國小學童執行功能發展研究－不同年齡國小學童在執行功能作業上之表現

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(1)國立臺灣師範大學教育心理與輔導學系碩士論文. 指導教授：陳李綢. 博士. 國小學童執行功能發展研究－不同年齡國小學童在執行功能作業上之表現. 研究生：潘思羽. 撰. 中華民國一百零二年六月.

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(3) 誌謝詞依稀還記得兩年前在確定考上國立臺灣師範大學教育心理與輔導學系教心組碩士班的那份喜悅與期待，沒想到時光飛逝，兩年的碩士班日子就這樣過了，但也終於完成了最重要的一項作品－碩士論文，算是紀念了自己這兩年來的努力。在這過程中，需要感謝的人真的好多好多。首先，最感謝的人就是我的指導教授－陳李綢老師。還記得一年前，因為上了個別智力測驗專題研究，老師帶我們去聽了學者 Lewis 的專題演講，使當時仍在茫茫大海中搜尋研究方向的我能因而從中找到了自己的研究興趣和主題。也很感謝老師一口就答應擔任我的指導教授，並給我完全的自由，讓我能夠做任何我想做的東西，且經常地鼓勵我，讓我能夠有自信，真的很感謝老師的信任與指導。接著，要感謝的是吳昭容老師。感謝兩年前接受懵懂無知小碩一的我擔任兼任研究助理，這兩年來，從中真的學習到了好多寶貴的實驗方法及研究撰寫方式，也由於受到了這些訓練，才得以使我的論文能夠大膽地挑戰實驗研究，而在文獻回顧上也更能夠有邏輯地撰寫，打從心底慶幸自己兩年前有勇敢寄信給老師，很開心能加入 InduLab 的研究團隊，也謝謝老師兩年來不遺餘力地指導。此外，論文能夠完成的最大功臣絕對不能忘了幫我完成研究工具的薇如。對於很想使用電腦化工具又懶得研究如何寫程式的我，只是因為一點交情，就願意在百忙之中傾聽我的構想，並花時間幫我完成工具，且在每次我的工具出狀況時，無論何時何地都立即替我進行修改。如果沒有妳的幫忙，也許我的論文就不會是現在這個樣子，也或許根本無法如期完成，真的好感謝有妳的幫忙。另外，還要感謝我的爸爸。雖然從小到大，不知道是什麼心態作祟，總是不喜歡求助於家人，認為任何事情自己都有辦法能夠解決。然而，這次的論文實驗若不是靠著已身為退休教師的爸爸幫我聯繫以前工作的學校，並憑藉著過去和同 i.

(4) 事間的好交情，我的論文實驗大概無法收到如此龐大及齊全的樣本數。能夠適時依靠家人的感覺，對於不常回家的我來說真的很不錯，也謝謝家裡的媽媽、姊姊及兩位弟弟的協助、陪伴與支持。除此之外，同時感謝 100 級師大心輔碩教心組的同學們：家維、岫容、乃華、襄瑜、玟慧、麗雯、湘翎、又豪，以及禾力，兩年相處的時光不長也不短，雖然無法經常相聚，但真的很開心有這兩年同甘共苦的時光，也很感謝有妳們的陪伴、協助、關心和勉勵；也謝謝無論在課業上、論文上或生活上，總是給我很多建議的忠璇學姊，覺得能夠有緣在碩班認識妳，真的是無比幸運的一件事；以及謝謝我的系圖好友們：小黑、小眼哥、杏如，以及任何偶爾聊個天、吃個飯的所有朋友們，雖然經常感嘆沒有研究室，但好在有系上圖書室可以天天待著，除了讓我可以吹免費的冷氣，也因而認識了好多人，謝謝三不五十的關懷與鼓勵，真的溫暖了孤獨研究生的心，謝謝有你們。最後，一定要感謝的就是我的男朋友－蔣明仁先生。一路走來，真的不能沒有你，從決定報考碩士班到完成論文及確定可以畢業，總是一直相信我、陪伴我與支持我，並經常聽我抱怨、帶我出遊放鬆，且在我無論遭遇了任何挫折與困難，永遠告訴我：「妳一定可以的！」這句話真的帶給我很大很大的力量，謝謝有你在，讓我知道我永遠不會是一個人。在這兩年裡，深刻感受到完成一篇論文著實不容易，雖然在內容或方法上可能還存在著很多不完善的地方，但這已是我目前用盡心力的最後成果。非常感謝我的口試委員們：張景媛老師、吳昭容老師、陳李綢老師百忙之中抽空來擔任我的口試委員，並給予我許多肯定與建議，也謝謝所有願意觀看此篇論文的人們，謝謝您們！思羽 2013/6/28. ii.

(5) 國小學童執行功能發展研究－不同年齡國小學童在執行功能作業上之表現. 中文摘要本研究旨在比較不同年齡國小學童的三種執行功能基本認知成份（抑制反應、工作記憶、轉換）之發展情形，以及瞭解不同年齡國小學童之執行功能與注意力間的關聯。根據研究目的，本研究以 182 位國小學童（含 6 歲組、8 歲組、10 歲組）為研究對象，分別施測三種電腦化執行功能作業（側向抑制作業、複雜廣度作業、心向轉換作業）及兩種紙本注意力作業（視覺搜尋作業、複雜視覺搜尋作業）。施測結果以基本描述統計、二因子變異數分析、皮爾遜積差相關分析及階層迴歸分析進行資料分析，茲將研究結果及發現分述如下：一、不同年齡國小學童在三種執行功能作業上之平均正確率及平均反應時間上有明顯的年齡及作業表現差異情形。在年齡差異上主要呈現出隨著年齡增長，正確率提升、反應時間下降；在作業差異上則呈現出側向抑制作業正確率最高但反應時間次之、心向轉換作業正確率次之但反應時間最長、複雜廣度作業正確率最差但反應時間最短。二、不同年齡國小學童在注意力作業之得分上表現有明顯的年齡及作業表現差異情形。在年齡差異上呈現出隨著年齡增長，得分有所提升；在作業差異上呈現出視覺搜尋作業之得分較複雜視覺搜尋作業高。三、不同年齡國小學童的執行功能作業表現與注意力有所關聯。不同年齡國小學童的三種執行功能作業正確率和兩種注意力作業之得分達顯著相關，且在排除年齡變項之影響後，複雜廣度作業得分對執行功能作業正確率仍有顯著解釋力。關鍵字：國小學童、執行功能、執行功能作業、注意力作業. iii.

(6) iv.

(7) The development of elementary school students’ executive function: The performance of elementary school students of different ages on executive function tasks Pan, Sz-Yu. Abstract This study aimed to compare the development of different ages of elementary school students’ three basic cognitive components of executive function (response inhibition, working memory, shifting), understand the correlation between execution function and attention. According to the purpose of this study, this study tested sample of 182 children (including 6 year-old group, 8 year-old group, and 10 year-old group), then apply three computerized executive function tasks (flanker task, complex span task, and set-shifting task) and two attention tasks (visual search task and complex visual search task). Finally, used the basic descriptive statistics, two-way ANOVA, Pearson correlation analysis and hierarchical regression analysis to analyze the data. The results are as follow: 1. There are obvious differences between age and task performance on average accuracy rate and response time of three computerized executive function tasks. The differences of age are showing that increasing ages, the correct rate increased, and the reaction time decreased. The differences of task performance are showing that the correct rate of flanker task is the highest, but the response time is second; the correct rate of complex span task is second, but the response time is the longest; the correct rate of complex span task is the worst, but response time is the shortest. 2. There are obvious differences between age and task performance on average score of two attention tasks. The differences of age are showing that increasing ages, the v.

(8) score increased. The differences of task performance are showing that the score of visual search task is higher than the score of complex visual search task. 3. There is obvious relationship between the performance of elementary school students on executive function tasks and attention tasks. The correct rate of three executive function tasks significantly related to the score of two attention tasks. Furthermore, when excluding the effect of the age variable, the score of complex visual search task still has significant explanatory power to the correct rate of executive function tasks. Keywords: elementary school student; executive function; executive function task; attention tasks. vi.

