פלאנגן ושניידר במטא אנליזה שבדקה את הקשר בין יכולות קוגניטיביות לחשבון

 

מיודענו דון פלאנגן וג'ואל שניידר (אחד ממפתחי מודל ה – CHC) ביחד עם חוקרים נוספים ובראשם Niileksela ערכו מטא אנליזה שבדקה את הקשרים בין היכולות הקוגניטיביות לבין מבחני חשבון. המאמר פורסם ממש עכשיו, ביולי 2026.

המחברים השתמשו בנתונים ממדריכים טכניים של 122 מבחנים קוגניטיבים.
במאמר קודם של AMLAND וחבריה משנת 2025, נמצאו מתאמים של 0.25-0.50 בין כישורי שפה, יכולת מרחבית וזיכרון עבודה לכישורי חשבון שונים. מודעות פונולוגית, זיכרון עבודה מילולי ויכולת מרחבית היו קשורים ליכולת לפתור תרגילי חשבון; הבנת שפה, זיכרון עבודה חזותי ויכולת מרחבית היו קשורים ליכולת לפתור בעיות מילוליות.

במחקר הנוכחי בדקו מתאמים בין מבחנים בלבד, לא בין אינדקסים (הרכבים של מבחנים). המדגמים כללו ילדים ומבוגרים עם הישגים תקינים במתמטיקה. לא נכללו ילדים ומבוגרים עם קשיים במתמטיקה.

במטא-אנליזה נכללו רק מבחנים שנחשבו על ידי החוקרים לסמנים טובים של היכולות הקוגניטיביות הרחבות או הצרות. כאן לדעתי יש הפסד גדול. הם נותנים דוגמה של מבחן שלא נכלל במטא-אנליזה: חזרה על מילות תפל. זהו מבחן נהדר שבודק הן זיכרון עבודה והן מודעות פונולוגית. בגלל שהוא מדד טוב של שתי היכולות הללו, ולא מדד טוב של אחת מהן בלבד, הוא לא נכלל באנליזה. חבל מאד, כי כך אנחנו מקבלים הרבה פחות מידע על הקשר בין מבחנים טובים ושימושיים לבין היכולות הקוגניטיביות. מצד שני אפשר להבין את השיקול, מכיוון שהם רצו לקבל תוצאות נקיות ומדויקות של הקשר של כל יכולת לתפקודי חשבון.

החומר המצורף למאמר אמור לכלול את הסיווגים של כל המבחנים ליכולות רחבות וצרות ואת כל המתאמים בין כל המבחנים. זה מקור מאד חשוב בשבילנו, אבל לא הצלחתי לפתוח ולהוריד אותו... מקווה שהבעיה תתוקן.

באופן כללי נכללו במטא-אנליזה זו 47 אלף מתאמים בין מבחנים. כמות בלתי נתפסת.

מבחני החשבון בדקו חמישה תחומים עיקריים:

חישובים מתמטים – יכולת לפתור תרגילי חשבון בארבע פעולות החשבון.

שטף חשבוני – יכולת לפתור תרגילי חשבון בארבע פעולות החשבון במהירות ובשטף, ולהשתמש בפרוצדורות מתמטיות בצורה יעילה, מהירה ומדויקת.

פתרון בעיות בחשבון – פתרון בעיות מילוליות בחשבון.

ידע חשבוני – ידע על תוכן מתמטי, על מושגים מתמטים ולא על פרוצדורות.

חוש כמות – יכולת להשוות בין כמויות גדולות של אובייקטים במהירות ומבלי לספור אותם, ולדעת איפה יש יותר, יכולת לאמוד כמות גדולה של אובייקטים. אומדן על ציר המספרים (למקם מספר על ציר מספרים שמסומן רק בקצותיו), הבנת המשמעות הכמותית של המספר. במטא-אנליזה זו השתמשו בעיקר במבחנים שבדקו את חוש הכמות במבחן הוודקוק-ג'ונסון 4 ו – 5. מבחנים ספציפים אלה לא בודקים את חוש הכמות בצורה נקיה אלא בודקים תפקודים נוספים כמו מניה וחישובים מנטלים.

כל המתאמים בין מבחני החשבון והיכולות הקוגניטיביות היו חיוביים, מובהקים סטטיסטית ורובם היו בסדר גודל של 0.3-0.5. אפשר להתרשם מהמתאמים בטבלה 1 שהכנתי (לחצו להגדלה).
 

