第十二章
生理與認知發展
第十二章 生理與認知發展
國立中正大學心理系所
作者：心理學研究所 陳冠銘
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生理與神經的發展
本小節探討人類腦與身體的發展變化如何影響認知的發展？
學習發展心理學的部分，請務必要記住各個時期起訖的時間。
Prenatal Period:
germinal stage（胚種期）：受精到第二週（自受孕到之後兩週）,
embryonic stage（胚胎期）：第三週到第八週
fetal stage（胎兒期）：第九週到出生
[HIGHLIGHT-1] 藥物對胎兒、嬰兒的影響
藥物 可能的影響
抗生素（antibiotics）
盤尼西林（penicillin） 安比西林，青黴素
鏈黴素（streptomycin）
土黴素（oxytetracycline）
尚未發現不良影響
少數胎兒有聽覺減弱情況發生
有先天白內障可能，骨骼發育減慢
巴比妥酸鹽 大部分無明顯影響，但Nembutal會抑制初生嬰兒吸吮
抑制甲狀腺藥物 可使胎兒甲狀腺腫大，降低甲狀腺功能
嗎啡類藥物 抑制胎兒呼吸能力，造成胎兒毒癮，甚至死亡
[HIGHLIGHT-2] 物理性、化學性與感染性刺激對胚胎、胎兒發展的影響
刺激類別 影響
物理性
放射線〈如X-光〉
任何一種器官接可能受影響
化學性
維他命A
維他命D
酒精
可體松（cortison）
油漆揮發物
大量使用可造成兔唇、眼傷及其他問題
大量使用可能造成嬰兒智力不足
酗酒可能造成嬰兒智力不足
可能造成兔唇
長期曝露可能造成嬰兒智力不足
感染性
德國麻疹（morbilli）
腦受傷
fetal alcohol syndrome （FAS）:
an assemblage of disorders, chief among which are permanet and irreparable mental retardation and facial defromities, including deformed limbs, and malformed genitals. Leraning disabilities and behavioral problems can also result.
Polycholorinated bipheryls（PCBs）:
按字面上的意義，這是指由很多氯分子與兩個苯基一起組成的分子，台灣把它翻譯成多氯聯苯，當「孕婦因多氯聯苯中毒，使嬰兒透過胎盤受到多氯聯苯影響，以致胎兒出生時皮膚深棕色素沈著，全身黏膜黑色素沈著，發育較慢，很像一瓶可口可樂，故以「可樂兒」稱之，其他如體重過輕，黃疸、眼球突出、頭骨點狀鈣化，肝脾腫大，腳跟突出，皮膚脫落，眼部乳酪狀分泌，免疫功能低下，都是可樂兒的畸型表現。」（引自國立高雄師範大學科學教育研究所江新合教授的網頁多氯聯苯後患無窮）。
除了 FAS 與 PCBs 之外，還有那些環境毒素會引發疾病？（請參考江新合教授的網頁）
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Capabilities of the newborn/neonate:
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I.哲學的看法
A. Nurture論
哲學家Aristotle與John Locke皆認為嬰兒如同一張白紙（tabula rasa, blank slate）一般，
Willam James也贊同此一看法
B.Nature 論
哲學家Plato認為嬰兒出生後已具有某些特定的能力
心理學家Jean-Jacques Rousseau以nativist position來形容
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II.感官能力
1.嬰兒的視覺
R. Fantz 於1961年開始，用一個極簡單的方法來探討嬰兒對視覺圖形（visual pattern）的辨識能力。這是近代嬰兒知覺研究的開始。
嬰兒仰臥在一個小屋裡，小屋頂端有一個小觀察孔，研究人員可從此孔觀察嬰兒眼光注視的方向。小屋頂端內面，嬰兒可以看見之處，左右兩邊各放置一張圖形。研究人員可以由嬰兒注視左右兩張圖形的時間來推斷：
（1）嬰兒是否能分辨不同的圖形；
（2）嬰兒是否對一些圖形較為偏好。
Fantz 以這種簡單的儀器，得到幾個重要的結論：
（1）嬰兒不但能區辨不同的圖形，而且偏好較為複雜的形狀。
（2）由4天大的嬰兒已具備區辨，並且偏好複雜圖形看來，這種能力應是先天性的（innate）。
（3）由（1）及（2）看來，初生嬰兒的視覺世界絕非如傳統上所認為的一片混亂及空白。
2.嬰兒的聽覺