(9) 目次誌謝詞................................................................................................................................i 中文摘要......................................................................................................................... iii 英文摘要...........................................................................................................................v 目次.................................................................................................................................vii 表次..................................................................................................................................ix 圖次..................................................................................................................................xi 第一章. 緒論...................................................................................................................1. 第一節. 研究背景與動機.......................................................................................1. 第二節. 研究目的...................................................................................................5. 第三節. 名詞釋義...................................................................................................6. 第二章. 文獻探討...........................................................................................................9. 第一節. 執行功能………………………………………………………………...9. 第二節. 執行功能發展……………………………………………………….....12. 第三節. 執行功能作業……………………………………………………….....15. 第四節. 執行功能與注意力…………………………………………………….20. 第三章. 研究方法.........................................................................................................27. 第一節. 研究樣本……………………………………………………………….27. 第二節. 研究工具……………………………………………………………….27. 第三節. 實施程序……………………………………………………………….36. 第四節. 資料分析……………………………………………………………….37. 第四章. 結果與討論.....................................................................................................39. 第一節. 研究結果.................................................................................................39. 第二節. 綜合討論.................................................................................................52. 第五章. 結論與建議.....................................................................................................63 vii.

(10) 第一節. 研究結論.................................................................................................63. 第二節. 未來建議.................................................................................................65. 參考文獻.........................................................................................................................69 中文部分.................................................................................................................69 西文部分.................................................................................................................70 附錄.................................................................................................................................75 附錄一. 測驗使用同意書.....................................................................................75. 附錄二. 參與研究同意書.....................................................................................77. 附錄三. 基本資料問卷.........................................................................................79. 附錄四. 施測指導語.............................................................................................81. 附錄五. 電腦化作業流程說明.............................................................................85. viii.

(11) 表次表4-1. 不同年齡國小學童在三種執行功能作業之平均正確率摘要表..................40. 表4-2. 年齡與執行功能作業正確率之變異數分析摘要表......................................41. 表4-3. 不同年齡國小學童在三種執行功能作業之平均反應時間摘要表..............42. 表4-4. 刪除樣本之國小學童在三種執行功能作業平均反應時間摘要表..............43. 表4-5. 年齡與執行功能作業反應時間之變異數分析摘要表..................................44. 表4-6. 年齡與執行功能作業反應時間之單純主要效果分析摘要表......................45. 表4-7. 不同年齡國小學童在兩種注意力作業之平均得分摘要表..........................46. 表4-8. 年齡與注意力作業得分之變異數分析摘要表..............................................47. 表4-9. 年齡與注意力作業得分之單純主要效果分析摘要表..................................48. 表4-10. 不同年齡國小學童執行功能作業與其年齡及注意力作業之相關摘要表..50. 表4-11. 不同年齡國小學童執行功能作業與其注意力作業之相關摘要表..............51. 表4-12. 執行功能作業正確率的階層迴歸估計結果與模式摘要表..........................52. 表4-13. 不同年齡國小學童三種執行功能作業平均正確率之相關摘要表..............62. ix.

(12) x.

(13) 圖次圖3-1. 側向抑制作業之一致情況................................................................................29. 圖3-2. 側向抑制作業之不一致情況............................................................................29. 圖3-3. 複雜廣度作業四種幾何圖形之相對應按鍵反應............................................31. 圖3-4. 心向轉換作業之黑球規則情況........................................................................33. 圖3-5. 心向轉換作業之白球規則情況........................................................................33. xi.

(14) xii.

(15) 第一章. 緒論. 本章緒論共分兩節，第一節針對本研究的「研究背景與動機」提出說明；第二節指出本研究的「研究目的」；第三節界定「名詞釋義」。藉由研究背景與動機的說明以瞭解本研究所提出的研究目的，並針對本研究內容相關的重要名詞做明確的釋義。. 第一節. 研究背景與動機. 國小階段是兒童學習事物與吸收知識的重要時期，也是認知發展的重要階段。兒童在此時期開始接觸人群、適應環境，並漸漸能夠對於環境產生具體準確的知覺能力，以及做出必要的預期反應。此種認知能力的發展是學習的內在基礎，可提供兒童學習活動時必要的資源（單延愷、陳映雪、蘇東平，2004）。在各種認知能力中，抑制反應、記憶、轉換，以及行為和情緒的調節等認知能力對兒童在國小階段的學習具有重要的影響，使兒童能在瞬息萬變的環境中，快速轉換心向以適應各種情境，並能夠適時抑制不適切之反應。而這些能力的運作和兒童執行功能（executive function, EF）的發展有所關聯。執行功能是指一組一般性目標導向及適應性的高層次認知控制歷程，其包含了各種不同的認知成份，包括：工作記憶、抑制反應、轉換、計劃及組織等功能，因而能在我們思考和行為的過程中提供監視和控制，並在不同情境下調節我們的思考和行動（Fisk & Sharp, 2004; Huizinga, Dolan, & van der Molen, 2006; Huizinga & van der Molen, 2007; Huizinga & Smidts, 2011; Miyake et al., 2000）。蔡雅淳（2008）指出藉由執行功能的運作能將我們無形的思考轉化為有形的行動，並在執行過程中進行思考和行為的輸入與輸出轉換，使我們在日常生活中能夠形成目標、設定計畫、組織，以及監控作業的進行，並且持續專注直到達成目標或表現出適當且正確的行為。因此，執行功能和我們平日的生活，以及學業及工作上的成功有極密切的關係。 1.

(16) 執行功能之運作和大腦前額葉（prefrontal cortex, PFC）息息相關。前額葉是大腦區塊中一個和我們思考與決策有關的皮質區，主要從嬰兒期開始快速成長，大約到二十歲才逐漸發展成熟。研究發現，此大腦區塊和個體進行計畫、組織，以及情緒和行為調節等各種執行功能認知能力有極大關聯（Garon, Bryson, & Smith, 2008; Luria, 1976）。此外，近年來透過神經腦造影的研究也顯示，當個體在執行各種執行功能作業時，大腦前額葉區塊會有所反應（引自 Best & Miller, 2010; Best, Miller, & Jones, 2009; Huizinga et al., 2006; Huizinga & van der Molen, 2007; Jurado & Rosselli, 2007），因此，前額葉尚未發展成熟的兒童，或前額葉受損之腦傷病患，其在執行功能的作業表現上通常較不佳（Best & Miller, 2010; Best et al., 2009; Huizinga et al., 2006）。兒童期是大腦前額葉發展的重要時期，也是執行功能發展的關鍵時期。執行功能的發展大約從三至五歲開始，直到青少年期才漸趨成熟（Brocki & Bohlin, 2004; Best et al., 2009; Huizinga et al., 2006; Huizinga & van der Molen, 2007; Jurado & Rosselli, 2007）。執行功能發展不良或受損的兒童，和注意力不足過動症（Attention Deficit Hyperactivity Disorder, ADHD）或自閉症（Autism Spectrum Disorders, ASD）等各種發展上的心理疾患有所關聯，並且容易產生衝動、環境適應及缺乏組織與計劃能力等問題行為（Huizinga & Smidts, 2011）。Happe、Booth、 Charlton 和 Hughes（2006）的研究即比較注意力不足過動症（ADHD）、自閉症（ASD），以及正常發展（typical development, TD）的兒童隨著年齡變化，在執行功能作業上的表現，並由家長和教師評估其社會適應的程度。結果發現三組兒童隨著年齡增長，其在執行功能作業上的表現皆有顯著改善。然而，比起 TD 的兒童， ADHD 的兒童在抑制作業上的表現較不佳，而 ASD 的兒童則在選擇及監控作業上的表現較不佳。此外，ASD 的兒童在社會適應的程度上比起其他兩組也相對較差。此研究結果顯示，執行功能的發展和個體發展上的一些心理疾患及社會適應問題有密切關聯。 2.

(17) 由於執行功能發展不良的兒童容易產生一些發展上的心理疾患，因此最初執行功能的相關研究對象多著重在非典型之特殊個案，特別是注意力不足過動症（ADHD）及自閉症（ASD）的兒童患者，其研究多從其大腦前額葉發展去瞭解其問題行為來源，而結果顯示出特殊心理疾患與大腦前額葉發展異常有關，因此容易產生執行功能障礙（Hughes & Graham, 2002）。近年來，國、內外研究對象逐漸從非典型個案走向正常個案進行研究，主要多為探討學齡前兒童在執行功能作業（executive function task）上之表現，目的是希望瞭解執行功能各個認知成份發展的初始狀態及其發展情形，透過檢視兒童在各種不同的執行功能作業的表現可推測其執行功能之發展。而主要研究發現顯示，各種執行功能認知成份發展起始時間有所不同，然而大部份多從學齡前之三至五歲開始發展（Best et al., 2009; Garon et al., 2008; Oh & Lewis, 2008）。此類研究對兒童執行功能的發展提供了初步的線索，但仍無法深入瞭解執行功能後續的發展情形。國小階段亦是執行功能發展的重要時期，探討國小學童執行功能發展可瞭解學齡前幼兒執行功能後續的發展情形。然而，目前國、內外此類相關研究並不多。基於以下理由，本研究認為探討國小階段兒童執行功能發展情形有其必要性。第一，執行功能的發展直到青少年期才會漸趨成熟（Brocki & Bohlin, 2004; Best et al., 2009; Huizinga et al., 2006; Huizinga & van der Molen, 2007; Jurado & Rosselli, 2007），顯示國小階段佔執行功能發展很長的一段時期，若探討此時期之執行功能表現變化情形，可使我們對執行功能之發展更加瞭解。此外，過去研究也發現，國小學童在執行功能作業的正確率表現上亦有顯著差異（Best & Miller, 2010; Best et al., 2009）。其中 Davidson、Amso、Anderson 和 Diamond（2006）使用了較大且足夠的研究樣本群進行研究，其主要比較 325 位 4 至 13 歲之兒童和青少年在電腦化執行功能作業上的正確率及反應時間表現，並以成人表現做為對照。結果發現，受試者年齡愈大，正確率愈高、反應時間愈短，且愈接近成人表現。此結果顯示， 4 至 13 歲仍為個體執行功能發展的重要時期，且具有明顯差異情形。因此，研究 3.