טבלה מס. 1 מתאמים בין היכולות הקוגניטיביות לתפקודי חשבון


מהטבלה אפשר ללמוד שהיכולת הפלואידית, הידע המגובש, וקיבלת זיכרון העבודה היו היכולות עם המתאמים החזקים ביותר עם חישובים מתמטים, פתרון בעיות בחשבון, ידע חשבוני וחוש כמות.

מהירות העיבוד היתה קשורה במיוחד לשטף החשבוני.

העיבוד החזותי והשמיעתי, יעילות למידה ושטף שליפה השפיעו באופן מובהק אך פחות חזק על תפקודי החשבון השונים.

המחברים ערכו גם ניתוח נתיבים SEM ANALYSIS. ניתוח זה בודק האם רשת מוצעת של קשרים מתאים לנתונים. ניתן לראות בניתוח כזה השפעות ישירות ועקיפות בין משתנים (עקיפות, כלומר משתנה א' משפיע על משתנה ב' דרך משתנה ג').

מקדמי הנתיבים בניתוח כזה מציינים עד כמה עליה בסטית תקן אחת ביכולת קוגניטיבית מסוימת משפיעה על הביצוע ביכולת מתמטית (ביחידות של סטיות תקן). כלומר, כאשר הציון ביכולת קוגניטיבית מסוימת עולה בסטית תקן אחת, בכמה סטיות תקן יעלה הציון בחשבון. למשל, מקדם נתיב של 0.45 בין ידע מגובש לחישובים מתמטים אומר שעליה של סטית תקן אחת בידע מגובש קשורה לעליה של 0.45 סטית תקן בחישובים מתמטים. אם הציון בחישובים מתמטים מתפלג עם ממוצע 100 וסטית תקן 15 (כמו ציוני הוודקוק), המשמעות היא שעליה של סטית תקן אחת בידע מגובש עשויה להוביל לעליה של 6.75 נקודות בציון בחישובים מתמטים. כלומר, תיאורטית, ילד שקיבל ציון 75 בידע מגובש וציון 80 בחישובים מתמטים, ומשפר את הציון בידע מגובש ל – 90 (שיפור של סטית תקן אחת), עשוי לשפר את הציון בחישובים מתמטים ל – 86.75.

בטבלה מס. 2 מופיעים מקדמי הנתיבים הקשורים להשפעות ישירות ועקיפות של היכולות הקוגניטיביות על החשבון. בצבע חום מופיעות השפעות חזקות ובצבע שחור השפעות חלשות יותר, שהן עדיין מובהקות.


טבלה מס. 2: מקדמי הנתיבים בין היכולות הקוגניטיביות לתפקודי חשבון

אפשר לראות שהידע המגובש, היכולת הפלואידית, מהירות העיבוד וגם קיבולת זיכרון העבודה (במידה מסוימת) קשורים מאד לכישורי החשבון השונים.

הידע המגובש קשור לכל כישורי החשבון מלבד שטף חשבוני. הקשר החזק ביותר נמצא עם פתרון בעיות מילוליות בחשבון ועם ידע של תוכן חשבוני ומושגים חשבוניים. כדי להתמודד עם שני סוגי התפקודים הללו הילד צריך להיות בעל אוצר מילים חשבוני מפותח (מונה, מכנה, שבר עשרוני, מספר ראשוני, מקבילית, מתומן וכו'), וכן יכולת לחלץ משמעות מתמטית ממשפטים הכתובים בבעיה מילולית.

היכולת הפלואידית קשורה אף היא לכל כישורי החשבון. אין צורך להסביר שתפקוד בחשבון דורש חשיבה מופשטת (למשל, תרגום בעיה מילולית לשפת החשבון, יצירת אסטרטגיה לפתרון הבעיה, הבנת מושגים חשבוניים מופשטים ויכולת לבצע בהם מניפולציה).

מהירות העיבוד תורמת לכל תפקודי החשבון בכך שהיא מיעלת את תהליכי החישוב. היא עובדת עם קיבולת זיכרון העבודה. ככל שמהירות העיבוד גבוהה, נצליח לגמור את החישוב לפני שהמידע בזיכרון העבודה דועך.  

מעבר לארבע היכולות הללו נמצאו קשרים נוספים בין היכולות הקוגניטיביות לתפקודי חשבון:

העיבוד החזותי קשור במיוחד לחוש הכמות. אולי זה קשור למטלות כמו אומדן על ציר המספרים, החלטה איזו מבין שתי ערימות של אובייקטים מכילה כמות גדולה יותר שלהם, החלטה איזה מבין שני מספרים קרוב יותר למספר שלישי. כל אלה כנראה נשענים גם על עיבוד חזותי.

