幼儿执行功能的发展
2013-06-05 15:19阅读：
一、执行功能的概念
执行功能(executive
function,简称EF)是当前国际发展心理学研究中的一个新热点，也是对人的一生发展意义重大的一种能力。由于其内涵的复杂并涉及多种高级认知能力，所以对此概念的界定至今尚未形成一个确切的定义。从整体上讲，执行功能是指对个体的意识和行为进行监督和控制的各种操作过程，包括自我调节(self-regulation)、认知灵活性(cognitive
flexibility)、反应抑制(response
inhibition)、计划(planning)等。它主要包括工作记忆、抑制性控制以及认知转换三个要素。生活中，我们处理许多事件都要用到执行功能。比如改掉一个不好的习惯时需要良好的抑制控制能力；骑自行车在一条不熟悉的路况复杂的道路上前进，需要随时拐弯、变速、闪躲等以适应新的情境，这些需要灵活的认知转换。同样，对于幼儿来说，在学习和获得很多能力时都需要用到执行功能。比如幼儿在刚开始学习英语时，当给幼儿呈现一个苹果时，或许幼儿早已知道它在汉语中被称为“苹果”，而对同样一个苹果，我们现在则要幼儿用“apple”来称呼它。这一过程就包含了执行功能的三个基本要素：工作记忆、认知转换以及抑制性控制。首先儿童需要记住苹果的两个不同的名称；然后需要在英语和汉语两个语言条件下作出灵活的认知转换；最后在英语的语言条件下，儿童必须抑制住“苹果”这样一个优势的称呼而称呼其为“apple”。
执行功能对于人生发展具有重要的意义。儿童成长过程中，抑制或者努力控制对于成功的社会互动是相当重要的。例如，学步期儿童发脾气的现象可能是由于不能很好地控制肢体的动作所致，这反映了学步期儿童新近发展的自我控制策略的缺陷。而学前儿童亲社会和反社会行为的某些方面依赖于自我调节能力。执行功能的发展和学习有着密切的关系：学习新知识、面对有挑战性的问题需要执行能力的参与，有创造性的活动、灵活变换的活动等都需要执行功能。执行功能发展不好会给儿童的生活、学习带来不好的影响。比如认知灵活性差的儿童表现为固执，拘泥于仪式，在活动或程序改变的条件下,怎么努力也不能适应新情景的要求。对于成人而言，完整的执行功能促进人的警惕、推断、创造性及参与对本人意义重大的活动的能力。如果执行功能由于脑伤而不完整,人就不能在相应事
件中采取适当的行为方式。执行功能的损伤和缺失常会降低个人产生或维持自主性和社会创造性行为的能力。
二、执行功能的划分
(一)执行功能的成分
关于执行功能的成分有很多种划分。普遍认同的一种划分是由彭宁顿（Pennington）及其同事提出的将执行功能划分为三个成分：工作记忆(working
memory,简称WM)、抑制控制(inhibitory control, 简称IC)和注意灵活性(cognitive
flexibility，又叫认知灵活性或者认知转换)。这一划分方式在许多研究中得到了证实。
1． 工作记忆成分
工作记忆是当直接刺激缺乏的情况下，用于短暂地储存信息以便引导行为。因此，随后的行为是基于观念或思想的，即内化的信息。于是工作记忆可定义为形成和保持外在刺激的内在表征的预设能力和涉及将表征信息用于行动准备的能力。简单地说，执行功能中，工作记忆主要的作用就是供给形成外部刺激的表征的一个内部存储空间，以及将该表征保持在头脑中以便为即将开始的行为作准备。比如，在六盒子任务中，研究者向儿童出示六种不同颜色的盒子，并说明每个盒子里面都装了一个小礼物，儿童可以把盒子里面的礼物找出来送给自己，被拿走礼物的盒子会重新被放到其他盒子当中并打乱顺序，儿童需要尽量做到每次都找出一个礼物来。完成这个任务就体现了儿童工作记忆的参与，当空盒子数逐渐增加时，儿童需要在工作记忆内对哪些盒子已经空了形成一个印象，这就是内部表征。同时，儿童需要将这些对空盒子的表征始终保持在工作记忆当中。如此，儿童才能顺利地完成每次都能找出一个小礼物的任务。米亚克(Miyake)将工作记忆成分称为刷新（updating）,对该成分作了进一步解释，即在对新接受的与任务有关的信息进行编码、监控和储存的同时，去除那些旧的和与任务不相关的信息。按照米亚克的理解，工作记忆成分不仅包括了上述的形成和保持对外在刺激的内部表征，同时还包括了随着任务的进程，不断地对无关信息的去除。