(18) 國小學童執行功能的發展有助於我們更瞭解學齡前幼兒執行功能後續的發展情形。第二，兒童執行功能發展與其注意力及情緒控制等認知能力有關。兒童注意力及情緒控制等認知能力愈佳，其相關問題行為將會愈少，生活適應能力也會愈好（Happe et al., 2006）。Huizinga和Smidts（2011）的研究即假定執行功能發展愈趨完善，其注意力及情緒控制等認知能力也會愈好，而國小學童的相關問題行為則會日趨減少。因此，其研究工具改編Gioia等人（2000）所編製的執行功能行為評定量表（Behavior Rating Inventory of Executive Function, BRIEF），由主要照顧者及教師評定5至18歲之正常學童和執行功能相關的日常問題行為次數，例如：衝動、注意力不集中等。結果發現，隨著年齡增長，學童相關問題行為的次數亦有所降低。此結果顯示，兒童執行功能發展和日常相關問題行為有所關聯。因此，研究國小學童執行功能的發展未來可使教師和家長更清楚學生的問題行為來源，並適時提供適當的協助。第三，執行功能發展不良或受損的兒童，可能產生一些發展上的心理疾患（Happe et al., 2006; Hughes & Graham, 2002; Huizinga & Smidts, 2011）。目前在國小學童心理疾患初步的診斷及鑑定工具上，多採用魏氏兒童智力測驗（Wechsler Intelligence Scale for Children, WISC）進行初步篩檢。然而，智力是一種綜合性的心理能力，魏氏兒童智力測驗更包含了各種認知能力之運用，因此，僅採用單一評估工具進行診斷及鑑定易產生偏頗，有必要搭配其他認知能力之相關工具做參照。Lawrence等人（2006）即指出影響兒童在魏氏智力測驗第四版（WISC-IV）表現的認知技能包含了注意力、執行功能、聽覺處理和語言技巧、視覺及視知覺處理、記憶和學習、感覺和動覺處理。其中WISC-IV每個分測驗之處理歷程，又和執行功能的認知彈性、計劃、組織、自我監控、抑制控制等認知能力有關，顯示出執行功能是影響兒童智力表現很重要的一種認知技能，當兒童執行功能發展不良 4.

(19) 或有缺損時，其在魏氏智力測驗的表現也會受到影響。因此，研究國小學童執行功能發展情形，日後可建立一套評估工具及標準，在兒童診斷及鑑定過程中，提供參照準則，以給予學童更精確之評估。綜上所述，研究國小學童執行功能發展有其必要性，除了可讓我們更加瞭解兒童執行功能後續的發展情形，也可使學校教師和家長更瞭解學生相關問題行為來源，並且對未來兒童診斷及鑑定過程亦能有所幫助。近年來，國外相關研究在研究工具上逐漸開始使用各種電腦化執行功能作業，透過檢測國小學童在作業上之正確率與反應時間表現，可更為精確檢視出國小學童此階段之執行功能發展上之差異情形（Best & Miller, 2010; Davidson et al., 2006, Huizinga et al., 2006）。因此，本研究欲以國小學童為研究對象，並運用各種電腦化執行功能作業，從不同年齡國小學童在各種執行功能作業上的表現，來探討國小學童此階段之執行功能發展情形。. 第二節. 研究目的. 根據研究背景與動機所述，本研究之主要研究目的在於探討國小學童執行功能發展情形。首先，本研究將使用不同電腦化執行功能作業，探討不同年齡國小學童在各種不同認知成份執行功能作業上的正確率及反應時間表現上之差異情形，以瞭解其執行功能發展上的改變；此外，根據過去文獻發現，執行功能與注意力之間具有明顯的相關性（林宜親，2008；陳湘淳、蔣文祈，2011；Barkley, 1997; Garon et al., 2008），且執行功能發展不良之學童，可能出現注意力不足過動症（ADHD）之心理疾患，並伴隨各種衝動、缺乏組織與計劃能力等注意力相關問題行為（Huizinga & Smidts, 2011）。因此，本研究欲同時使用注意力作業做為檢測不同年齡國小學童執行功能發展之同時效標參照工具，除了從國小學童在兩種作業表現的相關程度中確定執行功能作業的效度之外，並進一步深入探討不同年齡國小學 5.

(20) 童的注意力是否和其執行功能發展有所關聯。具體而言，本研究之研究目的有三：一、探討不同年齡國小學童在執行功能作業上之表現情形。二、探討不同年齡國小學童在注意力作業上之表現情形。三、瞭解不同年齡國小學童執行功能作業表現與注意力之關聯。本研究預期不同年齡國小學童在執行功能作業上之表現會有所差異，且呈現出隨著年齡增長，其在作業上之正確率將逐漸提升、反應時間則逐漸下降；而不同年齡國小學童在兩種注意力作業上之表現也會隨著年齡而有所改變，並呈現出隨著年齡增長，其在作業上之得分則會愈高；除此之外，本研究亦預期不同年齡國小學童的執行功能作業表現會與其注意力作業表現會有相關。. 第三節. 名詞釋義. 為使本研究所使用之重要變項及觀念明確，兹將重要名詞定義分述如下：一、國小學童本研究之國小學童指的是一百零一學年度就讀於高雄市某一所公立國民小學一年級、三年級和五年級，排除伴隨視覺、聽覺、智能和情緒行為等障礙之普通班在學學童。二、執行功能（executive function, EF）執行功能指的是個體的一組一般性目標導向的高層次認知控制歷程，包含各種認知成份，在個體思考和行為的過程中提供認知監視和控制，並調節其思考和行動，使個體能在日常生活中達到目標或表現出正確的行為。本研究根據 Miyake 等人（2000）所分析出來的三個執行功能的基本認知成份－抑制反應、工作記憶、轉換，做為評估執行功能之依據，其具體定義如下： 6.

(21) （一）抑制反應（inhibit response）：壓抑優勢、自動化及潛在反應的能力。（二）工作記憶（working memory）：短暫維持及操弄訊息的能力。（三）轉換（shifting）：在心向、規則或任務執行上能來回轉換的能力。三、執行功能作業（executive function task）本研究執行功能作業採用電腦化作業，主要根據 Davidson 等人（2006）和 Fan 等人（2002）的研究設計來做修正，分別設計出三種電腦化執行功能作業，包括：側向抑制作業（flanker task）、複雜廣度作業（complex span task）以及心向轉換作業（set-shifting task），在作業上運用衝突、延遲反應以及轉換等規則，以受試者的正確率及反應時間表現，做為評估國小學童執行功能之抑制反應、工作記憶及轉換能力之標準。六、注意力作業（attention task）注意力指的是一種使個體能在眾多訊息中，能夠選擇聚焦並監控協調訊息，以正確處理及反應的認知歷程。在此歷程中包含了偵測、選擇、搜尋及監控等能力。本研究在注意力的檢測上主要檢驗國小學童對特定刺激之主動搜尋的能力。作業選取自陳李綢（1991）所編製的「多重智力測驗」中的兩個分測驗類型改編為本次研究之注意力作業，分別為「視覺搜尋作業」與「複雜搜尋作業」，透過檢視受試者在眾多干擾刺激下搜尋出目標刺激的正確次數之得分，做為評估國小學童注意力能力之標準，並做為檢驗國小學童執行功能發展之同時效標。. 7.

(22) 8.

