一种儿童执行控制能力测验的方法及系统

技术领域

本发明涉及一种儿童执行控制能力测验的方法，同时也涉及一种儿童执行控制能力测验的系统，属于认知测验技术领域。

背景技术

执行功能是人类认知中重要的功能，指的是为达到长远目标对思想和动作进行意识控制的心理过程。其中，抑制控制能力最为核心。抑制控制能力是指在追求认知表征目标时抑制对无关刺激反应的能力，其要点在于：执行一项认知任务时，该任务会被与之相关的线索干扰，需要排除干扰线索的影响。例如，进行重要工作的时候抑制掉查阅手机中无关消息的冲动。

在申请号为202111449799.9的中国专利申请中，公开了一种认知功能的评估系统和方法及其在认知功能缺陷中的应用。该认知功能的评估系统包括：处理器，用于从刺激数据库中选择视觉刺激方案；刺激展示装置，与所述处理器通信，用于向使用者展示视觉刺激方案；交互装置，用于供所述使用者响应于所述视觉刺激方案而进行交互操作；数据采集装置，用于采集所述使用者响应于所述视觉刺激方案而进行交互操作的操作数据，以用于评估所述使用者的认知功能，其中，所述视觉刺激方案包括：按照预定或随机顺序依次展示的多个第一刺激信号和多个第二刺激信号，所述第一刺激信号展示时要求所述使用者利用所述交互装置做出交互操作，而所述第二刺激信号展示时要求所述使用者不做任何交互操作或做出不同的交互操作。

发明内容

本发明所要解决的首要技术问题在于提供一种儿童执行控制能力测验的方法。

本发明所要解决的另一技术问题在于提供一种儿童执行控制能力测验的系统。

为实现上述技术目的，本发明采用以下的技术方案：

根据本发明实施例的第一方面，提供一种儿童执行控制能力测验的方法，包括：

步骤S1：录入被测者信息，所述信息包括年龄、学习经历、病症、是否为红绿色盲、是否为第一次进行测验；

步骤S2：根据被测者信息选择维度数量及维度方向；其中，所述维度方向为人文方向和物理方向，并且至少包括其中一种；

步骤S3：基于被测者信息选择测验模式；其中，若是第一次进行测验，则进入模拟测验模式；若不是第一次进行测验，则进入正式测验模式；

步骤S4：基于维度数量和维度方向选择测验题目，并以预定顺序显示测验题目；其中，所述测验题目难度设定均为难度递进形式；

步骤S5：测验结束，向被测者输出总结性报告。

其中较优地，所述维度数量大于或等于2个，并且为正整数。

其中较优地，所述测验模式包含多道测验题目；其中，冲突条件下的测验题目占总测验题目的二分之一，一致条件下的测验题目占总测验题目的二分之一。

其中较优地，所述冲突条件为数值大的数字字体更小，或者，数值小的数字字体更大。

其中较优地，所述一致条件为数值大的数字字体更大，或者，数值小的数字字体更小。

其中较优地，所述冲突条件为颜色与对应文化含义不同。

其中较优地，所述一致条件为颜色与对应文化含义相同。

其中较优地，所述难度递进形式分为四个阶段，包括：

第一阶级：物理方向测验；

第二阶级：人文方向测验；

第三阶级：需排除人文方向干扰的物理方向测验；

第四阶级：需排除物理方向干扰的人文方向测验。

根据本发明实施例的第二方面，提供一种儿童执行控制能力测验的系统，包括处理器和存储器，所述处理器读取所述存储器中的计算机程序，用于实现前述儿童执行控制能力测验的方法。

与现有技术相比较，本发明通过降低测验维度的难度，并根据医学数据设计难度递进形式，使得理解人文含义的儿童均可适用本测验方法，从而有效缩短了测验所需时间，填补了儿童执行控制能力测验类任务的技术空白。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种儿童执行控制能力测验的方法流程图；

