（发展与教育心理学专业论文）不同推理能力的小学生执行功能的研究.pdf

不同推理能力的小学生执行功能的研究 中文摘要 中文摘要 本研究采用测验和实验相结合的方法，考察小学生推理能力的发展现状，以 及对不同推理能力的小学生执行功能进行比较研究。 研究首先采用瑞文标准推理测验，对苏州市某小学五年级和三年级共1 4 0 名 学生的推理能力进行测查，进而根据推理测验的得分将小学生被试分为高、低推 理能力组，采用s p s s l 3 0 数据处理软件包，对高推理能力组和低推理能力组小学 生的推理得分进行统计分析；然后对高、低推理能力组小学生进行抑制、转换、 刷新三种执行功能的实验，运用独立样本t 检验统计方法对实验所获得的抑制、 转换、刷新三组数据分析。 研究发现： 1 小学生的推理能力具有发展性的特点，小学三年级的推理能力低于五年级 的；小学生推理能力的发展没有性别差异；高、低推理能力组的小学生在推理能 力及其五种具体能力上有显著性差异。 2 高推理能力组的小学生和低推理能力组的小学生执行功能的转换能力、刷 新能力具有显著性的差异，高推理能力组小学生的转换和刷新能力要好于低推理 能力组的小学生；而在抑制能力上两者没有显著差异。 关键词：推理能力执行功能抑制能力转换能力刷新能力 作者：高敏 指导教师：何华( 副教授) 不同推理能力的小学生执行功能的研究英文摘要 r e s e a r c h o ne x e c u t i v ef u n c t i o no fs t u d e n t si np r i m a r ys c h o o l w i t hd i f f e r e n tr e a s o n i n ga b i l i t i e s a b s t r a c t t os t u d yt h er e a s o n i n ga b i l i t ya n dt h ee x e c u t i v ef u n c t i o nc h a r a c t e r i s t i c so fc h i l d r e n i np r i m a r ys c h o o l ，b yu s i n gm e t h o d so ft e s ta n de x p e r i m e n t t oe x p l o r et h ee x e c u t i v e f u n c t i o nd e v e l o p m e n tb e t w e e nt h es t u d e n t sw i t hh i g l lr e a s o n i n ga b i l i t ya n dt h eo n e s w i t hl o wr e a s o n i n ga b i l i t y 14 0c h i l d r e ni np r i m a r ys c h o o lw e r es e l e c t e da n dt h er e a s o n i n ga b i l i t yo ft h e m w e r em e a s u r e db ys p m a c c o r d i n gt ot h er e a s o n i n gg r a d e s ，t h es t u d e n t sw i t hh i g h r e a s o n i n ga b i l i t ya n dt h eo n e sw i t hl o w w e r ec h o s e n t h e nt h ec h a r a c t e r i s t i c so ft h e i r u p d a t i n g 、i n h i b i t i n ga n ds h i f t i n ga b i l i t i e sw e r ee x p l o r e d a n dt h r e ee x e c u t i v ef u n c t i o n s b e t w e e nt h es t u d e n t sw i t hh i g hr e a s o n i n ga b i l i t ya n dt h eo n e s 、肮t l ll o ww e r ec o m p a r e d u s i n gi n d e p e n d e n t - - - s a m p l e st t e s t t h ec o n c l u s i o n sa r ea sf o l l o w s ： 1t h er e a s o n i n ga b i l i t ya r ed e v e l o p a b l e f r o mt h er e s u l t so fo u rs t a t i s t i c s ，t h e r e a s o n i n ga b i l i t yo fg r a d e3c h i l d r e ni ss i g n i f i c a n t l yl o w e rt h a nt h a to fg r a d e5c h i l d r e n a n dt h er e a s o n i n ga b i