嬰兒的聽覺閾比成人要高（亦即對聲音的敏銳度較低）。 對高頻的敏銳度，嬰兒與成人相差有限，但在低頻時（如400赫以下），嬰兒與成人的差異約為25分貝。
目前研究的結論是：
（1）嬰兒由6個月到12個月，聲音的敏銳度平均增加5到7分貝。
（2）由嬰兒期（6個月）到成人，敏銳度增加到約25分貝。
（3）嬰兒對高頻的聲音（一萬赫以上），敏銳度與成人相差無幾，發展上敏銳度的增加主要是在低頻的範圍。
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III.運動能力
1.反射動作
A.原始反射
自保與攝食是原始反射的功能。由反擊動作中，也可以看到人類在進化過程中和其他動物的關連。例如手掌、腳掌的抓握反射（palmar grasping 及plantar grasping），一方面可以保護嬰兒不落地（如捉住母親的毛髮），一方面也可以看出與猿猴類似反射的關連。以下就幾種較為普遍的原始反射做簡略說明。
墨洛反射（moro reflex）
是小兒科醫生最常用以檢驗嬰兒的項目。嬰兒仰臥時輕敲腹部或使其瞬間失去平衡，都會引發嬰兒雙臂外伸、手掌攤開的反應。這就是墨洛反射（圖（a））。由初生到5、6個月都可以看到這種反射，尤其是初生的前數週。以後反應強度減弱，最後變成震驚反射（startle reflex）（圖（b））。震驚反射是對大聲、或其他強烈刺激的反應，型態以四肢內收為主。6個月以後如果墨洛反應依然存在，可能表示中樞神經功能異常。
吸吮反射（sucking reflex）
是嬰兒攝食的途徑。只要將大小適合的物件放入嬰兒嘴裡，就能引發其吸吮。吸吮反射大約在3個月時漸漸轉換成自主的吸吮動作。和吸吮反射關連密切的另一種反射是尋覓反射（search reflex）。只要輕撫面頰，就會引發嬰兒轉向撫摸的方向，這是找尋奶頭的反射。尋覓反射持續時間較久，可能維持到周歲。
刺激初生嬰兒手部會引起手掌緊握刺激它的物件，這就是手掌捉握反射（palm grasping reflex）（圖（c））。這個反射最強勢在出生頭2個月。第四個月以後應消失。以物件輕觸腳掌，最初的3個月會引起腳掌外張，3、4個月以後，神經肌肉控制較成熟後，外張的反應即變成捉握反應。較早期出現的外張反應叫巴金斯反射（Babinski reflex）（圖（d））；後來出現的叫腳掌捉握反應（圖（e））。
B.體態反射
外觀上，體態反射動作極類似日後發展出來的自主動作。這些反射動作功能上主要是保持身體的平衡。例如迷宮正姿反射（labyrinthine reflex）（圖（f））就是保持平衡的動作。其反應為，在坐直時，若身體傾斜，頭部會向反傾斜方向偏，其作用是維持頭部的正姿。這個反射出現於出生後第2個月，然後在周歲後變得更強，這是嬰兒保持正姿的一項重要反射。
（三）走步反射、游水反射、爬行反射
另外有三種反射動作，與成人的自主動作極相似。這三種反射分別為走步反射（stepping reflex）（圖（g））、游水反射（swimming reflex）、爬行反射（crawling reflex）（圖（h））。初生數天的嬰兒有兩項特殊的能力是較大嬰兒所無，那就是走步與游水。如果將2、3個星期大的嬰兒扶起，直立於平台上，向前牽引，即會引起他向前走。但是4、5個月大的嬰兒在同樣情況下。它的雙腳會僵在原地，，直到身體傾倒。3個月以前的嬰兒走步是反射動作，跟成人走步不同。成人走步是由大腦皮質的運動區（motor area）所控制，而反射則由較原始的腦組織所控制。由反射動作轉化成自主動作之間的時期，大腦皮質會抑制反射動作，因此4、5個月大的嬰兒既無反射走步亦無自主走步。
游水是初生嬰兒的另一項能力。將2星期大的嬰兒放入水中，他一方面會閉氣，一方面會規律的游水前進。這種能力在第5個月即消失。如果沒有訓練，大部份的人終生不會再有游水的能力。
爬行反射的動作與嬰兒游水動作很相似。如果將嬰兒俯臥於床上，以指按一隻腳背心，就會引發嬰兒爬行的動作，這個反射也在4個月左右消失。真正的自主爬行要到第七個月才開始出現。其間的三個月是反射變為自主控制的轉換期間。
新生兒所表現的全身性或局部性的動作，雖缺乏組織與協調，又散漫無目的，但非常重要，日後複雜且具協調性的動作，就是奠基於這些動作上。
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動作發展
動作項目 50% 95%
抱起時頭部穩定 頭部穩定 2.0〈月〉 2.9〈月〉
頭部平衡 2.7 4.3
俯臥時舉起身體 舉起頭部 2.0 3.8
以手支持胸部舉起 3.9 6.0
翻身 由仰臥到側臥 5.4 7.7
由仰臥到俯臥 6.5 8.9
坐 須扶持才能坐 3.1
單獨坐30" 6.2 7.9
單獨坐得很穩 6.8 8.6
爬行 俯臥時有爬行動作 3.4 4.8
匍伏前進 6.9 9.0
手與膝蓋爬行 7.6 10.3
四肢爬行 10.0 13.3
