摘 "要 "執(zhí)行功能從宏觀上來說是一種綜合指令系統(tǒng)，是一系列認知過程的合集，這個過程幫助人們有目的地完成任務(wù)。許多研究表明，自閉癥兒童存在執(zhí)行功能障礙，自閉癥兒童的行為刻板、興趣狹窄、注意力轉(zhuǎn)移障礙等表現(xiàn)常與其執(zhí)行功能低下相關(guān)聯(lián)。通過標準化的評估工具明確自閉癥兒童執(zhí)行功能特征與核心干預(yù)項目，提出基于機器人圖形化編程技術(shù)的自閉癥兒童執(zhí)行功能干預(yù)模式，并結(jié)合干預(yù)實驗進行循證研究。

關(guān)鍵詞 "自閉癥兒童；執(zhí)行功能；機器人；圖形化編程

中圖分類號：G642.0 " "文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2022）14-0001-05

Research on Executive Function Intervention Model of Autism Spectrum Disorders Children Based on Robot Technology//CHEN Dongfan， ZHOU Qi

Abstract "Executive function is an comprehensive instruction

system and an ensemble of cognitive processes at a macro level that help us accomplish tasks on purpose. Many studies have shown that autism spectrum disorders children have exe-

cutive function deficits， and manifestations such as stereo-typed behavior with narrow interests and impaired attention shifting are often associated with low executive function in

autism spectrum disorders children. This study identifies exe-cutive function characteristics and core intervention items for autism spectrum disorders children through a standardized assessment tool， proposes a model of executive function in-tervention for autism spectrum disorders children based on robot graphical programming technology， and conducts an evidence-based study in conjunction with an intervention ex-periment.

Key words "autism spectrum disorders children; executive function; robot; graphical programming

1 "執(zhí)行功能障礙的自閉癥與機器人

自閉癥譜系障礙（Autism Spectrum Disorders，

ASD）是廣泛性發(fā)育障礙（pervasive developmental

disorder，PDD）的代表性疾病，以在多種環(huán)境中持

續(xù)性地顯示出社會溝通和社會交往的缺陷以及局限的、重復(fù)的行為、興趣或活動為主要特征[1]。本文所提到的自閉癥兒童即自閉癥譜系障礙兒童，也稱孤獨癥譜系障礙兒童。根據(jù)美國疾病控制預(yù)防中心（Centers for Disease Control And Preven-tion，CDC）2020年發(fā)布的在美國11個州中八歲自閉癥兒童患病率的調(diào)查，美國自閉癥兒童患病率已經(jīng)從2012年的1/69提高到1/54[2]。自閉癥兒童的刻板行為與拒絕變化的行為模式體現(xiàn)出他們認知靈活性與自我監(jiān)控等能力的非典型性，這是執(zhí)行功能受損的重要行為表現(xiàn)。

基于自閉癥兒童認知能力水平以及實驗操作需求，本研究選擇標準化的執(zhí)行功能量表進行評估。在評估工具中，學齡兒童執(zhí)行功能行為評定量表2（Behavior Rating Inventory of Executive Func-

tion，Second Edition，BRIEF2）（父母版）、巴克利兒童與青少年執(zhí)行功能量表（Barkley Deficits

in Executive Functioning Scales-Children and

Adolescents，BDEFS-CA）、綜合執(zhí)行機能清單（Com-

prehensive Executive Function Inventory，CEFI）

都有標準化的評分系統(tǒng)，對評估者不要求經(jīng)過專業(yè)培訓。綜合來看，BRIEF2（父母版）與CEFI的維度劃分包含清晰的執(zhí)行功能結(jié)構(gòu)，符合現(xiàn)有研究對執(zhí)行功能模型的理解，能提供系統(tǒng)完整的、具有生態(tài)效度的執(zhí)行功能評估。此外，BRIEF2（父母版）提供中文版本，條目數(shù)量更適應(yīng)研究需要。因此，本研究選擇BRIEF2（父母版）作為評估工具。