העיבוד השמיעתי היה קשור לפתרון בעיות בחשבון אבל גם לחישובים מתמטים ולשטף חשבוני. העיבוד השמיעתי עומד בבסיס היכולת של ילד לספור בעל פה. הילד לומד את רצף מילות המספר כמעין מילת תפל או רצף פונולוגי (אחדשתייםשלושארבעחמש) שאותו הוא מפרק בהדרגה ומתאים כל מילת מספר למשמעות הכמותית שלה. גם היכולת לספור אוטומטית אחורנית מעשר קשורה לעיבוד פונולוגי. כך גם היכולת לספור אוטומטית בזוגות ממספר זוגי (למשל, ארבע, שש, שמונה, עשר, שתים עשרה וכו'). הרצפים האוטומטים והפונולוגיים הללו מהווים בסיס ללמידה של מניה ואחר כך ללמידה של פעולות החשבון, במיוחד חיבור וכפל.

שטף השליפה היה קשור לשטף החשבוני. ממצא זה מדגיש את הקשר בין מבחני שיום מהיר כמו RAN, בו הילד צריך לשלוף במהירות ובשטף את המילה המתאימה לגירוי החזותי שהוא רואה, לבין היכולת לשלוף במהירות ובשטף פתרונות לתרגילי חשבון פשוטים בארבע פעולות החשבון.

יעילות למידה נמצאה קשורה בקשר חלש יחסית לכישורי חשבון.
באופן כללי נמצא במטא אנליזה זו שהיכולות הקוגניטיביות מסבירות 53% מהשונות בציונים במבחני חישובים מתמטים, 35% בשונות של הציונים במבחני השטף החשבוני, 67% מהשונות במבחני פתרון בעיות בחשבון, ו- 43% מהשונות בציונים במבחני חוש הכמות. בממוצע, כישורי החשבון היו במתאם הגבוה ביותר עם היכולת הפלואידית (0.52), לאחר מכן עם ידע מגובש (0.43), זיכרון עבודה (0.40) ועיבוד חזותי (0.30).

המחברים מצאו גם מתאמים מובהקים בין יכולות צרות של הידע המגובש, היכולת הפלואידית, זיכרון העבודה והעיבוד החזותי וכישורי חשבון. לא אכנס לפירוט הממצאים הללו כאן. אבל משהו שכן כדאי להתייחס אליו זה הקשר בין זיכרון עבודה מילולי לידע חשבוני ובין זיכרון עבודה חזותי לחישובים חשבוניים. בספרות המקצועית הקשרים הללו נמצאים שוב ושוב. יתכן שחישובים חשבוניים נשענים בחלקם על תנועה על ציר מספרים מנטלי.

 

Niileksela, C. R., Hajovsky, D. B., Cocar-Montenegro, F. P., Schneider, W. J., Flanagan, D. P., & Alfonso, V. C. (2026). Cognitive–Mathematics Relations: A Meta-Analysis of Norm-Referenced Standardized Test Batteries. Journal of Intelligence. https://doi.org/10.3390/jintelligence14070142

מפל התפתחותי: השפעת מהירות העיבוד וזיכרון העבודה על היכולת הפלואידית

 

 ארבעה מפלים של טילים מאיראן על הישוב שלי הבוקר, ואני יושבת בממ"ד וכותבת פוסט על מפל של יכולות קוגניטיביות - סוג של אסקפיזם.

מהירות העיבוד נחשבת לעתים ליכולת פשוטה, טכנית, שאינה קשורה לחשיבה גבוהה, ושתרומתה לרמת המשכל הכללית היא נמוכה.

אולם מסתבר שמהירות העיבוד משחקת תפקיד חשוב בהתפתחות היכולת לחשיבה מופשטת. בסדרה של מחקרים שמופיעים בטבלה למטה נמצאה תופעה של מפל התפתחותי: עליה עם הגיל במהירות העיבוד מובילה לעליה בקיבולת זיכרון העבודה שמובילה לעליה ביכולת הפלואידית. מכיוון שתופעה זו חוזרת ומופיעה במחקרים רבים, היא ככל הנראה חזקה ביותר.

