[摘要]本研究以Zelazo和Frye提出的认知复杂性和控制理论为指导思想，通过改进的卡片规则变化任务实验检测了80名3～4岁儿童(男女各半)在规则的理解和运用之间的分离情况。实验主要采取2×2的二因素实验设计。研究结果表明：(1)3～4岁儿童在执行卡片规则变化任务时存在显著的年龄差异，4岁组儿童的规则转换能力显著高于3岁组儿童。(2)测试图片的抽象程度与规则的具体内容对3～4岁儿童的规则转换成绩无显著影响。(3)大部分3岁儿童对规则的理解和动作执行存在严重分离现象，而4岁儿童只有少数存在这种现象。
[关键词]3～4岁儿童；规则理解；规则运用；维度转换；CCC理论
一、实验背景及假设
(一)实验背景
3～4岁儿童存在着规则理解和运用之间的分离现象。
一种情况是儿童能在行动中正确运用规则却无法用语言概括规则。对于这种情况，意识理论认为，3—4岁儿童的意识水平较低导致他们无法描述指导行动的规则。随着儿童年龄的增长，他们的意识水平和口语表达能力逐渐提高，能把心里表征的事物更好地通过语言加以描述，因而规则的理解和运用之间分离的现象也随之减少。
另一种情况是儿童理解了规则却不能在行动中运用规则。心理学中一般用儿童执行功能的发展来解释这种分离。执行功能是指个体在实现某一特定目标时所使用的灵活而优化的认知和神经机制。早期著名的执行功能理论认为，不是意识水平而是执行功能的提高促进了儿童规则运用能力的发展。
近年来，Zelazo和Frye针对学前儿童上述两种规则理解和运用的分离现象进行了多项研究并提出了认知复杂性和控制理论(The Cognitive Complexity and Control Theory，简称CCC理论)。这种理论整合了执行功能理论和意识理论的观点，认为是复杂的规则系统控制着儿童的行为变化。随着儿童年龄的增长，他们逐步拥有了较复杂的规则系统，系统中处于较高层次的规则能协调较低层次规则的使用，从而使儿童能统合规则的理解和运用。CCC理论把儿童规则运用的失败归因于他们缺乏对规则使用情境的思考，即儿童尽管理解了较低层次的规则，却不能运用较高层次的规则控制较低层次的规则。
(二)实验假设
Zelazo和Frye采用卡片规则变化任务(Dimensional Change Card Sorting，简称DCCS)来检验学前儿童能否通过已理解的规则引导规则的运用。该研究获得的结论是：3～4岁儿童对规则的理解并不能保证他们在行动中正确运用规则。
我们对Zelazo和Frye所采用的卡片规则变化任务稍微作了一些修改，保留Zelazo和Frye测试时用的其中一套图片——兔子和轮船，而将另一套由汽车和花构成的具象图案改成由三角形和圆形构成的抽象图形。我们预期3岁儿童在规则理解和执行中存在较明显分离，而4岁儿童的测试成绩则有明显的提高。此外，我们试图通过实验探讨测试图片的抽象程度和规则的具体内容是否会对儿童的测试成绩产生影响(即儿童在进行分类时是否有形状或者颜色的优势感知)。最后我们将检验儿童在规则的知识执行和动作执行上是否有差别。
二、实验方法
(一)实验对象
平均年龄为3岁±3个月和4岁±3个月的健康儿童各40名，每个年龄组的儿童男女各半。
(二)实验材料
考虑到儿童的认图能力和已有经验，我们选定他们熟悉的图形(兔子和船，三角形和圆形)制成两套图片，图片规格为11cm×7cm。一套图片的目标图片是红色的兔子和蓝色的轮船图片各1张，与之对应的测试图片是蓝色的兔子和红色的轮船图片各7张。另一套图片的目标图片是黄色的圆形和绿色的三角形图片各1张，与之对应的测试图片是绿色的圆形和黄色的三角形图片各7张，共计32张图片。另外，实验者准备了两个架子，用于贴(放)目标图片。
(三)实验设计
我们采取2×2的二因素实验设计：自变量1为两个年龄组，自变量2为两组图片(80名儿童分成两个年龄组，每组儿童又随机分成两部分，分别参与其中一组图片的规则分类)；因变量为儿童按规则对图片分类并回答问题的得分。
(四)实验程序
每个儿童都要经历图片分类任务，该任务包括规则转换前和转换后两个阶段。具体过程如下：
