導讀：執行功能與兒童的學習具有密切聯系。兒童學習新知識、面對具有挑戰性的問題時都需要有一定的執行能力，他們參與有創造性或靈活變化的活動也離不開執行功能。

　　一、實驗背景及假設

　�。ㄒ唬�實驗背景

　　3~4歲兒童存在著規則理解和運用之間的分離現象。

　　一種情況是兒童能在行動中正確運用規則卻無法用語言概括規則�！�1〕對于這種情況，意識理論認為，3~4歲兒童的意識水平較低導致他們無法描述指導行動的規則�！�2〕隨著兒童年齡的增長，他們的意識水平和口語表達能力逐漸提高，能把心里表征的事物更好地通過語言加以描述，因而規則的理解和運用之間分離的現象也隨之減少。

　　另一種情況是兒童理解了規則卻不能在行動中運用規則�！�3〕心理學中一般用兒童執行功能的發展來解釋這種分離。執行功能是指個體在實現某一特定目標時所使用的靈活而優化的認知和神經機制。早期著名的執行功能理論認為，不是意識水平而是執行功能的提高促進了兒童規則運用能力的發展。〔4〕

　　近年來，Zelazo和Frye針對學前兒童上述兩種規則理解和運用的分離現象進行了多項研究并提出了認知復雜性和控制理論（TheCognitiveComplexityandControlTheory，簡稱CCC理論）�！�5〕這種理論整合了執行功能理論和意識理論的觀點，認為是復雜的規則系統控制著兒童的行為變化。隨著兒童年齡的增長，他們逐步擁有了較復雜的規則系統，系統中處于較高層次的規則能協調較低層次規則的使用，從而使兒童能統合規則的理解和運用。CCC理論把兒童規則運用的失敗歸因于他們缺乏對規則使用情境的思考，即兒童盡管理解了較低層次的規則，卻不能運用較高層次的規則控制較低層次的規則。

　　（二）實驗假設

　　Zelazo和Frye采用卡片規則變化任務（DimensionalChangeCardSorting，簡稱DCCS）來檢驗學前兒童能否通過已理解的規則引導規則的運用。該研究獲得的結論是：3~4歲兒童對規則的理解并不能保證他們在行動中正確運用規則。

　　我們對Zelazo和Frye所采用的卡片規則變化任務稍微作了一些修改，保留Zelazo和Frye測試時用的其中一套圖片——兔子和輪船，而將另一套由汽車和花構成的具象圖案改成由三角形和圓形構成的抽象圖形。我們預期3歲兒童在規則理解和執行中存在較明顯分離，而4歲兒童的測試成績則有明顯的提高。此外,我們試圖通過實驗探討測試圖片的抽象程度和規則的具體內容是否會對兒童的測試成績產生影響（即兒童在進行分類時是否有形狀或者顏色的優勢感知）。最后我們將檢驗兒童在規則的知識執行和動作執行上是否有差別。

　　二、實驗方法

　�。ㄒ唬�實驗對象

　　平均年齡為3歲±3個月和4歲±3個月的健康兒童各40名，每個年齡組的兒童男女各半。

　　（二）實驗材料

　　考慮到兒童的認圖能力和已有經驗，我們選定他們熟悉的圖形（兔子和船，三角形和圓形）①制成兩套圖片，圖片規格為11cm×7cm。一套圖片的目標圖片是紅色的兔子和藍色的輪船圖片各1張，與之對應的測試圖片是藍色的兔子和紅色的輪船圖片各7張。另一套圖片的目標圖片是黃色的圓形和綠色的三角形圖片各1張，與之對應的測試圖片是綠色的圓形和黃色的三角形圖片各7張，共計32張圖片。另外，實驗者準備了兩個架子，用于貼（放）目標圖片。

　　（三）實驗設計

　　我們采取2×2的二因素實驗設計：自變量1為兩個年齡組，自變量2為兩組圖片（80名兒童分成兩個年齡組，每組兒童又隨機分成兩部分，分別參與其中一組圖片的規則分類）；因變量為兒童按規則對圖片分類并回答問題的得分。

　�。ㄋ模�實驗程序

　　每個兒童都要經歷圖片分類任務，該任務包括規則轉換前和轉換后兩個階段。具體過程如下：

　　1．讓兒童面對實驗者坐在一張小桌子旁，目

　　標圖片分別貼在兩個架子上，所有測試圖片正面朝下隨機堆放在一起。然后，實驗者用清晰的語言告訴兒童圖片分類的規則（例如：“所有黃色的圖片放在這邊，綠色的圖片放在那邊”），并告訴兒童圖片分類后應正面朝下放置在架子上。在具體操作過程中，有一半兒童的測試由顏色分類規則起始，另一半則由形狀分類規則起始。