מה ההסבר לתופעת המפל? היכולת לחשוב ולפתור בעיות דורשת ביצוע מניפולציה במידע שמוחזק בזיכרון העבודה. כמות הפריטים שאנחנו יכולים להחזיק בזיכרון העבודה היא מוגבלת, ופריטים אלה דועכים אם לא משננים אותם "בלב", או אובדים בשל הפרעות. החוקר Salthouse (1996)  טוען שעיבוד מהיר יותר משפר את זיכרון העבודה בכך שהוא מאפשר לאדם להשלים את תהליך החשיבה לפני שהמידע בזיכרון העבודה דועך. מהירות העיבוד עוזרת להשלים את תהליך החשיבה גם כאשר תנאי הסביבה מגבילים את הזמן בו המידע זמין, למשל כאשר מעבדים שפה דבורה.

בגלל שכמות המידע שניתן להחזיק בזיכרון העבודה מגבילה את יכולת החשיבה, קיבולת גבוהה יותר של זיכרון עבודה קשורה לחשיבה טובה יותר, כלומר ליכולת פלואידית גבוהה יותר.

מודל המפל מדגיש שהיכולות הקוגניטיביות משפיעות זו על זו ולא עובדות כל אחת בנפרד. לכן, כשיש לילד כמה יכולות נמוכות, ההשפעה של כל ההנמכות ביחד גבוהה יותר מההשפעה של כל הנמכה בנפרד. כל אחת מהיכולות הנמוכות "מושכת" את היכולות הנמוכות האחרות עוד יותר למטה.

כאשר יש לילד מספר יכולות נמוכות, כדאי לחשוב מהו מוקד הקושי, מה מבין היכולות הנמוכות היא היכולת העיקרית שפוגעת בתפקוד של הילד (בקריאה, כתיבה, חשבון ו/או בתפקוד החברתי והרגשי), וכיצד יכולת זו משפיעה לרעה על היכולות האחרות.

כאשר היכולות הנמוכות הן מהירות עיבוד, זיכרון עבודה ויכולת פלואידית, מודל המפל מצביע על מהירות העיבוד כמוקד קושי ראשוני שגורר אחריו הנמכה בזיכרון עבודה וביכולת הפלואידית. כך, הנמכה במהירות עיבוד עלולה להגביל את ההתפתחות של היכולת הפלואידית.

טבלה מס.1: מחקרים שבדקו את מודל המפל

מחקר	מה עשו	מה מצאו
Fry and Hale, 1996	ילדים בני 7-19 עברו מבחנים שבדקו מהירות עיבוד, זיכרון עבודה ויכולת פלואידית (מטריצות רייבן)	עליה עם הגיל במהירות העיבוד הובילה לעליה בקיבולת זיכרון העבודה שהובילה לעליה ביכולת הפלואידית.
Kail, 2007	ילדים בני 8-13 עברו מבחנים שבדקו מהירות עיבוד (התאמה חזותית ואיתור ציורים מהיר מהוודקוק), זיכרון עבודה ויכולת פלואידית (מטריצות רייבן). הילדים נבחנו שוב שנה לאחר המבחן הראשון.	עליה עם הגיל במהירות העיבוד הובילה לעליה בקיבולת זיכרון העבודה שהובילה לעליה ביכולת הפלואידית. זה התקבל הן בקבוצות הגיל השונות והן בין המדידה הראשונה לשניה.
Nettelbeck and Burns, 2010	ילדים בני 8-14 עברו מבחנים שבדקו מהירות עיבוד, זיכרון עבודה ויכולת פלואידית.	עליה עם הגיל במהירות העיבוד הובילה לעליה בקיבולת זיכרון העבודה שהובילה לעליה ביכולת הפלואידית.
De Alwis et al., 2014	ילדים בני 6-12 עברו מבחנים של מהירות עיבוד, זיכרון עבודה, יעילות למידה (דומים ל- REY AVLT - ריי שמיעתי) ויכולת פלואידית (מטריצות ממבחן WISC4 ומהרייבן).	עליה עם הגיל במהירות העיבוד הובילה לקיבולת גדולה יותר של זיכרון עבודה שהובילה ליכולת פלואידית גבוהה יותר. יעילות למידה לא הסבירה שונות ייחודית ביכולת הפלואידית מעבר לשונות שהוסברה על ידי זיכרון העבודה.
Kail et al., 2016	ילדים בני 6-13 עברו שישה מועדי בחינה (לאורך שנתיים וחצי) בהם נבדקו מהירות עיבוד (התאמה חזותית ואיתור ציורים מהיר מהוודקוק), זיכרון עבודה ויכולת פלואידית (מטריצות רייבן). השוו בין הביצועים של הילדים בשלוש נקודות זמן.	מהירות עיבוד הובילה ישירות לשיפור ביכולת הפלואידית. התקבלה עדות חלשה יותר להשפעה של מהירות עיבוד על היכולת הפלואידית באמצעות זיכרון העבודה. זיכרון עבודה במועד הראשון ניבא יכולת פלואידית במועד השני.
Tourva and Spanoudis, 2020	נבדקים בני 7-18 עברו מבחנים שבדקו מהירות עיבוד (זמן תגובה לגירויים פשוטים, למשל להחליט כמה שיותר מהר אם חץ פונה ימינה או שמאלה, אינהיביציה, זיכרון עבודה, יכולת פלואידית (סידור קוביות ומטריצות) וידע מגובש (אוצר מילים וצד שווה).	עליה עם הגיל במהירות העיבוד שהובילה לשיפור באינהיביציה ולשיפור בזיכרון העבודה. שיפור בזיכרון העבודה הוביל לעליה ביכולת הפלואידית ובידע המגובש.

