3～6岁幼儿粗大动作与执行功能发展特点及关系研究

杨 硕，李亚梦，付若凡，任园春*，王 欢

儿童早期，每个重要动作的获得和变化都意味着个体与环境互动关系的改变。研究证实，粗大动作发展与身体健康、认知发育有着十分密切的关系（李静等，2019；王欢 等，2019；Lubans et al.，2010）。动作发展是监测、评价、诊断个体身心发展状况的重要指标（Brown，2013），粗大动作可以预测青少年时期体育活动参与度、身体素质水平甚至是成人期的认知表现（Eric et al.，2014）。早期粗大动作发展是认知能力的外在表现，并促进幼儿认知能力的复杂化（李红等，2003）。已有研究发现，轻微或严重运动障碍的儿童表现出认知障碍和学习困难，同样有认知障碍的儿童也伴有动作发育迟缓和运动障碍（Dia‐mond，2010）。

执行功能（executive function）是指个体负责组织和控制目标导向行为的高级认知加工过程（Banich，2009），包括抑制控制、工作记忆和认知灵活性，旨在计划、管理和控制个体自身的行为（Diamond，2012）。学龄前幼儿执行功能的发展过程明显（周兢等，2011），能够为成年期高级认知功能提供基础。McClelland等（2013）认为，执行功能是儿童早期学习的先决条件，为长期的学业成就、运动技能提供基础。Oberer等（2017）以134名幼儿为研究对象，将执行功能、视觉整合、身体素质作为预测因子观察入园后第二年幼儿的学习成绩，发现执行功能对后期学习成绩的预测具有显著影响。学龄前儿童执行功能的研究能够更好地揭示儿童的认知和心理发展特点，为儿童的教育提供实证指导。

动态系统理论认为，儿童的发展是多层次的、互动的、双向的，儿童粗大动作发展是儿童早期学习的先决条件，可能为长期的学业成就提供基础，并以双向和协同的方式在幼儿中共同发展（Westendorp et al.，2011）。行为学研究发现，动作发育障碍的儿童往往表现出认知困难和执行延迟；认知障碍的儿童其动作发展水平也存在滞后性（Schurink et al.，2012）。教育学研究发现，学龄前儿童动作水平、执行功能的发展差异可能造成儿童入学后的学习成就差异，粗大动作发展水平与儿童的数学成绩、书写技能、作文水平呈正相关（柳倩等，2018；Carlson et al.，2013）。此外，从发展周期来看，3～6岁是儿童多方面发展的敏感期（佘双好，2013），动作发展能力和执行功能遵循共同的发展时间表。

尽管有研究表明，执行功能与动作发展之间可能存在着很强的间接联系，但是研究多集中在学龄儿童或青少年，或是发育障碍的儿童。有研究发现，学龄前儿童的粗大动作与执行功能之间存在显著相关，但其只检测了粗大动作中的横向移动、跳远、单脚跳的位移部分，对物体控制部分却并没有检测（Oberer et al.，2017），或研究结果不一致，如Stockel等（2016）对40名5～6岁儿童的执行功能与动作表现进行关系研究，并未发现幼儿的粗大动作与认知能力之间具有相关关系。因此，本研究拟探索3～6岁幼儿粗大动作与执行功能的发展特点，并进一步分析各子功能之间的关系。

1 研究对象与方法

1.1 研究对象

采用整群抽样法，选取北京市朝阳区和丰台区两所幼儿园3～6岁全体学生498名为研究对象（表1）。排除标准为患有骨关节系统或神经系统疾病影响运动者，以及智商低于90者。测试前与受试儿童监护人签署知情同意书。测试过程中，41名受试对象因各种原因没有完成全部测试，有效样本为436，有效率为90.60%。其中，男童217名，平均年龄为（4.38±0.89）岁；女童219名，平均年龄为（4.36±0.88）岁。