图2为本发明实施例提供的一种儿童执行控制能力测验的系统示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明的技术内容进行详细具体的说明。

第一实施例

如图1所示，本发明第一实施例提供一种儿童执行控制能力测验的方法，包括如下步骤：

步骤S1：录入被测者信息，所述信息包括年龄、学习经历、病症、是否为红绿色盲、是否为第一次进行测验。

其中，学习经历为是否学习过汉字、是否学习过阿拉伯数字等。

步骤S2：根据被测者信息选择维度数量及维度方向。

其中，所述维度数量大于或等于2个，并且为正整数。

所述维度方向为人文方向和物理方向，并且至少包括其中一种。其中，人文方向的定义为人类文化所定义的内容，例如数值的大小、汉字代表的文化含义；物理方向的定义为自然界所既定的内容，例如字体的大小、颜色、质量的轻重。

在现有技术中，数字斯特鲁普范式(NSP)是研究数值加工和执行功能最常用的任务之一。在这项任务中，被测者要对两个数字进行比较，比较同时呈现的两个数字的数值大小或者形状大小。实验任务分为两类：一类是数值比较任务，要求被测者忽略呈现刺激的形状大小，只判断数值大小；另一类是形状比较任务，要求被测者忽略呈现刺激的数值大小，只判断物理上的形状大小。

数字有形状和数值两种属性。两种属性形成三种条件：一致、冲突和中性。如下表所示：

在一致条件下，数值大的数字形状大小也更大；冲突条件下，数值大的数字字体更小；中性条件下，两个数字一个维度上呈现相同的值(相同的物理尺寸或相同的数值)，在另一个维度不同。其中，三种条件下的测验题目数量各占实验总测验题目数量的三分之一。

本发明基于经典的数字斯特鲁普范式，设计了电子化的数值比较测验任务。其中，与经典范式相同的是，本发明要求被测者要对两个数字进行比较，比较同时呈现的两个数字的数值大小或者形状大小。另一方面，测验任务包括数值比较和形状大小的比较。和经典范式不同的是，本发明实施例中的数值比较和形状比较两种任务形成两种条件：一致或者冲突。如下表所示：

本发明实施例中的测验任务包含多道测验题目，两种条件下的测验题目数量各占总测验题目数量的二分之一。计分为基于判断正误和反应时的计分，答对计分，答错不计分。在答对的基础上，根据反应时快慢，进行差异化减分，反应时越慢减分越多。

在本发明实施例中，测验题目的核心包括判断目标刺激的形态或者值的大小。目标刺激同时包括形态和值等多个维度属性，需要受测者根据测验题目要求，对目标刺激的指定维度性质进行判断，此过程需要被测者抑制掉无关维度的影响。

步骤S3：基于被测者信息选择测验模式。

测验模式包括模拟测验模式和正式测验模式。其中，若是第一次进行测验，则进入模拟测验模式；若不是第一次进行测验，则进入正式测验模式。

在本发明的一个实施例中，所述模拟测验模式中，被测者每作答完一题，系统均会根据被测者的正确与否以及速度快慢做出相应反馈，在全部测验题目作答完毕或被测者选择终止答题时，进入步骤S5。

其中，所述反馈至少包括语音反馈、文字反馈、物理反馈中的一种。所述物理反馈包括蜂鸣、震动、闪烁等，本发明对此不予限制。

在本发明的一个实施例中，所述正式测验模式中，被测者开始测验时会进入倒计时状态，在测验过程中，被测者作答完当前测验题目时系统不会做出任何反馈，直至被测者将全部测验题目作答完毕或倒计时结束或被测者选择终止答题时，进入步骤S5。