機器人技術(shù)應(yīng)用于執(zhí)行功能的研究集中在正常兒童的STEAM教育形式，通過開發(fā)以圖標為主要形式的編程軟件進行教育活動。Carbonaro等[12]提出完成一個簡單的任務(wù)就可能對學生的個人創(chuàng)造力和解決問題的能力提出廣泛的要求，強調(diào)把機器人作為一種思維工具，構(gòu)建問題驅(qū)動型學習環(huán)境。他應(yīng)用樂高機器人為兒童解釋機械裝置，講解力和齒輪的基本原理，并讓兒童展示出對設(shè)計的理解。但迄今為止尚未有將機器人技術(shù)應(yīng)用于自閉癥兒童執(zhí)行功能干預(yù)的研究，究其原因，主要是模式與內(nèi)容無法直接應(yīng)用于自閉癥兒童執(zhí)行功能干預(yù)，而且內(nèi)容難度過大，呈現(xiàn)方式缺乏吸引力。

2 "五項執(zhí)行功能指標對應(yīng)五步例程

2.1 "核心項目

本研究采用標準化的BRIEF2（父母版）中文量表。BRIEF2（父母版）可評估5～18歲兒童的執(zhí)行功能，包含63個條目，分四個維度：

1）行為監(jiān)管指數(shù)，包括抑制、自我監(jiān)控；

2）情緒調(diào)節(jié)指數(shù)，包括轉(zhuǎn)換、情緒控制；

3）認知調(diào)節(jié)指數(shù)，包括啟動、工作記憶、計劃/組織、任務(wù)監(jiān)控以及管理材料；

4）匯總分數(shù)形成綜合執(zhí)行指數(shù)。

各條目按1～3級評分（1=從不；2=有時；3=經(jīng)常），評分越高，所反映的執(zhí)行功能受損越嚴重。BRIEF2（父母版）結(jié)構(gòu)模型如表1所示。

對5～18歲整體上年齡匹配的自閉癥兒童和正常對照兒童的執(zhí)行功能進行評定，與對照組相比，實驗組在BRIEF2（父母版）綜合執(zhí)行指數(shù)及子項目平均原始分得分更高?？傮w比較時，兩組在BRIEF2

（父母版）總分及各因子項目T分數(shù)具有極顯著差異（P＜0.001）。自閉癥兒童綜合執(zhí)行指數(shù)達到68.3，表示自閉癥兒童執(zhí)行功能存在潛在臨床障礙，達到二級障礙，遠高于普通兒童（53.2）。自閉癥兒童在轉(zhuǎn)換上有顯著障礙，指數(shù)（72.7）達到臨床障礙水平；自我監(jiān)控（66.9）、啟動（66.5）、計劃/組織（65.2）指數(shù)水平達到潛在臨床障礙的二級水平；工作記憶（64.7）處于二級障礙與一級障礙水平之間；抑制（61）、情緒控制（63.1）、任務(wù)監(jiān)控（61）與管理材料（57）處于輕度升高的一級水平。自閉癥兒童與正常兒童執(zhí)行功能評估結(jié)果分布如圖1所示。

研究結(jié)果表明，5～18歲自閉癥兒童存在功能性的執(zhí)行功能障礙，且轉(zhuǎn)換、自我監(jiān)控、啟動、計劃/組織與工作記憶障礙突出。

2.2 "核心項目與五步例程

五步例程分別是“確定目標”“制定計劃”“執(zhí)行計劃”“自我監(jiān)控”“靈活調(diào)整”，對應(yīng)自閉癥兒童“啟動”“計劃”“工作記憶”“自我監(jiān)控”“轉(zhuǎn)換”五個核心執(zhí)行功能障礙。五步例程是針對自閉癥兒童核心干預(yù)需求開發(fā)程式，希望通過幫助自閉癥兒童建立有規(guī)則的行為和認知程序以最大限度地解決問題，提高自閉癥兒童的執(zhí)行功能。五步例程結(jié)構(gòu)如圖2所示。

3 "六類圖形化編程結(jié)構(gòu)

3.1 "人形機器人

將機器人技術(shù)應(yīng)用于自閉癥兒童干預(yù)中，功能設(shè)計尤為重要。自閉癥兒童常被報告可能對某些特征表現(xiàn)出更大的接受能力，對某些特征易感到不適。優(yōu)必選公司旗下的悟空機器人（圖3）在多方面性能上有優(yōu)秀表現(xiàn)，其配置如圖4所示。

3.2 "圖形化編程技術(shù)