表1 研究对象人口学资料Table 1 Demographic Data of Subjects

1.2 研究方法

1.2.1 儿童粗大动作发展测评

采用儿童大肌肉动作发展测试第3版（Test of Gross Motor Development-Third Version，TGMD-3）（Ulrich，2016）。该测试量表是美国Dale A.Ulrich博士2013年修订的第三版，用于评估3～10岁儿童粗大动作发展水平。包括身体位移能力和物体控制能力两个部分，共13个基本动作要求。测验时，由两名经过培训的体育专业研究生根据每个动作是否达到条目规定标准进行打分，最低0分，最高4分。各项得分相加得到量表总粗分。该测验在各种文化环境下均已证实具有较高的信度和效度（李静等，2007），可以作为评价中国儿童大肌肉动作发展的测量工具（宁科等，2016）。在本研究中，该量表结果的位移Cronbach’sα系数为 0.781，物控的 Cronbach’sα系数为0.790，具有较好的内部一致性。

1.2.2 执行功能评价

采用学龄前儿童执行功能行为评定问卷（Behavior Rating Scale of Executive Function Preschool Version，BRE‐IF-P）BRIEF-P父母版（Spiegel et al.，2016），该量表适用于2～5岁11个月大的儿童，通过父母报告儿童的行为是否存在问题来评价儿童日常生活中的执行功能，分为抑制、转换、情感控制、工作记忆、组织计划5个因子；抑制自我控制指数、认知灵活指数、元认知指数3个维度。各条目按1（从不）～3（经常）级评分，评分越高，所反映的执行功能受损越严重，呈负相关关系。具有较好的信效度（信度为0.60～0.69，效度为0.71～0.89），可以作为中国学龄前儿童执行功能的评估工具（魏威等，2018）。在本研究中，抑制自我控制指数的Cronbach’sα系数为0.750，认知灵活指数Cronbach’sα系数为0.781，元认知指数Cronbach’sα系数为0.831，具有较好的内部一致性。

1.3 统计学处理

使用SPSS 21.0版对所测得的数据进行统计学分析，对受试者的粗大动作得分以及执行功能进行单因素方差分析，检验年龄和性别的差异。利用皮尔逊双侧相关分析了不同年龄段、不同性别受试者的身体位移、物体控制、粗大动作发展与抑制控制、转换、情感控制、工作记忆、组织计划以及执行功能之间的两两相关性。最后，通过控制年龄和性别变量，以粗大动作总分为自变量，执行功能总分以及抑制得分为因变量进行多层线性回归分析。在进行分析之前，验证了正态分布、线性和方差齐性。检验水准P=0.05。

2 结果

2.1 3～6岁幼儿粗大动作发展的性别、年龄特征

从总体上来看，3～6岁幼儿的粗大动作发展总分、身体位移得分、物体控制得分随年龄的增长，分数均显著增加（表2），差异具有统计学意义（F分别为55.18、83.23、95.54，P均＜0.001）；3～6岁幼儿的粗大动作发展总分、身体位移得分不存在显著的性别差异（F分别为8.97、3.20，P＞0.05），但男、女童在物体控制得分上存在显著的性别差异，男童的物体控制能力优于女童（F=24.22，P＜0.001）。从不同年龄段的性别差异来看，在身体位移方面，虽然男、女童差异无统计学意义（P＞0.05），但早期3.0～4.5岁女童的成绩优于男童，4.5～6.0岁后男童的成绩优于女童；在物体控制能力方面，除4.5～6.0年龄段外，其余各年龄段男童的物体控制能力均优于女童（P＜0.05）。

表2 3～6岁幼儿粗大动作发展水平的年龄、性别特征分析Table 2 Analysis of Age and Sex Characteristics of Gross Movement Development Level of 3 to 6 Years Old Children M±SD

2.2 3～6岁幼儿执行功能的年龄、性别特征

执行功能发展水平越高，评分越低（表3）。从总体上看，3～6岁幼儿执行功能水平及其各子功能随年龄的增加水平提升，差异具有统计学意义（F分别为12.84、6.94、2.7、5.16、2.71、9.52，P＜0.05），符合执行功能评定量表根据年龄、性别不同的标准值变化范围，整体上呈现随年龄的增长，执行功能得分降低，发展水平提升的趋势。3～6岁幼儿在执行功能及其各子功能上皆不存在显著的性别差异（P＞0.05）；从不同年龄段的性别差异来看，3.0～5.0岁女童的执行功能及其各子功能优于男童（P＞0.05），5.0～6.0岁后男童在执行功能、抑制功能上优于女童，差异具有统计学意义（P＜0.05）。