　　2．以顏色分類起始組為例，實驗者先使用兩張測試圖片示范兩次，隨后讓兒童將剩余的12張測試圖片分類。首先進行規則轉換前的五次實驗，每次都要提醒兒童圖片分類規則。兒童自由地選擇一張測試圖片，實驗者按顏色分類規則進行提示（例如∶“這是一張黃色的”），然后問兒童：“它應該放到哪一邊？”要求兒童把這張圖片正面朝下放到其中的一個架子上。

　　3．規則轉換前的五次實驗結束后，實驗者告訴兒童停止顏色分類游戲，進入形狀分類游戲，并強調這與前面的游戲是不一樣的。

　　4．進行規則轉換后的按照形狀分類的五次實驗。這個階段與轉換前實驗的要求不同，實驗者不再提示兒童按形狀分類的規則，而只是在兒童結束一次分類后簡單地說一聲：“好的”，然后進行下一次實驗。

　　5．規則轉換后的五次實驗結束后，讓兒童進行兩個附加實驗，每個實驗包括兩個知識問題和一個動作問題。如，實驗者從已分類的圖片中隨機抽取兩張，詢問兒童：“按形狀分類，這張三角形圖片應該放在哪一邊？圓形圖片放在哪一邊？”僅要求兒童口頭回答。對于動作問題，實驗者告訴兒童：“請玩形狀分類游戲。”然后交給兒童一張圖片，問兒童：“按形狀分類，這張圖片應該放在哪一邊？”要求兒童把圖片放到正確的位置上。

　　6．實驗結果記錄方式為：兒童能夠理解規則并且能夠正確、快速地執行分類得2分；理解規則并且能夠正確執行分類但中間出現遲疑等現象得1分；分類出現錯誤則為0分。實驗者在記錄表上對兒童的回答和動作反應作詳細的記錄。一名兒童的測試時間大約控制在10分鐘左右。

　　三、實驗結果與分析

　　（一）3~4歲兒童在規則轉換前后的得分情況比較

　　我們分別統計了兒童按規則要求對兩種材料進行分類的平均得分(見表1和表2)。

　　進一步分析發現，3歲組兒童對兩套圖片材料進行分類的得分在規則轉換前后差異極其顯著（使用抽象材料：t=4.16,df=19,p﹤0.001；使用具象材料：t=3.90，df=19，p﹤0.001），且規則轉換后正確率明顯下降，這說明3歲兒童在二維規則的轉換中存在困難。

　　4歲組兒童對兩套圖片材料進行分類的得分在規則轉換前后均不存在顯著差異（使用抽象材料：t=1.81,df=19,p﹥0.05；使用具象材料：t=1.38，df=19，p﹥0.05），且規則轉換前后的成績都比較高，這說明4歲組兒童具有較強的規則轉換能力。

　　檢驗表明，在使用抽象材料時，3歲組和4歲組兒童在規則轉換前的得分不存在顯著差異（t=－2.80,df=19,p﹥0.05），但規則轉換后的得分存在顯著差異（t=－2.25,df=19,p<0.05）。這說明使用抽象材料時3~4歲兒童的二維轉換能力隨著年齡的增長而提高。

　　在使用具象材料時，3歲組和4歲組兒童在規則轉換前的得分不存在顯著差異（t=－2.09,df=19,p﹥0.05），但規則轉換后的得分存在顯著差異（t=－3.26,df=19,p<0.01）。這說明使用具象材料時3~4歲兒童的二維轉換能力隨著年齡的增長而提高。

　　以上結果表明：3~4歲兒童使用抽象材料和具象材料時表現出一致性的結果，即隨著年齡的增長對規則的理解與運用趨于統一，轉換能力不斷提高。

　　實驗者還發現4歲組兒童出現遲疑的現象明顯多于3歲組兒童，且在操作過程中常伴隨自言自語現象。

　　（二）材料的抽象程度對3~4歲兒童二維規則轉換的影響比較

　　為了探討材料本身的具象性或抽象性是否會對3~4歲兒童二維規則轉換的操作產生影響，本研究分別對3歲組和4歲組兒童在兩組實驗材料（抽象材料和具象材料）中規則轉換前的得分進行統計。t檢驗結果表明兩者不存在顯著差異（3歲組：t=0.55,df=19,p﹥0.05；4歲組：t=0.41,df=19,p﹥0.05）。這說明實驗材料本身的抽象程度對3~4歲兒童的規則理解和運用不產生影響。

