【摘要】执行功能具有可塑性，它与个体的前额与后侧脑区关系密切，对学前儿童执行功能干预后发现了N2 波的变化。采用计算机训练程序、体育活动和早期教育课程等能够有效促进学前儿童执行功能的发展。因此，可将执行功能干预作为促进处境不利儿童认知发展的补偿手段，以促进教育公平。对学前儿童执行功能的干预，应关注其情绪和社会性发展，以提高干预的迁移效果；应注意不断挑战儿童的执行功能和坚持练习，并努力提高干预方法的趣味性。未来研究可尝试采用计算机模拟方法，以进一步探究哪些干预方法对哪类学前儿童更有效，以及干预频率、时长等干预剂量问题。
【关键词】执行功能；神经基础；干预方法；教育启示
执行功能（executive function）是指在完成复杂认知任务时，对各种认知过程进行协调的一般性控制机制。使用执行功能需要付出意志努力。执行功能包括工作记忆（working memory）、抑制控制（inhibitory control）和认知灵活性（cognitive flexibility）三个基本成分。其中，抑制控制包括注意抑制和行为控制。推理、问题解决和计划则是在上述三个基本成分之上建立起来的高级执行功能。
执行功能的发展对学习及日后的职业生涯规划、健康生活非常重要。研究发现，执行功能甚至比智商更能预测日后的学业成就。抑制控制与工作记忆分别能预测日后的数学和阅读成绩，而认知灵活性通常与创造力相关。一项32 年的追踪研究表明，在控制智力水平、性别、社会阶层和成长环境后，3~11 岁不能够等待、更冲动或选择性注意较差的儿童在30 年后比对照组儿童的身体健康状况更差（如，更容易肥胖和产生药物滥用问题），工资水平更低，更容易犯罪，更容易缺失幸福感。执行功能发展较差的儿童，在日后的学习和生活中更容易缺少计划、规划能力，导致学业和职业生涯的失败。
执行功能具有可塑性。研究发现，执行功能训练不仅能够改变个体的执行功能行为，而且能够引起大脑的变化。例如，经过3 天的训练后，被试认知抑制的反应时减少。EEG 记录的脑电波显示，N2 波后测的波幅显著小于前测，即参加过训练的被试在后测干扰抑制任务中的表现好于前测。执行功能在学前阶段发展迅速，生命早期形成的个体间的执行功能差距会随着年龄的增长而越来越大，不会自行消失。因此，若能在早期教育中关注儿童执行功能的发展将会更有益于儿童的成长。
一、学前儿童执行功能干预的神经科学基础
神经科学研究发现，执行功能与个体的前额和后侧脑区关系密切。由于执行功能测量任务的不同，研究者观察到的激活脑区不尽相同。例如，在完成Stroop 任务、空间工作记忆任务和威斯康星卡片分类任务时，背外侧前额叶（DLPFC）、扣带回及顶叶（如SPG）均有激活。执行功能的行为发展轨迹与大脑前额叶、顶叶及基底神经节的发展轨迹相似。
（一）抑制控制的神经科学基础
抑制控制能力受制于皮层—下皮层网络，包括额下回（IFG）、前辅助运动区（preSMA）和基底神经节。抑制过程一般发生在停止信号发出后的100~200ms。功能性成像研究发现，前辅助运动区、额下回、丘脑底核（STN，基底神经节输入核）还与眼动抑制、言语过程抑制、思维抑制、记忆抑制甚至情绪抑制有关。Rueda、Checa 和Cómbita在对64 个月儿童进行为期5 周的执行注意干预后，发现了N2 波的变化。接受干预的儿童在不一致刺激呈现400ms左右即出现N2 波，控制组儿童在刺激呈现580ms左右出现N2 波，且干预组儿童的N2 波幅小于控制组儿童。时隔两个月后，干预组和控制组儿童的N2 波差异依然存在。有研究者在即时后测（干预1 周内）和延时后测（干预结束2 个月）中均在干预组儿童完成不一致任务时发现了出现在刺激呈现后170ms 左右的负波，该波形从靠近额叶的电极点收集，但在控制组儿童中没有发现该波形。
（二）工作记忆的神经科学基础
