執行功能訓練與學業成就關系研究

倪文錦

〔摘要〕執行功能是個體順利完成特定任務的重要心理過程，具有一定可塑性。研究發現，執行功能與兒童學業成就關系密切，表現為執行功能更高的兒童學業成就更高，并且執行功能訓練可以提升學業成就。但也有研究者認為，沒有明顯證據支持這些結論。本研究綜述了目前執行功能訓練與學業成就的相關研究，以期為今后的研究者們提供一些有益的思考。

〔關鍵詞〕執行功能；學業成就；關系

〔中圖分類號〕 G44 〔文獻標識碼〕A 〔文章編號〕1671-2684（2017）25-0006-06

一、引言

執行功能（executive function）是個體對認知活動進行有意管理與指導以完成特定任務的一組高級心理過程[1]。盡管現有文獻對執行功能的構成尚有爭論，但多數研究者認為它至少包含三個主要成分，即工作記憶（working memory）、抑制控制（inhibitory control）和注意轉換及認知靈活性（attention shifting and cognitive flexibility）[2]。執行功能在個體認知行為發展中起著重要作用[3]，而其與學業成就關系問題是目前教育心理學領域關注的研究熱點之一。大量研究發現，執行功能與學業成就關系密切[4-6]。例如，有研究表明工作記憶能力差的兒童往往學業表現不佳[7]，而具有較高工作記憶水平的兒童有著較高的學業成就[8]。另外，執行功能與兒童數學、閱讀和寫作等核心課程的學業成就均有顯著關聯[9-10]。

基于執行功能與學業成就的密切關系，研究者們探討了執行功能訓練能否有效提升兒童學業成就的問題。有研究發現，接受執行功能訓練的兒童與其他兒童相比，取得了更高水平的學業成就。例如，有研究發現利用空間訓練可以改善6～8歲兒童在數學任務中的表現[11]。另外，兒童通過執行功能策略訓練會更容易理解所呈現的數學問題[12]。而執行功能訓練對于低學習能力的特殊兒童來說效果更好[13]。例如，有研究采用PASS（計劃、注意、同時、連續）認知策略在數學課堂中進行執行控制訓練，結果發現，受過執行控制訓練的特殊兒童在數學標準化成就測驗和個性化韋氏測試中成績優異[14]。

以上研究證據都提示著執行功能訓練有可能用于提升兒童學業成就。但是，目前也有一些研究發現，并未有可靠證據表明執行功能訓練可以幫助兒童取得更高的學業成就。有研究者對工作記憶訓練項目進行元分析后發現，這些訓練項目可以對個體的工作記憶能力產生短期影響，但并未發現這些短期性改善能夠導致個體其他技能的提高，包括言語能力、字詞解碼或算術能力[15]。Head Start REDI 學前計劃（旨在通過積極的課堂管理、特定贊揚和支持、情感輔導等干預措施促進兒童自我控制）利用多維度卡片分類任務（dimensional card sort task）、后向字跨度任務（backward word span task）等進行執行功能測驗后發現兒童執行功能改善，但并未發現這些干預提升了兒童的學業成就[16]。

綜上所述，雖然大量研究關注執行功能訓練對兒童學業成就的干預效果，但并沒有得到一致的結論。因此，本研究將綜述目前執行功能訓練與學業成就的相關研究，以期為今后的研究者們提供一些借鑒。

二、執行功能訓練

（一）工作記憶訓練

工作記憶是一種能夠短暫儲存和加工信息以引導個體行為的有限記憶系統，由中央執行系統（central executive）和特定領域的短期存儲系統（包括語音環和視覺空間模板）組成[17]，它是執行功能中最關鍵的組成部分。例如，兒童在完成學習任務過程中會感知和儲存信息，而學習任務的完成則與個體的工作記憶容量相關并受其制約[18]。Miyake[19]將工作記憶細化為工作記憶刷新（working memory updating），即在對新任務有關信息進行編碼、監控和儲存的同時，去除舊有的與任務不相關的信息。工作記憶刷新訓練旨在提升個體對刺激的識別能力及對無關信息的抑制能力，從而達到對大腦記憶內容的不斷修正。常用的任務有：類詞刷新任務（keep track task）、N-back任務（N-back paradigm）[20]和活動記憶任務（running memory task）[21]。

（二）抑制控制訓練

抑制控制是指避免產生不符合當前需要或不恰當行為反應的能力，這對于個體基于特定環境變化做出目標指向的行為極為重要[22]。例如，良好的抑制控制能力可以幫助兒童在學習過程中有意識控制自身學習疲勞、分心或因難題而引起的學習焦慮[23]。抑制控制訓練就是旨在提升個體在加工信息過程中對無關刺激和行為的抑制能力[24]。常采用的任務有：Stroop 任務、Go-NoGo 任務和停止信號任務（the stop-signal task）[25]。

