3～5岁幼儿动作发展与认知能力发展的特征及相关性

吴升扣 李俊峰 文蕊香

1 中国人民大学体育部（北京 100872）2 河南大学体育学院（开封 475001）3 北京师范大学体育与运动学院（北京 100875）

动作能力的发展使得婴幼儿的认知结构得以不断改组和重建[1]。反之，要想成功地完成复杂的动作任务，必然离不开认知能力的参与，如知觉、注意力、记忆力等。因此，人类动作发展与认知发展的关系一直是相关研究领域的热点问题，近些年来越来越多的研究表明了动作发展与认知发展之间的密切关系。

在粗大动作发展方面，国外研究发现婴儿通过爬行获得了自由移动的能力并获取大量经验信息，促进了感知觉的发展，从而提高了儿童的认知能力[2]。国内学者董奇等[3]认为爬行动作的获得与婴儿迂回行为的发展可能有功能上的联系，即爬行通过向婴儿提供大量的相关经验，从而促进婴儿认知能力的发展。Veldman 等[4]的研究表明婴幼儿的粗大动作与认知发展呈正相关。全明辉等[5]发现中低强度的体力活动与儿童认知水平的发展密切相关，日常体力活动水平高者通常拥有更高的认知能力。Campos 等[6]提出，动作技能的获得是早期发展的重要事件，其对认知发展的价值在于通过重组个体与环境的互动关系，从而促进个体认知能力的提高。然而，并不是所有的研究都显示了动作发展与认知能力发展具有显著相关性，如Wassenberg 等[7]关于378 个5～6 岁儿童的研究发现，认知能力和整体运动能力之间没有显著的相关性。柳倩等[8]对亚太地区7364 名3～5 岁幼儿的调查结果也显示儿童的认知、学习品质与粗大动作发展的相关性并不显著。

在精细动作发展方面，国内外的研究发现儿童精细动作发展不仅与儿童的认知基础（注意力）关系密切，还与儿童的高级认知功能高度相关。有研究发现在顺序任务中儿童的智商和动作速度存在正相关，动作熟练度和流体智力呈正相关，动作表现和工作记忆呈正相关[2]。Roeberts 等[9]的跟踪研究表明早期精细动作发展对一年以后的认知发展具有显著的影响，但早期的认知发展并不能影响儿童未来的精细动作技能。反之，动作协调困难的幼儿在执行认知功能任务时，如动作抑制、任务切换、工作记忆方面存在困难[10]。患有注意力缺陷多动障碍（attention-deficit hyperactivity disorder，ADHD）的儿童，在精细动作方面通常伴随手眼协调运动障碍和手部灵活性低的问题，手部灵活性较差可能导致了ADHD 儿童很难完成需要持续注意力的任务[11]。曲方炳等[12]认为手部精细动作发展在婴幼儿认识事物的各种属性、联系知觉的完整性和具体思维能力的发展方面起到至关重要的作用。

综上所述，目前有关儿童动作发展与认知发展关系的研究主要集中于粗大动作发展和精细动作发展两个方面。大多数的研究都是关于儿童动作发展某一特定维度，或者某个动作与认知发展某一特定维度的关系，如动作发展对学业表现、执行功能、注意力等的影响。而关于幼儿整体的动作发展与认知能力关系的研究并不多见。在研究对象方面，目前国内外多针对婴幼儿、学龄儿童及非正常儿童，而以3～5 岁的普通幼儿为研究对象的研究较少。3～5岁幼儿的粗大动作发展与精细动作发展均处于敏感期，而关于此阶段动作发展与认知发展各维度关系的研究又很少见。因此，本研究探究3～5 岁幼儿动作发展的多个维度与认知能力的多个维度之间的相互关系，为学前教育提供理论指导和实证依据。