站 能伏物站立 6.9 8.9
單獨站立 10.9 14.7
行走 踏步動作 8.4 11.2
扶持行走 9.1 11.6
單獨走 12.0 14.9
踩粉筆線走 22.9 28.2
上下樓梯 扶持上樓梯 15.7 21.4
扶持下樓梯 17.2 22.3
獨自上樓梯 22.4 29.8
雙腳交替上樓梯 30+ 30+
雙腳交替下樓梯 30+ 30+
跳遠 4-14吋 26.6 30+
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神經系統的發展
初生嬰兒大腦並未發育完整。整體來說，中腦（midbrain）及腦幹（brain stem）的部份發育較成熟，大概在出生得時候就已經全部發展完成，緊接著是中腦的發展，大腦皮質（cortex）則最落後，在腦皮質的發展中，最先是 sensory cortex 與 motor cortex 的發展，接著是associaiton cortex的發展。
由進化的過程來看，腦幹是最早出現的組織，中腦其次，大腦皮質最後出現。這個順序也是個體發展時的成長順序，同時也是配合認知能力的發展[亦即出生後知覺與體動區發展最快，隨後為聯合區（與解題，推理，記憶，語言能力有關）]。
中腦及腦幹正常的功能與生存最基本的要求有關，如呼吸、心跳、體溫的維持，及注意力等。這些功能在初生嬰兒身上已發揮功用。大腦皮質主掌自主動作、記憶、知覺、思考、認知等高層次的功能。這些功能在初生嬰兒並不明顯，這與大腦皮質的發展較慢有關。
兩歲前神經系統發展迅速，而後發展速度漸緩，至六歲，90%的神經系統發展完成。成人後至80歲，我們腦重量減少5%，但神經連結繼續發生。
兒童期與青少年期（Childhood and Adolescence）
1.發展速率：
2-10歲無性別差異，10-12歲女性高於男性，12-14歲男性的發展速率才追上女性，到16歲，兩性的發展速率開始減慢。
2.青春期（puberty）：
大約在11-13歲，開始由兒童期進入青春期，青春期的意義之一是具有生殖能力，第二性徵的出現，包括女性的初經（menarche）等等。由生理的層次，女性的生理在11-13歲即具有生殖能力，但是由生理的角度，為什麼仍認為女性尚未成年之前不宜懷孕？（不考慮其他因素）
成年期（Adulthood）
1.體重與身高的變化：
身高的變化在青少年期轉換至成年期的之間停止，而體重在一生之中都在變化，但在30歲之後，體重的增加可能會造成生命的威脅。
2.其他的變化：
在女性包括停經（menopause）、更年期與骨質疏鬆症等，在男性則包括更年期與中年危機等。
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認知發展研究中的基本問題
哪些問題是有關認知發展而我們必須回答的？
What cognitive processing capabilities does the newborn have?
At what ages do infants, children, and adults first demonstrate various kinds of competencies, and what do these competencies tell us about the individual as the whole? Are there critical periods for the acquisition of these competencies in which learning of a skill must be accomplished in order for it to be accomplished at all ?
What causes progressive, developmental changes in cognition, and what causes individual differences in these developments? What are the relative roles of maturation （nature） and learning （nurture） in cognitive development?
To what extent is development stage-like and discontinuous, and to what extent is it smooth and continuous -- an uninterrupted, gradual progression?
To what extent is development domain general, and to what extenet is it domain specifit?