 

האם טיפול במהירות העיבוד יכול להשפיע לטובה על זיכרון עבודה ועל היכולת הפלואידית? החוקרת אליסון מאקי (Mackey et al., 2011) אימנה ילדים בני 7-9 בשני סוגים של אימון אינטנסיבי. קבוצה אחת אימנה את היכולת הפלואידית באמצעות משחקים שהיה בהם דגש על תכנון ואינטגרציה. קבוצה שניה אימנה את מהירות העיבוד באמצעות משחקים שהדגישו עיבוד מהיר ותגובה מוטורית מהירה. שתי הקבוצות עברו מבחנים שבדקו את היכולת הפלואידית (מבחן מטריצות) ואת מהירות העיבוד (מבחן קידוד מהוכסלר ומבחן איתור ציורים מהיר מהוודקוק) לפני ואחרי האימון.

הילדים בקבוצת האימון הפלואידי שיפרו מאד את הביצוע שלהם במבחן המטריצות לאחר האימון, אך לא שיפרו את הביצוע במבחני מהירות העיבוד. הילדים בקבוצה שאימנה את מהירות העיבוד שיפרה מאד את הביצוע במבחני מהירות העיבוד, אך לא שיפרה את הביצוע במבחן המטריצות. כלומר, אימון מהירות העיבוד לא השפיע לטובה על היכולת הפלואידית. מאכזב!

מצד שני, המחקר הזה מראה שאימון מהירות העיבוד מצליח לשפר את מהירות העיבוד, ושאימון של היכולת הפלואידית מצליח לשפר אותה. יתרה מזו: נבדקים שקיבלו ציונים נמוכים במבחן המטריצות לפני האימון השתפרו יותר במבחן זה בעקבות אימון היכולת הפלואידית מנבדקים שקיבלו ציונים גבוהים במבחן המטריצות לפני האימון! ממצאים אלה מדגישים בפנינו שהביצוע של ילדים במבחנים שבודקים יכולת פלואידית מושפע מחשיפה ומהתנסות במטלות דומות או בדרכי חשיבה דומות, התנסות שילדים מרקע פחות מטפח פחות חשופים לה. חשוב לקחת זאת בחשבון כאשר מעריכים את היכולת הפלואידית אצל ילדים מרקע פחות מטפח. כאשר ילדים כאלה מקבלים הזדמנות, יש להם סיכוי רב לשפר את היכולת הפלואידית.

 

 

De Alwis D, Hale S, Myerson J. Extended cascade models of age and individual differences in children’s fluid intelligence. Intelligence. 2014; 46:84–93. doi: 10.1016/j.intell.2014.05.008

Fry, A. F., & Hale, S. (1996). Processing speed, working memory, and fluid intelligence: Evidence for a developmental cascade. Psychological Science, 7,237–241.

Fry, A. F., & Hale, S. (2000). Relationships among processing speed, working memory and fluid intelligence in children. Biological Psychology, 54, 1–34.

Kail, R. V. (2007). Longitudinal evidence that increases in processing speed and working memory enhance children's reasoning. Psychological Science, 18(4), 312–313. https://doi.org/10.1111/j.1467-9280.2007.01895.x

Kail, R. V., Lervåg, A., & Hulme, C. (2016). Longitudinal evidence linking processing speed to the development of reasoning. Developmental science, 19(6), 1067-1074.