1 研究对象与方法

1.1 研究对象

本研究选择北京市某幼儿园为实验园，按照年龄和性别随机抽取90 名幼儿，分为3 岁组、4 岁组、5 岁组三个年龄组，参加本研究的动作发展测试与认知能力测试，测试前让受试者家长或合法监护人签署知情同意书。每个年龄组各30人，男、女生各15人。3岁组幼儿是指3岁0个月至3岁11个月的儿童，处于幼儿园小班水平；4 岁组幼儿是指4 岁0 个月至4 岁11 个月的儿童，处于幼儿园中班水平；5岁组幼儿是指5岁0个月至5 岁11 个月的儿童，处于幼儿园大班水平。参加对象的排除条件为：（1）主要身体脏器有严重疾病，不适合参加运动的幼儿；（2）身体发育异常或身体残缺畸形者；（3）由于感冒发高烧或患其他急性病，体力尚未恢复者；（4）肢体发生损伤，无法完成本研究测试者；（5）具有明显发育障碍特征的儿童。研究对象基本情况如表1所示。

表1 测试对象基本情况

1.2 测试方法

1.2.1 测试方案

研究伦理：本研究获得北京师范大学心理学部实验伦理审查批准，编号为201910210061。

测试前准备工作：对家长发放知情同意书，征得其同意后进行实验。通过教师获得幼儿的基本资料，包括班级、姓名、性别及出生年月，打印记录表。

测试人员均具备动作发展测试资格认证和韦氏智力测试资格认证，具有丰富的测试经验。

测试时间：上午9：00～11:00，下午2:30～4:00。

测试流程：在幼儿园一间至少6 米×4 米大小的安静房间，按照测试要求布置桌椅、地垫、摄像机等。由主试去班级领来一名被试，一对一完成所有测试项目。测评开始前，先与被试建立和谐的关系，尽量使其觉得自在放松，并享受测评过程。询问被试姓名，依据教师提前准备的花名册查找其出生年月，计算被试确切的生理年龄。在测评过程中，主试需要高度关注被试的状态，尽量把测试任务当成游戏来呈现，情景化地展示，引导被试完成任务。适时地做出鼓励和表扬，随时调整节奏和策略，以保证最准确地测量被试在每个项目上的最优能力，确保被试不会因为理解力、注意力、疲劳等因素干扰测试结果。完成测试后，由主试将被试送回班级，并交换下一名被试继续进行测试。

1.2.2 动作发展测试

本研究动作发展测试使用的工具为《动作发展测试量表（Movement-ABC）》。该量表是目前应用最广泛的针对儿童动作发展水平的测量评定工具，通常被认为是判定儿童动作发展水平的“黄金标准”[13]。目前该量表在国内被广泛使用且具有良好的信效度[14]，由定位与抓取（aiming and catching）、手部精细动作（manual dexterity）以及平衡能力（balance）3 个维度组成。定位与抓取的分测验包括双手接袋和单手投袋（计算成功次数，单位为次）；手部精细动作的分测验包括惯用手投币、非惯用手投币（计算完成任务的用时，单位为秒）、穿珠子（计算完成任务的用时，单位为秒），描画轨迹（计算错误次数，单位为次）；平衡能力的分测验包括惯用腿单腿站立、非惯用腿单腿站立（计算坚持时间，单位为秒）、踮脚走路（计算成功的步数，单位为次）、双脚跳格子（计算成功跳过的格子数，单位为个）。各维度可以根据原始测验的成绩得出原始分、标准分和动作发展总得分。

1.2.3 认知能力测试

我国目前常用的专门测试儿童认知发展水平的量表有瑞文智力测试（适用于5～11 岁儿童）和韦氏儿童智力测试（适用于2.5～6岁）。鉴于本研究的测试对象为3～5 岁幼儿，因此本研究采用《韦氏幼儿智力调查量表（第四版）（WISC-Ⅳ）》作为认知能力测试工具。同时该版本对智力的维度和测验进行了更合理的分类，并且重新调整了分测验及其测试内容。低龄组幼儿（2 岁6 个月至3 岁11 个月）测试包括7 个分测验，可以获得认知发展总分数与3 个主要指数（言语理解、视觉空间和工作记忆3 个维度），以及三个辅助指数（言语接受能力、非言语能力和一般能力维度）。高龄组幼儿（4岁0月至6岁11个月）测试包括11个分测验，可以获得认知发展总分数和5 个主要指数（言语理解、视觉空间、工作记忆、流体推理和加工速度4 个维度），以及4个辅助指数（言语接受能力、非言语能力、一般能力和认知效率维度4个）。