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認知發展理論
有哪些主要的認知發展理論？
a. The Cognitive-Developmental Theory of Jean Piaget
將認知發展分成四個階段：sensorimotor, preoperational, concrete operation, and formal opertional stages，
b. The Cognitive-Developmental Theory of Lev Vygotsky
Lev Vygosky的主要想法包括internalization, zone of proximal development or ZPD。
c. The Informaiton-Processing Theories of Cognitive Development
以訊息處理的角度說明認知的發展，包括訊息的decode, encode, transfer, combine, store, and retireval等處理以及problem solving。
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成人的認知發展
成人的思考模式和青少年與兒童有什麼不同？
fluid intelligence與crystallized intelligence的速率之改變與plasticity的改變。
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與發展相關的用詞
Growth（生長）量的增加（quantitative linear increases in amounts in which we start out knowing and thinking just a little and end up knowing and thinking a great deal more.）
Development（發展）量的增加與質的複雜化（encompasses qualitatative changes in complexity, often also accompanied by quantitative increases in size or amount.）
Cognitive developement, the study of how mental skills bulid and changes with increasing physiological maturity and experience.
Maturation（成熟）生理上的進展，如老化
Learning（學習）因經驗而有的改變
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遺傳與環境（nature vs nurture）對發展的貢獻
遺傳與環境對發展的影響，基本上項一個銅板的兩面。
在觀念上對它們要區分，但在實際的發展過程中，它們實在密不可分。個體若沒有遺傳訊息（genetic code），無法踏出成長的第一步。同樣的，任何成長中的個體，皆必有賴適當環境的支持。
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認知發展
什麼造成認知發展？什麼造成認知發展上的個別差異？
發展是階段式的或連續的？
認知發展是領域特定（domain specific）或領域一般（domain general）？
發展是階段式的或連續的？
階段指的是
一組行為發生的順序是不可以變更的。
每一階段的認知結構在職上與其他階段不同。
在此定義下，認知發展不容易清楚畫出階段來。
認知發展是領域特定或領域一般？
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Piaget的認知發展理論
Piaget的理論概念中，最基本的概念之一是同化（assimilation）與調適（accommodation）。這兩個相輔、相成的概念是Piaget解釋認知成長的基礎。
什麼是同化？同化是指一個生物個體將外界的東西納入自己的體系中。最簡單、具體的現象是進食。外界的東西（食物），經過我們的消化系統而被納入體內，變成身體的一部份。在行為的層面，外界的東西是一個刺激（stimulus），我們對刺激的反應相當於把刺激納入自己的認知結構。例如一個嬰兒看到一個東西後把它捉在手中，就反映了同化，因為捉東西是嬰兒認知的方式，（也是嬰兒認知結構的一部份），外界的一個東西（刺激）被嬰兒捉住了，反映出應而嬰兒以其現有之認知結構去納入一個外界的刺激。又比如，成人看到一樣東西，認出它是汽車，這也是同化。因為，成人認知結構中有汽車這個概念，外界的一個東西被認為是汽車，代表外界的這一個刺激可以納入成人「汽車」這個概念裡。嬰兒以動作（手抓）成人以概念（汽車）來吸收外界刺激 。這反映出了成人與嬰兒認知結構的差異。
調適（accommodation）是生物個體在同化外界事物的過程中，受外界事物的影響而產生的變化。再以進食為例，再攝取不同的食物時，因為食物性質的差異而引起個體本身的變化就是調適的現象。行為上，我們若亦現有之認知結構無法完全納入外界刺激時，便不得不在若干程度上修正自己的認知結構以適應外界之刺激。例如一個小孩子看到一輛車子，叫它車；但父親告訴他這是機車，孩子便產生了一個新的概念（修正原有之結構），來適應這種新看到的刺激，使原有之汽車概念分化出新的概念。
認知發展的四階段
（一） 感覺動作期