表3 3～6岁幼儿执行功能水平的年龄、性别特征分析Table 3 Analysis of Age and Sex Characteristics of Executive Function Level of 3 to 6 Years Old Children M±SD

2.3 3～6岁不同年龄段、不同性别幼儿粗大动作发展与执行功能的相关分析

从总体上，3～6岁各年龄段儿童粗大动作总分、身体位移、物体控制与执行功能总分、抑制能力、转换能力、情感控制均呈非常显著的负相关关系（P＜0.001），与工作记忆、组织计划呈负相关关系（P＜0.05；表4）。其中，粗大动作总分、身体位移、物体控制均与抑制呈中到强相关（r=-0.461～-0.753，P＜0.001），粗大动作发展总分、身体位移、物体控制与转换、情感控制、工作记忆、组织计划呈弱到中等强度相关（r＜=-0.4，P＜0.05）。进一步考察各个年龄段下儿童粗大动作发展与执行功能及各子功能之间的相关性，粗大动作、身体位移、物体控制均与转换、情感控制、工作记忆以及组织计划在各个年龄段中均呈弱相关关系（r＜0.6），但与抑制呈中到强相关关系（r＞0.4）。

表4 3～6岁幼儿不同年龄段粗大动作发展能力与执行功能的相关分析Table 4 Correlation Analysis between Gross Movement Development Ability and Executive Function of 3 to 6 Years Old Children in Different Age Groups

3～6岁男童的粗大动作总分、身体位移、物体控制与抑制得分均呈负中度相关（r=-0.408～-0.572，P＜0.001），与执行功能总分、转换能力、情感控制呈负弱相关关系（r＜=-0.4，P＜0.001），与工作记忆、组织计划无相关关系（P＞0.05；表5）。3～6岁女童的粗大动作总分、身体位移、物体控制与抑制呈负弱到中度相关（r=-0.373～0.418，P＜0.001），与执行功能总分、转换能力、情感控制呈负弱相关关系（r＜=-0.4，P＜0.001），与组织计划无相关关系（P＞0.05）。

表5 3～6岁幼儿不同性别粗大动作发展能力与执行功能的相关分析Table 5 Correlation Analysis between Gross Movement Development Ability and Executive Function of 3 to 6 Years Old Children in Different Gender Groups

鉴于3～6岁幼儿粗大动作与执行功能尤其与其抑制功能之间存在非常显著相关，为进一步探析粗大动作对执行功能以及抑制功能的影响，本研究以执行功能总分、抑制功能得分为因变量（表6），在第一个模型中以年龄和性别为自变量，在第二个模型中加入粗大动作发展总分进行多元线性回归分析，粗大动作发展总分对执行功能总分（调整后的R2=0.19，P＜0.001）具有预测作用，其解释率为23.1%。具体来看粗大动作发展总分每变化1个单位，执行功能总分会变化-0.59个标准差。粗大动作发展总分对抑制功能（调整后的R2=0.58，P＜0.001）具有预测作用，其解释率为40.2%，即粗大动作总分每变化1个单位，抑制功能得分会变化-0.957个标准差。由此可见，粗大动作总分对抑制功能的预测作用更强。

表6 3～6岁幼儿粗大动作发展与执行功能的多重线性回归分析Table 6 Multiple Linear Regression Analysis of Gross Movement Development and Executive Function in Children Aged 3 to 6

3 讨论

本研究主要探析3～6岁幼儿的粗大动作是否与执行功能具有相关关系，并分析不同年龄段、不同性别学龄前正常儿童的粗大动作与执行功能的特征差异。

3.1 3～6岁幼儿粗大动作与执行功能发展特征分析

本研究显示，随着年龄的增长，各年龄段学龄前儿童的身体位移能力、物体控制能力、粗大动作发展总体水平具有显著差异，且整体上呈线性增长的趋势，这与王欢等（2019）、Vlahov等（2014）、全胜（2011）的研究结果相一致。儿童粗大动作的发展与年龄有关，但不是由年龄决定的，而是会受先天发育和后天练习经验的交互影响，因此可能会导致儿童粗大动作发展速率的不同。加之，当前国内的研究主要以横断面研究设计为主，个体发展速率差异较大。随着年龄的增长，儿童的身体机能得到提高，身体素质水平以及运动技能不断成熟，同时对于运动技能的学习会促进动作发展水平的提高。本研究限于篇幅，未对每项粗大动作发展特点加以讨论，相关数据将在其他报告中深入分析。

