 51 514. 8 1522. 25 437. 0 1941. 02 524. 9 2054. 13 793. 3 2104. 42 454. 8 2178. 71 245. 9 词语转换 1592. 97 693. 2 1798. 83 631. 3 2252. 35 414. 7 2059. 24 533. 7 2431. 69 474. 3 2502. 82 342. 7 wcst 8. 87 7. 8 11. 47 6. 3 18. 03 5. 0 17. 44 7. 7 18. 08 6. 0 20. 67 4. 4 3 　结果与分析 3. 1 　九项执行功能任务上的平均数和标准差 六个年龄组在九项执行功能任务上的得分见表 1。为了便于解释 ,对因变量的测度方向 (测量抑制 控制和心理定势转换的六项任务)进行了调整 ,使其 数值越大表示其在任务中的表现越好。根据前人的 数据调整经验[7 ] ,使用以下调整步骤对异常数据进 行了处理 ,首先 ,剔出反应时测验中的无效应答数 据。正确反应率低于 90 %就计为无效反应被剔出 , 调整率为 1. 89 % ;第二步 ,被试内的反应时分布检 验。超过此被试反应时平均值 3 个标准差的反应 时 ,用 3 个标准差的反应时取代 ,受调整地观察值为 2. 1 % ;第三步 ,使用均值替代法 (mean substitution)取 代缺失值。通过调整后 ,测量数据基本上都达到了 统计上的常态水平。最后参加统计分析的被试样本 数为 168 人。 3. 2 　儿童执行功能发展趋势 由于 9 项执行功能任务计分标准不同 ,有的以 反应时计分 (数字 Stroop 任务、字色 Stroop 任务、白 天 - 黑夜 Stroop 任务、数字转换任任务、词类转换任 务) ,有的以百分率计分 (威斯康星分类任务) ,有的 以正确分数计分 (倒数 3 位刷新任务、听句子广度、 数点数任务) ,为了便于任务间的比较 ,对每个执行 功能任务上的得分作了标准 Z分数转化。 对九项执行功能任务做主成分因素分析 ,并斜 交旋转 ,得到 3 个主要因素 (见表 2) 。因子 1 为转换 因子 ,包括的任务项目有 :数字转、换词语转换和 WCST;因子 2 为刷新因子 ,包括的任务项目为 :数字 刷新、听句子广度和数点数广度 ;因子 3 为抑制因 子 ,包括的任务项目有 :字色 stroop、数字 stroop 和日 / 夜 stroop。以转换、刷新和抑制分数 (平均 Z 分数) 为因变量 ,以年龄和性别作为自变量 ,使用一般线性 模型的多变量方差分析 ,进行多元方差分析。当方 差分析显著时 ,使用 LSD 法对六个年龄组进行事后 比较。 表 2 　九项执行功能任务在主成份上的负荷 任务项目 因子 1 因子 2 因子 3 字色 stroop 0. 069 0. 055 0. 693 数字 stroop 0. 128 0. 089 0. 891 日/ 夜 stroop 0. 089 0. 039 0. 775 数字刷新 0. 182 0. 863 0. 023 听句子广度 0. 127 0. 826 0. 090 数点数广度 0. 055 0. 830 0. 080 数字转换 0. 887 0. 129 0. 106 词语转换 0. 831 0. 142 0. 129 WCST 0. 882 0. 105 0. 080 3. 2. 1 　转换的发展 以年龄和性别为自变量 ,对转换因子进行多元 方差分析。发现年龄主效应显著 , F (5 ,156) = 10. 071 , p < 0. 001 ,性别主效应不显著 , F (1 ,156) = 0. 055 , p > 0. 05 , 性别 ×年龄交互效应也不显著 , F (5 ,156) = 1. 315 , p > 0. 05。对六个年龄组进一步做 LSD 检 验 ,结果发现 :6 岁组和 7 岁组之间转换功能没有差 异 ,10 岁组和 11 岁组之间的转换功能也没有差异; 10、11 岁组与 6、7 岁组转换功能存在显著差异 ;10、 11 岁组转换功能显著高于 6、7 岁组。数据统计分 析的结果表明儿童转换功能随着年龄的升高呈现上 升的发展趋势 ,表现出两个主要发展阶段 :大约 7 岁 到 8 岁和 9 到 10 岁之间。 3. 2. 2 　刷新的发展 04 心理学探新 2007 年 以年龄和性别为自变量 ,对刷新因子进行多元 方差分析 ,发现年龄主效应显著 , F (5 ,156) = 20. 667 , p <0. 001 ,性别主效应不显著 , F (1 ,156) = 0. 004 , p > 0. 05 , 性别 ×年龄交互效应也不显著 , F (5 ,156) = 0. 851 , p > 0. 05。进一步做 LSD 检验 ,结果发现 :6、7 岁儿童的刷新功能没有差异 ,10、11 岁组刷新功能 也没有差异 ;8～11 岁儿童刷新功能都显著高于 6、7 岁组。