Piaget的每一個階段，都代表那個階段的認知結構。嬰兒由出生到語言出現大約一年半或兩年的時間內，最大的特點就是依動作，靠知覺為思考基礎，因而稱其為感覺動作期。例如一個成人看到一個球，心中就知道是球，且知球有許多用功能（可以滾、可以丟、可以拍），他不必以動作來表明其知識。但一個嬰兒是以行動來表明其對球的認識。
（二） 前運作期（pre-operation stage）
前運作期是由感知動作的認知轉成運作（operation）認知的一個過渡階段。 運作是Piaget理論中的另一個重要概念，與基模有密切的關係。運作（operation），最原始的概念來自於數學。數學中加、減、乘、除，都是運作，它是一套操作數目的規則。它的特性是抽象，不拘操弄對象之特性（我們可以加香蕉，也可以加人，無論什麼東西都可以用運算規則來操作，只要有數目）。
前運作其在發展年齡上，大約是學前階段（2至7歲）；由於語言及其他符號表徵能力（如象徵遊戲（symbolic play）畫圖、延遲模仿（deferred imitation））的出現，此時兒童不但可以突破現時（now）現地（here）的限制而思考未來（比如說，明天去動物園）及回憶過去，他也可以想像未曾見過、或經驗過的事件而產生創造性的思考成果。雖然如此，他思考上有相當的侷限。例如，他推理方是十分不完整：看到天上的月亮位置一直不變就認為月亮是跟著他走；能從家裡走到學校卻無法推論家裡與學校的相對位置（無法畫出方向圖）；也常常不能理解笑話的幽默；對事物的判斷往往以直覺（perceptual intuition）而非以觀念（conceptual）為基礎。所以，把五顆糖散開來放會使他覺得比同樣五顆糖集中一起要多，因為前者看起來佔的面積大些。這種種的行為都反映了學前兒童認知的特色。因此這一階段的兒童在認知運作上與成人的運作邏輯有一段距離因此稱前運作期。
（三） 具體運作期
具體運作其雖然比前運作期進步了一大段，但尚未達到最高階段。因為他有另外一種侷限，那就是運作只能在具體的事物上進行。比如說，我們給具體運作期的兒童三支長短不一的竹棒，要他依長短排列，他能做得很好。但以符號（語言）方式作同樣的問題，他便無法回答。例如問他：張三比李四高，李四比趙五矮，誰最高？他因為無法看到真實（具體）的物件或人，便無法作答。
（四） 形式運作期
形式運作是指運作能完全脫離具體的內容，以形式方式（form）操作。形式與內容的區分可以用加法來說明。如果我們把兩根香蕉和三根香蕉放在一起，知道共用5根香蕉，這是有內容（香蕉）的加法。如果我們僅以數學符號為加法的運作（即2+3=5），則是形式操作。具體運作期的侷限就是兒童擺脫不了具體內容，而形式運作的進步在於運作的一切規則可以完全形式化，不必在藉助實體。這種能力通常在國小5、6年級的學生出現，到國中畢業十。便趨於穩固。
形式運作的特徵是思維依假設—演繹（hypothetical-deductive）的過程進行。因此面對問題時能考慮到所有的可能性。例如，我們拿3個盛液體的試管，要形式運作期的青年找出那些液體加在一起會出現紅色。他會想3種東西，邏輯上有4種混合方式（即AB﹑BC﹑AC及ABC）。這個結論不須實際混合液體便可先行得出。至於到底那種混合會出現紅色，當然要看實際結果。
Piaget的認知發展理論評鑑
認知發展不都可以以階段來描繪
階段年齡的正確性
Piaget的研究對想為西方兒童，因此推演出來的理論是否可用到飛西方兒童身上？
在Piaget作業上表現不好不是因為不成熟而是學習條件造成的。
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後 Piaget 理論
第五階段論：問題思索，且有足夠能力找到問題所在。心智上操弄不同的可能性以找出解答。是一種自問自答的思考（dialectical thinking）。
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Lev Vygotsky的認知發展理論
內化（internalization）
最佳發展區（zone of proximal development, ZPD）：
在實際表現出的能力與經人提醒而能發揮出的潛能間的發展區域。
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資訊處理模式下的認知發展理論
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發展的研究方法
橫斷法（cross-sectional）
例：不同年齡兒童對權威的看法
不同年齡兒童對數的理解
縱貫法（longitudinal）
例：性格的變與不變
注音符號學習對閱讀能力的影響
序列設計（sequential）
例：不同年紀開始使用含氟牙膏對牙齒的影響
橫斷法 縱貫法
優點
簡單易行，省時省力，有時效。
統計分析簡單，資料較易處理。
沒有重複測所帶來的不良後果。
能保留發展趨勢的資料。
個別發展的形式〈pattern〉清楚。
發展時前期事件對後來行為的影響得以顯現。
缺點
無法提供個體變化的資料。
無法顧及同齡兒童的個別差異。
無法顧及斷代間文化或環境改變所引起的差異。
費時、費力。
重複測驗影響行為的客觀性。
統計上對形式〈pattern〉資料較難處理。
社會變遷所造成的影響。
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研究的倫理
尊重（零傷害）
受試有知的權力與拒絕合作的權力
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最後更新日期：02-06-01 04:09.（香港時間）