Mackey AP, Hill SS, Stone SI, Bunge SA. Differential effects of reasoning and speed training in children. Developmental Science. 2011; 14:582–590. doi: 10.1111/j.1467-7687.2010.01005.x. [PubMed: 21477196]

Nettelbeck, T., & Burns, N. R. (2010). Processing speed, working memory and reasoning ability from childhood to old age. Personality and Individual Differences, 48(4), 379-384.

Salthouse, T. A. (1996). The processing-speed theory of adult age differences in cognition. Psychological Review, 103, 403–428.

Tourva, A., & Spanoudis, G. (2020). Speed of processing, control of processing, working memory and crystallized and fluid intelligence: Evidence for a developmental cascade. Intelligence, 83, 101503.

 

 

היכולת הפלואידית

כאן תוכלו למצוא מעין מאמר חדש שכתבתי על היכולת הפלואידית. 

אפשר להגיע למאמר גם בלחיצה כאן:

https://drive.google.com/open?id=1UqogJBKnBvtzLZ5TbivClPQJBlslhs7t

 

על מה כתבתי?

שני סוגי חשיבה:  מסוג 1 ומסוג 2.

יכולת פלואידית ותפקודים ניהוליים

יכולת פלואידית והסקה

אילו סוגים של משימות בודקות את היכולת הפלואידית?

עד כמה הביצוע במבחנים הבודקים את היכולת הפלואידית מושפע מתירגול?

הבדלים בין תרבויות בביצוע מבחנים שבודקים את היכולת הפלואידית

השפעת המיצב הסוציואקונומי על הביצוע במבחנים שבודקים את היכולת הפלואידית

האם היכולת הפלואידית זהה לזיכרון לטווח קצר, או לרמת המשכל הכללית עצמה?

איך בודקים את היכולת הפלואידית באבחון פסיכולוגי?

האם וכיצד ניתן לשפר את היכולת הפלואידית?

אשמח מאד לקבל כל משוב, הערה או שאלה על מסמך זה, למייל שלי:  yogev976@bezeqint.net

Executive functions – where do they fit within CHC terminology?

 

Executive functions are cognitive functions needed to deal with new and unfamiliar tasks.  Examples of executive functions would be identifying a goal or a problem, planning how to reach that goal or how to solve that problem, choosing an action plan among alternatives, initiating the plan, monitoring the plan's execution, responding flexibly when problems arise, and inhibiting automatic responses that are not conducive to reaching the solution. 

In Adele Diamond's conceptualization (4), executive functions are composed of three components:

Inhibition:  behavioral inhibition (self control and the ability to resist temptation) and cognitive inhibition (controlling internal and external distractions and inhibiting automatic responses).

Working memory – which enables planning and monitoring progress towards   goal attainment.

Flexible thinking – which enables us to think about new solutions and to change strategy if the chosen one doesn't  lead to the preferred results. 

. 

Where do executive functions fit within CHC terminology?

When we speak about "executive functions" and about "CHC abilities" we use two different languages.  The concept "Executive functions"  belongs to neuropsychological theories.  CHC abilities are concepts belonging to psychometric theory.  Thus, asking "Where do executive functions fit within CHC terminology?" is like asking "How do you say "caucus" in French"?  There probably is no French concept which exactly parallels the meaning of "caucus" in American English. 

Nevertheless, executive functions can be placed between Fluid Ability and Short Term Memory.  The relations between them are presented in the slide below:

  

 

The relation between Executive Functions and Fluid Ability:

Flanagan and her colleagues (1) define Fluid Ability as "mental operations that an individual may use when faced with a relatively novel task that cannot be performed automatically".  These thinking processes include identifying and constructing concepts and relations, deriving conclusions, understanding consequences, abstract thinking, problem solving, reorganizing or restructuring information, inductive and deductive reasoning, classifying, creating hypotheses and quantitative reasoning.

According to this conceptualization, the common element of Fluid Ability and Executive Functions is the Flexibility in reasoning.

McGrew, in the CHC version 2 definitions, defines Fluid Ability like this:  "The deliberate but flexible control of attention to solve novel “on the spot” problems that cannot be performed by relying exclusively on previously learned habits, schemas, and scripts".

  

This conceptualization emphasizes the control of attention, and through it, the inhibition component, as a common component of Fluid Ability and Executive Functions, along with the Flexibility component.

Thus, this conceptualization brings Fluid Ability and Executive Functions closer together.  According to this conceptualization, in order to solve new problems successfully, we must recruit attentional resources and inhibit automatic and well practiced responses.