　　（三）3~4歲兒童對規則理解的動作反應和言語報告反應比較

　　通過附加實驗的結果比較，我們發現，3歲兒童能正確進行言語報告的有30人，但其中僅有8人（不足30%）能夠同時正確執行動作。而4歲兒童能正確進行言語報告的有36人，其中24人（67%）能夠同時正確執行動作。這說明3歲兒童對規則的理解和動作執行之間存在分離現象。

　　四、討論

　�。ㄒ唬�3~4歲兒童在規則理解和運用上的年齡發展特征

　　實驗結果表明，3~4歲兒童對規則的理解和靈活運用能力與年齡的相關是顯著的。

　　首先，大多數3歲兒童只能執行簡單的單維規則，當出現另一種相沖突的規則時,他們不能靈活轉換規則,總是堅持使用先前的規則，產生“持續性錯誤”；而大部分4歲兒童能分辨復雜的二維規則,當規則改變時能靈活轉換，在新規則下執行任務。測試圖片的抽象程度以及形狀和顏色哪條規則在先與“持續性錯誤”的產生并不相關。其次，從附加實驗中我們發現，大部分3歲兒童對規則的理解和動作執行存在嚴重分離現象。他們能正確口述卡片分類后的正確位置，卻無法在行動中將卡片放到正確的位置，即在意識中理解了規則卻不能按照規則正確操作。而4歲兒童只有少數存在這種現象。

　　據此，我們認為兒童的規則轉換能力在3~4歲間出現了質的變化。3歲兒童在卡片分類任務中的“持續性錯誤”和“意識喪失現象”與年齡密切相關；4歲可能是兒童規則轉換能力發展的快速時期。本研究的結果與Zelazo等人的研究結論是一致的，這說明兒童的執行功能發展在北美和中國之間有著跨文化的普遍性。

　　（二）3~4歲兒童規則理解和運用能力的影響因素

　　1．工作記憶理論和抑制控制理論

　　一些研究者認為兒童在規則執行中的年齡差異與工作記憶有關。工作記憶是指在頭腦里積極保持眾多事件的能力。兒童要成功完成規則轉換任務，必須具備一定的工作記憶能力，以保存需要加工的信息。本實驗中，在規則轉換前，兒童每次都能得到實驗者的規則提示；在規則轉換后，實驗者不再提示規則，兒童要執行轉換后的規則首先必須記住這種規則。關于學前兒童記憶的研究表明，3~4歲兒童的記憶能力隨著年齡的增長而增強。大部分3歲兒童的工作記憶能力尚未達到在無提示的情況下記住規則并按規則執行任務的程度。而4歲兒童處于運用策略進行記憶的萌芽階段�！�6〕在實驗中，研究者發現4歲兒童在規則轉換后的操作過程中常伴隨自言自語現象，表現為在沒有實驗者提示規則的情況下不斷重述轉換后的新規則。我們認為這是4歲兒童運用記憶策略的表現。因此，4歲兒童工作記憶能力的大幅提高可能是導致兩個年齡組在規則轉換后實驗成績產生顯著差異的原因之一。

　　也有一些研究者認為抑制控制能力的提高是造成3~4歲兒童執行功能差異的原因。抑制控制能力幫助兒童按規則要求壓制不合適的反應,其發展在3~6歲間發生顯著變化。本實驗中，轉換前規則相對于轉換后規則（新規則）是優勢規則。兒童需要抑制轉換前的優勢規則（如顏色），才能按照新規則（如形狀）完成任務。如果這種優勢規則得不到抑制，兒童將持續地使用這種優勢規則作為解決問題的基本策略,從而發生持續性錯誤。3歲兒童很難抑制已經形成的或固有的反應，〔7〕因此無法靈活地在規則間進行轉換。根據抑制理論的觀點，兒童在知識方面的增長要快于操作方面的增長，因此3歲兒童表現出明顯的對規則理解和動作操作的分離現象。

　　前額皮質(Prefrontalcortex)可以將工作記憶與抑制控制兩種執行性要求結合起來，它暫時保存著需要加工的信息,同時抑制干擾反應。Luria提出，兒童的腦發育可以分成三個階段，即從腦邊緣皮層區發育的情感功能期到后腦皮層發育的認知功能期，最后到前腦皮層發育的執行控制功能期。4歲是前額皮質發育完善的重要階段�！�8〕大腦這種從后部到前部的發育過程可能是人類抽象思維的神經基礎。這也可以解釋為什么4歲是學前兒童規則理解和運用能力發展的轉折點。