一般的工作记忆任务主要是激活基底神经节、背外侧前额叶和后顶叶。Olesen、Westerberg和Klingberg 在对被试进行5 周的工作记忆训练后，发现了额中回、上顶叶和下顶叶活动的增强。Hempel、Giesel 和Garcia Caraballo 等人发现，被试进行2 周的视觉空间工作记忆训练后，右侧额下回和右侧顶内沟的活动增强，但在训练4 周后，右侧额下回和右侧顶内沟的活动减少。Takeuchi、Taki 和Sassa 等人还通过测量邻近顶内沟和胼胝体的白质，以及邻近双侧颞额区和左侧颞上回的灰质发现了工作记忆训练引起的脑结构联结的变化。Takeuchi 等人认为，可能是工作记忆训练导致了髓鞘形成的变化，从而激发了脑结构联结的变化。在化学水平上，有研究发现，计算机自适应训练能够改变多巴胺转运体（DAT1）和多巴胺相关基因的浓度。而且，14 个小时的训练就能改变额叶和顶叶区多巴胺D1 受体的密度。
（三）认知灵活性的神经科学基础
使用近红外光谱对被试进行抑制干扰和转换任务时的脑成像研究发现，抑制干扰任务对前额皮层没有显著的激活，但转换过程对大脑两半球的背外侧前额皮层和腹外侧前额皮层均有激活。在转换任务中，研究者观察到了转换试次、转换后试次、转换前试次以及非转换试次对脑电波的影响，发现被试在完成转换试次中产生了内侧额叶（fronto-central）的P3 成分，表明被试在转换试次中有注意再分配情况出现。而且，内侧额叶负波（MFN）的振幅随任务执行需求的变化而变化。Espinet、Anderson 和Zelazo 等人在对2~4岁儿童进行反思训练后也发现了N2 波幅的变化。这说明冲突管理和对信息的反思再加工是灵活使用规则这一能力发展过程中的重要机制。这与执行功能模型中冲突检测激活反思性再加工相符，反思性再加工是由外侧前额皮层网络调节的，它对解决冲突并减少前扣带回（ACC）的激活起到了很大作用。
二、提高学前儿童执行功能的干预方法
（一）计算机训练程序
CogMed是一种旨在提高儿童工作记忆能力的训练程序软件，属于Pearson 临床评估包中的工具之一，其有效性得到了重复验证。CogMed训练程序根据儿童在训练游戏中的表现逐渐提高难度。儿童通过程序练习，可以在不同于练习任务的后测工作记忆任务中取得成功，且在受训7个月后仍比对照组表现出更好的工作记忆水平，即训练效果具有长时效应。CogMed 程序虽然也包含基于抑制控制任务范式的游戏程序，但训练效果却很难体现出来。另外，Söderqvist 发现，若把CogMed程序和流体智力任务（Leiter Battery任务）结合起来，可使4.5~5 岁（平均年龄51.2 个月）儿童的工作记忆训练效果迁移到问题解决能力中。进一步研究发现，学前儿童工作记忆和流体智力的提高受到多巴胺转运基因（DAT1）变化的影响。
由此可见，计算机训练程序对促进工作记忆能力提高有效，但对提高学前儿童的抑制控制能力作用较为有限。其原因可能是，抑制控制与工作记忆的神经基础不同，不同的皮层联结有不同的受体密度，所以大脑不同区域的可塑性不同。也可能是，抑制是比较短的神经过程，基于Go-NoGo和停止信号等任务的抑制控制训练只在很少的试次上被要求抑制，但工作记忆任务在每个试次上都有负荷；而且，抑制控制的任务难度不如工作记忆好控制，无法保证受训儿童接受最佳程度的挑战。当然也可能，临床上已在使用的旨在有效提高学前儿童抑制控制能力的软件系统尚没有得到充分的科学验证。
（二）体育活动
体育活动对个体身体健康和认知能力的影响已得到学界的广泛关注。但聚焦于学前儿童的体育活动与认知发展，特别是执行功能发展的研究较少。
1.跆拳道
跆拳道作为一种传统的武术项目，强调人格、规则与个体的抑制控制能力。除强身健体外，跆拳道还强调要明白三个问题：我在哪（如，聚焦于当下），我正在做什么，我应该做什么。这些问题可促使儿童不断地进行自我监控与计划。特别是后两个问题可促使儿童选择适当的行为来匹配他们的目标，从而获得计划能力。已有研究发现，参加跆拳道训练的5~11 岁儿童，经过3 个月的训练后，其自我调节能力、亲社会行为、班级行为以及心算能力均好于控制组儿童，且男孩更易在训练中获益。在自我调节能力上，干预效果表现出了年龄差异，年长儿童获益最大，5 岁儿童获益最少。这可能暗示发展进程限制了个体从该干预项目中的获益。有关跆拳道训练促进个体自我调节能力发展的年龄差异还有待进一步研究。