2．抑制控制成分
抑制控制能力是执行功能的核心成分，它在决定多种心理过程如何协同工作，以使得一项任务成功实施的过程中起着重要的作用。从狭义上，许多研究者把抑制控制等同于执行功能。抑制控制是指当个体追求一个认知表征目标时，用于抑制对无关刺激的反应的一种能力。例如,代表执行功能研究的经典的白天—黑夜任务就包含了抑制性控制。白天—黑夜任务要求儿童看到实验者出示画有太阳的卡片时，就报告晚上；而当实验者出示画有月亮的卡片时就报告白天。该任务要求儿童根据规则对干扰规则实现的视觉（图画上显示的信息）和语义（要求报告的信息）之间的冲突进行抑制控制。只有成功地抑制住了这种冲突，儿童才能完成该任务。
3．注意灵活性成分
注意灵活性是指当可以适当地反应变化以符合新情境的要求时，保持反应定势的思想和动作的灵活性。注意的灵活性往往反映在一定的认知活动当中，比如在若干干扰刺激当中搜索目标刺激。研究中常用的Stroop任务，就既测试了抑制控制，也测试认知灵活性。任务要求儿童尽快阅读卡片上不同颜色的色块和字。卡片分为A、B、C、D四种。A：读取字义为“红”、“绿”、“黄”、“蓝”的黑体字30个，这一步是为了确认接受测试的儿童认识这些字；B：读取红、绿、黄、蓝色块30个，这一步是为了确认接受测试的儿童能分辨这些颜色；C：按字义读取字义与颜色不一致的彩色字30个(颜色干扰)，如字义为“红”，而字的颜色为绿色，应读“红”；D：按颜色读取上述彩色字(字义干扰)。C、D两部分就既要求儿童要抑制住直接读取汉字或者读取颜色的优势反应，又要求儿童能在两个规则（按颜色读和按字意读）之间进行灵活的转换。
执行功能这三个成分之间不是完全独立的，而是相互联系的。完成一个行为通常需要其中多个成分的参与。比如，提取记忆中有用的信息看似只需要工作记忆的参与，但是工作记忆的操作机制是依赖于内部表征的，当面临相竞争的信息时，就需要有良好的抑制控制能力对无关信息进行抑制，而使得有用的信息保持在工作记忆当中。又如，我们和儿童玩“大西瓜小西瓜”的游戏时，要求儿童在听到“大西瓜”时比画“小西瓜”的手势；相反，当听到“小西瓜”时则要比画“大西瓜”的手势。做这个游戏时儿童常常会出错，因为他们会倾向于做与听到的口令相同的动作，这是一种优势的反应，儿童必须抑制住这种优势的反应才能顺利完成这个游戏。实际上，完成这个游戏需要运用儿童执行功能的三大成分。首先，儿童必须记住游戏的规则并将此规则保持在工作记忆当中；其次，对于儿童而言，对手发出的指令是“大西瓜”还是“小西瓜”是不固定的，所以儿童必须在规则间作出灵活的认知转换；最后，儿童还必须要抑制住做相同动作的优势反应。可见，尽管执行功能具有三个相对独立的成分，但是它们之间相互联系，使得执行功能构成一个有机的系统。这提示我们在日常教学中应利用执行功能的系统性在其各成分间进行相互促进的活动训练。
(二)冷、热执行功能
对于执行功能的划分，一些研究者从神经心理学的角度出发，将执行功能区分冷执行功能和热执行功能。这一划分方法将执行功能中涉及情感和认知的部分区分开来，对于执行功能的研究和应用是有益的。冷执行功能与大脑皮质的背外侧前额皮质(dorsolateral
prefrontal cortex
,简称DL-PFC)相联系，涉及认知方面，与解决相对抽象的、去情景化的问题相关联，如计划、控制等。热执行功能与大脑皮质的眼窝前额皮质(orbitofrontal
cortex,简称OFC)相联系，涉及情感方面，是解决涉及情感和动机调节等问题所不可或缺的。最典型的热执行功能就是情感决策。
三、儿童执行功能的发展
执行功能发展的年龄跨度很大。1岁左右幼儿的执行功能开始萌芽，重要的变化发生在3～6岁。12岁左右儿童的执行功能达到许多标准执行功能测试的成人水平，但某些指标会持续发展到成年期。
