探秘“大腦指揮官”：以執(zhí)行功能培養(yǎng)未來學(xué)習(xí)者

對于學(xué)生的學(xué)習(xí)，教師和家長往往更關(guān)注他們記住了多少知識(shí)、掌握了多少技能，卻容易忽視一個(gè)更深層的“大腦指揮官”——執(zhí)行功能（ExecutiveFunction）。如果把大腦比作一個(gè)繁忙的機(jī)場，那么“執(zhí)行功能”就是指揮全局的“空中交通調(diào)度系統(tǒng)”。而在學(xué)生的學(xué)習(xí)過程中，執(zhí)行功能可以使其大腦同時(shí)處理大量信息、集中注意力、過濾干擾、及時(shí)轉(zhuǎn)換思維模式。執(zhí)行功能直接影響他們?nèi)绾我?guī)劃、專注、調(diào)節(jié)情緒，并最終決定學(xué)習(xí)效能。

執(zhí)行功能是學(xué)習(xí)能力的“底層土壤”。其指個(gè)體在完成目標(biāo)導(dǎo)向行為時(shí)所依賴的一系列高級(jí)認(rèn)知過程，包括工作記憶（WorkingMemory）、抑制控制（InhibitoryControl）和認(rèn)知靈活性（CognitiveFlexibility）。這些能力共同構(gòu)成了學(xué)生思維與學(xué)習(xí)能力的“操作系統(tǒng)”，其強(qiáng)弱決定了他們能否有效地處理信息、控制行為、適應(yīng)變化。研究表明，執(zhí)行功能不僅與兒童的學(xué)業(yè)成績密切相關(guān)，還能預(yù)測其未來的社會(huì)適應(yīng)能力和心理健康水平。因此，理解執(zhí)行功能的作用機(jī)制，并將其有效融入教育實(shí)踐，是提升教育質(zhì)量、促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展的關(guān)鍵路徑。

執(zhí)行功能的成分及其對學(xué)習(xí)的影響

第一，工作記憶是大腦在短時(shí)間內(nèi)存儲(chǔ)和操縱信息的認(rèn)知系統(tǒng)，為復(fù)雜認(rèn)知任務(wù)提供實(shí)時(shí)信息處理支持。它相當(dāng)于大腦的“工作臺(tái)”，在學(xué)習(xí)中發(fā)揮著核心作用。例如，學(xué)生在閱讀過程中需要同時(shí)處理字詞識(shí)別、語義理解和句子整合，工作記憶容量的大小決定了他們能否有效整合這些信息。工作記憶還影響學(xué)生的信息整合能力與推理能力，是批判性思維與創(chuàng)造性思維的基礎(chǔ)。本團(tuán)隊(duì)首次在中國兒童中開展的探索執(zhí)行功能三個(gè)關(guān)鍵成分與學(xué)業(yè)成績關(guān)系的一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，工作記憶是閱讀、數(shù)學(xué)和應(yīng)用題能力的最穩(wěn)定預(yù)測因子。這一結(jié)果并不令人感到意外。漢字具有顯著的視覺復(fù)雜性特征，存在大量形近字（如未、末、木、來等），這就要求學(xué)習(xí)者在工作記憶中精確保持和提取漢字的視覺一正字法信息。并且中文作為表意文字系統(tǒng)，其字形與語音的對應(yīng)關(guān)系不如拼音文字系統(tǒng)透明，這種特性進(jìn)一步加大了視覺空間工作記憶的認(rèn)知負(fù)荷。要達(dá)到基本的中文閱讀能力，學(xué)生需要掌握約2500個(gè)常用漢字，每個(gè)漢字都包含獨(dú)特的筆畫組合和空間結(jié)構(gòu)信息，這對工作記憶系統(tǒng)提出了極高的要求。

第二，抑制控制相當(dāng)于大腦的“紀(jì)律委員”，幫助我們抵抗干擾、控制沖動(dòng)。就像在課堂上忽略窗外的噪聲，專心聽老師講課。在前面提到的本團(tuán)隊(duì)的研究中，我們發(fā)現(xiàn)了抑制控制對學(xué)業(yè)成績的作用同樣突出。在閱讀中，學(xué)生常常面臨形近字、音近字的干擾，抑制控制幫助他們聚焦于正確信息，避免誤讀。在計(jì)算過程中，學(xué)生需要抑制錯(cuò)誤的運(yùn)算策略或慣性反應(yīng)（如看到‘ ^?+ ”就加），從而提高準(zhǔn)確率。抑制控制還影響學(xué)生的課堂紀(jì)律、任務(wù)堅(jiān)持性和情緒調(diào)節(jié)能力，是學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)和社交行為的重要保障。在中國教育文化中，沖動(dòng)抑制被認(rèn)為是一種優(yōu)良的意志品質(zhì)，因此家長與教師都非常強(qiáng)調(diào)自律與自我控制。例如，學(xué)生需要約束自己來遵守課堂紀(jì)律、認(rèn)真聽課不分心、有想法時(shí)舉手回答問題等，這些都需要抑制控制的努力。另外，在高考前長達(dá)12年的中小學(xué)教育中，學(xué)生被教導(dǎo)要刻苦學(xué)習(xí)、放棄即時(shí)享樂而追求長期學(xué)業(yè)成就，這種情況從積極的角度來講，也促進(jìn)了中國兒童自控能力的培養(yǎng)。

