中国特殊教育

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　　摘 要 为了考察不同年级学生认知灵活性发展情况，从小学三年级、五年级、初中二年级、高中二年级中分别挑选被试各80人，进行认知灵活性测量。结果表明认知灵活性随着年级的增长而发展，各年级学生的两项认知灵活性测试成绩与语文、数学成绩有不同程度的正、负相关。具体表现为：威斯康星卡片分类测试的各项目与数学成绩的相关都达到了十分显著的水平，而与语文成绩的相关除了个别项目达到了显著水平之外，其它项都没有达到显著水平；连线测试成绩与语文、数学成绩的相关除了个别项目达到了显著水平之外，其它项都没有达到显著水平。从而说明认知灵活性与学生的语文、数学成绩关系还是较密切，也可以说认知灵活性是有效学习的保障。
　　关键词 执行功能 认知灵活性 年级
　　分类号 B844
　　
　　1 问题的提出
　　
　　在当代西方建构主义思潮中,美国伊利诺大学阅读研究中心的斯皮罗(R.J. Spiro)等人于20世纪90年代初提出的认知灵活性理论(Cognitive Flexible Theory)特别引人注目,他们试图从信息加工的角度解释建构性学习的过程,以揭示学习者在实际情境灵活应用知识的心理机制,从而发展出一套教学设计的原则,来培养学习者灵活应用知识的能力。认知灵活性理论认为学习是学习者在一定的社会文化背景中以自己的方式主动建构内部心理表征的过程。对于学生而言，所谓认知灵活性,就是指学习者通过多种方式同时建构自己的知识,以便在情景发生根本变化的时候能够做出适宜的反应。这个定义的含义是,学习者在学习复杂和非良构领域的知识时,要通过多维表征的方式才能完成对知识意义的建构,才能够达到对知识的全面理解,此外,通过多维表征所建构的知识,能够较好地迁移到其他领域［1］。
　　认知灵活性是执行功能的主要成分。执行功能就是指在完成复杂的认知任务时，对各种认知过程进行协调，以保证认知系统以灵活、优化的方式实行特定目标的一般性控制机制；它的本质就是对其它认知过程进行控制和调节，而它的根本目的就是产生协调有序的、具有目的性的行为［2］。
　　 认知灵活性和学习关系密切：国外有研究表明，执行功能中认知灵活性差的儿童在他们的学习中存在一定问题，尤其是数学学得不好［3］。在实际教学中，对非良构领域的知识来说，认知灵活性强的儿童，能根据具体的知识需要同化、顺应，从而建构新的知识框架。相反，认知灵活性差的儿童，总是固守过去原有的知识框架，不能将新知识同化、顺应，只要知识背景稍有变动就不能解决问题了，知识的迁移能力弱，并且反复犯同样的错误。儿童之所以不能将所学知识灵活地应用于新的实际情境中，是由于学校所教的知识都是经过简化处理了的结构性知识，而在实际情境中解决问题需要儿童具有大量的非结构性知识。为此在教育教学过程中，应根据儿童的年龄特点与个性差异就教学内容进行认知灵活性训练，这在研究儿童执行功能的发展中发现，不管是正常儿童，还是患有自闭症的儿童，通过适当的训练，认知灵活性都会相应地提高。
　　根据以往的研究结果，无疑，认知灵活性与数 学学习有较大关系，那么它与语文学习关系怎样？儿童青少年认知灵活性发展总趋势如何？这方面研究国内还不多见，在此想探讨不同年级学生的语文、数学学习与认知灵活性关系的情况如何？以便为教师对不同年龄阶段的学生进行有效的认知灵活性训练提供一些理论依据。
　　
　　2 研究方法
　　
　　2.1 被试
　　 被试来自广东省某市等十三所中小学学校，根据全市三次语文、数学统考平均成绩来分别挑选各年级同等级的被试（如：在甲学校选一个被试语文、数学成绩80分，为全市的平均成绩，那么从乙学校同样选一个被试语文、数学成绩80分，同样为全市的平均成绩），从小学三年级、五年级、初中二年级、高中二年级中分别挑选被试各80人，共320人。他们的平均年龄是：小学三年级为9.68岁，小学五年级为11.84岁；初中二年级为14.75岁；高中二年级为17.67岁。选择被试的年龄依据是：认知灵活性是执行（额叶）功能主要成分之一，小学三年级学生的年龄与前额叶第二个快速发展期接近，前额叶第三个快速发展期发生在11岁和13岁之间这与小学五年级学生年龄相符合；初中二年级学生的年龄在认知灵活性发展上接近成熟了，高中二年级学生的年龄在认知灵活性发展上已经成熟了［3］。
　　
　　2.2 研究工具
　　根据国内外的研究结果来看威斯康星卡片分类测试与连线测试比较适合中、小学生被试，也就是说这两个测试对中、小学生学业成绩预测性较好［8］。