执行功能最早出现在乳儿晚期,约在出生后12个月左右，婴儿能成功地完成A非B任务、延迟反应和物体取回任务。A非B任务是最为简单的一种执行功能任务，该任务中，实验者当着婴儿的面把一个物体藏在A处，让婴儿去把它找出来；然后又当着婴儿的面把物体转移藏于B处，再让婴儿去找出来。此时，12个月以前的婴儿倾向于在先前的位置（A）寻找被藏的物体，即使他们看到物体被藏到了一个新的位置（B）。而12个月以后的婴儿则能够抑制住去先前的地方找物体的优势反应。研究者普遍认为12个月以前的婴儿犯错是对自己的行为缺乏抑制控制的结果，而12个月以后，便开始逐渐拥有这种能力了。同样，在物体取回任务当中，一个玩具被藏在一个只有一个开口的透明盒子里。婴儿似乎直到11个月才能抑制直接取而不是从唯一的开口处取玩具的倾向。
儿童的执行功能在学步期继续向前发展，体现在幼儿遵从父母要求的能力逐渐提高。一些研究结果说明了这一点。比如，有人（Vaughn，1984)观察儿童在碰一个具有吸引力的玩具之前所能等待的时间，这个实验要求儿童必须等到实验者发出信号以后才能触碰玩具，结果表明，他们等待的时间从18个月到30个月显著增长。
大量的研究表明儿童的执行功能在3～6岁具有显著变化，这一阶段是儿童执行功能发展的快速变化期。儿童在许多任务情景中对反应的自我控制能力在3～5岁间具有显著的转变。例如，在一个任务中，要求儿童在红灯亮时挤压气球，在绿灯亮时抑制挤压气球。结果表明，3岁的儿童起初能成功，但几次以后，他们会在绿灯亮时也挤压气球。而到了5岁，儿童在这个任务上已经很少有困难。在涉及规则使用的执行功能任务中，儿童的表现也在3～5岁间发生显著的变化。常用的涉及规则使用的测量执行功能的任务是维度变换卡片分类任务(简称DCCS)。在这个任务中给儿童两张目标卡片，比如，一辆绿色的车和一朵黄色的花，要求儿童在某一规则下将任意出现的五张黄车或绿花的卡片分类。例如，在颜色规则下,黄车将被分到黄花作为目标的一组，而绿花将被分到绿车作为目标的一组。3岁的儿童在这个规则下基本上没有困难，但当规则转换为按形状分类时，困难就出现了。在此规则下，要求儿童不管颜色而将车和车放在一起,花和花放在一起。此时，3岁儿童会持续地按照先前的颜色规则分类，而5岁的儿童以已经能够成功地在规则间实现转换，并抑制住先前形成的优势规则。
尽管执行功能在3～6岁间得到持续快速的发展，但是执行功能的不同类型在发展上却有所差异。国内有研究表明，与热执行功能相关的情感决策能力在3～4岁发展迅速，而计划、控制等冷执行功能在3～5岁有显著的发展。
在学前期及以后,执行功能各方面都存在系统性的变化,它们之间相互促进,继续向前发展，大多数执行功能的测试在12岁左右达到成人水平，但某些指标会持续发展到成年。比如在测量持续注意和冲动控制的威斯康星卡片分类任务（WCST）上，6～12岁儿童的成绩持续增长，达到正常成人水平的年龄是10～13岁。WCST由4张模板(分别为一个红三角形、两个绿五角星、三个黄十字形和四个蓝圆)和128张根据不同的形状(三角形、五角星、十字形、圆形)、不同的颜色(红、黄、绿、蓝)和不同的数量(1、2、3、4)的卡片构成。实验时要求被试把每张卡片与4张模板之一相匹配，主试反馈“对”或“错”，但不给被试任何有关分类原则的提示。被试可以根据主试的反馈推断出分类的原则，是按照颜色、形状或是数量来对卡片进行分类。当被试连续10次分类正确，主试即转换分类原则，但对被试没有提示，直到完成正确分类6次或做完全部128次。
对3～12岁儿童的研究（Welsh，Pennington &
Groisser，1991)发现，执行功能各技能的整合和成熟需经过三个阶段：（1）组织策略和计划行为大约在6岁出现；（2）儿童更复杂的组织寻找策略、更完善的预测性检验和更有效的冲动控制要达到接近成人水平的成熟程度需等到10岁；（3）言语流畅性、动作序列和复杂计划技能要到12岁以后至青少年晚期才能达到成熟。
四、儿童执行功能的影响因素
执行功能的发展与心理理论、语言、记忆等能力的发展密不可分。目前心理理论与执行功能的关系是研究的热点。讨论的焦点在于执行功能和心理理论到底是谁促进了谁的发展，或者两者间是平行的关系。泽拉佐（Zelazo）等人认为执行功能与心理理论之间是平行发展的关系，但二者间存在共同成分；佩纳（Perner）等人认为心理理论中的元表征能力是执行功能的基础；罗素（Russell）等则认为执行功能是心理理论的基础。姑且不论二者间是否存在什么样的因果关系，但可以肯定的是二者间具有高度的相关。此外，语言的发展和记忆能力对执行功能也会产生影响。语言是一种符号表征能力，与抽象化的思维有关，直接影响执行功能中计划的能力。而记忆中的工作记忆则直接作为执行功能的一个成分影响和推动着执行功能的发展。由此可见，实际上儿童的多种能力之间是相互关联、相互促进的，我们在日常教学中应该注意系统地培养儿童各方面的能力。
