兒童執行功能與早期學業能力的關系：學習品質的中介作用 *

張 莉

(華東師范大學教育學部，中國基礎教育質量監測協同創新中心華東師范大學分中心，上海 200062)

1 引言

兒童入學前所具備的技能對其學業學習及成人期的發展影響深遠。這其中，早期學業能力具有奠基作用（Duncan et al., 2007）。近年來，研究者發現了能夠提升早期學業能力，減少學業差距的兩大領域一般性要素—執行功能與學習品質（Beisly, 2020）。執行功能是個體為了執行目標導向的行為而有意控制注意、思維及行為的認知過程，主要包括注意和認知的靈活轉換，工作記憶和抑制控制三大成分，被譽為“大腦的交管系統”（Center on the Developing Child at Harvard University, 2011）。歐美及我國多項研究使用“頭-腳-膝蓋-肩膀”（head-toes-knees-shoudlers,HTKS）任務考察兒童執行功能，均發現學前期執行功能能預測早期及中小學，甚至長期的學業能力（Ahmed, Tang, Waters, & Davis-Kean, 2019；Gestsdottir et al., 2014； Liu et al., 2018； Zhang & Rao,2017）。

除了認知功能，兒童的學習也有賴于一系列與學習相關的行為和技能—學習品質。學習品質反映兒童參與學習活動及為達成目標所表現的態度、習慣、學習風格及行為方式等（Kagan,Moore, & Bredekam, 1995）。盡管多個國家已將此納入國家層面的兒童學習標準或者課程指南中，但相關的研究較為滯后。目前，研究者對學習品質內涵尚未達成共識，但普遍關注好奇心和興趣、主動性、堅持性、專注力及問題解決能力等要素（索長清, 2019）。有關學習品質的研究通常探討其對學業發展的影響。研究顯示，學前期的學習品質，不僅能夠預測學業準備（Vitiello,Greenfield, Munis, & George, 2011），影響中小學學業成績（Duncan et al., 2007； McDermott, Rikoon, &Fantuzzo, 2014； Razza, Martin, & Brooks-Gunn,2015），也能夠預測成人期數學和閱讀成就以及大學能否順利畢業（McClelland, Acock, Piccinin, Rhea, &Stallings, 2013）。但Beisly，Kwon和Jeon（2020）發現，學習品質僅能預測早期數學能力。張莉和周兢（2018）發現，堅持性對早期語言和數學能力預測作用顯著，而好奇心和興趣僅能預測語言能力?？傮w而言，學習品質與兒童學業發展存在關聯，特別是數學，而與語言能力的關系則不明晰。

以上研究顯示了學習品質和執行功能對學業發展的重要性。近年來，已有少量研究關注這兩大要素對學業學習的共同作用。Vitiello 和Greenfield（2017）認為，學習品質在執行功能與學業學習間起重要作用。執行功能在個體達成目標的過程中激活恰當的應對方式，抑制不合適的反應（Johnson,Chang, & Lord, 2006）。在學習情境下，為達成學習目標，兒童通常表現出積極的學習品質。執行功能為此提供了支持，從而有助于學業學習（Nesbitt,Farran, & Fuhs, 2015； Vitiello et al., 2011）。少量研究考察了學習品質對執行功能與學業發展關系的中介作用。Bohlmann 和Downer（2016）發現，兒童學習品質中的任務參與度對抑制控制與表達性詞匯（模型1）關系的中介作用顯著，而對抑制控制與理解性詞匯（模型2）及早期閱讀能力（模型3）的關系則無中介作用，在這三個模型中，任務參與度僅預測表達性詞匯。兩項追蹤研究顯示，學習品質對執行功能與兒童閱讀和數學能力發展的關系起部分中介作用（Nesbitt et al., 2015； Sung &Wickrama, 2018）。然而，也有研究指出，學習品質并非執行功能和學業成績關系的中介變量，執行功能可能是學習品質與學業發展的中介變量，或者與學習品質存在雙向關系，進而促進學業發展（Brock, Rimm-Kaufman, Nathanson, & Grimm,2009； Vitiello & Greenfield, 2017）。由此可知，關于學習品質是否為執行功能和學業能力關系中介變量的結果并不一致，有待更多研究驗證。本研究將根據以上文獻，分別驗證學習品質作為中介、執行功能作為中介以及學習品質和執行功能互為相關三個模型，探討兩者對早期學業發展的作用機制，以期為幫助兒童做好入學準備與學業適應提供參考依據。

2 研究方法

2.1 被試

從上海市浦東新區選取區級示范園、一級園和二級園各兩所，從各園所隨機選取小、中、大班各一個，共18 個班級。在每個班級，由教師推選表現中等的兒童14～16 名，共269 名，其中，女童131 名，占比49%。各班男女童人數無顯著差異（χ2=0.07～0.69,ps＞0.05），平均月齡58 個月。