步骤S4：基于维度数量和维度方向选择测验题目，并以预定顺序显示测验题目。

测验题目的难度设定为难度递进形式，具体分为四个阶段，包括：

第一阶级：物理方向测验；

第二阶级：人文方向测验；

第三阶级：需排除人文方向干扰的物理方向测验；

第四阶级：需排除物理方向干扰的人文方向测验。

其中，根据医学数据表明，在物理方向和人文方向的维度中，物理方向的测验难度低于人文方向的测验难度，因此按照难度递进的形式设计了上述四个阶段。

具体例子如下：

第一阶段为物理方向的字体比较，即在没有数值干扰条件下选择字体较大的数字。例如，在屏幕上以小字体显示的“数值小”的字(例如数字3)；以大字体显示的“数值大”的字(例如数字9)，并且要求被测者选择大字体的数字(正确答案是选3)。

第二阶段为人文方向的数值比较，即在没有字体干扰条件下选择数值较大的数字。例如，在屏幕上以小字体显示的“数值小”的字(例如数字3)；以大字体显示的“数值大”的字(例如数字9)，并且要求被测者选择数值大的数字(正确答案是选9)。

第三阶段为双维度方向的字体与数值不一致的字体比较，即冲突条件下(数值大的数字字体小，数值小的数字字体大)，选择字体更大的数字。例如，在屏幕上以大字体显示的“数值小”的字(例如数字3)；以小字体显示的“数值大”的字(例如数字9)，并且要求被测者选择大字体的数字(正确答案是选3)。

第四阶段为双维度方向的字体与数值不一致的数值比较，即冲突条件下(数值大的数字字体小，数值小的数字字体大)，选择数值更大的数字。例如，在屏幕上以大字体显示的“数值小”的字(例如数字3)；以小字体显示的“数值大”的字(例如数字9)，并且要求被测者选择数值大的数字(正确答案是选9)。

优选地，模拟测验模式和正式测验模式都进行计分。

具体的计分规则为：每道题被测者选择正确，记录为正确；被测者选择错误，记录为错误；被测者超时未选择，记录为超时。

答错不加分；

超时不加分；

答对则按照作答时间进行相应加/减分：作答时间小于或等于800ms(或其它时长，本发明对此不予限制)则正常加分；作答时间大于800ms则减少1分，并且每增加250ms，则再减少1分。

数字信息和物理信息的一致性影响反应时间(RT)，被测者通常在一致的条件下比在中性条件下表现出更短的反应时间(促进效应)，并且在不一致的条件下比在中性条件下需要更长的反应时间(干扰效应)。

步骤S5：测验结束，向被测者输出总结性报告。

上述总结性报告的内容包括但不限于被测者答题的正确率、总得分、具体测验题目的答案是否正确、每题作答的时间、总体作答时间、是否通过测验等。

第二实施例

步骤S1：录入被测者信息，所述信息包括年龄、学习经历、病症、是否为红绿色盲、是否为第一次进行测验。

步骤S2：根据被测者信息选择维度数量及维度方向。

步骤S3：基于被测者信息选择测验模式。

其中，所述测验模式包括模拟测验模式和正式测验模式。若是第一次进行测验，则进入模拟测验模式；若不是第一次进行测验，则进入正式测验模式。

步骤S4：基于维度数量和维度方向选择测验题目，并以预定顺序显示测验题目。

测验题目的难度设定为难度递进形式，具体分为四个阶段，包括：

第一阶段：物理方向测验；

第二阶段：人文方向测验；

第三阶段：需排除人文方向干扰的物理方向测验；

第四阶段：需排除物理方向干扰的人文方向测验。

具体例子如下：

第一阶段为物理方向的字体比较，即在没有文化含义干扰条件下选择字体较大的数字。例如，在屏幕上以小字体显示的“小”字；以大字体显示的“大”字，并且要求被测者选择大字体的汉字(正确答案是选“大”字)。

第二阶段为人文方向的文化含义比较，即在没有字体干扰条件下选择文化含义为大的汉字。例如，在屏幕上以小字体显示的“小”字；以大字体显示的“大”字，并且要求被测者选择文化含义为大的汉字(正确答案是选“大”字)。