2.正念瑜伽
在正念练习过程中，静坐冥思和身体扫描有利于儿童注意控制的发展。如，把注意力集中到当前动作中，当注意力分散时把它拉回到当前活动中。正念练习由于不断强化与自我调节相关的神经回路——前额叶而使注意保持和情绪调节能力得到发展。有研究者组织3~5 岁儿童参加了25 周总计约40 小时的正念儿童瑜伽训练，这一训练是被整合到幼儿园一日生活中的，如在晨间谈话时间引导幼儿进行呼吸练习和开展拜太阳式瑜伽活动，并且将读写活动与瑜伽体位加以结合等。练习时间从最初的每天10 分钟，增加到每天的30 分钟。结果发现，正念瑜伽训练提高了干预组儿童的执行功能和情绪调节能力，干预前情绪调节能力发展较差的儿童受益最多。
3.儿童健康活动工程
Robinson、Palmer 和Bub 考察了基于成就目标理论（Achievement Goal Theory）的儿童健康活动工程（Children’s Health Activity Motor Program，CHAMP）对4~5 岁（平均年龄51.91 个月）儿童自我调节和运动能力发展的影响。经过5 周（每周3天，每次40 分钟）的体育运动干预，实验组儿童在后测的小甜点延迟满足测试中比控制组儿童表现更好，同时运动能力也表现得更好。〔28〕基于成就目标理论的CHAMP中有一个TARGET结构，即任务（task）、自主性（authority）、识别（recognition）、群组（grouping）、评价（evaluation）和时间（time）。CHAMP利用“斜索效应”，为儿童提供不同难度水平的各种活动以满足不同发展水平儿童的需求。让儿童积极参与与学习相关的选择和决策，以此来培养儿童的自主性和“决策过程”。教师采用正式或非正式奖励来激发儿童的动机，重视儿童与自身相比的进步与发展，使儿童的自豪感与满足感来自于自己尽了最大的努力，而不是比别人做得更好。在CHAMP中，儿童可以自发组成或解散小组，允许组成不同质的合作小组，以此来促进儿童间的同伴交往。CHAMP的评价与反馈主要基于学习活动过程中个体的进步与发展，且允许儿童进行自我评估。在学习活动和任务时间方面，CHAMP中的教师会根据儿童的需求安排学习内容和学习节奏，重视对儿童个别化的指导。CHAMP中的儿童自主选择、自我评估、自发组织团体、自我引导学习，这些理念促进了儿童自我调节能力的发展。
综上，无论是跆拳道、正念瑜伽，还是儿童健康活动工程，它们既有三维运动空间能力负荷，又有自我调节要求，即把认知训练和体育训练合二为一了，这可能是它们能够促进学前儿童执行功能发展的重要原因。
（三）早期教育课程
1.心灵工具课程
心灵工具（Tools of Mind）课程是由Elena Bodrova 和Deborah Leong 基于Luria 和Vygotsky的高级心理功能，以及活动复杂系统有助于促进执行功能发展的理论与实践建构的一种课程模式。Vygotsky 强调社会假装游戏对儿童执行功能的早期发展具有重要意义。在假装游戏中，儿童必须控制自己，持续扮演某个角色，记住自己和他人的角色，并根据同伴的即兴表演来灵活应对。这种游戏涉及执行功能的三个核心成分，是心灵工具课程的核心内容。Bodrova 和Leong 最初尝试把心灵工具作为班级附加课程。但结果发现，儿童只在他们练习的任务中得到了提高，训练结果没有迁移到其他领域。为了促使训练结果的迁移，研究者认识到，支持、训练、挑战必须贯穿幼儿的一日生活。现在，心灵工具课程在幼儿园的实施过程中已贯穿到所有的活动中。