Salthouse writes:  "Contextual analyses have … revealed very strong relations of fluid cognitive ability (Gf) to constructs hypothesized to represent executive functioning  and to assorted variables postulated to represent specific aspects of executive functioning.  These patterns suggest that Gf may reflect nearly the same dimension of individual differences as executive functioning".

 

What about the relation between Executive Functions and Short Term Memory?

Short Term Memory is "the ability to apprehend and hold information in immediate awareness and then use it within a few seconds" (1).  The broad ability Short Term Memory contains two narrow abilities:  Memory Span (the ability to attend to and immediately recall temporally ordered elements in the correct order after a single presentation) and Working Memory (the ability to temporarily store and perform a set of cognitive operations on information that requires divided attention and the management of the limited capacity of short term memory".

Thus, the common element of Executive functions and Short Term Memory is the Working Memory component (by Adele Diamond's conceptualization, according to which one of the components of Executive Functions is Working Memory).

"Executive function deficits may be most noticeable in the capacity of the individual to allocate and sustain attentional resources…Attentional capacity, and to some extent divided attention, are characteristic of working memory tasks that require an individual to keep two or more sets of elements "alive" in short term memory and alternate between performing operations on the two sets of information" (5).

 

We've discussed the relations between Executive Functions and Fluid Ability, and between Executive Functions and Short Term Memory.  Now we can come full circle and discuss the relations between Fluid Ability and Short Term Memory.

 

Researchers find high correlations (0.8-0.88) between measures of working memory and measures of Fluid Ability (2).

 Lohman and his colleagues (2) note that "critics complained that some tasks used to estimate working memory in … studies were indistinguishable from tasks used to estimate reasoning" (2).

"In part, this is a problem of words. The term working memory connotes too small a construct; reasoning connotes too large a construct—especially given the way each is typically measured. Consider first the reasoning construct. In the best of these studies, reasoning is estimated by performance on a series of short, puzzle-like tasks. More commonly, it is estimated by a single test such as the Raven Progressive Matrices that uses a single item format.  Indeed, figural reasoning tests such as the Raven are typically much poorer predictors of both real-world learning and academic achievement than measures of verbal and quantitative reasoning. Whether measured by one task or several short tasks, the reasoning construct is usually underrepresented. 

On the other hand, the construct measured by the series of working memory tests is much more complex than its label suggests. These tasks generally require participants to understand and follow a sometimes complex set of directions; to assemble and then revise a strategy for performing a difficult, attention-demanding task; to maintain a high level of effort across a substantial number of trials; and then to repeat the process for a new task with a new set of directions. In addition, many working memory tasks require individuals to process simultaneously one set of ideas while remembering another set. Although the individual tasks are generally thought to be easy, they are certainly not trivial, especially when performed under memory load. These tasks elicit executive functions such as the monitoring of processes, controlling their rate and sequence of operation, inhibiting inappropriate response processes, coordinating information from different domains, and integrating ideas into a coherent mental model. Such executive functions clearly overlap with many researchers’ conception of reasoning or even of general intelligence" (2).  

This is quite convincing, but studiesshow that even tasks that measure only Memory Span, without any manipulation, correlate significantly with Fluid Ability (3).

To summarize, from the point of view of CHC abilities, we see a great closeness between Fluid Ability and Short Term Memory.  We also see a great closeness between Executive functions,  Fluid Ability and Short Term Memory. 

It may be that these three concepts will merge in the future to form one psychometric ability.  Maybe this ability will be named "Executive Functions", and Fluid Ability and Short Term Memory will be narrow abilities within it.

References:

1.  Flanagan, Dawn p., Ortiz, Samuel O. and Alfonso, Vincent C.  Essentials of cross battery assessment.  Second edition, 2007, Wiley and sons

2.  Lohman, D. F., Lakin, J. M., Sternberg, R. J., & Kaufman, S. B. (2009).Reasoning and intelligence. Handbook of intelligence, 419-441.‏ 

3.  Fukuda, K., Vogel, E., Mayr, U., & Awh, E. (2010). Quantity, not quality: The relationship between fluid intelligence and working memory capacity.Psychonomic bulletin & review, 17(5), 673-679.‏

4.    Diamond, Adele.  Executive functions. Annu. Rev. Psychol. 2013. 64:135–68

http://www.iapsych.com/articles/diamond2013.pdf

5.  WJ3COG examiner's manual.

The influence of fluid ability and executive functions on children's functioning in kindergarten and school

Fluid ability is defined by Schneider and McGrew as the deliberate but flexible control of attention to solve novel “on the spot” problems that cannot be performed by relying exclusively on previously learned habits, schemas, and scripts.  Executive functions are needed when we deal with a new task that requires planning, choosing between alternative courses of action, monitoring the course taken, flexibility in changing course if needed, and the inhibition of automatic responses.  Executive functions involve behavioral inhibition (self control) and cognitive inhibition, working memory and mental flexibility.  Because they are theoretically close, I tend to wrap these concepts together (although they are not identical).