(23) 第二章. 文獻探討. 根據研究目的，本章文獻探討分為四個部分來探討與分析有關國小學童執行功能發展之相關研究發現。第一節為「執行功能」，從執行功能的意涵與運作，以及在其所包含的認知成份上進行探討；第二節為「執行功能發展」，從大腦前額葉發展以及認知發展觀點進行探討，並分析其不同認知成份之發展軌跡；第三節為「執行功能作業」，從不同執行功能之認知成份在過去研究中所使用過的評估作業中，探討其差異及優、缺點；第四節為「執行功能與注意力」，從注意力之意涵與發展，及其與執行功能之關聯進行探討。. 第一節. 執行功能. 執行功能（EF）指的是一組一般性目標導向的高層次認知控制歷程，在我們思考和行為的過程中提供認知監視和控制，並調節我們的思考和行動，使我們能在日常生活中達到目標或表現出正確的行為（Fisk & Sharp, 2004; Huizinga et al., 2006; Huizinga & van der Molen, 2007; Huizinga & Smidts, 2011; Miyake et al., 2000）。近年來，執行功能一詞受到眾多學者討論，然其最早是出現在 Baddeley 和 Hitch 於 1974 年所提出的多元工作記憶模型（multi-component model of working memory）中。此多元工作記憶模型包含了一個主要系統和兩個從屬系統：中央執行（central executive）、語音迴路（phonological loop）、視空間畫板（visuospatial sketchpad），其中主要系統－中央執行系統，負責認知功能的控制與調節，並且協調其他兩個從屬系統－語音迴路、視空間畫板的互動，使個體於日常生活中，能夠對週遭各種訊息進行注意及監控，以及調節自己的行為，進而做出正確的決定（引自 Baddeley, 2003）。而執行功能的概念即由此產生，後續學術界將此中央執行系統直接稱呼為「執行功能」，並更進一步深入探討。不同學者經由分析及探討，給予執行功能不同定義，然其普遍皆認為執行功能包含了一組自我導向及自我調節的行為，可進行規則或計畫的運用，以協助個 9.

(24) 體能達到目標並表現出正確的行為（Barkley, 1997; Benson, 1994; Fuster, 1997; Lezak, 1982; Stuss & Benson, 1986; Tranel, Anderson, & Benton, 1994）。其中 Lezak 給予執行功能較明確的定義，指出執行功能之主要行為共包含四個部份：目標形成（goal formation）－產生有意圖的行為，個體須擁有動機、自覺，且能夠瞭解週遭的環境；計畫（planning）－將環境的訊息納入考慮並調整步驟及做決定，以達成預定完成的目標，個體須擁有良好的衝動控制、記憶以及持續性注意力；執行行動（carrying out activities）－將意圖或計畫轉換成行動，個體須擁有起始動作、持續、轉換、適時暫停動作，以及整合方法之能力；有效的實行（effective performance）－使行為能有效完成，個體須擁有監控、自我修正，以及調整進行速度之能力。藉由此四部份行為的循環運作，使個體在日常生活中能將無形的思考轉化為有形的行動，並在執行過程中進行思考和行為的輸入與輸出轉換，以使最終能夠達成目標，並且表現出適當的行為（蔡雅淳，2008）。執行功能上述行為之運作主要依賴大腦前額葉（PFC）之功能。大腦前額葉是腦中最大也最基本的聯合皮質區，主要負責統整大腦後葉初級與次級皮質區的訊息，並決定反應方式。其功能在於使個體進行計畫、組織、監控，以及協助情緒和行為的調節，而這些功能和執行功能各種行為的運作息息相關（Garon et al., 2008; Luria, 1976）。過去研究顯示，前額葉受損之腦傷病患，其在執行功能作業之表現上亦較不佳（引自 Best & Miller, 2010; Best et al., 2009; Huizinga et al., 2006; Huizinga & van der Molen, 2007; Jurado & Rosselli, 2007）。例如：在威斯康辛卡片分類作業（Wisconsin Card Sorting Task, WCST）中，受試者須彈性轉換卡片分類規則，但前額葉受損之腦傷病患會不斷重複在先前的規則上而無法彈性轉換；此外，在倫敦塔（Tower of London, ToL）作業中，受試者須依據規則移動各種球的位置，並盡量用最少的移動數來達成預設的目標位置，但前額葉受損之腦傷病患相較於正常人需使用更多的移動數來達成目標。此結果說明執行功能的運作需仰賴完好的大腦前額葉之功能，前額葉受損的患者就算其後葉基本認知功能尚稱完好，還 10.

(25) 是可能出現執行功能障礙，顯示大腦前額葉對個體執行功能運作之重要（Benson， 1986）。雖然學者們普遍認為執行功能包含了一組行為，然其行為之表現歷程主要受單一認知功能運作亦或包含各種不同認知成份共同運作而得以產生，一直以來備受爭議。近年來，許多研究使用各種不同執行功能作業（executive function task），並將受試者的反應結果運用統計方法的潛在變項分析（latent variable analysis）進行分析，結果發現不同執行功能作業結果可對應到不同認知成份，顯示執行功能包含了許多不同的認知成份，包括：工作記憶、抑制反應、轉換、計劃及組織等功能，這些不同的認知成份執行功能作業表現結果雖顯示彼此分離，但相關程度高（Fisk & Sharp, 2004; Huizinga et al., 2006; Miyake et al., 2000）。此外，透過神經腦造影研究也顯示，執行功能與大腦前額葉有關，且當個體在進行不同認知成份之執行功能作業時，其反應可對應到前額葉之不同區塊（引自 Best & Miller, 2010; Best et al., 2009; Huizinga et al., 2006; Huizinga & van der Molen, 2007; Jurado & Rosselli, 2007）。這些研究結果支持了執行功能為一涵蓋多種認知成份之認知運作歷程，且這些不同認知成份彼此相有所關聯，呈現出統一但多元（unity and diversity）之樣貌，透過這些不同認知成份之共同運作，使個體能適時地展現出正確的行為反應（Miyake et al., 2000）。在許多使用潛在變項分析執行功能認知成份的研究中，Miyake 等人（2000）使用六種執行功能作業及五種複雜神經心理作業，檢測 137 位大學生之作業表現，並以潛在變項分析方法進行結果統計分析，結果顯示執行功能共包含了三種主要的基本認知成份：抑制反應（inhibit response）、工作記憶（working memory）、轉換（shifting）。其中抑制反應能力指的是一種能壓抑優勢、自動化及潛在反應的能力；工作記憶指的是一種能短暫維持及操弄訊息的能力；轉換指的是在心向、規則或任務執行上能來回轉換的能力。而後，部份學者針對 Miyake 等人的分析結果， 11.

(26) 使用不同的對象及不同的工具進行檢驗，其結果同樣顯示執行功能包含了此三種基本認知成份（Fisk & Sharp, 2004; Huizinga et al., 2006）。此外，透過神經腦造影研究結果亦同時發現，當個體在進行此三種執行功能認知成份作業時，其反應分別可對應到前額葉之不同區塊，其中抑制反應作業對應到前額葉之眼眶皮質區（orbitofrontal cortex）；工作記憶對應到前額葉之外側皮質區（lateral PFC）；轉換能力對應到前額葉之內側皮質區（medial PFC）（引自 Best et al., 2009; Huizinga & van der Molen, 2007; Jurado & Rosselli, 2007）。此結果說明並支持執行功能為一涵蓋多種認知成份之認知運作歷程，且其主要包含三種基本認知成份－抑制反應、工作記憶、轉換。從上述研究結果可知，執行功能包含了一組自我導向與調節的行為，且此行為之表現除了受大腦前額葉之影響外，更受執行功能各種不同認知成份之共同運作而得以產生，而 Miyake 等人（2000）經由實驗分析結果，共分析出三種執行功能基本認知成份－抑制反應、工作記憶、轉換。由於上述三種基本認知成份定義清楚，並可以使用精確的方法測出，且有許多相關研究可供參考，所以過去已有許多研究者針對不同對象之此三種執行功能認知成份進行研究（Davidson et al., 2006; Fisk & Sharp, 2004; Huizinga et al., 2006; Huizinga & van der Molen, 2007; Oh & Lewis, 2008）。本研究欲參照過去研究，使用不同的執行功能作業內容，分別檢驗此三種執行功能基本認知成份在國小學童此階段之發展情形。. 第二節. 執行功能發展. 兒童期是個體認知發展的重要時期，也是執行功能發展的關鍵時期。執行功能之運作仰賴完好大腦前額葉之功能，因此執行功能之發展與大腦前額葉息息相關。前額葉是大腦區塊中的一個重要皮質區，主要從嬰兒期開始快速成長，但大約到二十歲才逐漸發展成熟。過去實徵研究顯示，前額葉尚未發展成熟之幼兒及 12.