l i t yo fs t u d e n t si np r i m a r ys c h o o lh a sn os i g n i c a n td i f f e r e n c e b e t w e e nb o y sa n dg i r l s ；t h ed i f f e r e n c e sb e t w e e nt h eh i 9 1 la n dt h el o wa r es i g n i f i c a n t 2t h eu p d a t i n ga n ds h i f t i n ga b i l i t i e sb e t w e e ns t u d e n t s 蜥ml l i g hr e a s o n i n ga b i l i t y a n dt h eo n e sw i t hl o wr e a s o n i n ga b i l i t yh a v es i g n i f i c a n td i f f e r e n c e s t h eu p d a t i n ga n d s h i f f i n ga b i l i t i e so ft h el o wo n e sa r el o w e rt h a nt h a to ft h eh i 。g ho n e s ，w h i l et h e i n h i b i t i n ga b i l i t yh a s n os i g n i f i c a n td i f f e r e n c e k e y w o r d s ：r e a s o n i n ga b i l i t y ；e x e c u t i v ef u n e t i o n ；u p d a t i n g ；i n h i b i t i n g ；s h i f t i n g i i w r i t t e n b yg a om i n s u p e r v i s e db yh eh u a 苏州大学学位论文独创性声明及使用授权声明 学位论文独创性声明 本人郑重声明：所提交的学位论文是本人在导师的指导下，独立 进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文 不含其他个人或集体已经发表或撰写过豹研究成果，也不含为获得苏 州大学或其它教育机构的学位证书而使用过的材料。对本文的研究作 出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人承担本 声明的法律责任。 研究生签名：蚕丝 日 期：晕 f 学位论文使用授权声明 苏州大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆、清华大学论 文合作部、中国社科院文献信息情报中心有权保留本人所送交学位论 文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论 文本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的 保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布( 包括刊登) 论文的 全郭或部分内容。论文的公布( 包括刊登) 授权苏州大学学位办办理。 研究生签名： 址日期：孕婊 不同推理能力的小学生执行功能的研究 1 问题提出 1 问题提出 美国密歇根大学教育学院的德博拉鲍尔认为，数学具有吸引力的原因之一就 在于它能够引导学生进行奇妙的推理，推理培养在小学数学教育中具有至关重要 的作用。目前数学学习困难是学习困难研究的重要领域之一。当前从信息加工角 度研究数学学习困难问题渐已成为一种主导性范式。 有学者对执行功能( 抑制、转换、刷新) 和数学能力的关系进行了研究，相 关分析和回归分析发现，数学能力与执行功能任务测量都有显著相关，抑制、转 换和刷新都分别对数学能力存在显著回归效应( 文萍，2 0 0 7 ) 。而执行功能是受 大脑前额控制的。前额大约占大脑面积的三分之一。相对于其他部位来讲，前额 是大脑最晚发展的区域，儿童时期有针对性地发展执行功能会促进前额的发展。 作为影响数学学习能力的推理能力与执行功能之间又有着怎样的关系呢? z e t a z o ，f r y 及其同事( 1 9 9 8 ) 建立的认知复杂和控制理论( c c c 理论) 认为， 儿童推理的发展促进了执行功能的发展。 是否不同推理能力的小学生在执行功能不同方面的表现有差异昵? 因此，本 研究提出探索不同推理能力小学生的执行功能的差异。这一问题值得我们做初步 深入的研究。 不同推理能力的小学生执行功能的研究 2 研究回顾 2 研究回顾 小学数学教学大纲试用修订版在教学目的中明确指出，要“培养初步的思维 能力”。“思维”二字在现代汉语词典中解释为“在表象、概念的基础上进行 分析、综合、判断、推理等认识活动的过程。”心理学认为“思维”是人脑对客观 事物的一般特性和规律性的一种概括的间接的反映过程。思维的基本形式是概念、 判断和推理。思维能力的内涵对于小学生来说，主要指其分析、综合、抽象、概 括能力以及判断、推理能力。 