　　發展心理學關于3~4歲兒童對色、形的感知是否有年齡差異等問題并沒有統一結論。一些研究者認為兒童3歲前以形狀抽象占優勢，而4歲之后則是顏色抽象占優勢�！�9〕另一些研究者認為兒童對色與形的感知并不隨年齡變化而變化。〔10〕本實驗結果表明，無論是顏色維度還是形狀維度，一旦作為轉換前規則就會成為兒童的優勢維度。因此，顏色規則和形狀規則本身并沒有對3~4歲兒童產生優勢效應，是兩種規則的先后順序決定了哪一種會成為優勢維度。

　　2．認知復雜性和控制理論（CCC理論）

　　Zelazo和Frye認為抑制理論尚不足以解釋兒童在規則理解和運用中的分離現象。他們認為檢驗抑制的作用是看轉換前的規則是否因多次重復而形成了優勢慣性。轉換前規則的運用次數越多，優勢力量越大；如果只運用一次，則應該沒有優勢反應。然而Zelazo和Frye的研究發現，在只進行一次規則轉換前的實驗時，3歲兒童在規則轉換后依然會犯“持續性錯誤”�！�11〕因此，Zelazo和Frye提出了認知復雜性和控制理論(CCC理論)，從兒童對規則的推理能力發展來解釋3~4歲兒童的規則理解和運用問題。Zelazo認為不同年齡兒童使用的規則系統的復雜性不同使得兒童對規則的理解和執行能力隨年齡而變化。不同的規則維度向兒童提出了不同程度的認知要求，規則維度越多，認知加工的復雜性就越高。在本實驗中，規則轉換前兒童只需關注一個前提條件(例如顏色)即可作出判斷；而規則轉換后，兒童在進行規則判斷時要關注兩個前提條件(形狀和顏色)，從中選擇適用的規則后才能正確執行。當規則相互沖突時，3歲兒童會在轉換維度和確定條件方面存在困難。隨著兒童年齡的增長，兒童元認知能力和意識能力不斷提高，對動作和思維的控制能力也有所增強。3歲兒童還只能基于單種規則進行轉換（if……,then……），而大部分4歲兒童已經能夠完成兩種規則的轉換（if……&if……,then……），有的甚至可以進行三種規則的轉換（if……&if……&if......,then……）。

　　五、結論和教育啟示

　　本研究運用改進的卡片分類規則變化任務（DCCS）研究了3~4歲兒童在規則的理解和運用上的發展，得出以下結論：（1）3~4歲兒童在執行卡片分類規則變化任務時存在顯著的年齡差異，4歲組兒童的維度轉換能力顯著高于3歲組兒童。（2）測試圖片的抽象程度與規則的具體內容對3~4歲兒童的轉換成績無顯著影響。（3）大部分3歲兒童對規則的理解和動作執行存在嚴重分離現象，而4歲兒童中只有少數存在這種現象。

　　本研究探討的兒童對規則理解和運用的問題實質是兒童執行功能中認知靈活性發展的問題。執行功能與兒童的學習具有密切聯系。兒童學習新知識、面對具有挑戰性的問題時都需要有一定的執行能力，他們參與有創造性或靈活變化的活動也離不開執行功能。

　　執行功能中認知靈活性表現差的兒童常常比較固執，拘泥形式，在活動或程序改變時不易適應新情境的要求。此外，一些研究表明，執行功能中認知靈活性差的兒童在學習上會有困難，尤其是在數學學習上有困難�！�12〕對兒童執行功能任務的測查有助于診斷學習困難兒童和認知靈活性發展異常的兒童，例如孤獨癥兒童和多動癥兒童。一些臨床樣本表明這種診斷的靈敏度很高（例如威斯康辛卡片分類測驗能測試到兒童腦部受損的情況）。此外，通過與常模的比較，我們還能確定這些兒童的發展異常程度。對執行功能各個組成部分的細致分析有助于我們了解孤獨癥、多動癥兒童的真正缺陷所在。例如，孤獨癥兒童突出表現為認知靈活性差、比較固執，他們往往不能完成需要抑制前優勢反應的任務；而多動癥兒童在注意力轉換上沒有問題,卻難以維持注意力。通過這些研究，我們可以根據兒童具體缺陷提供有針對性的治療，為其創造合適的學習環境。

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　　來源：《幼兒教育》（教育科學）2007.11

　　新疆師范大學 董素芳 閔蘭斌

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