言语理解指数反映了儿童的语言概念形成、口语推理、语文学习、语言发展处理以及在文化环境中习得的知识，偏向于晶体智力；视觉空间指数反映儿童的视觉空间信息处理，整合部分和整体的关系，专注于视觉细节、非语言的概念形成以及视觉-动作的协调。工作记忆指数是对视觉工作记忆、视觉-空间工作记忆以及对前摄抑制干扰的抵抗能力，测量中涉及到注意力、集中精力控制以及推理能力；流体推理指数测量儿童的流体智力，归纳推理能力、视觉智慧、同时性加工、概念思维和分类的能力；加工速度指数反映的是儿童快速、正确地进行视觉扫描的能力，或者辨别简单的视觉资讯的能力，可以测量儿童的短时视觉记忆、视觉-动作协调、认知的灵活性、视觉辨别、专注以及完成测验任务的速度[15]。

认知发展总分在100～120 为正常范围，其他维度得分在100～120 也为正常范围。每名儿童完成测试所需时间约为1～1.5小时。

1.3 数据处理与检验方法

使用SPSS22.0对所得测试指标数据进行描述性统计，结果以平均数± 标准差（）表示，用单因素方差分析比较年龄组间的差异；用独立样本t检验比较性别组间的差异；用皮尔逊相关系数检验动作发展与认知发展的相关性。P＜0.05为差异具有统计学意义。

2 结果

2.1 3～5岁幼儿动作发展特征

（1）3～5岁幼儿手部精细动作发展特征

由表2 可见，随着年龄的增加，惯用手投币、非惯用手投币、穿珠子的用时逐渐减少，描画轨迹的错误次数逐渐降低。在惯用手投币测试中，4 岁组、5 岁组用时均显著少于3 岁组（P＜0.05，P＜0.01）；在非惯用手投币测试中，4 岁组、5 岁组用时均显著少于3 岁组（P＜0.05，P＜0.01），5 岁组用时显著少于4 岁组（P＜0.05）。在穿珠子测试中，4岁组、5岁组用时均显著少于3岁组（P＜0.01），5 岁组用时显著少于4 岁组（P＜0.05）。在描画轨迹测试中，4 岁组、5 岁组的错误次数均显著低于3岁组（P＜0.01）。男、女童手部精细动作发展水平整体没有表现出显著差异。

表2 各年龄组幼儿手部精细动作分测验指标比较（n=30）

（2）3～5岁幼儿定位与抓取特征

由表3 可见，3～5 岁幼儿在定位与抓取测试中双手接袋的接中次数以及单手投袋的投中次数呈逐步上升的趋势。在双手接袋时，5 岁组接中次数显著多于3岁组（P＜0.05）。在单手投袋时，5岁组投中次数显著多于3 岁组、4 岁组（P＜0.01）。男女童定位与抓取水平整体没有呈现出显著差异。

表3 各年龄组幼儿定位与抓取测验指标比较（n=30）

（3）3～5岁幼儿平衡能力特征

由表4 可见，随着年龄的增长，3-5 岁幼儿平衡能力逐渐提高。在惯用腿单腿站立和非惯用腿单腿站立测试时，5岁组、4岁组幼儿持续时间均显著长于3岁组幼儿（P＜0.01），5 岁组幼儿持续时间显著长于4 岁组幼儿（P＜0.01）。踮脚走路时，5岁组幼儿成功完成的步数显著多于3 岁组（P＜0.01）。3～5 岁幼儿的平衡能力整体上也不存在显著的性别间差异，在个别指标上女童表现出优于男童的表现，如3 岁组女童的非惯用腿平衡站立持续时间显著长于男童（P＜0.05）。