小学数学教学中，不管是数学基本概念教学，计算教学或是应用题教学，都 不应忽视在学习数学知识的同时，培养学生具有初步的思维能力。应用题教学， 都是在有关概念的教学以后，应用有关概念进行判断和推理，从而使实际问题得 到解决的。而推理能力是一种比较重要的思维能力。 2 1 推理能力的已有相关研究 2 1 1 定义 ( 1 ) 推理 推理是从已知的或假设的事实中引出结论的过程，推理是形式逻辑的核心内 容，它是由一个或一些已知判断得出一个新判断的思维形式。推理所根据的判断 叫前提；由前提得出的判断，叫结论。 ( 2 ) 推理能力 推理能力是认知的重要成分，是思维的一种重要形式，同时也参与知觉、记 忆、表象、问题解决等一系列智力活动。数学课程标准在“学习内容 中重点 提到了六项内容，推理能力就是其中的一项：推理能力主要表现在能通过观察、 实验、归纳、类比等获得数学猜想，并进一步寻求证据、做出证明或寻求反例。 ( 3 ) 推理能力的研究工具 已有对推理能力的研究材料有两种：图形推理和文字推理，图形推理的材料 主要是瑞文标准推理测验，或者取自瑞文标准推理测验的一部分；文字推理主要 是自编词语或文字叙述材料，主要测查类比推理等，考虑n j l 童认知的发展，目 前对小学生的推理能力测试主要采用图形材料。 2 不同推理能力的小学生执行功能的研究2 研究回顾 2 1 2 图形推理的人格研究 王有智、欧阳仑( 2 0 0 6 ) 从大学生不同认知方式对图形推理水平影响的研究 中发现：认知方式不同组被试图形推理总成绩差异显著，场独立组最高，中间组 次之，场依存组最低，随着推理问题难度的渐增( b c d e ) 认知方式的作用效果 愈加明显，场独立组、中间组对图形类比推理( b ) 系统变化( c ) 和系列关系( d ) 的推理水平显著高于场依存组，对复杂抽象问题( e ) 的推理水平场独立组显著高 于中间组和场依存组，认知方式可解释图形推理总成绩2 8 9 的变异，结论得出认 知方式是影响图形推理的重要人格变量。 靖新巧选取瑞文标准推理测验中的1 2 题进行大学生场认知方式对图形推理影 响的眼动研究，实验结果表明，场认知方式和题目难度对图形推理测验成绩的主 效应显著；从眼动轨迹的整体分析看，场依存型和场独立型被试在总分的注视时 间和注视次数显著少于场依存型被试，场独立型被试的解题策略更加有效。 2 1 3 推理能力和工作记忆的关系 推理能力属于一种高级认知能力，而工作记忆目前己被认为是评价基本认知 能力的年龄和个体差异的一项重要而敏感的指标。早在2 0 0 0 年张清芳，朱莹就在 心理学动态上发表了工作记忆和推理一文，其中指出工作记忆影响推理 的方式是影响了加工过程中信息的保持，有限的信息保持能力是引起年龄差异的 主要原因之一。在推理中工作记忆不仅保持信息，而且为加工操作提供能量资源。 在推理中工作记忆起着重要作用，它是推理的核心。在对大学生就创造性思维， 类比推理和工作记忆三者的关系进行研究中，发现无论何种推理任务对被试而言， 推理中都有工作记忆的子成分的参与( 刘晟楠，2 0 0 6 ) 。 o b e r a u e r 等人( 2 0 0 5 ) 对工作记忆与推理关系的研究进行分析，发现工作记 忆与推理能力之间的相关达到0 8 5 ，并认为工作记忆是推理能力的很强有力的指 标。运用结构方程模型，对推理、工作记忆的子成分和注意之间的关系进行了探 讨，结果表明，存储功能是推理能力的最好预测指标，协调功能也能预测推理能 力，管理和注意的选择性方面对推理能力几乎没有作用。工作记忆子成分在推理 中能够解释变异，特别是存储和协调功能。 葛万年( 2 0 0 8 ) 对工作记忆容量、中央执行系统子功能、推理能力与高考成 绩的关系研究中发现：视空间工作记忆广度和数字工作记忆广度与推理能力也显 著正相关，其中视空间工作记忆广度任务与s p m 之间的相关度比数字工作记忆广 不同推理能力的小学生执行功能的研究2 研究回顾 度任务与瑞文推理测验之间的相关要高。 2 1 4 推理能力的策略研究 沃建中、李琪、田宏杰( 2 0 0 6 ) 在不同推理水平儿童在图形推理任务中的 眼动研究中发现在儿童在推理的过程中，不同维度对推理过程的影响存在一定 的层次：对形状、颜色维度的识别最容易，对大小维度的识别次之，对方向维度 的识别最难。解决图形推理问题时使用六种策略，它们分别是分析策略，不完全 分析策略，知觉分析策略，知觉匹配策略，格式塔策略和自主想象策略；不同年 龄儿童在解决不同类型题目时的策略使用表现出不同的特点，儿童在解决数量规 则题中，知觉分析策略在整个小学儿童阶段占主导地位，儿童到了五年级，分析 策略的使用人数开始超过使用知觉分析策略的人数。因此，有可能五六年级是图 形推理能力发展的一个关键年龄。 2 1 5 推理能力的特点研究 ( 1 ) 推理能力的年级、性别差异研究 推理能力是一种重要的认知能力，其水平的高低是认知发展的重要指标。对 盲童和正常儿童的推理能力的研究发现：类比推理的成绩及总成绩都是随着年级 的升高而提高的，无论是小学阶段的盲童还是正常儿童，其类比推理能力的发展 趋势是相同的。 林崇德( 1 9 8 1 ) 曾研究了小学生运算能力中的演绎和归纳推理能力的发展。 发现小学儿童的归纳推理表现出四种水平：i 算术运算中直接归纳推理。