（三）注意轉換及認知靈活性訓練

注意轉換是根據任務和情境變化需要對知覺和反應偏向進行重組的心理控制過程[26]。認知靈活性類似于避免“功能固著”，具體指個體在問題情境中能夠意識到不同解決途徑的存在，并以靈活的方式適應新情境，實現特定目標的能力[27]。認知靈活性與兒童學習關系密切，在實際教學中，認知靈活性強的兒童能根據具體知識同化順應從而生成新的知識框架而認知靈活性差的兒童知識遷移能力則較弱[28]。注意轉換及認知靈活性訓練旨在提升個體任務轉換的反應能力。常采用的任務是轉換任務（switching task），具體可以包括加法-減法轉換任務（plus-minus task）以及局部-整體任務（local-global task）等[21]。

三、執行功能訓練與學業成就

目前，國內單純關注兒童執行功能發展或學業成就的研究很多，但將二者相結合的研究則較為稀少。有證據表明，認知過程中的執行功能與兒童學業成就確實息息相關，例如，兒童學習時需要提前計劃，集中注意力和記憶先前經驗[29]。從理論上來看，執行功能至少以兩種不同的方式影響著兒童在學校環境中的學業表現。一是執行功能能促進兒童使用和進一步發展學習所必需的認知能力[30]。從這個角度來說，執行功能過程是學習各科知識的先決條件或者說是認知支持。例如，刷新工作記憶能力常被認為是學習數學過程的必要條件[31]。二是執行功能可以幫助兒童遵守課堂規則并且從各種社會環境（例如，大團體、小團體、合作或獨處等）中獲得學習經驗。執行功能可以促進或抑制兒童與他人的交往，從而通過兒童的社交技能和問題行為間接地影響學習[32]。endprint

因此，許多研究者嘗試通過執行功能訓練來提升兒童學業成就。例如，在對希臘幼兒園兒童使用非單詞重復練習進行語音環工作記憶訓練的研究中發現，接受非單詞重復訓練的兒童在第一年學年結束時，閱讀分數相比于對照組有顯著提升[33]。還有研究者利用心靈工具課程（the tools of the mind curriculum）（該課程強調兒童自我調節發展和游戲在教育中的作用）對幼兒園中3～4歲兒童進行實驗，然后比較兒童的社會行為、語言和識字率的增長，結果發現心靈工具課程可以提高兒童的執行功能，同時，兒童的社會行為發生改善，學業成就也有所提升[34]。當執行功能活動融入幼兒園的識字、數學和科學學習活動中時，研究發現執行功能對兒童學業成就產生了積極影響。特別是在數學學習活動中，增加促進注意轉換和認知靈活性的訓練后，發現兒童的流體智力也有所提高，進而對兒童的數學成績產生了積極作用[35]。

不過，執行功能與學業成就的關系復雜，有研究發現其子成分與學業成就之間的關聯性存在差異，例如，有研究對36名正常兒童進行應用題解題策略訓練后發現，在兒童進行策略訓練后，刷新功能有了顯著提升，轉換功能有較大提升但未達到顯著水平，抑制控制則無明顯變化[36]。這就意味著通過抑制控制訓練可能無法達到提升兒童學業成就的效果。也有研究發現工作記憶和數學成就之間有很強的關系，然而抑制控制和數學成績之間沒有顯著關聯[37]。另外，執行功能子成分在預測不同文化背景的兒童學業成就上也存在差異，例如，在對來自中國和美國兩種不同文化背景下的學齡前兒童進行跨文化分析中發現，工作記憶是中文閱讀成就的預測因素，但不是英文閱讀成就的預測因素。注意轉換能夠一致地預測中美學齡前兒童的閱讀成就，而抑制控制卻無法預測任何一個國家兒童的閱讀成就[38]。

另外，有研究發現，通過兒童在視覺辨別任務中的表現能預測我國香港和臺灣兒童的閱讀成就，但在英國兒童的閱讀成就和視覺技能之間卻沒有發現這種預測關系[39]。這就意味著執行功能訓練可能對于不同文化背景的兒童學業成就產生的效用會存在差異。在對2036名5至17歲兒童的大樣本調查中發現，執行功能訓練對兒童學業成就產生的效用會因兒童成長環境、時間等因素發生顯著變化[40]，惡劣的成長環境例如遭遇逆境、被忽視等都可能阻礙其執行功能的發展從而阻礙了其學業成就的提升[41]，而積極的成長環境例如受到關注、家庭經濟條件改善等則能促進其執行功能的發展從而提升其學業成就[42]。這些研究結果的不一致說明目前還并不能斷定執行功能訓練能夠提升兒童學業成就。