　　2.1.1 威斯康星卡片分类测试
　　威斯康星卡片分类测试（Wisconsin Card Sorting Test, WCST）由Berg（1948）依Weigle对人类分类行为性质的分析及Harlow对大脑损伤猿猴的研究所提出，后经Heator（1981）等的扩充、发展，目前广泛运用于检测大脑额叶的执行功能，刘哲宁1998年根据中国人特点修订的［4］, 2004年再次修订，信度与效度都达到了标准。已编成了计算机程序。WCST卡片间隔时间参数设置为500ms。规则转换的先后次序为：C（颜色）,F（形状）,N（数目）,以后依次类推 。分完一类后，计算机屏幕上面出现提示“规则已变”，同时旁边的主试也提示被试。威斯康星卡片分类测试所测得的认知灵活性是从正确总数、持续性错误数、随机错误数、完成分类数几个方面来分析的。
　　在威斯康星卡片分类测试中评分方法是：（1）正确总数（整个分类测试任务有48张卡片，正确总数即对48张卡片进行分类而分对的总张数）；（2）错误总数（用TE表示，即对48张卡片进行分类而分错的总张数）；（3）持续性错误数（用P表示）：告知换了规则，还继续按前一个规则进行分类；或已说明是错误，还按此原则分类的。（4）随机错误数：=错误总数（TE）－持续性错误数（P）；（5）完成分类数（最高为6 ）。
　　2.2.2 连线测试
　　连线测试（Trail Making Test）是测查视觉搜索、速度、注意、认知灵活性和视觉--运动功能［5］［6］。这个实验分A、B两部分进行，正式测试开始之前，被试先做一些练习。A部分中22个数字(1-22)随机分布写在一张8×11cm的纸张上，要求被试对这些数字按照大小顺序依次连线；而在B部分，纸张上则包含了数字1-11和字母A-K，要求被试在数字1-11和字母A-K之间进行持续转换地连线(即:1-A-2-B-3-C，如此继续)。考察指标是：A部分正确数、A部分时间、B部分正确数、B部分时间、转换时间.不论在A部分还是B部分，都要求被试尽快地完成任务，完成任务的时间被当作考察的对象。将B部分进行的时间减去A部分进行的时间，就可以得到被试在两个刺激维度上转换注意所用的时间。连线测试在一定程度上反映了被试的视空间扫描和书写运动能力，而B部分的任务表现还取决于即时的维持注意能力和认知目标转换的能力［7］。
　　
　　2.3 研究步聚
　　在威斯康星卡片分类测试中，采用以下步骤：（1）首先训练主试，让每一个主试熟练掌握了测试操作方法后才开始测试。（2）主试宣读指导语，让被试明白测试所有的要求才正式实验。（3）程序记载了每个被试的测试成绩。
　　在连线测试中，采用以下步骤：（1）首先训练主试，让每一个主试熟练掌握了测试操作方法后才开始测试。（2）主试宣读指导语，让被试明白测试所有的要求后，并在正式测试开始前被试先做一些练习。
　　2.4 记分方法与统计
　　在威斯康星卡片分类测试中评分方法是：1）完成测试数（分对一张得1分，最高分为48，）；2）正确总数； 3）错误总数（TE）；4）持续错误数（P）：告知换了规则，还继续按前一个规则进行分类；或已说明是错误，还按此原则分类的。5）随机错误数：= TE - P ；6）完成分类数（最高为6 ）。在连线测试中计分方法是：A部分正确数与B部分正确数是指对22个数字或字母连对的个数，对一个得一分，总分为22分；A部分时间与B部分时间是指完成A部分、B部分各自的时间；转换时间，是指用完成B部分时间减去完成A部分时间（时间以秒为单位）。两个测试都采用SPSS11.0进行统计。
　　
　　3 研究结果
　　
　　3.1 不同年级学生的威斯康星卡片分类测试情况
　　威斯康星卡片分类测试所测得的认知灵活性是从正确总数与持续错误数、随机错误数、完成分类数几个方面来分析。
　　不同年级学生威斯康星卡片分类测试成绩的情况见表1。
　　
　　在威斯康星卡片分类测试中，考察了学生分类的正确总数，持续性错误数、随机错误数和分类数。
　　经多因素方差分析发现：（1）正确总数年级的主效应显著（说明：主效应显著为事后检验，以下同），F(3，304)=12.30，p <0.001。进一步分析发现，初二年级学生比小学五年级学生正确总数多，但二者差异不显著；高二年级学生比初二年级学生正确总数多，但二者差异不显著；其他各年级之间差异显著。
　　（2）持续性错误数年级的主效应显著，F(3，304)=9.54，p <0.001。进一步分析发现，初二年级学生比小学五年级学生持续错误数少，但二者差异不显著；高二年级学生比初二年级学生持续错误数少，但二者差异不显著；其他各年级之间差异显著。