心灵工具课程重视引导儿童以视觉辅助物来提醒自己，从而促进自己执行功能的发展。比如，在“伙伴阅读（Buddy Reading）”活动中，每个儿童拿一本图画书，两人一组，轮流讲图画书中的故事。最开始，每个小朋友都抢着讲故事，没人想听故事。为此，教师给每组小朋友一张耳朵图片和一张嘴巴图片。拿到耳朵图片的小朋友负责听，因为“耳朵不讲话，耳朵要用来听”，然后两人轮换。有了这样具体的外部辅助符号，拿耳朵图片的小朋友就能抑制自己讲话的冲动，一边听一边等待轮换了。几个月后，儿童渐渐可以不需要图片辅助了，因为他们倾听的角色可随时被激活。在活动室里，教师还鼓励儿童将自言自语作为发展自己执行功能的工具。在向儿童介绍新活动，特别是那些需要始终监控自己行为的活动时，教师会示范使用自言自语的方式，并鼓励儿童在参与这些活动时使用自言自语的方式监控自己的行为。
Diamond、Barnett 和Thomas 等人考查了147名低收入家庭儿童（平均年龄5.1 岁）参与心灵工具课程一年后的执行功能发展情况。结果发现，这些儿童的抑制控制、工作记忆与认知灵活性均好于控制组儿童。特别是在执行功能三个核心成分中负荷最大的认知灵活性指标中，这些儿童的发展远好于控制组儿童。
2.蒙台梭利教育
蒙台梭利教育理论并未直接提及执行功能，但蒙台梭利教育思想中的促使儿童“正常化”的理念包含着对执行功能的追求。正常化即从非常态、冲动、冷漠转向自律、独立、有秩序感和平和。蒙台梭利教室只有一套工作材料，儿童想开展蒙台梭利教育工作必须等待正在使用这套工作材料的孩子工作结束。蒙台梭利教育中的走线活动是一种步行冥想，儿童在行走时需要集中和保持注意力，年龄稍大的儿童还需要边走边保持汤匙中的水不要洒出来，或保证手里的铃铛不能响等。在蒙台梭利教室里，教师需要时刻观察儿童的工作，当儿童已胜任当前的工作时，教师就会为其提供更有挑战性的工作。另外，蒙台梭利教育采用的是混龄编班，这种以大带小的儿童与儿童之间的指导会比以教师为主的指导更有利儿童的发展。
有研究者比较了接受蒙台梭利教育（受国际蒙台梭利协会授权的）与接受美国传统教育的儿童（5 岁和12 岁）的认知和社会性发展，结果发现，前者表现出更好的执行功能，且在数学和语言能力上也好于后者，同时前者表现出更多对公平、公正的关注。到了12 岁，接受蒙台梭利教育的儿童还表现出更多的创造性。之后，研究者又采用纵向研究方法，在控制了儿童发展的基线水平后依然发现，接受蒙台梭利教育儿童的执行功能显著好于接受美国传统教育的儿童。
心灵工具课程与蒙台梭利教育有某些相同的教育理念。如，使儿童的执行功能在一日生活中不断得到训练；强调平等、自由的教育环境；不强调奖励与批评；培养儿童的兴趣、自豪感和自信心；鼓励儿童动手操作；尊重儿童的个体差异，允许儿童拥有不同的学习进度；在强化学业发展的同时强调人格发展；鼓励同伴间学习；培养幼儿的社会技能与情感联结等。这些理念可能是这两种课程模式能够有效促进学前儿童发展的关键。
3.芝加哥学校阅读工程
芝加哥学校阅读工程（Chicago School Readiness Project，CSRP）是作为幼儿园课程计划的补充部分加以实施的。该工程为参与开端计划的教师提供了系统且详尽的行为管理培训和减压训练，强调教师要掌握调节情绪的语言策略。有关心理健康顾问会常年为教师提供减压工作坊学习活动。同时，有外显行为问题的儿童也会得到一对一的帮助。Raver 采用随机分配的方法，把参与开端计划的儿童随机分配到实施学校阅读工程（CSRP）的班级和普通班级，结果发现，参与阅读工程班级的教师比普通班教师能为儿童提供更多的情感支持和使用更好的班级管理策略。进入阅读工程班的4 岁儿童也表现出更好的执行功能（表现在注意力、抑制控制能力以及由实验者评分的冲动性任务中），并在词汇、字母命名和数学能力方面均好于普通班。芝加哥学校阅读工程对儿童学业能力的影响很大一部分得益于执行功能的发展，而且执行功能的发展程度能够较好地预测儿童3年后的数学和阅读学业成绩。
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