(27) 學童，其在執行功能作業上之表現與前額葉腦傷病人之表現相同（Best & Miller, 2010; Garon et al., 2008; Huizinga et al., 2006; Huizinga & van der Molen, 2007; Oh & Lewis, 2008）。例如：類似成人威斯康辛卡片分類作業（WCST）的兒童特點改變卡片分類（Dimensional Change Card Sort, DCCS）作業主要用來檢測兒童抑制優勢化反應及轉換改變分類規則的能力，但在進行過程中，儘管研究人員的指示很明確，3 至 4 歲的幼兒仍會堅持使先前的規則，而在更換分類上產生困難，此結果與前額葉受損之腦傷病患在威斯康辛卡片分類作業中不斷重複先前的規則而無法彈性轉換相似。然而，將此作業同樣給予較年長 5 歲兒童進行施測，其表現結果即有明顯改善，顯示兒童執行功能的發展和大腦前額葉的發展有所關聯。由於大腦前額葉之發展相較於其他腦區所需時間較長，因此執行功能的發展相較於其他認知技能，需要較長時間的發展，從學齡前以至青少年階段都尚處於執行功能的發展期（Best & Miller, 2010; Best et al., 2009; Brocki & Bohlin, 2004; Davidson et al., 2006; Huizinga & Smidts, 2011; Huizinga et al., 2006; Huizinga & van der Molen, 2007）。執行功能為一組高層次認知控制歷程，此認知歷程由多種認知成份組成，個體從嬰兒期直到青春期，伴隨著大腦前額葉的發展，執行功能的各種認知成份也不斷地在發展中。根據Piaget的認知發展理論四階段，兒童從一開始單純運用感覺系統採取行動以解決問題或達成目的（感覺動作期，出生至約兩歲），接著開始能夠使用代表環境的符號，並產生邏輯思考，但主要仍以自我中心主義為主要的思維形式（前運思期，約兩歲至七歲），到了國小階段，兒童漸漸能將邏輯思考的歷程具體應用於解決問題上，並具備有可逆性的運算能力，且不再以自我中心為主（具體運思期，約七歲至十一、十二歲）（張慧芝，2011）。根據此理論，亦顯示出在兒童認知發展的過程中，逐漸具備執行功能相關認知技能，可解決執行功能相關作業，例如：在前運思期，兒童已能抑制自己的優勢想法、瞭解環境的符號，並進行思考（抑制反應能力）；在具體運思期，兒童則進一步能操弄已 13.

(28) 知訊息進行可逆性的運算（工作記憶能力），並且能在任務執行上能將邏輯思考的歷程來回轉換應用於解決問題上（轉換能力）。而進一步深入探討各種不同認知成份之發展，可發現各種不同的執行功能認知成份，其發展軌跡也不盡相同（Best & Miller, 2010; Best et al., 2009; Brocki & Bohlin, 2004; Davidson et al., 2006; Huizinga et al., 2006; Huizinga & van der Molen, 2007）。發展軌跡主要探究各種能力之發展起始點及後續發展及衰落情形，而執行功能的各種認知成份之發展軌跡可從各種不同的執行功能作業的正確率表現情形看出。過去研究指出，不同成人階段表現的各種認知成份執行功能作業，可在個體不同年齡層達成，顯示執行功能之認知成份在發展上有所不同（Huizinga et al., 2006）。而 Miyake 等人（2000）所分析出的三個執行功能的基本成份（抑制反應、工作記憶、轉換），根據實徵研究發現，三者皆從學齡前開始發展，然而，抑制反應能力主要在學齡前階段快速發展，之後慢慢趨緩，並在青少年前期即達成熟；而工作記憶與轉換能力的發展則會持續到學齡階段或青少年時期，其中工作記憶能力之發展又較轉換能力來得更久，部份個體以至成人階段才完全發展成熟（Best et al., 2009; Davidson et al., 2006; Huizinga et al., 2006; Huizinga & van der Molen, 2007）。隨著大腦前額葉及各種認知能力的發展，兒童在執行功能作業的正確率及處理速度上也會有所改變。受到大腦前額葉發展的影響，沒有用處的突觸被消除以及傳導路徑的髓鞘化，使得訊息處理速度增快且更有效率，兒童在作業上的處理速度也會有所改善（張慧芝，2011）。此外，由於認知能力的發展，兒童在各種作業表現上，開始能同時運用各種不同的認知技能，並逐漸習得運用各種認知策略來完成任務，使得兒童在作業的表現上之效率提升且正確率變高，錯誤率則降低。過去實徵研究運用各種電腦化的執行功能作業，精確從兒童的作業表現之正確率及反應時間中發現，隨著年齡增進，兒童在執行功能作業上的表現呈現出正 14.

(29) 確率逐漸提升，而反應時間則逐漸降低（Davidson et al., 2006; Huizinga et al., 2006）。顯示兒童執行功能發展可反映在其作業表現上，並可從正確率及反應時間看出其發展上的差異性。從上述研究結果可知，兒童的執行功能伴隨著大腦前額葉及各種認知成份的成熟，主要從學齡前開始發展，並直到青少年時期以至成人階段才逐漸達到成熟，而此發展情形可從其在執行功能作業表現的正確率及反應時間中看出其差異性；此外，從各種不同的作業類形之表現中亦可發現，不同執行功能認知成份之發展軌跡可能也不盡相同。因此，本研究欲採用三種不同執行功能作業檢驗 Miyake 等人（2000）所分析出的三種執行功能的基本成份（抑制反應、工作記憶、轉換）在國小學童此階段之發展情形，並比較其結果與過去研究是否相同。. 第三節. 執行功能作業. 執行功能作業被廣泛地應用在兒童的執行功能發展評估，提供兒童各階段執行功能發展的指標。透過檢視兒童在各種不同作業的正確率表現情形來發現其行為的問題，並評估此年齡層個體執行功能的個別差異情形（蔡雅淳，2008）。執行功能作業最早主要用於臨床神經心理的檢測，做為檢測病患是否有前額葉功能異常之情況，由於前額葉牽涉許多認知功能，因此許多較為複雜之神經心理作業，例如：威斯康辛卡片分類作業（WCST）、倫敦塔（ToL）作業、叫色測驗（Stroop test）等，皆被使用於評估個體前額葉及執行功能發展之工具，藉由檢視受試者如何完成作業，以及在作業上的表現，作為評估執行功能認知能力之指標（蘇曜祥， 2009；Best et al., 2009）。經由各種複雜神經心理作業之評估，可瞭解個體整體執行功能之發展以及缺損情形。然而，個體作業處理歷程涉及各種認知能力之發展及交互作用，有必要深入探討個體各種執行功能認知成份之發展，此種複雜神經心理作業僅能檢測出 15.

(30) 個體整體作業表現情形，無法精確得知其作業處理歷程（Best et al., 2009）。此外，研究發現部份神經心理作業過於複雜，易對兒童之認知負荷量過大，並不完全適用於檢測發展中的兒童（Hughes & Graham, 2002; Huizinga et al., 2006; Miyake et al., 2000）。近年來，為了瞭解兒童執行功能各種認知成份之發展情形及軌跡，許多研究者逐漸發展出各種不同的兒童執行功能作業，透過操弄作業的複雜度及計分方式，以及檢視兒童在各種作業上的處理速度，可瞭解不同階段之兒童執行功能各種認知成份之發展情形及軌跡。而由於此類作業內容主要皆偏向操作型，亦可避免語言或文化不利因素干擾作業評估結果，使得結果能夠更加精確。過去已有許多研究者使用各種不同執行功能作業針對不同對象，包括幼兒以至成人，評估 Miyake 等人（2000）所分析出的三個執行功能的基本成份（抑制反應、工作記憶、轉換）在各種不同階段之發展情形（Brocki & Bohlin, 2004; Davidson et al., 2006; Fisk & Sharp, 2004; Huizinga et al., 2006; Huizinga & van der Molen, 2007）。針對不同對象之評估作業也會有所不同，但由於兒童期為個體發展的關鍵時期，因此在發展領域裡，較多研究仍多以兒童為對象進行作業設計及評估，其基本作業設計原理及相關作業內容說明如下：一、抑制反應抑制反應指的是一種個體能夠壓抑優勢、自動化及潛在反應的能力。評估抑制反應能力之作業最早多為衝突作業（conflict task）。衝突作業的內容除了要求受試者壓抑優勢、自動化及潛在的反應，更要求受試者同時產生相反或不同的反應（Best & Miller, 2010）。例如：Day/night task，兒童必須在看到太陽的圖片時說夜晚、看到月亮的圖片說白天（Gerstadt, Hong, & Diamond, 1994）；Luria’s hand game，兒童必須在主試者比拇指時伸出拳頭，或是主試者伸出拳頭時比拇指（Hughes, 1998）。然而，研究發現此種口語或動作表達的衝突作業內容，學齡前兒童的正確率表現情形已相當不錯，國小以上學童之表現差異性不大（Best et al., 2009; Garon 16.