一年级 有5 6 7 、二年级有8 6 7 、三年级有9 2 7 、四年级有1 0 0 的人达到这一水平。 i i 简单文字运算中直接归纳推理的形式。一年级至五年级达到这种水平的比率为 6 7 、7 0 、8 0 、8 6 7 、9 6 7 。i i i 算术运算中间接归纳推理水平只有到了三 年级才会接近这种水平，四、五年级分别有6 6 7 和7 6 6 的人达到了这一水平。 i v 初步代数式的间接归纳水平，儿童只有到了四、五年级才会出现这种水平，四 年级有4 6 6 的人达到了这_ 水平，五年级有5 6 7 的人达到了这一水平。研究中 还发现，在小学儿童运算能力的发展中，掌握归纳与演绎两种推理形式的趋势和 水平是相近的( 产0 7 9 ) 。 袁素瑛( 2 0 0 2 ) 采用瑞文标准推理测验( r s p m c r ) 、艾森克人格问卷( e p q ) 及养育方式评定量表( e m b u ) 对西安市五所中专学校5 3 6 名中专在校生进行中专 生推理能力、人格特征与父母养育方式的相关研究，得出结论如下：中专生三四 4 不同推理能力的小学生执行功能的研究2 研究回顾 年级的学生的推理能力较强于一二年级，表现出随年级升高，推理能力渐渐增强 的趋势。男女中专生在推理能力方面无显著差异。 已有实证研究也表明中学生范围群体内，类比推理随年级的增长而增长，随 年龄的增长而增长。初一、初三、高二类比推理发展速度较快。中学男、女生类 比推理能力没有明显的差异。中学生类比推理、传递推理、演绎推理、归纳推理 发展不平衡。 张琴美( 2 0 0 3 ) 采用广西师范大学科学教育研究所自行研制的一套杠杆平衡 实验装置( 包括一副小型跷跷板和重量不等的1 8 个瓶子) 对真实的复杂情境下， 学生的科学假设检验思维进行研究后认为：中小学生在科学问题情境中的推理受 问题情境熟悉程度以及学生已有知识和经验的影响，初二学生比小学六年级学生 具有更好的假设检验的能力，初二学生正处在由逻辑推理向理性推理过渡阶段。 科学问题情境中的男女推理思维差异不显著。 ( 2 ) 推理能力探索分析 刘兰英( 2 0 0 0 ) 采用现代因素分析的方法，自编了“小学生数学推理能力测题”， 在杭州等地抽取了6 4 0 名被试，随机用其中的2 7 0 名被试资料进行探索性因素分 析，用剩下的3 7 0 个被试资料对可能模型进行了验证性因素分析，得出结论：小 学生数学推理能力结构成分包括五种成分的能力，即可逆推理能力、类比递推能 力、归纳推理能力、整分变换推理能力和演绎推理能力。 ( 3 ) 推理能力发展的年龄特点 古茂盛( 1 9 8 8 ) 曾研究了3 - 6 岁儿童推理的特点。研究结果表明：幼儿在完成 以实物( 图片) 为材料的作业中，已经出现明显的推理活动；在低幼阶段推理的 发展是跳跃式的，产生这些现象的主要原因，是由于不同年龄的幼儿的思维结构 存在着差异；低幼儿的思维是一维性的，5 - 6 岁幼儿的思维则是二维、三维的。杨 玉英( 1 9 8 3 ) 。也以3 7 岁儿童为被试，进行了推理发展过程的初步研究。研究表 明：3 岁组儿童基本上不能进行推理活动，4 岁组儿童的推理能力开始发生，5 岁 组儿童中大部分可进行推理活动，6 7 岁组儿童全部可以进行推理活动。而且幼儿 推理过程的方式也随着年龄的增长而发展，5 岁以前主要是运行展开式，5 岁以后 简约式开始占优势，5 - 6 岁是两种方式的迅速转化。 邵瑞珍等用词语类比的方法对小学阶段的儿童进行了类比推理的研究。结果 表明：类比推理能力发展存在年龄阶段性。刘建清( 1 9 9 5 ) 也曾用与邵瑞珍相似 不同推理能力的小学生执行功能的研究2 研究回顾 的研究方法，对9 1 2 岁小学进行了类比推理的研究，与邵瑞珍的实验不同的是， 刘建清在实验中加人了“认知策略 指导变量( 语词联想法与高位关系指导法) 。 研究结果表明，9 1 2 岁儿童类比推理能力的发展较为迅速，1 0 岁左右是发展快速 期，1 0 1 2 岁是推理方式转化的过渡时期，类比推理能力与知识、教育及环境因素 之间具有一定程度的依存关系，而且也不存在性别差异，认知策略对类比推理能力影 响明显。 2 2 执行功能的已有相关研究 2 2 1 定义 李丽，高小雁( 2 0 0 5 ) 在执行功能中刷新的研究范式介绍中指出：执行 功能是一种重要的高级认知加工过程，是为了实现一项特殊目标而将不同的认知 加工过程灵活整合并协同操作的功能。 p e m e r 等把执行功能定义为：负责高级行动控制的加工。它在维持一个内在的 特定目标，实现目标避免分心中尤为重要。它的本质是对其他认知过程进行控制 和调节，根本目的是产生协调有序的、具有目的性的行为。在日常生活中我们经 常要面对一些需要立即解决的问题并迅速恰当的做决定，包括可靠的计划、推理、 判断，并做决定和预测等，成功有效地完成这些任务，有赖于大脑正常的执行功能。 f u n a h a s h i s 认为执行功能是人类的高级认知功能，一般是指个体在实现某一特定目 标时，以灵活、优化的方式控制多种认知加工过程协同操作的认知神经机制。 g a z z a n i g a 等人认为执行功能是指个体在实施目的行为过程中以动态、灵活的方式 协调多个认知子系统活动的复杂认知过程。 