1．让儿童面对实验者坐在一张小桌子旁，目标图片分别贴在两个架子上，所有测试图片正面朝下随机堆放在一起。然后，实验者用清晰的语言告诉儿童图片分类的规则(例如：“所有黄色的图片放在这边，绿色的图片放在那边”)，并告诉儿童图片分类后应正面朝下放置在架子上。在具体操作过程中，有一半儿童的测试由颜色分类规则起始，另一半则由形状分类规则起始。
2．以颜色分类起始组为例，实验者先使用两张测试图片示范两次，随后让儿童将剩余的12张测试图片分类。首先进行规则转换前的五次实验，每次都要提醒儿童图片分类规则。儿童自由地选择一张测试图片，实验者按颜色分类规则进行提示(例如：“这是一张黄色的”)，然后问儿童：“它应该放到哪一边?”要求儿童把这张图片正面朝下放到其中的一个架子上。
3．规则转换前的五次实验结束后，实验者告诉儿童停止颜色分类游戏，进入形状分类游戏，并强调这与前面的游戏是不一样的。
4．进行规则转换后的按照形状分类的五次实验。这个阶段与转换前实验的要求不同，实验者不再提示儿童按形状分类的规则，而只是在儿童结束一次分类后简单地说一声：“好的”，然后进行下一次实验。
5．规则转换后的五次实验结束后，让儿童进行两个附加实验，每个实验包括两个知识问题和一个动作问题。如，实验者从已分类的图片中随机抽取两张，询问儿童：“按形状分类，这张三角形图片应该放在哪一边?圆形图片放在哪一边?”仅要求儿童口头回答。对于动作问题，实验者告诉儿童：“请玩形状分类游戏。”然后交给儿童一张图片，问儿童：“按形状分类，这张图片应该放在哪一边?”要求儿童把图片放到正确的位置上。
6．实验结果记录方式为：儿童能够理解规则并且能够正确、快速地执行分类得2分；理解规则并且能够正确执行分类但中间出现迟疑等现象得1分；分类出现错误则为0分。实验者在记录表上对儿童的回答和动作反应作详细的记录。一名儿童的测试时间大约控制在10分钟左右。
三、实验结果与分析
(一)3～4岁儿童在规则转换前后的得分情况比较
我们分别统计了儿童按规则要求对两种材料进行分类的平均得分(见表1和表2)。
表1 3～4岁儿童使用抽象材料时的得分年龄
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年龄 |
转换前 |
转换后 |
|
m |
sd |
m |
sd |
|
3岁组 |
8.11 |
2.25 |
3.05 |
3.84 |
|
4岁组 |
9.15 |
2.08 |
7.45 |
3.70 |
表2 3～4岁儿童使用具象材料时的得分
|
年龄 |
转换前 |
转换后 |
|
m |
sd |
m |
sd |
|
3岁组 |
7.78 |
2.53 |
3.40 |
4.20 |
|
4岁组 |
9.00 |
1.78 |
7.05 |
4.32 |
进一步分析发现，3岁组儿童对两套图片材料进行分类的得分在规则转换前后差异极其显著(使用抽象材料：t=4.16,df=19,p<0.001；使用具象材料：t=3.90，df=19，p<0.001)，且规则转换后正确率明显下降，这说明3岁儿童在二维规则的转换中存在困难。
4岁组儿童对两套图片材料进行分类的得分在规则转换前后均不存在显著差异(使用抽象材料：t=1.81,df=19,p>0.05；使用具象材料：t=1.38，df=19，p>0.05)，且规则转换前后的成绩都比较高，这说明4岁组儿童具有较强的规则转换能力。
t检验表明，在使用抽象材料时，3岁组和4岁组儿童在规则转换前的得分不存在显著差异(t=-2.80,df=19,p>0.05)，但规则转换后的得分存在显著差异(t=-2.25,df=19,p<0.05)。这说明使用抽象材料时3-4岁儿童的二维转换能力随着年龄的增长而提高。
在使用具象材料时，3岁组和4岁组儿童在规则转换前的得分不存在显著差异(t=-2.09,df=19,p>0.05)，但规则转换后的得分存在显著差异(t=-3.26,df=19,p<0.01)。这说明使用具象材料时3～4岁儿童的二维转换能力随着年龄的增长而提高。