2.2 研究工具

2.2.1 執行功能

使用HTKS 任務考察執行功能。該任務要求兒童完成一個相反的游戲，包含兩組規則—頭和腳相反，膝蓋和肩膀相反（Ponitz, McClelland,Matthews, & Morrison, 2009）。當研究者說“摸你的頭”或“摸你的膝蓋” 時，兒童需要摸自己的腳或肩膀。該任務包含兩個部分，每部分含10 個項目。第一部分只含一組規則，“頭-腳”（A 版）或“膝蓋-肩膀”（B 版）。第二部分將兩組規則混合，兒童需要不停切換。研究者可自行選擇版本，本研究選取A 版。

任務采用一對一形式，研究者說出指令，兒童以動作或口頭加動作應答。每個項目為0，1，2計分，在某個項目上，如兒童回答錯誤，計0分，出現自我糾正，計1 分，完全答對計2 分，共40 分。該任務內部一致性系數為0.90。

2.2.2 學習品質

研究借助兒童行為評定量表（Child Behavior Rating Scale, CBRS）中的學習行為及社會技能部分評估學習品質（Rowley, 2015）。研究者和一名學前教育專業研究生將量表翻譯并回譯。之后邀請10 名幼兒園教師進行反饋。在此基礎上，研究者刪除兩題，并對另兩題作修改后，邀請5 名高校學前教育專業專家對內容的表述和符合度作評審，形成13 題量表（見表1）。該量表由教師基于日常觀察，采用5 級評分評估兒童。1～5 分別表示“從不”“很少”“有時”“經?！薄翱偸恰?。

為考察量表信效度，研究者在上海市長寧區和浦東新區各選一所市級示范園，并分別選取小、中、大各1 個班級，每班選取兒童15～16 名，共91 名，邀請教師試用量表評估兒童。借助主成分分析法作探索性因素分析顯示，13 個項目提取出一個因素，對總方差解釋率為52.81%，題項內部高度一致（內部一致性系數為0.92），因子載荷見表1。此后，研究使用6 個園所的數據作驗證性因素分析。結果表明，修訂后的量表包含1 個因素，模型擬合良好（χ2=128.93,df=63,p＜0.001,CFI=0.96, TLI=0.95, RMSEA=0.07, SRMR=0.04）。

2.2.3 早期學業能力

（1）語言能力

選取亞太學前兒童發展量表（Rao et al., 2014）的語言與前閱讀分量表中的12 題，考察詞匯掌握、故事講述、漢字認讀、圖畫書閱讀、話語清晰度等語言能力。其中，前10 題為直接測評，采用0，1 計分，后兩題間接評估兒童的整體語言表現，采用0，1，2 計分。測試內部一致性系數為0.81，采用一對一方式測查。研究者提供圖片及圖畫書，要求兒童指認圖片、講述故事或閱讀圖畫書等。如，說出圖中的六個動作。

（2）數學能力

選取亞太學前兒童發展量表（Rao et al., 2014）認知分量表中的9 題，考察數量感知、口頭數數、按數取物、簡單計算、分類及圖形命名等數學能力，均采用0，1 計分。測試的內部一致性系數為0.92，采用一對一方式測查。研究者提供圖片、積木及卡片等，要求兒童指認圖片、數積木、將卡片分類及認讀圖形等。如，研究者給出9 張卡片（顏色、大小、形狀均不相同），在不作提示條件下，要求兒童進行三次分類。

表 1 修訂版學習品質量表探索性因素分析結果及與原量表的比較

2.2.4 家庭調查問卷

研究邀請兒童父母填寫自編的家庭調查問卷，內容包括家庭基本情況及早期養育環境和親子互動等。

2.3 研究程序和數據處理

研究者先對6 名學前教育專業的學生進行培訓，之后，在獲得幼兒園、教師及家長同意基礎上，帶領學生入園測查，并發放和回收問卷。所有測試均在安靜的教室中完成。最后，研究者統整數據，采用SPSS23.0、Mplus8.3 及GPower3.1軟件進行分析。

3 結果

3.1 共同方法偏差分析

研究采用Harman 單因子檢驗考察共同方法偏差嚴重程度，顯示第一個公因子解釋率為18.34%，低于40%，表明共同方法偏差的影響并不嚴重。

3.2 執行功能、學習品質及早期學業能力發展狀況

研究中，24 名兒童家長未填寫問卷。在獲得家長和教師同意基礎上，研究者向教師獲取兒童年齡信息。經檢驗，剩余兒童與這24 名兒童在月齡[t(267)=-1.06,p＞0.05, Cohen’sd=0.22]、執行功能[t(33)=-1.75,p＞0.05, Cohen’sd=0.32]、學習品質[t(241)=-0.001,p＞0.05, Cohen’sd=0.001]、早期語言[t(267)=-0.13,p＞0.05, Cohen’sd=0.02] 和數學[t(267)=-1.22,p＞0.05, Cohen’sd=0.27]能力上均無顯著差異。因此，剔除這部分兒童，最終將245 名兒童數據納入分析，這其中10 名兒童的學習品質數據缺失，在分析中采用極大似然估計對缺失值作插補。