基于機器人平臺的圖形化編程界面，結(jié)合圖形化編程積木之間的邏輯關(guān)系與先后順序以及自閉癥兒童的認知水平，選擇六類結(jié)構(gòu)作為自閉癥兒童圖形化編程的主要結(jié)構(gòu)。根據(jù)難度，選擇“順序結(jié)構(gòu)”“并行結(jié)構(gòu)”作為入門學習內(nèi)容，選擇“條件結(jié)構(gòu)”“循環(huán)結(jié)構(gòu)”作為進階學習內(nèi)容，選擇“運算結(jié)構(gòu)”“函數(shù)結(jié)構(gòu)”作為提升與拓展學習內(nèi)容。不要求所有自閉癥兒童掌握全部結(jié)構(gòu)。

以“順序結(jié)構(gòu)”為例，說明圖形化編程的結(jié)構(gòu)內(nèi)容。機器人按照從上至下順序執(zhí)行編程內(nèi)容，積木需要按照順序組合，不單獨存在于該結(jié)構(gòu)。當自閉癥兒童能夠在無提示的情況下符合需求地按照順序結(jié)構(gòu)靈活組合積木，即可進行下一階段“并行結(jié)構(gòu)”的學習?！绊樞蚪Y(jié)構(gòu)”示意圖與編程案例如圖5所示，執(zhí)行該程序，機器人將會揮左手、眨眼睛，介紹節(jié)目并表演，進行一次節(jié)目表演的程序。

4 "七大生活單元主題課程設(shè)計

自閉癥兒童按照五步例程進行圖形化編程解決問題。由此劃分三部分的內(nèi)容：

1）以五步例程設(shè)計核心目標；

2）以圖形化編程結(jié)構(gòu)設(shè)計內(nèi)容；

3）以生活單元設(shè)計串聯(lián)主題。

結(jié)合自閉癥兒童的認知水平與悟空機器人圖形化編程的主要材料，將機器人編程結(jié)構(gòu)與生活單元主題結(jié)合，將編程內(nèi)容轉(zhuǎn)換成一個個的生活問題，讓兒童操作機器人，以編程的方式幫助機器人解決這些問題。

以生活單元為問題設(shè)計的串聯(lián)主題。為開發(fā)生活化的干預(yù)內(nèi)容，本研究在與自閉癥兒童干預(yù)專家、一線資深康復(fù)師、兒童以及家長充分溝通的基礎(chǔ)上，選擇七類生活單元情景主題，如表2所示。

干預(yù)模式結(jié)構(gòu)如圖6所示，下面對干預(yù)模式開展進程進行說明。

1）以五步例程習得情況確定核心目標，控制干預(yù)進度與習得目標。

2）以兒童認知水平與興趣確定圖形化編程內(nèi)容。自閉癥兒童的認知水平差異大，進行針對性的設(shè)計非常重要。在確定五步例程的前提下，按入門、進階與拓展的順序開展干預(yù)訓練。在尊重兒童認知水平與興趣的前提下，可以讓兒童按照順序全部學習，也可以在某一階段停留。

3）根據(jù)與圖形化編程主題的契合度選擇生活單元主題。圖形化編程主題有其特殊性，因此，在確定編程主題后，可以考慮與生活化單元主題比較契合的主題進行設(shè)計。

5 "實驗被試

5.1 "研究對象選擇標準

通過招募，共有八名上海自閉癥兒童符合條件并全程參與。被試年齡區(qū)間為7～15歲，基本信息如表3所示。

5.2 "實驗設(shè)計

本次研究采用單組前后測的設(shè)計，通過比較八名自閉癥兒童干預(yù)前后各項指標的差異，檢驗自閉癥兒童執(zhí)行功能干預(yù)模式對自閉癥兒童在執(zhí)行功能的轉(zhuǎn)換、自我監(jiān)控、計劃/組織、啟動與工作記憶上的干預(yù)效果。本次研究采用兩種方法分析單組前后測的檢驗結(jié)果：一種是統(tǒng)計分析方法，收集干預(yù)前和15次干預(yù)結(jié)束后的BRIEF2（父母版）得分；一種是輔助分析法，分析自閉癥兒童在干預(yù)中的實際表現(xiàn)。結(jié)合兒童解決機器人圖形化編程問題的情況進行綜合探討，明確干預(yù)模式對自閉癥兒童執(zhí)行功能轉(zhuǎn)換、自我監(jiān)控、計劃/組織、啟動與工作記憶的干預(yù)效果。