第三阶段为双维度方向的字体与文化含义不一致的字体比较，即冲突条件下(文化含义为大的汉字字体小，文化含义为小的汉字字体大)，选择字体更大的汉字。例如，在屏幕上以大字体显示的“小”字；以小字体显示的“大”字，并且要求被测者选择大字体的汉字(正确答案是选“小”字)。

第四阶段为双维度方向的字体与文化含义不一致的文化含义比较，即冲突条件下(文化含义为大的汉字字体小，文化含义为小的汉字字体大)，选择文化含义为大的汉字。例如，在屏幕上以大字体显示的“小”字；以小字体显示的“大”字，并且要求被测者选择文化含义为大的汉字(正确答案是选“大”字)。

如下表所示：

优选地，模拟测验模式和正式测验模式都进行计分。

具体的计分规则为：每道题被测者选择正确，记录为正确；被测者选择错误，记录为错误；被测者超时未选择，记录为超时。

答错不加分；

超时不加分；

答对则按照作答时间进行相应加/减分：作答时间小于或等于800ms(或其它时长，本发明对此不予限制)则正常加分；作答时间大于800ms则减少1分，并且每增加250ms，则再减少1分。

步骤S5：测验结束，向被测者输出总结性报告。

第三实施例

步骤S1：录入被测者信息，所述信息包括年龄、学习经历、病症、是否为红绿色盲、是否为第一次进行测验。

步骤S2：根据被测者信息选择维度数量及维度方向。

步骤S3：基于被测者信息选择测验模式。

其中，所述测验模式包括模拟测验模式和正式测验模式。若是第一次进行测验，则进入模拟测验模式；若不是第一次进行测验，则进入正式测验模式。

步骤S4：基于维度数量和维度方向选择测验题目，并以预定顺序显示测验题目。

测验题目的难度设定为难度递进形式，具体分为四个阶段，包括：

第一阶段：物理方向测验；

第二阶段：人文方向测验；

第三阶段：需排除人文方向干扰的物理方向测验；

第四阶段：需排除物理方向干扰的人文方向测验。

具体例子如下：

第一阶段为物理方向的质量比较，即在没有文化含义干扰条件下选择质量较重的汉字。例如，在屏幕上在跷跷板翘起的一端显示的“轻”字；在跷跷板下沉的一端显示的“重”字，并且要求被测者选择跷跷板下沉的一端的汉字(正确答案是选“重”字)。

第二阶段为人文方向的文化含义比较，即在没有质量干扰条件下选择文化含义为重的汉字。例如，在屏幕上在跷跷板翘起的一端显示的“轻”字；在跷跷板下沉的一端显示的“重”字，并且要求被测者选择文化含义为重的汉字(正确答案是选“重”字)。

第三阶段为双维度方向的质量与文化含义不一致的质量比较，即冲突条件下(文化含义为重的汉字更轻，文化含义为轻的汉字更重)，选择质量更重的汉字。例如，在屏幕上在跷跷板翘起的一端显示的“重”字；在跷跷板下沉的一端显示的“轻”字，并且要求被测者选择跷跷板下沉的一端的汉字(正确答案是选“轻”字)。

第四阶段为双维度方向的质量与文化含义不一致的文化含义比较，即冲突条件下(文化含义为重的汉字更轻，文化含义为轻的汉字更重)，选择文化含义为重的汉字。例如，在屏幕上在跷跷板翘起的一端显示的“重”字；在跷跷板下沉的一端显示的“轻”字，并且要求被测者选择文化含义为重的汉字(正确答案是选“重”字)。

如下表所示：

优选地，模拟测验模式和正式测验模式都进行计分。

具体的计分规则为：每道题被测者选择正确，记录为正确；被测者选择错误，记录为错误；被测者超时未选择，记录为超时。

答错不加分；

超时不加分；

答对则按照作答时间进行相应加/减分：作答时间小于或等于800ms(或其它时长，本发明对此不予限制)则正常加分；作答时间大于800ms则减少1分，并且每增加250ms，则再减少1分。