　　（3）随机错误数年级的主效应显著，F(3，304)=3.46，p <0.05。进一步分析发现，小学三年级学生、小学五年级学生随机错误数显著高于高二年级学生；其他各年级之间差异不显著。（4）分类数年级的主效应显著，F(3，304)=14.21，p <0.001。进一步分析发现，小学五年级学生比小学三年级学生分类数多，但二者差异不显著；初二年级学生比小学五年级学生分类数多，但二者差异不显著；其他各年级之间差异显著。
　　
　　3.2 不同年级学生威斯康星卡片分类测试与语文、数学成绩的Pearson相关
　　不同年级学生威斯康星卡片分类测试与语文、数学成绩的Pearson相关情况见表2。
　　
　　从表2可见，经检验，威斯康星卡片分类测试（从正确数、持续性错误数、随机错误数、分类数四个项目考察） 与语文、数学成绩的Pearson相关情况如下。
　　小学三年级：除了随机错误数与语文成绩之间有正相关，但没有达到显著水平之外，其它三项(正确数、持续性错误数、分类数)都与语文成绩之间有十分显著或非常显著的正或负相关；除了随机错误数与数学成绩之间有负相关，但没有达到显著水平之外，其它三项(正确数、持续性错误数、分类数)都与数学成绩之间有非常显著的正或负相关。
　　小学五年级：四个项目与语文成绩有正或负相关，但都没有达到显著水平；除了随机错误数与数学成绩之间有负相关，但没有达到显著水平之外，其它三项(正确数、持续性错误数、分类数)都与数学成绩之间有十分显著或非常显著的正或负相关。
　　初二年级：所有的项目与语文、数学成绩之间有正或负相关，并且都达到了显著或非常显著的水平。
　　高二年级：所有的项目与语文成绩之间有正或负相关，除了分类数与语文成绩相关显著之外，正确数、持续性错误、随机错误数都没有达到了显著的水平；所有的项目与数学成绩之间有正或负相关，并且都达到了十分显著的或显著的水平。
　　全体学生的情况如下：除了持续性错误与语文成绩之间有显著的负相关之外，其它三项(正确数、随机错误数、分类数)与语文成绩之间的相关都没有达到显著的水平；所有的项目与数学成绩之间有正或负相关，并且都达到了十分显著的水平。
　　经过一元线性回归分析，威斯康星卡片分类测试对数学成绩的预测具有显著性（F=6.822 ，P=0.000），但正确数、持续性错误数、随机错误数、分类数四个项目只解释了数学成绩中8%的变异（R2=0.080）；可是威斯康星卡片分类测试对语文成绩的预测不具有显著性（F=1.498 ，P=0.203），正确数、持续性错误数、随机错误数、分类数四个项目只解释了语文成绩中1.9%的变异（R2=0.019）。
　　
　　3.3 不同年级的学生连线（Trail Making）测试情况
　　在连线（Trail Making） 测试中，分A、B两部分进行(A部分为22个数字，B部分为22个字母或数字，连对一个得一分，总分为22分)，从正确完成每一个系列的时间来评估，即分别完成A部分、B部分的正确数及时间。A部分是基线，一般情况下，不会出错误，只是完成该部分所用的时间差别。连线测试考察的指标是：A部分正确数、A部分时间、B部分正确数、B部分时间、转换注意时间（用完成B部分时间减去完成A部分时间）。
　　不同年级学生连线测试情况见表3。
　　
　　 从表3可见，在连线测试中，A部分是基线部分，根据研究设计目的应该是没有差异，故A部分正确数不做分析。
　　经多因素方差分析发现：（1）A部分时间年级的主效应显著，F（3，304）=107.16，p <0.001。进一步分析发现，各年级之间都有显著差异，小学三年级学生显著高于小学五年级学生；小学三年级学生、小学五年级学生显著高于初二年级学生；其他三个年级显著高于高二年级学生。（2）B部分正确数年级的主效应显著，F（3，304）=35.50，p <0.001。进一步分析发现，除了初二年级学生与高二年级学生之间差异不显著之外，其他各年级之间都有显著差异。
　　（3）B部分时间年级的主效应显著，F（3，304）=71.90，p <0.001。进一步分析发现，各年级之间都有显著差异，小学三年级学生显著高于小学五年级学生；小学三年级学生、小学五年级学生显著高于初二年级学生；其他三个年级显著高于高二年级学生。（4）转换注意时间年级的主效应显著，F（3，304）=19.98，p <0.001。进一步分析发现，除了初二年级学生与高二年级学生之间差异不显著之外，其他各年级之间都有显著差异。