表2呈現了所有變量的描述統計信息。進一步分析顯示，女童學習品質顯著優于男童[t(233)=2.33,p＜0.05, Cohen’sd=0.30]，但在執行功能[t(243)=0.43,p＞0.05, Cohen’sd=0.06]、早期語言[t(243)=1.52,p＞0.05, Cohen’sd=0.19]和數學能力[t(239)=0.83,p＞0.05, Cohen’sd=0.11]上無差異。此外，兒童在執行功能[F(2, 242)=51.42,p＜0.001,=0.30]、學習品質[F(2, 232)=7.37,p＜0.01,=0.06] 以及語言[F(2, 242)=74.15,p＜0.001,=0.38] 和數學[F(2, 242)=173.89,p＜0.001,=0.59]能力上的年齡差異均顯著。在學習品質方面，小班和中班兒童無差異，但均顯著低于大班兒童。在執行功能、早期語言和數學能力得分上，兩兩年齡段間差異顯著，大班兒童表現最好，小班兒童得分最低。因此，后續分析將年齡作為控制變量。

表 2 各變量的描述統計（n=245）

3.3 執行功能、學習品質與早期學業能力的相關

雙變量皮爾遜相關分析顯示，三個變量兩兩相關顯著（見表3）。其中，執行功能與早期語言能力呈中度相關，但與早期數學能力達到高度相關（Campbell & Swinscow, 2009）。此外，月齡與上述三方面得分相關均顯著，母親受教育水平與兒童月齡呈負相關。因此，將這兩個變量作為中介模型的控制變量。性別與早期語言和數學能力均不相關，故不進行后續分析。

3.4 學習品質在執行功能與早期學業能力關系中的中介作用

為確定學習品質的中介作用，除假設模型外（M1：執行功能→學習品質→早期語言/數學能力），研究分別設置兩個競爭模型作比較。其中，第一個模型將執行功能作為中介變量（M2：學習品質→執行功能→早期語言/數學能力），第二個模型將執行功能和學習品質設為相關關系（M3：執行功能?學習品質→早期語言/數學能力）。

表 3 執行功能、學習品質與早期學業能力的相關

3.4.1 學習品質在執行功能與早期語言能力關系中的中介作用

控制兒童月齡和母親受教育水平后，執行功能預測語言能力（β=0.24,p＜0.001）。加入學習品質后，如表4所示，假設模型（M1）擬合良好。圖1顯示，執行功能對學習品質（β=0.24,p＜0.001）和早期語言能力（β=0.24,p＜0.001）預測作用均顯著。然而，學習品質對語言能力影響并不顯著（β=0.04,p＞0.05）。學習品質并未在執行功能與早期語言能力的關系中起中介作用（β執行功能→學習品質→語言=0.01, 95%CI[-0.01, 0.04],p＞0.05）。兩個競爭模型擬合度均較差（見表4），故選擇M1 模型。因此，學習品質不是執行功能與早期語言能力關系的中介變量。

表 4 執行功能、學習品質與早期學業能力關系的假設模型和競爭模型

3.4.2 學習品質在執行功能與早期數學能力發展關系中的中介作用

同樣，在控制兒童月齡和母親受教育年限后，執行功能顯著預測早期數學能力（β=0.33,p＜0.001）。加入學習品質后，表4顯示，M1 模型擬合良好。圖2表明，執行功能（β=0.32,p＜0.001）和學習品質（β=0.08,p＜0.05）顯著預測早期數學能力。學習品質對執行功能和早期數學能力的關系起到部分中介作用（β執行功能→學習品質→數學=0.02, 95%CI[0.01, 0.04],p＜0.05），能夠解釋執行功能與早期數學能力關系總效應的5.59%。兩個競爭模型擬合度如表4所示，均較差，故選擇M1 模型。因此，學習品質是執行功能與早期數學能力關系的中介變量。