表4 各年龄组幼儿平衡能力分测验指标比较（n=30）

（4）低龄组（3 岁）与高龄组（4～5 岁）幼儿动作发展测试得分

表5 是低龄组（3 岁）与高龄组（4～5 岁）幼儿动作发展测试的标准得分，其得分均处于正常范围。此表中的各项动作发展得分数据仅用于下文进行同龄组内动作发展各维度与认知发展维度得分的相关性检验。

表5 各年龄组幼儿动作发展测试各指标得分比较（分）

2.2 低龄组（3岁）与高龄组（4～5岁）幼儿认知发展特征

由表6 可见，低龄组（3 岁）与高龄组（4～5 岁）幼儿的认知发展总分以及各维度测试得分均处于正常范围，各维度以及认知发展总分的标准分不存在显著的组间差异。另外，由于认知能力测验分为低龄组和高龄组，不同年龄组测试的内容、难度都有所不同，使用各分测验的分数进行年龄组间比较没有意义。因此，本研究未做不同年龄幼儿之间认知能力发展的特征分析。

2.3 3～5岁幼儿动作发展与认知发展的相关性研究

对幼儿的动作发展测试得分与认知发展测试得分进行相关性分析，结果如表7、8所示。

表7 高龄组幼儿动作协调能力与认知发展相关性

由表7 可知，高龄组动作发展测试总得分与认知发展测试总得分存在正相关关系（r=0.42，P＜0.01），动作发展的3 个维度与认知发展的5 个维度得分也有不同程度的正相关。其中，手部精细动作分测验得分、动作发展总分均与视觉空间维度存在正相关关系（r=0.38，r=0.38，P＜0.01），手部精细动作分测验得分、平衡能力分测验得分以及动作发展总分均与流体推理维度存在正相关关系（r=0.47，r=0.34，r=0.45，P＜0.01），手部精细动作分测验得分、动作发展总分均与加工速度维度存在正相关关系（r=0.36，r=0.48，P＜0.01），手部精细动作分测验得分与认知发展总分存在正相关关系（r=0.36，P＜0.01）。

由表8 可知，低龄组动作发展测试得分与认知能力测试得分也存在正相关关系（r=0.55，P＜0.01），动作发展的3 个维度与认知发展的3 个维度得分也有不同程度的正相关关系，但在具体维度上的关系与高龄组幼儿存在一定差异。其中，手部精细动作分测验得分与视觉空间维度、认知发展总分存在正相关关系（r=0.41，r=0.47，P＜0.05），与言语理解维度存在正相关关系（r=0.40，P＜0.01）；平衡能力分测验得分与工作记忆维度存在显著的正相关关系（r=0.47，P＜0.05），与言语理解维度、认知发展总分之间存在正相关关系（r=0.42，r=0.56，P＜0.01）；动作发展总分与言语理解维度存在正相关关系（r=0.40，P＜0.01），与认知发展的视觉空间、工作记忆维度也均存在正相关关系（r=0.42，r=0.42，P＜0.05）。总体上，相关性检验结果显示了3～5 岁幼儿动作发展与认知能力之间存在显著的相关性。

表8 低龄组幼儿动作协调能力与认知发展相关性

3 讨论

3.1 幼儿手部精细动作发展与认知能力发展的关系

手部精细动作是指由手部小肌肉或小肌肉群运动产生的动作[2]，尤其体现在对物体的操控过程中，如绘画、写字等。本研究结果显示，无论在高龄组还是低龄组，幼儿的手部精细动作发展得分与认知发展得分均出现了显著的正相关关系，高龄组表现出非常显著的正相关性（P＜0.01）。这一结果与Roebers[9]、Piek[16]等的研究结果一致，即儿童精细动作发展与认知发展之间表现出显著的正相关。国内学者董奇[3]等发现儿童使用筷子的技能与图形临摹技能之间的关系更显著，并发现学业成绩好的儿童精细动作发展得更好。

在低龄组幼儿中，手部精细动作发展水平主要与视觉空间能力水平存在显著的相关性。在高龄组幼儿中，这种相关性更加显著（P＜0.01），可见手部精细动作对个体视觉空间能力的促进作用。在完成精细任务时，儿童必须具备分析空间位置、距离和视觉-动作协调的能力，因此会锻炼到视觉空间的能力。在高龄组中，手部精细动作与流体推理、加工速度之间表现出非常显著的相关性（P＜0.01）。低龄组幼儿并没有关于流体推理和加工速度维度的测试，只有进入较高年龄的儿童才增加了相关的测验，低龄组幼儿上述两种认知能力尚未发展或者刚刚开始发展，无法完成该测试[17]。