第三，認(rèn)知靈活性是指個(gè)體根據(jù)任務(wù)需求或環(huán)境變化，快速調(diào)整思維策略、轉(zhuǎn)換認(rèn)知定式以適應(yīng)新情境的能力。它就像大腦的“轉(zhuǎn)換開關(guān)”，讓人根據(jù)任務(wù)需求靈活調(diào)整思維方式或策略。在面對復(fù)雜問題時(shí)，學(xué)生需要根據(jù)反饋調(diào)整策略，認(rèn)知靈活性的強(qiáng)弱決定了他們能否跳出思維定式。比如解數(shù)學(xué)題時(shí)，學(xué)生先用代數(shù)法失敗，轉(zhuǎn)而嘗試畫圖法并成功。這種從“計(jì)算思維”切換到“空間思維”的能力就是認(rèn)知靈活性，它幫助學(xué)生突破定式、創(chuàng)新解題思路。認(rèn)知靈活性是創(chuàng)造性思維的核心，能幫助學(xué)生從多角度思考問題，提出新穎的解決方案。

執(zhí)行功能的發(fā)展特征

執(zhí)行功能的發(fā)展是一個(gè)緩慢且逐步成熟的過程。腦科學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，嬰兒期執(zhí)行功能剛萌芽，前額葉皮層尚未髓鞘化，依賴感覺運(yùn)動(dòng)經(jīng)驗(yàn)建立神經(jīng)連接。幼兒期和小學(xué)低年級(jí)階段，兒童抑制控制能力開始發(fā)展，工作記憶線性增長，前額葉開始髓鞘化。

研究還發(fā)現(xiàn)，工作記憶、抑制控制和認(rèn)知靈活性這三大關(guān)鍵成分呈現(xiàn)出不同的發(fā)展軌跡。具體而言，工作記憶被證明在學(xué)前階段就已存在并持續(xù)提升。無論是簡單還是復(fù)雜的工作記憶任務(wù)，都呈現(xiàn)相似的發(fā)展模式：4一14歲呈線性增長，之后的增長趨于平穩(wěn)。相比之下，抑制控制在3歲兒童中可以通過簡單的實(shí)驗(yàn)任務(wù)被檢測到，3一8歲期間發(fā)展迅猛，8歲后持續(xù)成熟。相較于工作記憶和抑制控制，認(rèn)知靈活性的發(fā)展與成熟更晚一些。6歲之前一部分兒童可處理簡單任務(wù)轉(zhuǎn)換，進(jìn)入小學(xué)后，兒童能更好地完成簡單的轉(zhuǎn)換任務(wù)，并逐漸能完成復(fù)雜的轉(zhuǎn)換任務(wù)。到14歲，就可以熟練完成復(fù)雜任務(wù)的轉(zhuǎn)換，表現(xiàn)接近成人水平。

執(zhí)行功能這樣的發(fā)展規(guī)律可以為教育帶來啟發(fā)。比如，3一6歲時(shí)因?yàn)橐种瓶刂坪凸ぷ饔洃涢_始發(fā)展，這一時(shí)期是早期教育干預(yù)的關(guān)鍵期。這個(gè)階段的家長應(yīng)引導(dǎo)孩子建立規(guī)則和情緒感知，通過游戲強(qiáng)化規(guī)則，如角色扮演“紅綠燈”游戲，練習(xí)等待與停止。7一12歲時(shí)，執(zhí)行功能快速發(fā)展，尤其是工作記憶和抑制控制逐步成熟，能極大促進(jìn)學(xué)業(yè)能力的提升。這個(gè)階段的教師或者家長可以將大任務(wù)拆解為小步驟。如將寫作文分為“列提綱一寫開頭一補(bǔ)充細(xì)節(jié)”等步驟。在日常生活中，制定家庭日程表，明確學(xué)習(xí)、娛樂時(shí)段，必要時(shí)可以使用計(jì)時(shí)器輔助。而青春期中期后，學(xué)生面臨的學(xué)業(yè)任務(wù)變多，學(xué)業(yè)要求也變高，尤其是在抽象思維與元認(rèn)知能力方面。因此需要增強(qiáng)其認(rèn)知靈活性，以支持更具挑戰(zhàn)性的學(xué)業(yè)任務(wù)。