数据统计分析的结果表明儿童刷新功能随着 年龄的升高呈现上升的发展趋势 ,表现出的主要发 展期为 :7 岁到 8 岁之间。 3. 2. 3 　抑制的发展 以年龄和性别为自变量 ,对抑制因子进行多元 方差分析。发现年龄主效应显著 , F (5 ,156) = 3. 839 , p <0. 001 ,性别主效应不显著 , F (1 ,156) = 0. 063 , p > 0. 05 , 性别 ×年龄交互效应也不显著 , F (5 ,156) = 0. 837 , p > 0. 05。对六个年龄组进一步做 LSD 检 验 ,结果发现 :7～11 岁组之间的抑制功能没有差 异 ;7～11 岁组抑制功能显著高于 6 岁组。数据统 计分析的结果表明儿童抑制功能主要发展期出现 在 :6 岁到 7 岁之间 ,以后随着年龄的升高而上升的 发展趋势 ,大约 10 岁以后发展趋于平缓。 图 1 　儿童的抑制、刷新和转换功能发展曲线图 　　总之 ,数据分析结果表明 ,由九项执行功能任务 析出的三种执行功能 ,即抑制控制、记忆刷新和定势 转换都不存在性别主效应 ,也不存在性别与年龄的 交互作用效应 ,所有任务上的年龄主效应显著。被 试的执行功能发展曲线见图 1。从图 1 可以看到 : 第一 ,三种执行功能在 1～6 年级都表现随年龄 递增而增加趋势 ;第二 ,不同的执行功能表现出不同 的发展速率 ,其中记忆刷新的发展转折期发生在 7 岁 ,从 7 岁到 10 岁呈线性增长 ,而转换的转折期发 生在 9 岁 ,9 岁到 10 岁发展较为迅速 ,抑制控制在 6 岁到 7 岁之间发展较为迅速 ,但转折期不明显 ;第 三 ,三种执行功能中 ,抑制控制的发展快于转换和记 忆刷新的发展 ,记忆刷新的发展次之 ,转换的发展相 对较晚一些 ;最后 ,执行功能发展曲线还显示 ,三种 执行功能随年龄发展而增强的上升趋势到大约 10 岁后趋于平缓。 4 　讨论 4. 1 　儿童执行功能发展趋势 第一 ,6～11 儿童三种执行功能一直表现出随 年龄增长而增长的趋势 ,这一结果支持儿童在所有 执行功能任务上都处于发展状态的观点[4 ] ,也与发 展心理学强调的随着年龄增长儿童执行性控制变得 更复杂、更高级的观点一致[8 ] 。 第二 ,不同的执行功能表现出不同的发展速率 , 其中抑制控制大约在 6～7 岁表现出一个快速的增 长期 ,记忆刷新从 7 到 10 岁一直呈线性增长 ,转换 表现出两个快速增长期 ,第一个快速增长则发生 7 ～8 岁 ,第二个快速增长则发生在 9～10 岁之间 ,这 一结果与 Anderson 的观点一致[9 ] ,Anderson 认为执 行功能不是一个单一的概念 ,它包括许多亚成分 ,不 同的成分可能具有不同的成熟期和发展速率 ,另外 最近大量的学期儿童研究也表明 ,不同的执行功能 成分具有不同的发展趋势[10 ] 。 第三 ,三种执行功能的发展趋势到大约 10 岁后 趋于平缓 ,10～11 岁的表现没有显著性差异 ,这一 结果可以得到神经心理学的研究结论的支持 ,儿童 前额叶功能研究表明 ,儿童在执行功能测量方面大 约在 10 岁左右已达到成人的水平[11 ] ;行为研究层 面结果也表明 ,10 岁的儿童的验证假设、注意保持、 抑制控制 ,完成 WCST 等复杂测验任务的能力基本 成熟[4 ] , 6 岁至 10 岁儿童在 WCST(持续性错误的次 数、完成的分类数、规则失败次数) 上的表现呈线形 上升 ,10 岁儿童的表现相当于正常成人水平[12 ] 。 儿童执行功能发展表现出以上特点是多种因素 作用的结果 ,如大脑结构的发展和学校教育经验。 小学儿童大脑结构在继续发展着 ,表现在脑的重量 增加 ,3 岁儿童脑重 1011 克 ,9 岁儿童脑重 1350 克 接近成人水平 (成人脑重平均 1400 克) ,儿童大脑结 构发展还表现在额叶显著增大 ,前额叶发育研究表 明 ,在大约 7～10 岁以及少年期 ,是前额叶的成熟和 发展期 ,而执行功能更多的与前额叶脑区密切关联 , 14第 3 期 文 　萍等 　6～11 岁儿童执行功能发展研究 一些研究还表明 ,儿童在执行功能任务上的表现 ,可 能受到前额叶的中介调节 ,所以前额叶的发展和成 熟在执行功能的发展上有重要意义[13 ] ;儿童执行功 能发展表现出的特点还可能与儿童的学校教育经验 有关 ,进入小学后 ,要求儿童遵守学校的学习规则和 组织纪律 ,按要求完成各种任务等等 ,学生在各种生 活和学习条件的要求下 ,逐渐更善于根据任务要求 抑制基本的本能或经验反应 ,更善于汲取教训 ,及时 调整解决问题策略 ,更善于根据任务要求评价各种 内外信息 ,动态性的将适宜信息保持在工作记忆中 , 这就促进了进入小学后的一、二年级 ,儿童执行功能 的快速发展。 4. 2 　性别效应 所有执行功能任务测量中没有发现性别主效 应 ,也没有发现年龄和性别的交互作用。