周晓林( 2 0 0 3 ) 则认为执行功能是指在完成复杂的认知任务时，对各种认知 过程进行协调，其本质是对其他认知过程进行控制和调节；其中执行的根本目的 是产生协调有序、具有目的性的行为。 李红( 2 0 0 4 ) 将执行功能定义为有机体对思想和行动进行有意识控制的心理 过程：从整体上讲，执行功能涉及对思想和动作进行意识控制，它与多种能力的 发展有关( 如，注意、规则运用、心理理论等) ，主要涉及三个方面：意识、思想 控制和动作控制。 蔡厚德( 2 0 0 4 ) 对执行功能的定义是：指个体在实施目的行为过程中以动态、 灵活的方式协调多个认知子系统活动的复杂认知过程。 陈天勇( 2 0 0 5 ) 等认为：执行功能是一种控制所有其它认知活动的元认知过 6 不同推理能力的小学生执行功能的研究2 研究回顾 程，具体包括警觉、处理新异信息、抑制任务无关信息、计划和策略的实施、行 为监控、运用反馈对行为进行调节等。 2 2 2 执行功能的分类 z e l a z o ( 1 9 9 8 ) 等将执行功能划分为两类：一类是与眼窝前扣带回( o r b i t o f r o n t a l c o r t e x ，o f c ) 相联系“热”( h o t ) 执行功能，另一类是与背外侧前额皮质( d o r s o l a t e r a l p r e f r o n t a lc o r t e x ，d l p f c ) 相联系“冷”( c 0 0 1 ) 执行功能。前者以高度的情感卷 入为特征，需要对刺激的情感意义做出灵活评价；后者则更可能由相对抽象的、 去情景化的( d e c o n t e x t u a l i z e d ) 问题引发。 p e n n i n g t o n 等( 1 9 9 6 ) 把执行功能分为：定势切换和定势维持、干扰控制、抑 制、时空整合、计划和工作记忆。 f u s t e r ( 1 9 9 7 ) 又分为注意和抑制、工作记忆和计划等。 研究者h u g h e s ( 1 9 9 8 ) 认为执行功能的结构主要应包括三个维度：工作记忆， 心理灵活性和抑制性控制，其中心理灵活性也称认知灵活性。从实质上看，认知 灵活性的实质将工作记忆中的内容灵活地进行改变的能力，其中即包含了抑制控 制，又包含了工作记忆，是属于工作记忆和抑制控制混合的执行功能。 m i y a k e ( 2 0 0 1 ) 等用潜变量分析的方法考察了中央执行系统的统一性与多样 性。他们发现存在三种主要的执行功能，即信息刷新、优势反应的抑制和任务转 换功能。 c o l l e t t e 和l i n d e n ( 2 0 0 2 ) 采用神经成像的方法将执行功能分解为四种基本成 分：抑制、转换过程、刷新以及双任务协调。 抑制控制或执行控制是在追求认知表征目标时抑制对无关刺激反应的能力。 h a m i s h f e g e r 认为，抑制是一个主动的压抑过程，它能防止无关信息进入并保存在 工作记忆中，进而保证认知过程的完整性。工作记忆是指个体存储信息和加工信 息的平台。它是对信息暂时保持与操作的系统，在表象、言语、创造、计划、学 习、推理、思维、问题解决和决策等高级认知活动中起着非常重要的作用。认知 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。g - r a t t a n 和e s l i n g e r 提出认知灵活性的两种形式：反应灵活性和 自发灵活性。学习活动是一项复杂的认知活动，需要学生具有良好的执行功能。 综上所述，执行功能就是完成复杂认知任务时，个体通过对任务解决的认知 过程灵活地进行协调、优化、有意识控制，以确保认知系统产生协调有序、具有 7 不同推理能力的小学生执行功能的研究 2 研究回顾 目的性行为的监控机制。由于执行功能对人类行为的重要意义，被认为是人类的 高级心理功能，这种能力的获得与发展逐渐成为发展心理学家关心的热点问题。 2 2 3 执行功能的结构 关于执行功能的结构，p i n e d a 等把以下加工称为执行加工：自我调节、认知 控制、对现实刺激与反应的适时组织、行为计划和注意控制。s m i t h 和j o n i d e s ( 1 9 9 9 ) 认为，执行功能包含5 种过程：( 1 ) 注意和抑制：指注意与任务相关的信息和加工 过程，同时抑制无关信息。( 2 ) 任务管理：指在加工复杂任务时，将注意在不同 任务中进行转换。( 3 ) 编码：即在工作记忆中对信息进行的存储和加工。( 4 ) 计 划：指规划目标行为的加工序列。( 5 ) 监控：指更新和检查工作记忆的内容，以 决定下一步的加工。 美国心理学家m i y a k e 等( 2 0 0 1 ) 首次使用潜变量分析方法，以大学生为研究 对象，发现了注意转换能力、记忆刷新能力和抑制优势反应能力三种相对独立的 执行功能。我国心理学家陈天勇、李德明在此基础上，运用潜变量的分析方法， 进一步研究了注意转换、记忆刷新和抑制优势反应三种执行功能的可分离性以及 与年龄的关系。在陈天勇等的研究中，被试为1 8 8 5 岁的健康成年人1 4 2 名，完成九 项执行功能任务。结果显示该研究设计的九项执行功能任务有较好的信度；验证 性因子分析显示，九项任务与对应执行功能间的因子负荷较高( 汇聚性效度好) ， 而不同执行功能间的相关较低( 鉴别性效度好) 。