執(zhí)行功能在教育中的應(yīng)用路徑

首先，教學(xué)設(shè)計(jì)的認(rèn)知嵌入非常重要。在教學(xué)實(shí)踐中，教育者可以將復(fù)雜的任務(wù)拆解為若干子單元和小步驟，以減輕學(xué)生的工作記憶負(fù)荷。為幫助學(xué)生更好地組織和處理信息，教育者可以引導(dǎo)他們使用圖表、流程圖、關(guān)鍵詞卡片等輔助工具。以語文學(xué)習(xí)為例，可繪制故事情節(jié)流程圖或制作關(guān)鍵詞卡片來梳理文章內(nèi)容，加深學(xué)生對文本的理解與記憶。

其次，通過引入針對性的訓(xùn)練項(xiàng)目和課堂活動(dòng)來強(qiáng)化這些執(zhí)行功能，教育者可以促進(jìn)學(xué)生在數(shù)學(xué)和閱讀領(lǐng)域的發(fā)展。例如，通過數(shù)字回憶游戲，學(xué)生須在限定時(shí)間內(nèi)記住并復(fù)述一系列數(shù)字，以此鍛煉其工作記憶。抑制控制訓(xùn)練可通過“紅燈綠燈”、反義詞反應(yīng)任務(wù)、錯(cuò)誤類型識(shí)別與糾正練習(xí)等培養(yǎng)學(xué)生的沖動(dòng)控制和認(rèn)知監(jiān)控與修正的能力。認(rèn)知靈活性訓(xùn)練同樣涵蓋多個(gè)方面，如鼓勵(lì)學(xué)生通過角色扮演與觀點(diǎn)轉(zhuǎn)換，讓學(xué)生體驗(yàn)多種社會(huì)角色，從不同角度思考和看待問題。

最后，教育者還可通過訓(xùn)練執(zhí)行功能來支持患有學(xué)習(xí)困難的兒童。學(xué)習(xí)困難的學(xué)生往往面臨執(zhí)行功能上的挑戰(zhàn)，尤其是在工作記憶方面，因此認(rèn)知負(fù)荷管理是一項(xiàng)至關(guān)重要的支持策略。這主要涉及兩個(gè)方面。一方面，教師的指令應(yīng)清晰、簡潔，避免使用過于復(fù)雜的語言或術(shù)語，確保學(xué)生能夠迅速理解并響應(yīng)；同時(shí)實(shí)行分段教學(xué)，將教學(xué)內(nèi)容分成小塊或階段，每完成一個(gè)小目標(biāo)后再進(jìn)入下一個(gè)環(huán)節(jié)。另一方面，教師可提供外部記憶工具（如筆記模板、檢查表）減輕學(xué)生的記憶負(fù)擔(dān)。例如，提供一個(gè)公式匯總表或概念框架圖，便于他們學(xué)習(xí)和復(fù)習(xí)時(shí)快速掌握關(guān)鍵信息。此外，對于工作記憶薄弱的學(xué)生，教育者可以采用支持性策略，例如結(jié)合計(jì)算機(jī)訓(xùn)練工具進(jìn)行輔助提升。通過為學(xué)生提供多樣化的工作記憶、抑制控制訓(xùn)練，獲得更理想的學(xué)習(xí)效果。

現(xiàn)代教育正經(jīng)歷從“教知識(shí)”到“育能力”的深層轉(zhuǎn)變，教育的本質(zhì)不僅是傳授知識(shí)，更是培養(yǎng)能力。執(zhí)行功能作為學(xué)生思維與學(xué)習(xí)的核心機(jī)制，應(yīng)成為教育設(shè)計(jì)與教學(xué)實(shí)踐的重要考量。未來的教育，不應(yīng)只關(guān)注“學(xué)生學(xué)會(huì)了什么”，更應(yīng)關(guān)注“學(xué)生是如何學(xué)會(huì)的”。這種教育轉(zhuǎn)型的本質(zhì)在于將評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)從“答案正確與否”升級(jí)為“如何解決問題”。

當(dāng)教育真正聚焦這些基礎(chǔ)能力時(shí)，學(xué)生獲得的不僅是知識(shí)儲(chǔ)備，更形成了包括抗逆力、元認(rèn)知能力和創(chuàng)新思維在內(nèi)的核心素養(yǎng)體系一一這正是面向未來不確定性的教育所亟須培養(yǎng)的“學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)”的終身競爭力。

【本文得到科技創(chuàng)新2030—“腦科學(xué)與類腦研究”重大項(xiàng)目（項(xiàng)目號(hào)：2021ZD0200500）的支持】