　　
　　3.4 不同年级学生连线测试与语文、数学成绩的Pearson相关
　　不同年级学生连线测试成绩与语文、数学成绩的Pearson相关情况见表4
　　
　　从表4可见，考察了连线测试与语文、数学成绩的相关情况（由于A部分任务非常容易，对被试反应的正确数考察意义不大，表中虽列出，但以下不做分析）：
　　小学三年级的连线测试与语文、数学成绩的相关情况如下：A部分正确数与语文成绩、数学成绩的相关都没有达到显著的水平，A部分时间与语文成绩之间有显著的负相关，A部分时间与数学成绩之间有非常显著的负相关；B部分正确数与语文成绩、数学成绩之间的相关都达到了非常显著的正相关，B部分时间与语文成绩之间有负相关，但没有达到显著的水平、B部分时间与数学成绩之间有十分显著的负相关；转换注意时间与语文成绩、数学成绩之间有负相关，但都没有达到显著的水平。
　　小学五年级学生的连线测试与语文、数学成绩的相关情况如下：A部分正确数与语文成绩、数学成绩的相关都没有达到显著的水平，A部分时间与语文成绩之间有显著的负相关，A部分时间与数学成绩之间有负相关，但没有达到显著的水平；B部分正确数与语文成绩、数学成绩之间的相关有十分显著的正相关，B部分时间与语文成绩之间的相关有显著的负相关，B部分时间与数学成绩之间的相关有十分显著的负相关；转换注意时间与语文成绩之间有负相关，但没有达到显著的水平，转换注意时间与数学成绩之间的相关有十分显著的负相关。
　　初二年级学生的连线测试与语文、数学成绩的相关情况如下：A部分正确数与语文成绩之间有正相关，但没有达到显著的水平，A部分正确数与数学成绩的相关有显著的正相关；A部分时间与语文成绩之间有十分显著的负相关，A部分时间与数学成绩之间有非常显著的负相关；B部分正确数与语文成绩、数学成绩之间的相关有十分显著的正相关，B部分时间与语文成绩之间有负相关，但没有达到显著的水平，B部分时间与数学成绩之间的相关有非常显著的负相关；转换注意时间与语文成绩之间有负相关，但没有达到显著的水平，转换注意时间与数学成绩之间的相关有显著的负相关。
　　高二年级学生的连线测试与语文、数学成绩的相关情况如下：A部分正确数与语文成绩之间有显著的正相关，A部分正确数与数学成绩之间有正相关，但没有达到显著的水平；A部分时间与语文成绩之间有显著的负相关，A部分时间与数学成绩之间有十分显著的负相关；B部分正确数与语文成绩之间有正相关，但没有达到显著的水平，B部分正确数与数学成绩之间的相关有显著的正相关，B部分时间与语文成绩之间有显著的负相关，B部分时间与数学成绩之间的相关有十分显著的负相关；转换注意时间与语文成绩、数学成绩之间有负相关，但都没有达到显著的水平。
　　总之，各年级学生的连线测试成绩与语文、数学成绩有正、负相关，但除了 B部分时间与语文成绩之间有显著正相关之外，而其它各项与语文、数学成绩有正、负相关，但都没有达到显著性水平。
　　
　　4 分析与讨论
　　
　　根据斯皮罗的理论，确实新知识建构的过程是双向的。首先,对新信息的理解是通过运用已有经验,超越所提供的信息建构而成的；其次,从记忆系统中所提取的信息本身,也要按具体情况进行建构,而不单是提取。建构一方面是对新信息意义的建构,同时又包含对原有经验的改造和重组。这与皮亚杰关于建构是同化和顺应的交替的观点是一致的。由于要进行这种双向建构,学习者必须积极参与学习,必须时刻保持认知灵活性，这就着重强调人的认知灵活性的重要性［1］。本研究结果不仅说明了认知灵活性的发展趋势，而且也说明了语文、数学成绩与认知灵活性的关系。
　　
　　4.1 关于不同年级学生的威斯康星卡片分类测试的情况
　　经多因素方差分析发现：无论是正确总数、持续错误数，还是随机错误数、分类数年级的主效应都显著。从总体来看，认知灵活性开始发展缓慢，小学五年级到初二年级是快速发展阶段，初二年级到高二年级发展速度减慢。由于小学三年级与高中二年级之间无论在那一个项目上差异都非常显著，从而说明认知灵活性发展是随着年龄升高而发展的，只是在某些项目上发展速度反映在年龄阶段上不均匀。国外也有类似研究，Chelun等人［8］(1986)对6～12岁的正常儿童进行威斯康星卡片分类测试，发现概念的形成和灵活性转换能力随着年龄的增长而发展。在教育教学过程中发现，认知灵活性强的学生表现出注意、抑制能力以及工作记忆都强，能够注意有关的信息，抑制无关信息，并及时进行贮存与加工。在本研究中，高年级学生表现在改变分类标准时，能迅速切换注意，改变分类策略，达到所要求的目标。也许他们就是能通过多种方式同时建构自己的知识，在情境发生根本变化的时候做出适宜的反应，比如他们能对主试的反馈做出恰当的反应。