陈天勇等的研究结果再次表明执 行系统不是单一的认知结构，可以分离为若干相对独立的执行加工过程。 英国心理学家h e l e nl c l a i r - t h o m p s o n 等以5 1 名小学生为被试，研究了任务 转换、刷新和抑制三种执行功能的可分离性及每种执行功能与工作记忆的关系， 并进一步研究了不同执行功能与学生学业成绩之间的关系。结果表明：年龄为1 1 1 2 岁的小学生中存在抑制功能和刷新功能的可分离性，但并未发现任务转换功能的 可分离性；发现三种不同的执行功能在某种程度上都与工作记忆有某种相关；另 外还发现，不同执行功能特点的学生在不同学科( 英语、数学、科学) 上的成绩 有所不同。 m i y a k e ( 2 0 0 0 ) 等研究者认为执行功能中的任务转换能力( s h i f t i n g ) 是指个 体的认知资源在多个任务、操作或心理定向上的切换，又称“注意转换”，是一项 十分重要的执行功能。刷新能力是指个体对工作记忆中的内容进行更新和管理的 能力，这种刷新功能负责对进入个体认知范围的新信息进行管理和译码，同时把 8 不同推理能力的小学生执行功能的研究 2 研究回顾 旧的无关信息替换为更新后的相关信息。这种能力与工作记忆容量密切相关。抑 制能力是指个体运用认知资源有意地对优势和自动反应做出抑制的能力。在多种 执行功能中，抑制功能的发展是执行系统发展的重要环节。大量神经心理学和脑 成像的研究表明，这类抑制优势反应任务与前额叶和前扣带回等脑区关系密切， 是一种重要的执行功能。甚至有研究者认为，执行功能有广义和狭义之分，广义 的方面是指包括抑制性控制在内的多种高级认知能力，而狭义的方面则仅指抑制 性控制。 2 2 4 执行功能的三个戍分的介绍 抑制( i n h i b i t i n g ) ：抑制是个体对认知过程或内容的压抑过程。h a m i s h f e g e r 认为，抑制是一个主动的压抑过程，它能防止无关信息进入并保存在工作记忆中， 进而保证认知过程的完整性。通常认为抑制控制分为三类：制止己激活但与任务 无关的信息的通达；压抑不适宜的优势反应：压制不再相关的信息的激活。抑制 过程研究的任务有很多：s t r o o p 范式，停止信号任务，g o - n og o 任务，f l a n k e r 任 务，s i m o n 任务，l u r i a 手游戏，返回抑制任务，负启动范式等。国内外研究中最 多见于采用经典的s t r o o p 范式来测量抑制成分。 转换( s h i f t i n g ) ：转换是指个体适当地反应变化以符合新情境的要求，保持思 维反应和动作的灵活性。这是一种在指导语指引下的、内源性的注意控制机制， 具体体现为，当两项任务竞争同一认知资源时，对这两项任务相互转换的控制过 程。通常采用任务转换范式来研究转换加工。 刷新( u p d a t i n g ) ：是执行功能的重要部分，指执行功能根据新呈现的信息不 断更改工作记忆的内容的过程。刷新是指个体存储信息和加工信息的平台。它是 对信息暂时保持与操作的系统，它在表象、言语、创造、计划、学习、推理、思 维、问题解决和决策等高级认知活动中起着非常重要的作用。对于刷新功能的研 究常采用活动记忆范式( r u n n i n gm e m o r yp a r a d i g m ) 、n - b a c k 范式。刷新作为 一种很重要的功能，体现了人们不断对记忆内容进行修正的能力。 2 2 5 执行功能与数学能力的关系研究 文萍、张莉( 2 0 0 7 ) 等对6 4 名小学一年级儿童的执行功能( 抑制、转换、刷 新) 和数学能力的关系进行了研究，相关分析和回归分析发现，数学能力与执行 功能任务测量都有显著相关，抑制、转换和刷新都分别对数学能力存在显著回归 效应；在此基础上，建立了执行功能及其对儿童数学能力的预测模型。结果表明， 9 不同推理能力的小学生执行功能的研究 2 研究回顾 抑制控制转换和刷新都能对数学能力产生直接影响，但抑制控制还通过转换和刷 新对数学能力产生间接影响。说明儿童数学能力的认知差异，主要在于抑制控制 能力的差异，而抑制控制的差异又导致转换和刷新能力表现的差异。 2 2 6 不同年级学生执行功能研究 李美华( 2 0 0 6 ) 等在对不同年级学生执行功能发展水平的研究中发现：在工 作记忆、抑制控制力、认知灵活性的发展随着年级( 或年龄) 的增长而发展。即 高二学生工作记忆，抑制控制力，认知灵活性最好，初二学生次之；五年级学生 再次之；三年级学生最差；各年级之间存在显著差异。研究结果来看，确实证明 执行功能的三个主要成分是紧密联系的，即工作记忆任务中包含抑制控制，而认 知灵活性任务中既包含了抑制控制，又包含了工作记忆。并且执行功能的三个主 要成分与儿童青少年的学业成绩有不同程度的高相关，同时它们的发展都是随着年级 ( 年龄) 的升高而增长。 2 2 7 执行功能发展的年龄特点 执行功能的发展研究总体上揭示了：( 1 ) 执行功能最早出现在发展早期，约在 出生第一年末；( 2 ) 重要的发展变化出现在2 5 岁，1 2 岁左右达到许多标准执行 功能测试的成人水平，某些指标持续发展到成年期；( 3 ) 在学前期及以后，执行 功能各方面都存在系统性的变化，它们之间是相互促进，共同发展的：( 4 ) 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；( 5 ) 不同的儿童期 发展障碍( 如孤独症和多动症) 可能引起执行功能不同方面的缺陷。 