步骤S5：测验结束，向被测者输出总结性报告。

第四实施例

步骤S1：录入被测者信息，所述信息包括年龄、学习经历、病症、是否为红绿色盲、是否为第一次进行测验。

步骤S2：根据被测者信息选择维度数量及维度方向。

步骤S3：基于被测者信息选择测验模式。

其中，所述测验模式包括模拟测验模式和正式测验模式。若是第一次进行测验，则进入模拟测验模式；若不是第一次进行测验，则进入正式测验模式。

步骤S4：基于维度数量和维度方向选择测验题目，并以预定顺序显示测验题目。

测验题目的难度设定为难度递进形式，具体分为四个阶段，包括：

第一阶段：物理方向测验；

第二阶段：人文方向测验；

第三阶段：需排除人文方向干扰的物理方向测验；

第四阶段：需排除物理方向干扰的人文方向测验。

具体例子如下：

第一阶段为物理方向的颜色比较，即在没有文化含义干扰条件下选择对应颜色的汉字。例如，在屏幕上以红色显示的“红”字；以绿色显示的“绿”字，并且要求被测者选择颜色为红色的汉字(正确答案是选“红”字)。

第二阶段为人文方向的文化含义比较，即在没有颜色干扰条件下选择文化含义为对应颜色的汉字。例如，在屏幕上以红色显示的“红”字；以绿色显示的“绿”字，并且要求被测者选择文化含义为红色的汉字(正确答案是选“红”字)。

第三阶段为双维度方向的颜色与文化含义不一致的颜色比较，即冲突条件下(文化含义为红的汉字颜色为绿色，文化含义为绿的汉字颜色为红色)，选择对应颜色的汉字。例如，在屏幕上以绿色显示的“红”字；以红色显示的“绿”字，并且要求被测者选择颜色为红色的汉字(正确答案是选“绿”字)。

第四阶段为双维度方向的颜色与文化含义不一致的文化含义比较，即冲突条件下(文化含义为红的汉字颜色为绿色，文化含义为绿的汉字颜色为红色)，选择文化含义为对应颜色的汉字。例如，在屏幕上以绿色显示的“红”字；以红色显示的“绿”字，并且要求被测者选择文化含义为红色的汉字(正确答案是选“红”字)。

如下表所示：

优选地，模拟测验模式和正式测验模式都进行计分。

具体的计分规则为：每道题被测者选择正确，记录为正确；被测者选择错误，记录为错误；被测者超时未选择，记录为超时。

答错不加分；

超时不加分；

答对则按照作答时间进行相应加/减分：作答时间小于或等于800ms(或其它时长，本发明对此不予限制)则正常加分；作答时间大于800ms则减少1分，并且每增加250ms，则再减少1分。

步骤S5：测验结束，系统向被测者输出总结性报告。

需要说明的是，上述第一实施例至第四实施例可以结合，选择三个或更多维度进行测验，例如颜色、重量、大小的结合。

第五实施例

在上述第一实施例至第四实施例的基础上，本发明第五实施例提供一种儿童执行控制能力测验的系统。如图2所示，该系统包括一个或多个处理器21和存储器22。其中，存储器22与处理器21耦接，用于存储一个或多个程序，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器21执行，使得所述一个或多个处理器21实现如上述实施例中的儿童执行控制能力测验的方法。

其中，处理器21用于控制该系统的整体操作，以完成上述儿童执行控制能力测验的方法的全部或部分步骤。该处理器21可以是中央处理器(CPU)、图形处理器(GPU)、现场可编程逻辑门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)、数字信号处理(DSP)芯片等。存储器22用于存储各种类型的数据以支持在该系统的操作，这些数据例如可以包括用于在该系统上操作的任何应用程序或方法的指令，以及应用程序相关的数据。该存储器22可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，例如静态随机存取存储器(SRAM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM)、可编程只读存储器(PROM)、只读存储器(ROM)、磁存储器、快闪存储器等。