儿童可以通过抓握、操控物体来感知物体的许多特性，诸如冷暖、轻重、质地等，并逐渐地将物体从当前的背景中区分出来，作为一个单独感知的对象，这种感知觉能力的提升对于发展幼儿的认知能力大有益处[18]。另外，儿童还可以通过伸手够物体来理解近距离空间，发展空间知觉，从而提高其视觉能力水平。随着儿童年龄的增长，幼儿的手部精细动作发展得越来越成熟，在规定的时间内完成的精细动作任务也就越多，因此幼儿表现出来的加工速度也越来越好。同时，随着儿童面临的周围环境变得更加复杂，儿童的手除了可以完成各种操作物体的任务外，还逐渐发展成为一种符号，形成了各种手势。这些手势在儿童掌握各种抽象思维的发展过程中发挥着非常重要的中介作用[19]。本研究发现高龄组幼儿手部精细动作水平与流体推理能力之间呈现正相关性可能与上述因素有关。

3.2 幼儿定位与抓取能力和认知能力发展的关系

本研究结果显示，无论在高龄组还是低龄组，幼儿的定位与抓取得分与认知发展得分均未出现显著的相关性。定位和抓取是幼儿动作发展的一个重要方面，尤其是在粗大动作发展方面。在传统的动作划分中，粗大动作一般包括身体移动类动作（跑步、跨步跳、双脚立定跳、单脚跳、前滑步、侧滑步等）和物体控制类动作（踢球、原地拍球、单手击球、抛球、地滚球、接球等）两大类基本技能，而在Movement-ABC 的测试中，定位和抓取的测试内容为双手接袋和单手投袋，因此本研究中幼儿定位和抓取分测验主要测试内容为幼儿粗大动作发展能力。国内外关于幼儿定位与抓取能力和认知发展关系的研究不多，在关于粗大动作发展与认知能力发展相关性的研究中，有研究显示体力活动或体育运动可以改善运动后即刻的短期记忆能力、改善中小学生的执行功能等[20-21]。执行功能是认知发展的基础，Cook 等[22]探讨了粗大动作（移动性动作和操作性动作）与执行功能的组成部分（抑制、移动和工作记忆）之间的关系，结果显示，意志和工作记忆与粗大动作相关。Oberer等[23]以幼儿园儿童为研究对象，证实了粗大和精细动作都与执行功能显著相关。然而，尚未见研究表明幼儿的整体粗大动作发展水平与认知发展水平之间稳定的正相关关系。柳倩等[8]对亚太地区7364 名3～5 岁幼儿的调查结果显示儿童的认知、学习品质与手部精细动作发展高度相关，而与粗大动作发展的相关性并不显著。幼儿粗大动作发展包含的内容较多，Movement-ABC 量表中的定位和抓取不能完全替代粗大动作发展测试，本研究结果只显示了幼儿定位与抓取能力得分与认知能力得分的相关性不显著。因此，我们建议在未来的研究中加入专门性的粗大发展测试（如TGMD 测试），以探寻幼儿粗大动作发展水平与幼儿认知能力的关系。此外，本研究中幼儿定位与抓取能力与认知能力总体水平没有显示出统计学意义上的相关性，但是在多个维度都表现出了正相关的趋势，这可能与本研究的样本量还不够充分有关，建议在研究经费和测试时间等条件充裕的情况下，尽量增加测试的样本量，进一步深入探讨二者的相关性。