五、有关执行功能发展的理论
20世纪80年代中期以来，发展心理学领域对执行功能作了大量的研究，提出了众多解释执行功能的理论，主要有抑制控制理论、工作记忆理论、高级认知理论、认知复杂性及控制理论（cognitive
complexity and control theory,简称CCC）等。
（一）抑制控制理论
由于执行功能障碍，因而个体通常表现为持续性错误，即个体持续地发出本应受到抑制的行为。比如在窗口任务中，将两个开有窗口的盒子放在儿童面前，其中一个盒子里面装有小礼品，另一个没有。儿童可以通过盒子的窗口看到小礼品在哪一个盒子里面。这个任务的规则是要求儿童指空的盒子就可以得到小礼品。尽管儿童口头上能够正确回答应该指哪一个盒子才能赢得礼品，但是当实验者提问“指哪一个盒子才能赢啊？用手指给我看看”时，3岁的儿童却指装有礼品的盒子。即使这样带来的后果是他拿不到小礼品，但在后来的实验次数中，当再被问到同样的问题时，3岁儿童仍然表现出持续性的错误──指示有礼品的盒子。这种持续性的错误被该理论解释为是由于其抑制机制不成熟或无效而不能抑制与目标冲突的强势反应倾向所致。
尽管这种理论解释能够对执行功能作出一定的解释，但它只是一种直接的、经验性的主张，具有明显的局限性。抑制理论不能涵盖执行功能包含的所有现象，比如任务中的计划、动作监控、事件来源监控（source
monitoring）等方面。另外，抑制控制理论无法区分各种任务引起的困难之间的内在差别。
(二)工作记忆理论
这种观点把执行功能与工作记忆的容量或者功能联系起来，认为执行功能失败的主要原因是因为工作记忆的实际容量或者功能不足造成的。这种观点能够解释一些执行功能发展的现象，但是把执行功能的不良完全归结于工作记忆具有明显的不足。持类似的观点的另一些研究者认为执行功能既包含工作记忆又包含抑制，把前述二者结合起来探讨执行功能的问题。的确，几乎完成任何认知任务都在某种程度上需要工作记忆的参与，在工作记忆容量达不到任务要求的情况下，任何人在完成相应任务时都会表现出某种困难，因此，并不仅仅是执行功能任务才需要工作记忆的参与，仅仅利用工作记忆容量限制来解释执行功能缺陷可能只看到了问题的表面现象。
(三)高级认知理论
这种观点是把执行功能定义为一种更高级的认知机制或能力，认为“执行功能是一种认知模型，它由效应器的输出元素，包括抑制、工作记忆、作出反应所必需的组织策略等组成”。这种观点只是罗列了执行功能包含的一些成分，而没有进一步说明执行功能是如何获得的、执行功能的各种成分，如计划与自我觉知之间存在怎样的功能关系等实质性问题。与此相对，泽拉佐等认为需要做的是抓住执行功能所包含的复杂过程的多样性，并描述这些复杂过程的特征，而不仅仅是列举这些过程。
(四)认知复杂性及控制理论
该理论打破了将执行功能看成一种认知机制或结构的观点，直接根据执行功能的结果──“实现了什么”出发，把执行功能定义为一种功能。就执行功能而言，其结果就是经过深思熟虑的问题解决。基于这种问题解决的框架，他们将执行功能定义为一个宏观的概念，包括了四个时间上相继、功能上不同的方面：问题表征、计划、执行和评价。其中计划包括形成意向和规则使用两个子步骤，评价包括错误觉察和错误修正两个子步骤。根据CCC理论，规则使用的复杂程度是解释儿童执行功能发展的核心。他们认为，随着年龄增长，使用规则的复杂性也随之增长，对思想意识的控制加强，从而表现出更强的控制力。比如2．5岁的儿童只能使用单一的一级规则，3岁儿童能对一对一级规则整合，4岁以上儿童能利用二维合取规则。CCC理论的规则复杂程度为我们测量儿童执行功能的发展状况提供了一个客观依据，但它不能解释为什么有的时候，具有相同合取规则结构的任务会在儿童中引起不同程度的困难。
综上，我们可以看出，由于执行功能包含的内容广泛，对执行功能的解释可谓众说纷纭，莫衷一是。执行功能的理论还有待于进一步发展。