(31) et al., 2008; Oh & Lewis, 2008）。近年來，研究者逐漸開始使用電腦化抑制反應作業來評估國小以上兒童之抑制反應能力，除了可更精確測量出受試者之作答反應時間，並可更明顯觀察出其發展上的差異（陳湘淳、蔣文祈，2011；Brocki & Bohlin, 2004; Davidson et al., 2006; Huizinga et al., 2006; Huizinga & van der Molen, 2007）。此種電腦化抑制反應作業和衝突作業有所不同，受試者毋須針對刺激產生相反或不同的反應，而須在面對目標刺激時給予反應、面對非目標刺激時則抑制反應。例如：go/no-go task，當兒童在電腦螢幕中看到「go」刺激（目標刺激）時須作按鍵反應，而看到「no-go」刺激（非目標刺激）則須抑制按鍵反應，亦即不按鍵；stop-signal task，兒童須對電腦螢幕中的目標刺激作按鍵反應，此時停止信號會隨機的出現，當停止信號出現時，兒童須立即停止按鍵反應（Rubia et al., 2001）。隨著年齡發展，兒童的抑制反應能力愈趨成熟，在作業的表現上也會愈來愈好，因此透過檢視兒童在電腦化抑制反應作業的按鍵反應正確率及反應時間，可看出兒童執行功能抑制反應能力發展上之差異情形。二、工作記憶工作記憶指的是一種個體能夠使用視覺或聽覺短暫維持及操弄訊息的能力。評估工作記憶能力之作業又可分為使用不同訊息接收形式（視覺或聽覺）反應之類型。然而，過去研究發現不同訊息接收形式的作業在國小階段之學童表現上並無明顯差異（Conklin, Luciana, Hooper, & Yarger, 2007）。Best 與 Miller（2010）亦指出操弄作業的複雜程度比起操弄不同接收形式的作業內容更可評估出不同年齡受試者在工作記憶發展上的差異性。因此，近年來之工作記憶發展研究多採用簡單廣度作業（simple span task）和複雜廣度作業（complex span task）來檢視個體表現之差異性（陳麒合，2003；Garon et al., 2008）。簡單廣度作業所評估的能力為受試者工作記憶保留訊息的能力，例如：forward digit recall，兒童必須在主試者唸 17.

(32) 完一串數字時，完整複述一次；複雜廣度作業所評估到的能力則為受試者同時包含保留與操弄能力，例如：backward digit recall，兒童必須在主試者唸完一串數字時，完整倒唸一次（Davis & Pratt, 1996）。研究發現，兒童於簡單廣度作業的正確率表現在國小階段較無顯著改變，複雜廣度作業表現之差異則會持續至青少年時期（Brocki & Bohlin, 2004; Best & Miller, 2010; Davidson et al., 2006; Huizinga et al., 2006; Huizinga & van der Molen, 2007）。複雜廣度作業同時評估受試者保留與操弄訊息的能力，亦為一種雙重作業（dual task），可用來評估國小以上學童工作記憶能力表現之差異情形（陳湘淳、蔣文祈，2011；陳麒合，2003）。雙重作業的內容主要多是使受試者同時完成兩種作業－目標作業（或稱儲存作業）和次級作業（或稱處理作業）。在面對目標作業時，受試者須在刺激呈現後作立即的回憶；在面對次級作業時，受試者則須針對所呈現之刺激進行反應及處理。例如：reading digit span task，所呈現之刺激項目為每次一英文字母及四個阿拉伯數字，兒童須依序唸出英文字母及阿拉伯數字（次級作業），接著進行下一題，直到刺激項目消失時，兒童則須立即回憶先前所呈現之所有英文字母有哪些（目標作業）（McNamara & Scott, 2011）。隨著年齡發展，兒童工作記憶能力愈趨成熟，在作業上的正確率表現情形也會愈來愈好，因此透過檢視兒童在此種雙重作業之正確率表現，可看出兒童執行功能工作記憶能力在發展上各階段之差異情形。三、轉換轉換能力指的是一種個體能夠在心向、規則或任務執行上能來回轉換的能力。評估轉換能力的作業為轉換作業（switching task），在轉換作業中，受試者必須經歷兩階段之任務來完成轉換行為，在第一階段時，受試者須先在心中形成一個特殊刺激與反應連結的心向或規則；在第二階段時，受試者則須轉換到另一個可能與第一階段有所衝突的心向或規則（Garon et al., 2008）。例如：fruit/animal alternative 18.

(33) task，主試者第一次會呈現給兒童水果與動物的卡片，要求兒童進行配對，根據兒童的表現給予回饋，兒童因而習得第一階段之刺激反應規則；接著，主試者第二次再次呈現給兒童水果與動物的配對卡片，要求兒童進行和第一次不一樣的配對，兒童則須轉換和第一階段不同之規則來完成任務（Oh & Lewis, 2008）。研究發現， 3至4歲的兒童可在故事脈絡下進行簡單的、具體的規則及特點轉換（Hughes, 1998）；然而，複雜的電腦化作業中抽象的規則轉換，則必須到國小階段以至青少年時期才能有顯著改變（Luciana & Nelson, 1998）。由於電腦化作業可加深作業之複雜度與抽象度，近年來評估國小以上兒童之轉換能力多採用電腦化轉換作業（陳湘淳、蔣文祈，2011；Brocki & Bohlin, 2004; Davidson et al., 2006; Huizinga et al., 2006; Huizinga & van der Molen, 2007）。電腦化轉換作業主要在一開始先告知受試者兩種不同的刺激以及其所對應之規則，之後不同刺激將隨機出現，受試者須面對不同刺激，轉換心中所固有之心向及規則，以正確完成作業。例如：global-local task，每次螢幕中會呈現一個幾何圖形，稱為整體（global）圖形，此圖形內部會再包含一個與它一致或不一致之幾何圖形，稱為局部（local）圖形，螢幕會顯示受試者需要回答的是整體圖形或是局部圖形，受試者須盡快做出相對應之按鍵反應（林宜親，2008）。隨著年齡發展，兒童的轉換能力愈趨成熟，在作業的正確率表現情形上也會愈來愈好，因此透過檢視兒童在電腦化轉換作業的按鍵反應正確率及反應時間，可看出兒童執行功能轉換能力在發展上各階段之差異情形。從上述研究結果可知，各種不同認知成份之執行功能作業主要被用來做為評估兒童執行功能發展之指標，透過兒童在執行功能作業之正確率表現，可看出其執行功能發展上之差異情形。而研究發現，隨著兒童執行功能發展，使用口語或動作表達的簡單執行功能作業，在學齡前階段之兒童已可表現不錯，在國小階段學童之表現則比較不會有顯著改變；然而，使用電腦化作業不僅可加深作業之複 19.

(34) 雜度與抽象度，且可更精確測量出受試者之反應時間，以更精準地評估出年齡上的差異情形（Best & Miller, 2010; Davidson et al., 2006, Huizinga et al., 2006）。因此，本研究將採用三個電腦化執行功能作業，評估Miyake等人（2000）所分析出的三個執行功能的基本成份（抑制反應、工作記憶、轉換）在國小學童此階段之發展情形。. 第四節. 執行功能與注意力. 執行功能是一組一般性目標導向的高層次認知控制歷程，在認知神經心理學領域，經常被認為與目標導向行為、干擾控制、注意力以及決策判斷等各種認知行為及能力有關，其中注意力與執行功能有明顯相關性（蘇曜祥，2009；Barkley, 1997）。注意力指的是個體對於眾多外在訊息或內在心理事件，針對一種或一種以上的訊息加以處理及反應的認知歷程。在此認知歷程中，注意力具有兩種主要的功能，一是使個體在眾多訊息中，能夠被動偵測並選擇聚焦於目標訊息以進行反應的能力；二是使個體在面對多個較複雜且可能具有衝突的訊息時，能夠主動搜尋並監控協調訊息間的處理，以進行反應的能力（林宜親，2008；Medin, Ross, & Markman, 2005）。過去研究顯示，注意力認知能力的成熟是執行功能各種認知成份發展的基礎及來源，藉由上述兩種注意力的功能，可使兒童在面對執行功能作業時，選擇及聚焦在作業上，並能經由注意力監控協調，正確處理內在及外在的訊息時，以成功完成作業（Garon et al., 2008）。為瞭解注意力與執行功能之關聯，首先探討注意力之相關理論及意涵。早期注意力相關理論皆僅探討個體從眾多訊息中被動偵測及選擇聚焦於目標訊息以進行反應的能力。無論是瓶頸理論（bottleneck theories）或容量理論（capacity theories）皆認為注意力是一容量有限的認知資源，對於個體從外在所輸入的訊息會有所選擇，訊息必須經過過濾器篩選過後才能進行處理；後續多元理論（a multimode 20.