本研究发现，3～6岁幼儿的粗大动作发展总分、身体位移能力不存在显著的性别差异，但是男、女童在物体控制能力上存在显著的性别差异，男童的物体控制能力优于女童。这与李静等（2019）的学龄前男童操控技能显著好于女童的结论相一致。但与Barnett等（2017）得出的性别无论对身体位移能力还是物体控制能力得分均没有显著差异的研究结果存在分歧。Legear等（2012）认为，出现性别上的差异可能归因于社会文化与环境、身体活动度等因素的影响。在儿童早期，粗大动作发展与身体活动水平之间呈弱到中等程度相关，到儿童中期和后期，二者之间呈弱到高度相关（Logan et al.，2015；Robinson et al.，2015）。Banich（2009）对粗大动作发展与身体活动水平进行跟踪研究，发现儿童时期的物体控制能力能够预测青少年时期的身体活动度水平。家庭环境对儿童的认知发展有重要影响，儿童粗大动作发展也会受到家庭环境的影响。Cools等（2011）发现，父母的受教育程度、父亲的身体活动水平、家长对儿童运动价值的高度认知都对儿童的粗大动作发展水平有积极影响。但本研究并未对被试的练习经验、身体活动水平以及家庭环境等可能因素进行调研，这也为未来的研究指明另一个方向。

在执行功能方面，随着年龄的增长，3～6岁幼儿的执行功能（总）以及各子功能的变化具有统计学意义。符合执行功能行为评定量表根据年龄、性别不同规定的标准值范围，总体上呈现出随年龄的增长，执行功能水平提高。Libertus等（2017）认为，随着年龄的变化，执行功能各子功能之间的关系发生变化。Best等（2010）认为，3岁认知转换才真正意义上得到发展，4～5岁是发展的集中期，3岁儿童在认知转换任务测试上完成度较低，4岁部分儿童能够完成两个维度的转换，5岁儿童基本能够完成两个维度转换。Blakey等（2016）通过对2～4岁儿童执行功能的加工策略进行研究，发现大多数2岁儿童采用混合性加工策略，4岁儿童能够采用精准的转换加工策略，加工策略随着年龄增长不断分化。在执行功能的各子功能方面，3～6岁学龄前儿童执行功能的各子功能发展存在差异性，发展速率并不完全相同。从不同年龄段的性别差异看，3～5岁女童执行功能水平均优于男童，女童早期的抑制能力、转换能力优于男童，但在5岁后男童执行功能水平、抑制能力水平超过女童。Houwen等（2017）以BRIEF-P作为执行功能测试工具，却发现性别与执行功能及各子功能无显著相关。Mileva等（2015）认为，女童在抑制控制方面显著优于男童，但是在工作记忆方面男、女童并没有显著差异，这与本研究在抑制控制方面的结果相一致。综上，学龄前儿童执行功能的发展受到多种因素的影响，年龄、性别均在一定程度上影响执行功能的发展。

3.2 幼儿粗大动作发展水平与执行功能的相关关系分析

本研究发现，3～6岁幼儿粗大动作发展能力（总）与抑制能力具有非常显著的相关关系，呈负中到强相关，与执行功能、转换、情感控制、工作记忆、组织计划呈负低到中度相关。有研究认为，执行功能是更高级的认知过程，对思维以及动作的控制具有重要作用（Carlson et al.，2013）。Wu等（2017）对96名婴儿的动作能力与执行功能进行持续3年的纵向研究，发现2岁时婴儿粗大动作发展好的儿童其抑制能力也表现较好。Cook等（2019）对南非低收入地区学龄前儿童的执行功能与运动技能的关系进行研究，发现粗大动作发展与抑制和工作记忆具有明显相关关系。Rigoli等（2012）对幼儿动作发展能力与执行功能的工作记忆和抑制能力进行研究，在控制年龄以及潜在的注意缺陷与多动障碍（attention deficit and hyperac‐tivity disorder，ADHD）后，发现动作发展能力与二者具有相关关系。本研究还发现，3～6岁男、女童在粗大动作发展、身体位移、物体控制与抑制能力的相关程度上存在显著的性别差异，男童呈中度相关，女童呈弱到中度相关。性别对二者间相关程度的影响可能是由于身体发育和后天练习的交互影响导致的。