在一个示例性实施例中，该系统具体可以由计算机芯片或实体实现，或者由具有某种功能的产品来实现，用于执行上述儿童执行控制能力测验的方法，并达到如上述方法一致的技术效果。一种典型的实施例为计算机。具体地说，计算机例如可以为个人计算机、膝上型计算机、车载人机交互设备、蜂窝电话、相机电话、智能电话、个人数字助理、媒体播放器、导航设备、电子邮件设备、游戏控制台、平板计算机、可穿戴设备或者这些设备中的任何设备的组合。

在另一个示例性实施例中，本发明还提供一种包括程序指令的计算机可读存储介质，该程序指令被处理器执行时实现上述任意一个实施例中的儿童执行控制能力测验的方法的步骤。例如，该计算机可读存储介质可以为上述包括程序指令的存储器，上述程序指令可由处理器执行以完成上述儿童执行控制能力测验的方法，并达到如上述方法一致的技术效果。

本发明实施例中的测验任务设计针对经典范式题型复杂、耗时较多的特点进行了精简化设计和计分方式改良，利于让儿童在较短时间内完成测验，并对儿童抑制控制能力进行直观反应。具体说明如下：

本发明实施例中的测验任务，目的是让更广泛的受测群体在较短时间内完成，反映受测者能力，并对人群做出区分，测验结果对受测者简明易懂。因此要进行原始实验范式的浓缩改良。数字比较实验任务为了严谨地测量出心理过程，通常都需要几百道测验题目，非常耗时。而且，原始的数字比较实验范式是为了研究目的而设计的，中性条件的存在是为了实验检测出促进作用和干扰作用。但测验的目的不是为了证明这些心理过程(或效应)，而是在已知存在这些心理过程(或效应)的情况下进行巧妙的测验题目和流程设计，以高效的手段测查个体能力和群体能力分布。本发明把这些已经被证明的心理过程(或效应)有机融合到测验设计中，这些融合体现在难度级别和测验题目出现的规则里。

促进效应指一致条件下被测者反应时变短，干扰效应指不一致条件下被测者反应时变长，对应到被测者主观感受上就是促进效应时测验题目简单，干扰效应时测验题目难。所以根据这一点，在难度级别设计中，一致条件测验题目难度级别低，不一致条件测验题目难度级别高。在经典范式中，个体物理信息处理速度比数值信息处理速度快，对应到测验题目难度里，就是问形状大小的测验题目难度等级低，问数值大小的测验题目难度等级高。

综上，根据原始实验范式已经证实的促进效应、干扰效应、物理/数值信息处理速度差异，本发明实施例中的测验题目可以分为四个难度级别：

1.一致条件问形状大小；

2.一致条件问数值大小；

3.不一致条件问形状大小；

4.不一致条件问数值大小。

四个等级难度递增，并且四个难度等级测验题目按照1、2低难度等级优先出现，测验题目难度由简单到难的方式进行呈现，符合测验逻辑。

本发明实施例中的数字比较测验在原始实验范式基础上进行改良，可以更好满足测验的目的和形式。将实验范式研究证实的心理过程和效应有机融合到测验题目难度等级和随机规则里，让测验题目由简到难呈现，更符合测验逻辑。将答案正误和反应时进行结合，根据转换规则形成每道题目得分，十道题累积得分为测验任务总分，简洁直观反应受测者相关抑制控制能力。

上面对本发明提供的儿童执行控制能力测验的方法及系统进行了详细的说明。对本领域的一般技术人员而言，在不背离本发明实质内容的前提下对它所做的任何显而易见的改动，都将构成对本发明专利权的侵犯，将承担相应的法律责任。