(35) theories）則綜合瓶頸理論及容量理論，認為注意力之選擇並非全有或全無，個體可以選擇將瓶頸或過濾器置於不同階段，若訊息所需知覺負荷量（perceptual load）較高，則在知覺層次、訊息辨認前即進行選擇（早期選擇）；若訊息所需知覺負荷量較低，則在語意層次、訊息經過語意分析過後再進行選擇（晚期選擇）。此部份理論僅探討個體在簡單情境使用注意力選擇及聚焦到目標訊息上，然而並未探討到個體在複雜情境下主動搜尋並監控協調訊息之能力（林鋐宇、張文典、洪福源， 2011；Lavie, 1995; Medin et al., 2005）。而後，Posner 和 Rothbart（2007）從神經心理角度提出注意力網絡（attention networks）之架構，除了從神經網絡觀點說明個體在眾多訊息中能夠被動偵測及選擇聚焦於目標訊息以進行反應的能力之外，並開始提及個體主動搜尋並監控協調多個複雜且可能有衝突的訊息間的能力。其架構指出個體注意力並非單一面向，可能包含了三種不同網絡：警覺性網絡（alerting network）－使個體能處於警醒狀態，並隨時準備進行反應；導向性網絡（orienting network）－使個體能在眾多訊息中選擇所需之訊息；執行控制網絡（executive control network）－使個體監控及協調所有訊息之處理。此三種網絡皆在大腦中運作，雖彼此分離但相互合作，使個體在面對眾多訊息時，能夠進行選擇、搜尋，並監控及協調思考及行為反應，以做出適當之處理。由於注意力具有被動偵測並選擇聚焦於目標訊息，以及主動搜尋並監控協調訊息以進行反應的兩種能力，因此 Norman 和 Shallice 於 1986 年時，針對此兩種能力之運作歷程提出了注意力控制模型，此模型將個體在面對外在及內在訊息之兩種注意力能力分成了高、低兩種層次，其中低層次由個體的「競爭控制（contention scheduling）」的機制處理，負責對簡單的例行事物進行自動化處理，使個體從眾多訊息中被動偵測並選擇聚焦於目標訊息以進行反應；高層次則由「監督性注意力系統（supervisory attentional system, SAS）」負責，主要處理較新且較複雜的訊息， 21.

(36) 經由過去的經驗進行由上而下的監控及抑制行為反應，使個體在面對多個較複雜且可能具有衝突的訊息時，能夠主動搜尋並監控協調訊息間的處理以進行反應（引自 Norman & Shallice, 2000）。由於此模型的 SAS 系統提及注意力監控及抑制行為反應的能力，和執行功能部份認知能力（例如：抑制反應等）有所關聯，因此，後來被 Baddeley（1986）假定為多元工作記憶模型中的中央執行系統可能的理論框架，指出個體的中央執行系統可藉由高層次認知控制，在個體思考和行為的過程中提供認知監視和控制，並調節其思考和行動，使個體能夠在日常生活中表現出正確的行為。 Baddeley 和 Hitch 於 1974 年提出多元工作記憶模型，其模型雖指出中央執行系統之意涵，然而其功能描述過於模糊且複雜。因此，Baddeley（1986）借用上述注意力控制模型的 SAS 系統做為中央執行系統的理論框架，並指出中央執行系統可能包含了四種功能－集中注意力（capacity to focus attention）、分散注意力（divide attention）、轉換注意力（switch attention），以及在工作記憶與長期記憶中建立聯結（provide link between working memory and long-term memory），藉由此四種功能，使個體能展現出正確的行為。而在此四種功能中，其中前三種功能明顯假定中央執行系統即為一注意力系統，顯示中央執行系統與注意力有所關聯。為確定兩者之關聯性，Baddeley 使用各種可能耗費受試者上述不同注意力（集中注意力、分散注意力、轉換注意力）資源之執行功能作業進行檢測，結果發現在需耗費較多注意力資源的情況下，受試者作業表現較不佳，支持個體中央執行系統與注意力有所關聯（蘇曜祥，2009；Baddeley, 1996; Baddeley, 2003）。從上述理論及研究發現可知，執行功能和注意力具有明顯相關性，且後續實徵研究亦發現，兒童在各種認知成份執行功能作業之表現除了受年齡影響，同時也和其注意力認知能力發展有關（陳湘淳、蔣文祈，2011；Baddeley, 2003; Barkley, 1997; Garon et al., 2008）。例如：在抑制反應之衝突作業時，兒童須監控其注意力 22.

(37) 資源，使其能夠遠離優勢、自動化的刺激反應，以成功完成作業；在工作記憶之廣度作業時，兒童須搜尋並集中其注意力在目標刺激，以不受分心物干擾，並成功完成作業；在轉換之轉換作業時，兒童須不停選擇及轉換注意力到不同刺激上，以成功完成作業。因此，當兒童注意力發展未成熟或有缺損時，亦會同時影響其在執行功能作業之正確率表現情形。兒童之注意力能力發展非常早，新生嬰兒即能聚焦及辨識簡單的視覺形狀，隨著年齡增長，兒童愈能集中其注意力，並開始能夠選擇及轉換其注意力於不同目標事物上（羅雅芬，2004）。過去實徵研究發現，國小階段之兒童其集中注意力的時間已比學齡前的幼兒長，且在持續性、選擇性、交替性與分配性等注意力向度上，均呈現出隨著就讀年級的增加而分別有所提高之趨勢（林鋐宇等人， 2011；單延愷等人，2004）。由於國小學童之注意力已漸趨成熟，除了可主動搜尋及選擇專注於其所需和所欲的訊息上，並逐漸能夠篩選掉不相關的訊息，因此在執行功能作業上也會表現地愈來愈好。例如：在特點改變卡片分類（DCCS）作業中，國小階段學童即較 4 歲幼兒能夠運用注意力來轉換規則並選擇專注於目標作業，以不受先前的分類規則影響，因而較能夠成功進行更換不同分類規則（張慧芝，2011；Garon et al., 2008）。然而，此時期若注意力發展不良或有缺損之兒童，例如：注意力不足過動症（ADHD）之兒童，其從選擇注意的事項、抑制不相干的刺激，以及注意力的持續和抑制分心等能力上都有缺損的情形，因此相較於正常兒童，其在執行功能作業上的正確率表現情形也較不佳（Happe et al., 2006）。此結果亦顯示出兒童注意力發展和其在執行功能作業表現上有所關聯。綜上所述，執行功能與注意力有一定的關聯性，且兒童注意力之發展亦和其在執行功能作業之正確率表現情行有關。因此，本研究欲使用注意力作業做為評估國小學童執行功能發展之同時效標，除了從國小學童在兩種作業表現的相關程度中確定執行功能作業的效度之外，並進一步深入探討不同年齡國小學童的注意 23.

(38) 力是否和其執行功能發展有所關聯。檢視過去評估個體注意力之相關工具有很多，又可分為聽覺型作業及視覺型作業，而由於本研究所使用之執行功能作業皆為視覺型作業，因此在注意力作業上選擇採用視覺型作業。視覺型注意力作業中最常被使用的是視覺搜尋（visual search）作業，此作業主要用來探討在複雜的環境及訊息中，個體如何依所設定的條件及個人的意願將注意力導向特定的目標（阮啟宏、呂岱樺、劉佳蓉、陳巧雲，2005）。在此作業中，受試者多被要求在一群數字、文字或圖形中搜尋特定之目標物，透過檢視不同受試者在特定時間下，於眾多非目標物之干擾刺激中搜索出目標物的正確次數，可評估及比較其注意力表現之差異情形。由於視覺搜尋作業經常被用來評估個體之注意力表現情形，具有一定之作業效度，因此本研究選擇使用視覺搜尋作業做為評估國小學童注意力表現之作業。本研究之注意力視覺搜尋作業來自陳李綢（1991）所編製的「多重智力測驗」中所抽取出的兩個分測驗類型，並分別改編為本次研究之注意力視覺搜尋作業，包括「視覺搜尋作業」和「複雜搜尋作業」。此兩種作業皆為速度作業，兒童皆必須在所要求之時間內，在一個同時有許多不同字母出現的題目中，搜尋特定目標字母，並且判斷特定的目標字母有無出現。其中「視覺搜尋作業」之題目為呈現一目標字和一組系列字母，再請兒童判斷是否出現在該組中，主要檢測兒童在作業上之注意力自動化反應能力；「複雜搜尋作業」之題目則為在每組題目前先呈現一個或一個以上的目標字，然後在每個題目呈現 4 個到 10 個不等且並列安排出現的字母，並請兒童判斷是否出現在該組中，主要檢測兒童在作業上之注意力選擇性編碼及並列處理的自動化反應能力。本研究透過檢視兒童在此兩種作業中能夠在眾多干擾刺激下搜尋出目標刺激的正確次數之得分，做為評估國小學童注意力能力之標準。從上述作業描述中可發現，本研究選取兩種複雜程度不同之注意力作業，其 24.