刘莉湘君( 2 0 0 7 ) 对6 1 1 岁的执行功能研究，采用国内外研究执行功能的经 典任务( 如s t r o o p 范式，n - b a c k 范式等) 进行实验，对转换、刷新和抑制分别选 取了两种代表性的任务来进行研究，实验结果发现，总体而言，执行功能快速发 展的时期为6 - 8 岁之间，9 1 1 岁之间则呈现出发展缓慢的特点。7 8 岁是儿童数字 抑制能力发展快速的阶段，8 1 1 岁儿童的数字抑制能力发展不明显。6 7 岁这一阶 段都是执行功能转换维度发展的关键期之一，8 1 1 岁之间儿童在转换维度上的发 展较平缓。数字刷新与类词刷新发展的关键期都在6 - 8 岁这一阶段，而从9 岁开始 一直到1 l 岁，这一能力的发展变化不显著。6 8 岁是正常儿童抑制反应能力快速 发展的关键期之。 2 2 8 研究范式 发展心理学研究儿童冷执行功能和热执行功能的常用方法，包括搜寻任务、 规则运用任务、优势规则抑制任务、矛盾冲突任务、问题解决任务、图片工作记 l o 不同推理能力的小学生执行功能的研究2 研究回顾 忆任务、心理理论任务、延迟满足任务、儿童博弈任务和反向择物。 当前执行功能的主要研究范式包括w s c t 卡片分类任务、延迟反应任务、 s t r o o p 任务及其变式、轨迹形成任务( t r a i l m a k i n gt e s t ) 、汉诺塔任务、数字随机 生成任务等。其中w s c t 卡片分类任务被认为是对执行功能最全面、标准的测查， 但此测验耗时很长且操作复杂。m i y a k e 等研究认为，w s c t 卡片分类任务主要可 以测查注意转换能力，汉诺塔任务主要可以测查抑制能力，数字随机生成任务主 要可以测查抑制能力和刷新能力。但已有的这些测验范式都不能测查出执行功能 的某个单一方面。 m i y a k e 等运用潜变量分析的方法，总结了九种不同的实验范式，分别可考察 出三种执行功能；我国中科院心理所的陈天勇等在此基础上制定出的实验范式也 可分别考察不同的执行功能。 综上所述，已有的对执行功能的研究表明，工作记忆与执行功能有相关，而 且数学能力也与执行功能显著相关，而推理能力是数学能力的一种，当前对推理 能力与执行功能的探讨尚无，本研究提出从注意转换能力、记忆刷新能力和抑制 优势反应能力三种相对独立的执行功能方面，分别选取了数字s t r o o p 任务、色点 位置刷新任务、局部整体图形转换任务对不同推理能力的小学生进行执行功能的 实验测查比较。 不同推理能力的小学生执行功能的研究3 研究目的与意义 3 研究目的与意义 3 1 研究目的 本研究旨在运用实验与测验相结合的方法，研究小学生的推理能力的发展情 况，以及不同推理能力的小学生的执行功能的差异，进而在前人研究的基础上对 不同推理能力的小学生执行功能进行比较分析。 3 2 研究意义 3 2 1 理论意义 执行功能已经成为发展心理学中最活跃的研究领域之一，被誉为“一个具有 广阔理论前景和应用前景的研究领域”。要揭示执行功能发展的特点，必须进行更 深入的研究。本研究把学生分成高推理能力组和低推理能力组，考察不同推理能 力的小学生发展情况；然后通过执行功能的实验，旨在发现推理能力不同的小学 生的执行功能是否存在差异，以及在执行功能哪些方面存在差异，探讨不同推理 能力小学生的执行功能的发展特点。 研究采用分组的方式，创新性的把执行功能和推理能力放在一起进行研究， 丰富了执行功能这一研究领域。 3 22 实践意义 研究通过测验、实验研究，了解小学生不同推理能力的发展现状，和探讨不 同推理能力的学生在执行功能上的差异所在，对以后针对性进行训练，发展执行 功能，提高能力，及时促进小学生执行功能的发展，具有重要的意义：以期帮助改 善当前数学学习的困难儿童，有助于培养小学生适应各种学习环境的创新能力，最 终达到在对新知识的融会贯通基础上创新，以及在多变的环境下能愉快地生活、 学习、工作，这也为研究人类执行功能的毕生发展与人的学习等教育活动打下了 基础。 1 2 不同推理能力的小学生执行功能的研究 4 研究一 4 研究一小学生推理能力的测验研究 4 1 研究目的 将小学生根据推理能力分成高、低组以及考察小学生推理能力的发展 4 2 研究假设 假设1 高推理能力组小学生和低推理能力组小学生的推理成绩有显著差异； 假设2 小学生推理能力具有发展性特点：五年级学生推理成绩显著高于三年 级学生的； 假设3 小学生推理能力没有性别差异：男生与女生的推理能力发展水平相当。 4 3 研究工具 4 3 1 瑞文标准推理测验的简介 瑞文推理测验是一种纯粹的非文化测验工具，被广泛应用于无国界的智力 和推理能力测试，属于渐近性矩阵图，瑞文测验分四个类型，即s p m ( s t a n d a r d p r o g r e s s i v em a t r i c e s ) 、c p m ( c o l o r e dp r o g r e s s i v em a r t r i c e s ) 、c r t ( c o m b i n e dr a v e n s t e s t s ) 和a p m ( a d v a n c e dp r o g r e s s i v em a t r i c e s ) 。 