5.3 "實驗過程

實驗組被試在平日的常規(guī)課堂教學活動外，每周至少進行一次訓練，每次30分鐘，共訓練15次，時間為12周。干預(yù)場所為兒童所在機構(gòu)的固定教室。干預(yù)全部結(jié)束后，統(tǒng)一由評估人員進行集中后測，在兩天之內(nèi)完成實驗組所有被試的后測數(shù)據(jù)采集。評估人員需分別記錄被試訓練前后的BRIEF2（父母版）評估結(jié)果，并對其進行例程評價。

5.4 "干預(yù)模式的實證應(yīng)用

本研究采用單組前后測的實驗設(shè)計，對八名自閉癥兒童進行干預(yù)模式的實證研究。研究結(jié)果表明，八名自閉癥兒童在執(zhí)行功能中的轉(zhuǎn)換、自我監(jiān)控、啟動、計劃/組織與工作記憶的表現(xiàn)上有顯著提高。從整體上看，該模式對自閉癥兒童執(zhí)行功能具有良好的干預(yù)效果。值得注意的是，這種提升并不是均衡提升，干預(yù)模式對自閉癥兒童執(zhí)行功能部分項目具有更高的敏感性，敏感性最高的是啟動與計劃/組織，轉(zhuǎn)換與自我監(jiān)控次之，工作記憶敏感性最低。

6 "結(jié)論

本文在自閉癥兒童執(zhí)行功能的非典型特征的基礎(chǔ)上，借鑒現(xiàn)有執(zhí)行功能干預(yù)理論與實踐模式，創(chuàng)造性地提出針對自閉癥兒童執(zhí)行功能核心干預(yù)項目的五步例程，充分利用具有卡通造型和生命感的機器人和操作直觀的六類圖形化編程結(jié)構(gòu)，結(jié)合生活單元主題創(chuàng)建生活化編程問題，以自閉癥兒童感興趣的方式提升自閉癥兒童計劃/組織、轉(zhuǎn)換、工作記憶、自我監(jiān)控以及啟動的能力，效果良好。

參考文獻

[1] 美國精神醫(yī)學學會.精神障礙診斷與統(tǒng)計手冊[M].5

版.張道龍，譯.北京：北京大學出版社，2014：33-39.

[2] Center for Disease Control and Prevention. Dates.

Statistics on Autism Spectrum Disorder： Preva-

lence[EB/OL].（2021-03-18）[2021-03-18].https：//

www.cdc.gov/ncbddd/autism/data.html.

[3] Gioia G A， Isquith P K， Guy S C， et al. Beha-

vior Rating Inventory Of Executive Function?，

Second Edition ADHD Form[M].PRA，2015：150-151.

[4] Barkley R A. Barkley Deficits in Executive

Functioning Scale-Children and Adolescents

（BDEFS-CA）[M].New York： Guilford，2012.

[5] Naglieri J A， Das J P， Goldstein S. Cognitive

assessment system[M].Second edition. Chicago：

Riverside Publishing Company，2013.

[6] Sahakian B J. Computerized assessment of neuro-

psychological function in Alzheimer’s disease

and Parkinson’s disease[J].International Jour-

nal of Geriatric Psychiatry，1990（5）：211-213.

[7] Delis DC， Kaplan E， Kramer JH， ed al. Delis-

Kaplan executive function system （D-KEFS）.

Examiner’s manual[M].San Antonio： NCS Pearson，

2001.

[8] 欒雙文.3～6歲城鄉(xiāng)兒童執(zhí)行功能發(fā)展及其差異研

究[D].杭州：浙江師范大學杭州幼兒師范學院，2015：

23-25.

[9] Huijnen C A G J， Lexis M A S， Jansens R， et al.

Roles， Strengths and Challenges of Using Robots

in Interventions for Children with Autism Spec-

trum Disorder （ASD）[J].Journal of Autism and

Developmental Disorders，2019，49（1）：11-21.

[10] Pennisi P， Tonacci A， Tartarisco G， et al.

Autism and social robotics： A systematic

review[J].Autism Research，2016（9）：165-183.

[11] Diehl J J， Schmitt L M， et al. The clinical

use of robots for individuals with autism

spectrum disorders： A critical review[J].

Research in Autism Spectrum Disorders，2012，

6（1）：249-262.

[12] Carbonaro M， Rex M， Chambers J. Using LEGO

Robotics in a Project-Based Learning Environ-

ment[J].The Interactive Multi-media Electro-

nic Journal of Computer-Enhanced Learning，

2004（6）.