　　
　　4.2 关于不同年级学生威斯康星卡片分类测试与语文、数学成绩的相关
　　各年级学生除了持续性错误与语文成绩之间有显著的负相关之外，其它三项(正确数、随机错误数、分类数)与语文成绩之间的相关没有达到显著的水平；这说明威斯康星卡片分类测试除了持续性错误(即连续犯同样错误)与语文成绩关系密切之外，其它项目与语文成绩关系不太密切。但所有的项目与数学成绩之间有正或负相关，并且都达到了十分显著的水平；这就充分说明威斯康星卡片分类测试的成绩足以预测儿童青少年学生的数学学习能力（即认知灵活性水平高、低与数学学习关系较大），但从回归分析结果来看，说明语文、数学成绩的好与差还要受其它诸多因素的影响。
　　
　　4.3 关于不同年级学生的连线测试的情况
　　经多因素方差分析发现：在完成A部分测试所使用时间上各个年级之间都有非常显著差异。在B部分中，在正确数上，除了初二学生与高二学生之间在正确数上差异不显著之外（并且初二学生比高二学生正确数多0.19），其他各个年级之间都有显著差异；在完成测试所使用时间上，各年级之间都有显著差异；在转换注意时间上，除了初二年级学生与高二年级学生之间差异不显著之外，其他各年级之间都有显著差异。为什么初二学生比高二学生正确数多0.19？原因有二：（1）连线测试比较适合检测运动灵活性；（2）这个测试任务比较简单，比较适合对低年级学生进行测试。国外也有研究表明（Kortte，2002）［6］，少年期的学生，在连线测试任务中表现得最好。本研究结果也说明了到了初二年级时发展速度到了高峰，基本上处于稳定状态了。在转换注意时间上，除了初二年级学生与高二年级学生之间差异不显著之外，其他各年级之间都有显著差异，原因同前所说。
　　
　　4.4 关于不同年级学生连线测试与语文、数学成绩相关情况
　　各年级学生的连线测试与语文、数学成绩的相关情况如下：除了 完成B部分所用时间与语文成绩之间有显著正相关之外，其它各项与语文成绩之间有正相关，但都没有达到显著性水平。这表明除了A部分时间、B部分正确数、转换时间与语文成绩关系不太密切；可A部分时间、B部分正确数、B部分时间、转换注意时间与数学成绩之间有正或负相关，但都没有达到显著性水平。这表明连线测试与语文、数学成绩关系不如威斯康星卡片分类测试的那么显著，即连线测试比威斯康星卡片分类测试对语文、数学学习能力预测性要低。
　　
　　5 结论与建议
　　
　　两个认知灵活性测试发现：认知灵活性的发展随着年龄的增长而发展。即（1）高二学生认知灵活性成绩最好；相反小学三年级学生认知灵活性成绩最差，二者差异非常显著。（2）各年级学生的两个认知灵活性测试与语文、数学成绩都有不同程度的正相关或负相关。同时，研究结果也表明威斯康星卡片分类测试比连线测试对学生的学习能力预测性要高。因此在教育教学过程中，应根据认知灵活性发展的年龄特征，按部就班地对学生进行适当的训练，及时促进儿童认知灵活性的发展，并对认知灵活性发展不正常的儿童尽可能早一些检测出来，让他们得到应有的治疗。这样有助于培养儿童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，这样为全面贯彻素质教育打下了基础。
　　
　　参考文献
　　1 刘儒德.一种新建构主义——认知灵活性理论. 心理科学, 1999，22(4)：360-361
　　2 周晓林.执行控制:一个具有广阔理论前程和应用前景的研究领域.心理科学进展,2004;12(5):641-642
　　3 Rebecca Bull, Gaia Scerif .Executive functioning as a predictor of children's mathematics ability: Inhibition, switching, and working memory. Developmental neuropsychology, 2001, （3）：273-293
　　4 刘哲宁.Wisconsin 卡片分类测验的临床运用. 国外医学精神病学分册，1999（26）：6-9
　　5 Anderson V. Assessing executive functions in children: biological, psychological, and developmental considerations. Pediatric Rehabilitation, 2001, 4(3): 119-136