產生這些不一致的研究結果的原因可能有多種，例如執行功能訓練對象年齡的不同。現有研究已表明，執行功能會在兒童的整個學業生涯中持續發展，因此執行功能訓練的效果也會隨著時間的變化而變化。也有可能源于執行功能訓練內容的影響，例如，有些研究將執行功能訓練劃分成抑制控制、工作記憶和注意轉換三種，而有些研究只包括工作記憶和抑制控制的措施。此外，還有可能由于樣本數量大小的影響。例如，St Clair-Thompson和Gathercole[44]將樣本數量確定為51名兒童，而Espy，Mcdiarmid和Cwik等人[43]則選取了96名兒童，van der Ven[45]的研究中樣本量為211。最后，還可能是由于數據分析方法的不同。因此，未來需要通過更多的研究，以便能夠得到關于執行功能訓練與學業成就之間關系的更準確結論。

四、總結與展望

大量研究已經證實，執行功能與學業成就的密切關系，其對學生的成長與發展的重要性更是不言而喻[46]。學校作為兒童教育的主陣地，相關教育人員應有意識采取各類有效教學手段和策略以促進兒童獲取更高水平的學業成就。基于前文總結的證據，我們有理由相信，執行功能訓練有助于兒童更好地成長和發展。今后的研究可以從以下方面著手。

（一）進一步探索執行功能訓練在學校教育中的應用

雖然目前國內相關實證研究并不多，但已有的證據表明，執行功能訓練對兒童各方面確實帶來明顯益處。例如，執行功能訓練有助于學生核心技能的提升。執行功能在數學和閱讀等核心課程學習中發揮著重要作用[47]。一些研究者已經發現執行功能訓練可以顯著提升學生的數學和閱讀能力[48]。相比于其他能力，數學和閱讀等核心技能的提升能夠迅速遷移至其他方面，給兒童的成長帶來更大的優勢。因此，執行功能訓練不僅有助于直接幫助學生在數學和閱讀方面取得更高成績，同時也間接提升了學生的整體學業成就。

（二）嘗試拓展學業成就的評估手段

當前的研究大多以學業成績作為學業成就的指標，也有個別研究評估了個體在社交技能、學校適應和社會實踐等方面的表現[49]，但只是發現了相關關系，并沒有明確執行功能訓練對這些指標的影響。單純以學業成績為指標來衡量執行功能訓練對兒童學業成就的作用是不全面的，這也不符合兒童全面發展和素質教育的要求。今后的研究應當拓寬評估手段，深入探索執行功能訓練對兒童各方面的影響，諸如兒童的情緒調節與控制、同伴關系、知識應用與遷移、學習興趣與方法等。

（三）進一步明確執行功能訓練對特殊兒童的學業矯治成效

已有的一些證據表明，執行功能訓練能夠顯著提升特殊兒童學業成就[50]。但當前研究對執行功能訓練作用于特殊兒童的學業矯治還處于探索階段。近年來，自閉癥譜系障礙、注意缺陷綜合癥和學習障礙等身心障礙困擾著大量學齡兒童。如果執行功能訓練能為這些特殊兒童帶來顯著益處，這將有助于他們更好地進行學校適應以及完成學業任務。同時，執行功能訓練作為一種相對容易理解、操作簡便的訓練方法，可能更易于在特殊兒童中開展。總之，特殊兒童是值得關注的群體，作為一種有可能廣泛推廣使用的教學輔助手段，其對少數群體的作用成效應該得到確認。

（四）開發操作性更強的執行功能訓練方法

研究者們已經開發了一系列執行功能訓練的方法，如N-back任務、Go-NoGo 任務和Stroop 任務[20，25]。但他們都存在方法枯燥、容易疲勞以及依賴于電子設備的缺點。如果確定執行功能訓練可以給兒童帶來明顯的益處，那么開發出操作性更強的訓練方法則顯得十分重要。單一的訓練方法很容易讓兒童感到無聊并可能影響心情，進而降低訓練效果。而對電子設備的過度依賴則使一些偏遠農村地區兒童接受訓練的可能性降低，增加了訓練成本，同時降低了靈活性。因此，今后的研究可以進一步發展操作性和普適性更強的訓練方法。endprint

（五）嘗試開展基于家庭和游戲的執行功能訓練

我們關注了執行功能訓練在學校教育中的應用[5]，但基于家庭和游戲的執行功能訓練也是值得嘗試的方向。

首先，學校主導的執行功能訓練可以確保時間、地點、方法和訓練量的標準化，而基于家庭的訓練則在時間和空間上具有更大的適應性。這種適應性有助于緩沖時間沖突、重大事件等對訓練開展的影響。

其次，基于家庭的執行功能訓練也為開展個性化訓練和融入親子互動帶來了可能。差異化的訓練方案可能會更好地發揮執行功能訓練效用。融入親子互動則有助于建立和維護更加親密和諧的親子關系。

最后，游戲化的執行功能訓練也可以讓兒童在訓練過程中感受到更多趣味，這也符合新時代背景下快樂學習的理念。

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（作者單位：北京師范大學教育學部課程與教學研究院，北京，100875）

編輯/劉 揚 終校/于 洪endprint