以上结果表明：3～4岁儿童使用抽象材料和具象材料时表现出一致性的结果，即随着年龄的增长对规则的理解与运用趋于统一，转换能力不断提高。
实验者还发现4岁组儿童出现迟疑的现象明显多于3岁组儿童，且在操作过程中常伴随自言自语现象。
(二)材料的抽象程度对3～4岁儿童二维规则转换的影响比较
为了探讨材料本身的具象性或抽象性是否会对3～4岁儿童二维规则转换的操作产生影响，本研究分别对3岁组和4岁组儿童在两组实验材料(抽象材料和具象材料)中规则转换前的得分进行统计。t检验结果表明两者不存在显著差异(3岁组：t=0.55,df=19,p>0.05；4岁组：t=0.41,df=19,p>0.05)。这说明实验材料本身的抽象程度对3~4岁儿童的规则理解和运用不产生影响。
(三)3～4岁儿童对规则理解的动作反应和言语报告反应比较
通过附加实验的结果比较，我们发现，3岁儿童能正确进行言语报告的有30人，但其中仅有8人(不足30％)能够同时正确执行动作。而4岁儿童能正确进行言语报告的有36人，其中24人(67％)能够同时正确执行动作。这说明3岁儿童对规则的理解和动作执行之间存在分离现象。
四、讨论
(一)3～4岁儿童在规则理解和运用上的年龄发展特征
实验结果表明，3～4岁儿童对规则的理解和灵活运用能力与年龄的相关是显著的。
首先，大多数3岁儿童只能执行简单的单维规则，当出现另一种相冲突的规则时，他们不能灵活转换规则，总是坚持使用先前的规则，产生“持续性错误”；而大部分4岁儿童能分辨复杂的二维规则，当规则改变时能灵活转换，在新规则下执行任务。测试图片的抽象程度以及形状和颜色哪条规则在先与“持续性错误”的产生并不相关。其次，从附加实验中我们发现，大部分3岁儿童对规则的理解和动作执行存在严重分离现象。他们能正确口述卡片分类后的正确位置，却无法在行动中将卡片放到正确的位置，即在意识中理解了规则却不能按照规则正确操作。而4岁儿童只有少数存在这种现象。
据此，我们认为儿童的规则转换能力在3～4岁间出现了质的变化。3岁儿童在卡片分类任务中的“持续性错误”和“意识丧失现象”与年龄密切相关；4岁可能是儿童规则转换能力发展的快速时期。本研究的结果与Zelazo等人的研究结论是一致的，这说明儿童的执行功能发展在北美和中国之间有着跨文化的普遍性。
(二)3～4岁儿童规则理解和运用能力的影响因素
1．工作记忆理论和抑制控制理论
一些研究者认为儿童在规则执行中的年龄差异与工作记忆有关。工作记忆是指在头脑里积极保持众多事件的能力。儿童要成功完成规则转换任务，必须具备一定的工作记忆能力，以保存需要加工的信息。本实验中，在规则转换前，儿童每次都能得到实验者的规则提示；在规则转换后，实验者不再提示规则，儿童要执行转换后的规则首先必须记住这种规则。关于学前儿童记忆的研究表明，3～4岁儿童的记忆能力随着年龄的增长而增强。大部分3岁儿童的工作记忆能力尚未达到在无提示的情况下记住规则并按规则执行任务的程度。而4岁儿童处于运用策略进行记忆的萌芽阶段。在实验中，研究者发现4岁儿童在规则转换后的操作过程中常伴随自言自语现象，表现为在没有实验者提示规则的情况下不断重述转换后的新规则。我们认为这是4岁儿童运用记忆策略的表现。因此，4岁儿童工作记忆能力的大幅提高可能是导致两个年龄组在规则转换后实验成绩产生显著差异的原因之一。
也有一些研究者认为抑制控制能力的提高是造成3～4岁儿童执行功能差异的原因。抑制控制能力帮助儿童按规则要求压制不合适的反应，其发展在3～6岁间发生显著变化。本实验中，转换前规则相对于转换后规则(新规则)是优势规则。儿童需要抑制转换前的优势规则(如颜色)，才能按照新规则(如形状)完成任务。如果这种优势规则得不到抑制，儿童将持续地使用这种优势规则作为解决问题的基本策略，从而发生持续性错误。3岁儿童很难抑制已经形成的或固有的反应，因此无法灵活地在规则间进行转换。根据抑制理论的观点，儿童在知识方面的增长要快于操作方面的增长，因此3岁儿童表现出明显的对规则理解和动作操作的分离现象。