瑞文标准推理测验，即s p m ，也翻译为瑞文标准渐进矩阵( r a v e n ss t a n d a r d p r o g r e s s i v em a t r i c e s ) ，简称r s p m ，是英国心理学家j c r a v e n 设计的非文字测验。 瑞文以英国的1 4 0 7 名儿童、3 6 6 5 名军人和2 1 9 2 名平民，共7 2 6 4 人的测验结果为 基础，确定了常模，使之标准化，于1 9 3 8 年公布施行。该测验问世以来，很快引 起学界普遍的使用和研究，至今仍在国内外心理学界和医学界广泛使用。 瑞文标准推理测验( s p m ) 一共有6 0 张图，由五个单元的渐进矩阵构图 组成，每个单元在智慧活动的要求上各不相同，总的来说，矩阵的结构越来 越复杂，从一个层次到多个层次的演变，要求的思维操作也是从直接观察到 间接抽象推理的渐进过程。 瑞文标准推理测验分为5 个部分，每一组中包含有1 2 道题目，也按逐渐增 加难度的方式排列。每个题目由一幅缺少一小部分的大图案和作为选项的 6 8 张小图片组成。测验中要求被测者根据大图案内图形间的某种关系一这 不同推理能力的小学生执行功能的研究4 研究一 正是需要被测者去思考，去发现的，看小图片中的哪一张填入( 在头脑中想 象) 大图案中缺少的部分最合适。 瑞文标准推理测验的结果有原始分、等级、百分位数和智商等表示方式。 4 3 2 中国城市修订版瑞文标准推理测验的内容 本测验选用张厚粲主修的瑞文标准推理测验( 中国城市修订版) ，简称 r - s p m c r 。r - s p m c r 是渐进性图形推理测验，分为a 、b 、c 、d 、e 五组，每 组1 2 题： a 系列主要测查对图形的观察，比较与想象能力，即知觉辨别能力； b 系列主要测对图形的类比能力，指类别比较能力； c 系列为比较推理能力，测对图形系统变化的认识； d 系列测对图形排列与系统变化的认识，即系列关系能力； e 系列测对图形分析与综合的能力，抽象推理能力。 被试的任务是认识图形变化规律，在被选答案中找出合适的小图案以补充主 题图中的缺失部分，并把该图案的序号填入答案纸上相应的格子里。 图d 西 d 函固 图1 瑞文标准推理测验的例图a 1 4 3 3 瑞文标准推理测验( 中国城市修订版) 的信效度 张厚粲老师经过研究修正，指出瑞文标准推理测验是有效的，在中国城市人 口中使用是有较高的准确性的。 中国城市修订版瑞文标准推理测验的分半信度为0 9 5 ，间隔1 5 天的复测信度 0 8 2 , 间隔3 0 天的复测信度为0 7 9 ，同时效度是0 7 0 。 4 3 4 瑞文标准推理测验的结果解释 推理能力用正确题数即原始得分表示：瑞文标准推理测验一共6 0 题，题 1 4 不同推理能力的小学生执行功能的研究4 研究一 目难度由低到高，答对一题得1 分，满分6 0 分。 智力水平：瑞文标准推理测验被广泛运用于智力水平的测查，转换瑞文标 准推理测验的智力分数的方法如下： ( 1 ) 确定每一受试人的实际年龄，即用测验日期减去出生日期，得到年龄。 要求精确到年、月、日。如：施测日期是1 9 8 7 年4 月1 日，某人出生日期1 9 7 8 年5 月1 2 日，实龄为：8 岁1 0 个月1 9 天。 1 9 8 741一一一1 9 8 61 53 1 19 7 851219 7 85】2 81 01 9 年月 日年月日 ( 2 ) 根据受试人的实际年龄，找出他所属的年龄组。本测验年龄分组每半岁 组是从3 个月1 天至8 个月3 0 天，每整岁组是从前一年9 月1 天至下一年2 个月 3 0 天( 例如9 岁半组从9 岁3 个月1 天至9 岁8 个月3 0 天，1 0 岁从9 岁9 个月l 天至1 0 岁2 个月3 0 天) ，前面的例子实龄为8 岁1 0 个月1 9 天应归于9 岁组。然 而1 7 岁以上的计算方法有所不同，其年龄分组是以某一年龄阶段的下限为标志的， 例如1 7 1 9 岁组指1 7 岁o 月1 天至1 9 岁1 1 月3 0 天的被试，2 0 岁组是指2 0 岁0 月1 天至2 9 岁1 1 月3 0 天的被试，3 0 、4 0 、5 0 、6 0 岁组也是如此，7 0 岁组指所 有大于或等于7 0 岁1 天的老人。 ( 3 ) 根据原始分数转换为标准分：标准分以百分等级表示 ( 4 ) 根据标准分数对被试智力水平做出评价，其中测验标准分等于或超过 同年龄常模组的9 5 ，为高水平智商，测验标准分低于5 ，为智力缺陷。 4 3 5 研究步骤 ( 1 ) 测试阶段 首先把指导语( 附录1 ) 告诉被试，引导被试完成测验中的第一幅图形测验 a 1 ，在被试熟悉测验要求后，由被试完成瑞文标准推理测验，测验时长4 5 分钟左 右。 ( 2 ) 对数据处理阶段 i 统计回收结果，将学生的原始得分换算成对应的智力百分等级，排除高水 平智力者和智力缺陷者： 不同推理能力的小学生执行功能的研究 4 研究一 i i 根据有效的测验题数得分进行分