How do fluid ability and executive functions affect a child's functioning in kindergarten?

Fluid ability helps the child to understand what is taught in kindergarten.  A child with poor fluid ability needs simplification, examples and concrete demonstrations to a greater extent than what is usually needed by a kindergarten child.

Fluid reasoning enables the child to classify and sort objects into groups, and to find an exceptional object in a group.

Fluid reasoning enables the child to deal with complex tasks that require planning, organization and monitoring (for instance, to explain the rules of a new game to his friends).

Fluid reasoning enables the child to understand a story that the teacher reads, to draw conclusions, understand consequences and attribute feelings and intentions to characters in the story.  That is, the child can go beyond what is written explicitly in the text – at a basic level that fits the child's development.

Fluid reasoning enables the child to understand social situations, and the intentions that lie at the base of his friend's behaviors – in a basic level that suits this age.

Fluid ability enables the child to understand cause and effect (for example, to guess at the reasons for an event that he witnessed and what can happen later, at a level that suits this age). 

Executive functions enable the child to monitor his work, correct himself, make sure he finishes tasks, and get back to tasks after internal or external distractions.  Executive functions enable the child to respond flexibly when the situation changes, resist temptation, restrain himself, withstand frustration and self regulate – as fits the child's age (executive functions are still developing at the age of 5-6).

How do fluid ability and executive functions affect a kindergarten child's functioning in the assessment process?

Obviously, fluid ability and executive functions don't affect the child's functioning only on tests that measure these abilities.  It's important to look for their manifestations in the entire assessment process. 

We will look, for example, at the child's ability to tell CAT stories that do not merely describe the picture but involve planning, imagination, and have internal coherence.  We'll look at the child's ability to define some of the words in the vocabulary test in an abstract way.  We'll look at the child's ability to plan a drawing or to plan his work on the Bender test, to monitor his work and to correct himself. 

This information is not the main source for conclusions about the child's fluid ability, but it can support the information we derive from tests that map onto the fluid ability.

How do fluid ability and executive functions affect a school child's functioning?

Fluid ability affects children's ability to understand ideas taught in class, understand complex and abstract ideas, and think about complex and abstract ideas.  A child who has difficulties with fluid reasoning needs simplification, examples and demonstrations beyond what is needed by his friends.

Fluid ability and executive functions enable children to deal with complex tasks at school and in everyday life that require planning, organizing and follow up (completing homework, organizing time and priorities). 

Fluid ability enables children to understand texts: to draw conclusions, understand consequences, and attribute intentions that are not written explicitly in the text.

Fluid ability is at the base of mathematical reasoning. 

Fluid ability helps the child understand social situations and intentions that lie at the base of his friend's behaviors. 

Executive functions enable children to stay on task until it's finished, despite internal or external distractions,  to plan and to think about a strategy for performing a task, to benefit from feedback, to exercise self monitoring, to respond flexibly when the situation changes, to resist temptation, to stand frustration and to work for a goal they set for themselves.

How do fluid ability and executive functions affect a student's functioning in the assessment process?

Obviously, fluid ability and executive functions will not affect only the child's functioning on tests that measure them.  It's important to look at their manifestations in the entire assessment process.

We'll look at the child's ability to tell TAT stories which do not merely describe the picture but involve planning, imagination and have a coherent narrative.  We'll look at the child's ability to define words and concepts abstractly in the vocabulary test, to see the main elements in the RCFT test and to integrate them into a whole, to monitor his work, to correct his performance following his own or external feedback, to get back on task after a distraction, to avoid perseveration (on the Bender test, for instance) and to inhibit automatic reactions.

This information will not be the main source for conclusions about the child's fluid ability, but it will support the information we derive from tests that map onto the fluid ability.

What tests assess fluid ability?

Tests such as Planning (KABC2), Concept Formation, Analysis-Synthesis (WJ3), Picture Concepts, Verbal Reasoning and Matrix Reasoning (WWPSI3).  Of course we consider both the child's scores on these tests and the way he performed these tests.