　　6 Kortte K B, Horner M D, Windham W K. The trail making test, Part B: cognitive flexibility or ability to maintain Set? Applied Neuropsychology, 2002, 9(2):106-109
　　7 钟杰,聂晶.强迫症患者的执行功能研究. 中国临床心理学杂志,2004,12(4):420～431
　　8 Chelun, G. J. ，Baer, R.A. Developmental norms for the wisconsin card sorting test. Journal of Clinical and Experimental Neuropsychology, 1986，（8）：219-228
　　
　　A Research on Cognitive Flexibility of
　　Students in Different Grades
　　 LI Meihua1 SHEN Deli2 BAI Xuejun2
　　（1.Research Center for Linguistics and Applied Linguistics, Guangdong University of Foreign Studies, Guangzhou, 510420;
　　2.Academy of Psychology and Behavior, TianjinNormalUniversity, Tianjin, 300074）
　　AbstractTo examine the development of cognitive flexibility of students in different grades, altogether 320 students are selected from Grade Three and Grade Five in primary schools, Grade Two in junior high schools and senior high schools with 80 students from each grade to measure students’ cognitive flexibility. The research findings indicate that cognitive flexibility develops with the increasing of the grade, and the results of the two tests of students' cognitive flexibility have positive or negative correlation with their Chinese and math achievements to different degrees. To be specific, each item of Wisconsin card sorting test has significant correlation with math scores, while many items have no significant correlation with Chinese scores except a few items. Many items of the trail making test have no significant correlation with scores of Chinese and math except a few items. It can be shown that cognitive flexibility is closely related with students' academic achievements in Chinese and math. That is to say cognitive flexibility is the guarantee of effective learning.
　　Key wordsexecutive function cognitive flexibility grade