本研究表明，在多元分析下年龄、性别对学龄前儿童执行功能无显著预测作用，粗大动作发展水平对学龄前儿童的执行功能尤其是抑制能力具有预测作用，这与Wassenberg等（2016）的研究结果相一致。关于儿童动作发展水平与执行功能（总）以及抑制功能的相关关系及预测作用究其原因可能在于：首先，有研究发现粗大动作发展能力与执行功能之间在神经基质（前额叶皮质、小脑）方面紧密结合（Diamond，2000；Hanakawa，2011）。动作的执行涉及运动皮质、脑干、小脑等脑的局部区域的活动，更与多个区域紧密相关，如大脑前额叶、顶叶、颞叶、丘脑、边缘系统等，执行功能是由前额叶、顶叶、前扣带回、皮层下结构（基底节、丘脑、小脑）组成的皮层——皮层下网络等多个脑区协同作用的结果，二者之间有潜在的、共同的神经生理机制。对伴有动作发育障碍儿童与正常儿童的执行功能的研究发现，ADHD儿童的前额叶含氧血红蛋白含量激活水平较低（Checklman et al.，2010）。有研究表明，身体活动尤其是动作能力的提升具有改变儿童脑结构（包括脑质量的变化、皮层厚度的变化、不同脑区沟回面积的改变等）、脑功能（相关脑区激活水平的改变和脑功能网络联结的变化）的能力，能改善儿童脑的可塑性。陈爱国等（2018）在运动干预对聋哑儿童执行功能及脑灰质体积的影响中发现，运动干预可以改善聋哑儿童执行功能，其神经机制涉及右侧小脑前部灰质体积减小，由此可见，动作发展与执行功能发展在脑区上有功能发展的相关性。其次，儿童动作的发展并不仅仅是动作技能结果的呈现，动作的执行是全面信息加工的过程，涉及感觉输入、信息接收、对信息的解释和决策（动作计划）以及外显的动作反应，对计划、组织、抑制、记忆、协调以及监控等有较大的要求（Townsend et al.，2007）。同样，对于执行功能而言，个体在执行计划之前会构建一个指定序列事件的内容和心理计划，在执行过程中集中注意、排除干扰，记住并保持信息，灵活切换规则并进行自我监控。由此可以看出，动作发展与执行功能有明显的内在重叠过程。有研究表明，具有学习、行为障碍的儿童也正是在这种心理准备的过程中存在缺陷差异，抑制控制缺陷被认为是ADHD儿童的核心缺陷，Roelofs等（2015）认为，ADHD伴行为问题儿童的抑制控制最弱，而典型ADHD儿童则存在更多的延迟问题。Skogan等（2014）通过对3岁ADHD儿童和对立违抗障碍（oppositional defiant disorder，ODD）儿童的执行功能进行研究，发现典型ADHD和伴ODD的ADHD儿童均在抑制控制表现上存在显著差异。高水平的动作控制能力对运动单元的募集与激活、运动知觉整合、主动肌与被动肌的协同有着更高的要求（Stod‐den et al.，2014），同样高水准的执行功能表现对抑制能力、转换能力、工作记忆、组织计划、情感控制有着更为复杂更为高级的认知神经要求。粗大动作以及执行功能的发展在儿童的整个成长过程中有着不可替代的作用，粗大动作发展能力可以预测执行功能水平，因此提升学龄前儿童的动作发展水平，改善执行功能区域的脑容量（Chaddock et al.，2010），改善大脑的运动模式（Heyman et al.，2013），提升认知水平（Pontifex et al.，2011），为儿童的身体活动、学习能力以及认知水平的提升提供更多可能。

4 结论

1）3～6岁幼儿粗大动作发展能力以及执行功能水平随年龄的增长而提高，男童的物体控制能力优于女童。

2）3～6岁幼儿的粗大动作（总）、位移动作、物控动作与执行功能（总）、转换能力、情感控制、工作记忆、组织计划均呈低到中度负相关，与抑制存在中到强相关。男童粗大动作与抑制功能发展水平的相关程度比女童更高；粗大动作能力可预测幼儿的执行功能尤其是抑制功能水平。