圖 1 學習品質在執行功能和早期語言能力關系中的中介效應

圖 2 學習品質在執行功能和早期數學能力關系中的中介效應

4 討論

4.1 執行功能與早期學業能力的關系

研究顯示，執行功能與兒童早期學業能力均呈中高度正相關，且在控制兒童年齡和母親教育水平后，執行功能的預測作用仍顯著。多個國家的研究一致表明，執行功能是兒童早期閱讀和數學能力的重要預測變量（張莉, 周兢, 2018； Gestsdottir et al.,2014）。我國的一項追蹤研究顯示學前期執行功能影響農村兒童在小學初期的學業表現（Zhang & Rao,2017）。另一項研究發現了學前期執行功能對早期數學能力的預測作用，但并未關注早期語言能力（胡月, 魏勇剛, 2014）。本研究在已有文獻基礎上拓展了兒童年齡段和研究內容，進一步驗證了國際研究的發現，揭示了學前期執行功能對同期語言和數學能力的重要作用。兒童的學習需要高度協同與整合的認知過程，包括保留和使用新信息，保持集中而靈活的注意力，并較好地控制自我，最大限度避免受到外界干擾或出現不利于達成目標的沖動行為（Center on the Developing Child at Harvard University, 2011）。這些即是執行功能的重要成分。因此，具備高水平執行功能的兒童，在早期學業學習中更能獲得成功。

此外，研究發現，執行功能與早期數學能力關系更緊密。這與已有研究一致（張莉, 2019；Beisly et al., 2020； Sung & Wickrama, 2018；Vitiello &Greenfield, 2017；Zhang & Rao, 2017）。兒童數學學習過程中的數數及簡單計算等過程對執行功能各成分依賴程度較高。要完成這些任務，兒童需靈活調整注意力，抑制沖動，迅速回憶并更新正確的數數順序或計算過程等。相對而言，早期語言能力主要依賴工作記憶，如，在字詞的學習中，需記住字詞的語音，并將之與具體的動作或形象等聯結（張莉, 2019；Beisly, 2020；Beisly et al., 2020；Zhang & Rao, 2017）。因此，執行功能對早期語言能力的影響可能弱于數學能力。

4.2 學習品質對執行功能與早期學業能力關系的中介作用

本研究發現，執行功能對學習品質預測作用顯著，但學習品質僅能預測早期數學能力。

Neuenschwander，R?thlisberger，Cimeli 和Roebers（2012）提出執行功能體現了個體的認知調控過程，有助于提升外顯的學習行為和學習品質。高水平的執行功能將較好地激活完成任務所需的積極參與和注意力，抵御干擾和情緒調節能力等，并且堅持目標，直至達成任務（Vitiello &Greenfield, 2017）。以上這些學習品質對兒童的學習經驗產生直接影響，使兒童能夠更多獲得教師的指導、反饋，從而有助于學業學習（Sasser,Bierman, & Heinrichs, 2015）。

本研究中所發現的學習品質對執行功能與兩項早期學業能力的不同作用與國內外研究結果不盡相同。學習品質的特定成分，如，注意力及堅持性對兒童早期語言和數學能力有短期預測作用（張莉, 周兢, 2018）。但也有研究表明，學習品質僅預測部分學業表現（Vitiello et al., 2011）。Beisly等（2020）同樣發現，控制執行功能后，學習品質對語言能力無預測性。如上所述，兒童早期語言能力發展更多依賴工作記憶，受到課堂學習行為的影響較少，隨著學習的深入，兒童的語言學業能力將可能更多受到學習品質的影響。

與以上結果不同，學習品質對執行功能與早期數學能力的關系起部分中介作用。這與已有研究一致（Nesbitt et al., 2015； Sung & Wickrama,2018）。早期數學的學習更復雜，不僅需要內部認知調控過程—執行功能的參與，也有賴于兒童在教室中的學習表現—學習品質。比如，在數學測試的卡片分類任務中，兒童需要執行功能參與（記住任務要求及已采用的分類標準、抑制采用同樣分類標準的沖動行為，并在不同的分類標準中進行靈活切換）；此外，還需要積極參與到活動，保持專注，堅持完成三次分類任務，這些即是學習品質的重要成分。

4.3 研究不足與展望

總體而言，本研究對國際范圍內有關執行功能、學習品質以及早期學業發展關系的探討做出了一定回應，發現了學習品質在執行功能與早期數學能力關系中的中介作用，部分驗證了已有研究結果。然而，具體學習品質的哪些方面對學業發展的哪方面起重要作用？哪些學習品質要素對執行功能和學業發展關系具有中介作用？執行功能、學習品質和學業發展間的相互關系隨著時間的變化是否有所不同？對于這些問題的回應亟待后續研究的探討。此外，個體的智力水平、家庭的早期養育與親子互動等都可能影響兒童執行功能、學習品質與學業發展，但本研究并未加以關注，可能在一定程度上對研究結果產生影響，需在未來研究中予以關注。

5 結論

本研究得到以下結論：（1）執行功能對學習品質及早期語言和數學能力均有顯著正向預測作用；（2）學習品質在執行功能和早期數學能力關系中起部分中介作用，但對執行功能和早期語言能力的關系無中介作用。