3.3 幼儿平衡能力发展与认知发展的关系

平衡功能的维持是一个复杂的反馈调节体系，涉及人体中枢神经系统与运动系统之间的紧密联系。近些年来的研究表明，大脑的高级功能及认知与情感功能在平衡的维持过程中有着非常重要的作用[24]。大量研究结果表明，在不同年龄的人群中平衡与认知功能之间存在重要联系，平衡功能的下降与认知功能下降相关，反之亦然[25-27]。目前，相关研究的对象多为老年人、老年痴呆症患者或者有发展障碍的儿童，对于正常幼儿平衡能力与认知功能之间的相关性研究不多，已有研究显示儿童平衡能力训练、感觉统合训练有助于提高儿童的注意力、执行功能和工作记忆能力[28-29]。

本研究结果显示低龄组的平衡能力与幼儿认知能力的相关性明显更高些。平衡的主要感知系统是前庭系统，它与视觉、触觉等感觉一起合作完成平衡的工作。在儿童发展早期，前庭器官开始给正在发展的大脑发送信息，然后在大脑中枢形成投影，来控制姿势、身体运动、眼球运动和感觉统合。神经纤维的“髓鞘化”是大脑发育、提高工作效果的重要途径和表现，而平衡机制便是大脑最先髓鞘化的纤维束，并且在出生以前比任何其他感觉系统都要成熟，在人类发展的早期，平衡能力发展非常快（7 岁之前），直到青少年期间完全成熟。4～11 岁儿童能够把注意力专注于姿势的控制上[30]，在12 岁时，儿童的本体感觉系统、前庭系统和视觉系统的信息整合方面表现出与成年人相似的方式，但其姿势晃动仍然比成年人大很多，在15 岁左右，平衡能力才与成年人基本持平[19]。本研究结果显示幼儿平衡能力存在显著的年龄组间差异，随着年龄的增加，幼儿平衡能力迅速提高，这说明3～5 岁的幼儿处于平衡能力发展的关键时期。儿童平衡能力的快速发展可能导致低龄组幼儿平衡能力与认知能力相关性表现得更加明显。

3.4 幼儿动作发展与认知发展的关系

本研究结果显示无论高龄组幼儿还是低龄组，其动作发展总得分均与幼儿的认知发展总得分显著相关。目前存在两种理论假设来解释为何儿童早期动作发展能够促进儿童认知发展。皮亚杰、格赛尔等认为人类的动作发展为其他方面的发展起到了支架的作用[31]。动作的发展解放了儿童，使其有可能与外界产生互动，在这种与外部环境以及与他人的互动中发展其他能力。他们不仅认为动作发展可以促进儿童的认知发展，同时还认为情感、情绪、社会性发展也离不开动作发展。高级认知是由感觉运动经验产生的，儿童的运动技能会增加探索和理解环境的可能性，使儿童的感觉运动经验变得更加丰富，从而在适应环境的过程中会产生更多新的认知概念[31]。Bushnell等[32]指出运动能力的获得，是其他功能，如感觉、认知以及社会性发展的前提，动作是儿童认识世界的工具，随着动作的不断复杂化，儿童对于世界的认识也越来越清晰。第二种理论假设是基于现代医学，尤其是神经心理学为代表的学派。他们从神经生理机制和认知机制方面为动作发展促进儿童认知发展提供了证据。一方面运动可以通过多种途径来影响脑的可塑性，能够通过增加营养物质和神经递质促进干细胞分化，从而提升认知能力。另一方面，研究显示有关认知功能的大脑前额页皮层、小脑和连接结构（包括基底神经节）在某些认知活动和执行运动任务中被共同激活[33]。小脑的脑容量发展变化与儿童认知能力显著正相关，而前额叶正是记忆、执行功能等多种认知功能的基础[34-36]。上述研究从生理机制层面对动作发展促进认知发展进行了解释，当儿童动作发展受到干扰时，认知发展常常会受到不利的影响，便会出现阅读障碍、特殊语言障碍等认知问题。

4 结论

3～5岁幼儿的动作发展水平随着年龄的增加而显著提高，未发现显著的性别差异。幼儿的动作发展水平总体上与认知能力发展及其多个维度间存在着显著的正相关性，幼儿动作发展中的手部精细动作发展水平与认知发展的正相关性更加密切。低龄组（3 岁）幼儿的平衡能力与认知能力及其相关维度间的正相关性更加密切。