(39) 中「複雜搜尋作業」的複雜度明顯高於「視覺搜尋作業」，其主要目的在於瞭解操弄作業的複雜度是否影響國小學童的注意力作業的得分表現，而本研究亦預期不同年齡國小學童在此兩種不同複雜程度之注意力作業表現應該也會有所差異；除此之外，由於執行功能為一組複雜的認知控制歷程，執行功能作業亦包含各種複雜認知技能之運用，本研究同時預期不同複雜程度的注意力作業表現和國小學童的執行功能作業的正確率表現之相關程度也會有所差異，且對其執行功能作業正確率表現的解釋程度可能也會有所不同。總結上述各節之文獻回顧及整理可知，執行功能為一組一般性目標導向及適應性的高層次認知控制歷程，在我們思考和行為的過程中提供監視和控制，並可在不同情境下調節我們的思考和行動。而 Miyake 等人（2000）使用潛在變項分析出的三種基本執行功能認知成份：抑制反應、工作記憶、轉換，可透過各種不同的電腦化作業評估其不同的發展軌跡，且和個體注意力發展有其關聯性。因此，本研究欲使用三種電腦化執行功能作業評估國小學童執行功能三種認知成份（抑制反應、工作記憶、轉換）之發展，並使用兩種注意力作業做為同時效標，透過檢視不同年齡國小學童在執行功能作業之正確率及反應時間，與其在注意力作業上得分之相關，以比較不同年齡國小學童在各種作業表現上的差異情形；接著，從中再進一步探討個體注意力發展與其執行功能作業正確率表現的關聯。. 25.

(40) 26.

(41) 第三章. 研究方法. 本研究欲探求不同年齡國小學童在執行功能作業上之表現情形，於本章第一節介紹本次研究所選取之「研究樣本」的相關背景資料；第二節說明本次研究所使用之「研究工具」，包含三種電腦化執行功能作業及兩種紙本注意力作業；第三節說明本次研究的整體實驗「實施程序」；第四節為針對實驗結果之「資料分析」方法說明。. 第一節. 研究樣本. 本研究以183位國小學童為研究樣本，為了能更進一步探究國小學童執行功能能力的發展變化情形，研究樣本共分為三個年齡組別，包含：6歲組（6歲0個月到 6歲11個月，平均年齡6.3歲，男生29位、女生30位）、 8歲組（8歲0個月到8歲11 個月，平均年齡8.3歲，男生30位、女生31位）、10歲組（10歲0個月到10歲11個月，平均年齡10.4歲，男生31位、女生32位）。研究樣本選取來自高雄市某一所公立國民小學，檢視學生基本資料，選取學童家庭狀況與社經背景相似，且排除伴隨視覺、聽覺、智能和情緒行為等障礙之非特殊學童，避免其施測結果受其背景變項之影響。取樣方式採用便利抽樣，主要依據年齡組別，分別抽取一、三、五年級各三班，分別包含59位、61位、63位學童，共183位作為本次研究之受試樣本。. 第二節. 研究工具. 本研究在執行功能三個認知成份上，將使用三種不同的電腦化執行功能作業，分別為側向抑制作業（flanker task）－檢測抑制反應能力；複雜廣度作業（complex span task）－檢測工作記憶能力；心向轉換作業（set-shifting task）－檢測轉換能力。藉由作業表現比較不同年齡國小學童在三種作業上的平均正確率及平均反應時間之差異，進而瞭解其三種執行功能認知成份（抑制反應、工作記憶、轉換） 27.

(42) 之發展情形。除此之外，根據過去文獻發現，執行功能與注意力之間具有明顯的相關性（陳湘淳、蔣文祈，2011；蘇曜祥，2009；Baddeley, 2003; Barkley, 1997; Garon et al., 2008）。因此，本研究使用兩種紙本注意力作業做為檢測國小學童執行功能之同時效標參照工具，分別為視覺搜尋作業、複雜視覺搜尋作業，以瞭解執行功能與注意力之關聯，並進一步探討不同注意力表現是否可解釋執行功能作業之表現。以下就各作業內容做說明：一、執行功能作業（一）側向抑制作業 1.作業設計側向抑制作業是最常被用來評估個體抑制反應能力的電腦化作業之一，在此作業中，受試者須針對中間的目標物做反應，並抑制兩旁干擾物的影響，透過檢視受試者在此作業中針對目標物所做出的平均正確反應次數，做為評估其抑制反應能力之發展指標（方偉翰，2012；林宜親等人，2011；Unsworth et al., 2009）。本作業依據Fan等人（2002）所發展出的注意力網絡作業（attention network task, ANT）程序中的旁側抑制作業設計。作業設計為在螢幕中央會呈現五個排成一直線的箭頭符號給受試者，包含四個干擾箭號與一個目標箭號，中間的箭號即為目標箭號，左、右兩側箭號為干擾箭號。受試者被指示當目標箭號出現時，要做相對應之按鍵反應。在此作業當中含有兩種實驗情況，當目標箭號與旁側四個干擾箭號方向一致時，如圖3-1，此時為一致情況（consistent condition）；反之，當目標箭號與四個干擾箭號方向不一致時，如圖3-2，此時為不一致情況（inconsistent condition）。每種實驗情況各為 50題，目標箭號方向往左或往右之題數各半，出現順序為隨機且混合出現，整個作業題數共100題。作業開始前額外有4題練習題提供給受試者，包含2題一致情況與2題不一致情況。 28.

(43) 圖3-1 側向抑制作業之一致情況. 圖3-2 側向抑制作業之不一致情況 2.作業程序作業一開始將出現指導語，作業指導語如下：「等一下螢幕會出現五個箭號，且在下方會有左、右兩箭號的按鍵。請依據中間箭號做反應，當箭頭指向左邊時，用滑鼠點擊左邊按鍵，箭頭指向右邊時，則點擊右邊按鍵。作答時，請盡快且正確回答。」在受試者瞭解實驗流程之後，出現一個十字凝視點畫面，經過500毫秒出現練習題第1題。受試者須針對目標箭號作方向性判斷，箭號往左，按「左」；箭號往右，按「右」。每題刺激畫面會直到受試者反應後才消失。 4題練習題皆結束後，螢幕畫面先行暫停，主試者從觀察受試者的作答反應中， 29.

(44) 確定其是否瞭解作業流程，若不瞭解，即再次說明並給予練習，直到主試者確定受試者瞭解此作業之作答方式，才由主試者按下按鍵進入正式題。正式題之題目呈現形式同練習題。 3.計分方式本作業之計分方式為無論在一致情況或不一致情況下，受試者的按鍵反應若為正確反應即可得1分，若為錯誤反應即得0分，依據受試者的正確反應及錯誤反應計算出受試者在此作業中的正確率（％）；此外，依據受試者的作答時間，計算出受試者在此作業中的平均反應時間（毫秒）。（二）複雜廣度作業 1.作業設計複雜廣度作業是一種雙重作業，受試者必須一邊完成儲存的運作（目標作業）、一邊進行訊息的處理（次級作業）（陳湘淳、蔣文祈，2011；陳麒合，2003）。在此作業中，包含記憶與再認兩階段。受試者在記憶階段時，須記得目標刺激及其相關操弄；在再認階段時，受試者須在刺激呈現後要求立即回憶（目標作業）並進行處理（次級作業）。透過檢視受試者在此作業中正確回憶及處理的平均反應次數，做為評估其工作記憶能力發展之指標。本作業依據Davidson等人（2006）研究中的抽象圖形測驗（Abstract shapes test）所改編。作業設計為在螢幕上會分別呈現四個幾何圖形給受試者，此作業所使用的幾何圖形為隨機選取自 Biederman（1987 ）提出的成分識別理論（ recognition-by component theory）中的其中四個幾何子，取代了原來Davidson等人（2006）所使用的抽象圖形，主要原因是避免抽象圖形過於抽象，不易引起學生的注意及興趣，進而影響作答反應情形，因此選擇學生較為熟悉的幾何圖形。在此作業中，每個幾何圖形分別有相對應的按鍵反應（向左或向右），如圖3-3，每個圖形將分別呈現2秒，受試者被要求記住每個圖形的相對應按鍵反應，並在正式作業開始時，依 30.