前额皮质(Prefrontal cortex)可以将工作记忆与抑制控制两种执行性要求结合起来，它暂时保存着需要加工的信息，同时抑制干扰反应。Luria提出，儿童的脑发育可以分成三个阶段，即从脑边缘皮层区发育的情感功能期到后脑皮层发育的认知功能期，最后到前脑皮层发育的执行控制功能期。4岁是前额皮质发育完善的重要阶段。大脑这种从后部到前部的发育过程可能是人类抽象思维的神经基础。这也可以解释为什么4岁是学前儿童规则理解和运用能力发展的转折点。
发展心理学关于3-4岁儿童对色、形的感知是否有年龄差异等问题并没有统一结论。一些研究者认为儿童3岁前以形状抽象占优势，而4岁之后则是颜色抽象占优势。另一些研究者认为儿童对色与形的感知并不随年龄变化而变化。本实验结果表明，无论是颜色维度还是形状维度，一旦作为转换前规则就会成为儿童的优势维度。因此，颜色规则和形状规则本身并没有对3～4岁儿童产生优势效应，是两种规则的先后顺序决定了哪一种会成为优势维度。
2．认知复杂性和控制理论(CCC理论)
Zelazo和Frye认为抑制理论尚不足以解释儿童在规则理解和运用中的分离现象。他们认为检验抑制的作用是看转换前的规则是否因多次重复而形成了优势惯性。转换前规则的运用次数越多，优势力量越大；如果只运用一次，则应该没有优势反应。然而Zelazo和Frye的研究发现，在只进行一次规则转换前的实验时，3岁儿童在规则转换后依然会犯“持续性错误”。因此，Zelazo和Frye提出了认知复杂性和控制理论(CCC理论)，从儿童对规则的推理能力发展来解释3～4岁儿童的规则理解和运用问题。Zelazo认为不同年龄儿童使用的规则系统的复杂性不同使得儿童对规则的理解和执行能力随年龄而变化。不同的规则维度向儿童提出了不同程度的认知要求，规则维度越多，认知加工的复杂性就越高。在本实验中，规则转换前儿童只需关注一个前提条件(例如颜色)即可作出判断；而规则转换后，儿童在进行规则判断时要关注两个前提条件(形状和颜色)，从中选择适用的规则后才能正确执行。当规则相互冲突时，3岁儿童会在转换维度和确定条件方面存在困难。随着儿童年龄的增长，儿童元认知能力和意识能力不断提高，对动作和思维的控制能力也有所增强。3岁儿童还只能基于单种规则进行转换(if……，then……)，而大部分4岁儿童已经能够完成两种规则的转换(if……&if……，then……)，有的甚至可以进行三种规则的转换(if……&if……，then……)。
五、结论和教育启示
本研究运用改进的卡片分类规则变化任务(DCCS)研究了3～4岁儿童在规则的理解和运用上的发展，得出以下结论：(1)3～4岁儿童在执行卡片分类规则变化任务时存在显著的年龄差异，4岁组儿童的维度转换能力显著高于3岁组儿童。(2)测试图片的抽象程度与规则的具体内容对3～4岁儿童的转换成绩无显著影响。(3)大部分3岁儿童对规则的理解和动作执行存在严重分离现象，而4岁儿童中只有少数存在这种现象。
本研究探讨的儿童对规则理解和运用的问题实质是儿童执行功能中认知灵活性发展的问题。执行功能与儿童的学习具有密切联系。儿童学习新知识、面对具有挑战性的问题时都需要有一定的执行能力，他们参与有创造性或灵活变化的活动也离不开执行功能。
执行功能中认知灵活性表现差的儿童常常比较固执，拘泥形式，在活动或程序改变时不易适应新情境的要求。此外，一些研究表明，执行功能中认知灵活性差的儿童在学习上会有困难，尤其是在数学学习上有困难。对儿童执行功能任务的测查有助于诊断学习困难儿童和认知灵活性发展异常的儿童，例如孤独症儿童和多动症儿童。一些临床样本表明这种诊断的灵敏度很高(例如威斯康辛卡片分类测验能测试到儿童脑部受损的情况)。此外，通过与常模的比较，我们还能确定这些儿童的发展异常程度。对执行功能各个组成部分的细致分析有助于我们了解孤独症、多动症儿童的真正缺陷所在。例如，孤独症儿童突出表现为认知灵活性差、比较固执，他们往往不能完成需要抑制前优势反应的任务；而多动症儿童在注意力转换上没有问题，却难以维持注意力。通过这些研究，我们可以根据儿童具体缺陷提供有针对性的治疗，为其创造合适的学习环境。
作者单位：
董素芳 华东师范大学学前教育系
闵兰斌 新疆师范大学教育科学学院