这一结果 与 Welsh 的研究结论一致 ,在 Welsh 的发展研究中 , 既没有发现性别主效应 ,也没有发现年龄和性别的 交互作用 ;但是在 Becker 等的研究中 ,白人男孩在 完成 go/ no - go 任务时 ,比白人女孩、黑人男孩、以 及黑人女孩反应快 ,他们对此结果的解释是 , 这一 结果可能是由于男女存在反应类型上的差异所致。 相对于男孩 ,女孩可能倾向于更小心选择答案 , Hagekull 关于儿童气质倾向的研究发现[14 ] ,女孩的 确比男孩更谨慎。Gallagher 的研究支持这一观 点[15 ] ,谨慎或一些反应偏爱是认知能力性别差异主 要原因。看来 ,关于这些功能的性别效应还有待进 一步研究探测。 5 　结论 5. 1 　整个儿童阶段 ,三种执行功能一直表现出随年 龄递增而增长的趋势。 5. 2 　不同的执行功能表现出不同的发展速率 ,其中 抑制控制大约在 6～7 岁表现出一个快速的增长期 , 记忆刷新从 7 岁到 10 岁一直呈线性增长 ,转换表现 出两个快速增长期 ,第一个快速增长则发生在 7～8 岁之间 ,第二个快速增长则发生在 9～10 岁之间。 三种执行功能的发展趋势到大约 10 岁后趋于平缓 , 10 岁和 11 岁儿童的表现没有显著性差异。 5. 3 　所有执行功能任务测量中没有发现性别主效 应 ,年龄和性别的交互作用不显著。 参考文献 1 　李红 ,高山 ,王乃弋. 执行功能研究方法述评. 心理科学进 展 ,2004 ,12 (5) :693 - 705. 2 　文萍. 儿童执行功能及其对数学能力的预测模型. 西南大 学博士. 2006. 3 　Brocki K C ,Gunilla B. 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Key words :inhibition ;shifting ;updating ;executive function ;children (上接第 21 页) Self - modesty in the Traditional and Modern Vision Hu Jinsheng1 ,2 (1. Department of Psychology ,Liaoning Normal University ,Dalian 116029 ; 2. School of Psychology ,Southwest University ,Chongqing 400715) Abstract : Self - modesty is a harmony - control process through low - sounding self - presentation , firmness - restraining flexibility and strength - defeating weakness. It is a function of interaction of cultural contexts , individual characteristics and situational variations , which is also motivated by benefits and affections. As illustrated in both traditional classics and modern studies , self - modesty is mainly motivated by “obtaining harmony”,“keeping away disgrace”and“hiding a display”. Self - modesty , in the significance of psychological health , is a way of self - actualization conforming to cultural expectation , which may in the meantime bring the crisis to self - harmony. As for organizational behaviors , self - modesty cannot be simply believed to improve the agreement of self - supervisor ratings , but may make it more complex. Key words : self - modesty ; benefits motivation ; affection motivation ; psychological health ; organizational behaviors 34第 3 期 文 　萍等 　6～11 岁儿童执行功能发展研究