不同強(qiáng)度的運(yùn)動(dòng)對(duì)兒童工作記憶的影響研究

王加鵬，楊 寧 ，楊 曼

1 引言

工作記憶是認(rèn)知功能的重要組成成分，它是一種能量有限的記憶系統(tǒng)，主要負(fù)責(zé)對(duì)外界的信息進(jìn)行暫時(shí)性加工和儲(chǔ)存。在完成語(yǔ)言理解、推理、思維等復(fù)雜的認(rèn)知任務(wù)時(shí)，工作記憶往往在其中起著至關(guān)重要的作用。工作記憶一詞最早出現(xiàn)在《行為的計(jì)劃與結(jié)構(gòu)》一書(shū)中。工作記憶這一概念首次用在關(guān)于人類(lèi)記憶的文章中，他們?cè)诋?dāng)時(shí)并沒(méi)有對(duì)工作記憶的概念和短時(shí)記憶的概念作區(qū)分，兩個(gè)概念都被用來(lái)指單一的短時(shí)記憶儲(chǔ)存，即信息的暫時(shí)性?xún)?chǔ)存。而B(niǎo)addeley和Hitch則認(rèn)為工作記憶不單單對(duì)外界信息進(jìn)行儲(chǔ)存，還會(huì)對(duì)信息進(jìn)行一定程度的加工，于是，他們于1974年提出了早期工作記憶模型，該模型主要是指一種包括多個(gè)成分的復(fù)雜系統(tǒng)。此后,工作記憶的研究成為了認(rèn)知心理學(xué)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，更多的研究者開(kāi)始積極關(guān)注工作記憶的研究。

眾多研究表明體育運(yùn)動(dòng)是促進(jìn)認(rèn)知的有效干預(yù)方式，通過(guò)體育運(yùn)動(dòng)個(gè)體的負(fù)性情緒得到緩解，生理、心理的健康狀況都得到了積極地改善。同時(shí)，已有研究證實(shí)通過(guò)體育運(yùn)動(dòng)個(gè)體的工作記憶得到了提高。但是縱觀國(guó)內(nèi)外有關(guān)于的研究，發(fā)現(xiàn)前期的研究對(duì)象多集中于老年人，特別是患有認(rèn)知障礙的老年人，研究者近年才開(kāi)始兒童的執(zhí)行功能進(jìn)行相關(guān)研究探討。但相關(guān)研究多集中在有氧運(yùn)動(dòng)單一運(yùn)動(dòng)類(lèi)型，對(duì)于阻力運(yùn)動(dòng)、靈敏運(yùn)動(dòng)等其他運(yùn)動(dòng)類(lèi)型對(duì)于兒童執(zhí)行功能存在何種影響的研究尚未涉及，現(xiàn)有的研究結(jié)果還無(wú)法全面揭示運(yùn)動(dòng)與執(zhí)行功能間的“劑量效應(yīng)”。故此，本研究以小學(xué)生為研究對(duì)象，通過(guò)不同強(qiáng)度的運(yùn)動(dòng)干預(yù)，旨在探討不同強(qiáng)度對(duì)小學(xué)生工作記憶的影響，以期豐富體育運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度對(duì)小學(xué)生工作記憶影響的理論內(nèi)容，進(jìn)而為促進(jìn)小學(xué)生的身心健康和智力發(fā)展奠定理論與實(shí)踐基礎(chǔ)。

2 研究對(duì)象與研究方法

2.1 研究對(duì)象

選取四年級(jí)學(xué)生60人為研究對(duì)象，小強(qiáng)度組20人(男孩10人，女孩10名正常兒童)，中等強(qiáng)度組20人(男孩10人，女孩10名正常兒童)，大強(qiáng)度組(男孩10人，女孩10名正常兒童)。

2.2 研究方法

2.2.1 運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度方案

在本研究中，選取心率作為衡量和監(jiān)測(cè)運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)，以運(yùn)動(dòng)心率為個(gè)的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)：小強(qiáng)度有氧運(yùn)動(dòng)負(fù)荷設(shè)定為個(gè)體的 50%～59%最大心率, 中等強(qiáng)度有氧負(fù)荷設(shè)定為個(gè)體的 60%～69%最大心率,大強(qiáng)度有氧運(yùn)動(dòng)負(fù)荷設(shè)定為 70%～79%最大心率, 其中最大心率=220-年齡; 實(shí)際功率自行車(chē)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中所有研究參與者的三種有氧運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度平均值為：小強(qiáng)度 53%最大心率、中等強(qiáng)度 66%最大心率和大強(qiáng) 75%最大心率。在自行車(chē)實(shí)施有氧運(yùn)動(dòng),根據(jù)運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度和研究參與者要求調(diào)整功率自行車(chē)阻力大小,阻力范圍0～150W,踏車(chē)節(jié)律≥30r/min。采用Polar表測(cè)試心率和監(jiān)控不同強(qiáng)度有氧運(yùn)動(dòng)負(fù)荷,達(dá)到相應(yīng)強(qiáng)度的心率的目標(biāo)區(qū)開(kāi)始計(jì)時(shí),運(yùn)動(dòng)30分鐘。

2.2.2 工作記憶測(cè)試

采用陳愛(ài)國(guó)設(shè)計(jì)的小學(xué)生工作記憶測(cè)量工具，采用 More-odd shifting任務(wù)測(cè)試小學(xué)生工作記憶，測(cè)驗(yàn)成績(jī)均為反應(yīng)時(shí)，反應(yīng)時(shí)越小，說(shuō)明工作記憶越好。

2.2.3 實(shí)驗(yàn)程序

采用3(組別：小強(qiáng)度組、中等強(qiáng)度組和大強(qiáng)度組)×2(時(shí)間：前測(cè)、后測(cè))混合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。整個(gè)實(shí)驗(yàn)由前測(cè)、運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度干預(yù)和后測(cè)組成。前測(cè)是在干預(yù)30分鐘進(jìn)行，所有學(xué)生在學(xué)校機(jī)房完成工作記憶的測(cè)試；后測(cè)是在運(yùn)動(dòng)干預(yù)實(shí)施后安靜狀態(tài)測(cè)試，采用與前測(cè)相同的測(cè)量工具測(cè)試小學(xué)生的工作記憶。

2.2.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

數(shù)據(jù)采用SPSS17.0軟件處理與分析，數(shù)據(jù)結(jié)果用平均值±標(biāo)準(zhǔn)差(M±SD)表示。具體思路：分別檢驗(yàn)不同強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)對(duì)兒童工作記憶的影響差異，如果效應(yīng)顯著，則用進(jìn)一步 LSD 法進(jìn)行多重比較。

3 結(jié)果與分析

3.1 工作記憶描述性統(tǒng)計(jì)結(jié)果

對(duì)小強(qiáng)度組、中等強(qiáng)度組和大強(qiáng)度組描述結(jié)果如表1。小強(qiáng)組反應(yīng)時(shí)間為911.95ms，標(biāo)準(zhǔn)差為302.25ms，在均值的 95% 置信區(qū)間下限770.49ms和上限為1053.4ms；中等強(qiáng)組反應(yīng)時(shí)間為782.85ms，標(biāo)準(zhǔn)差為232.45ms，在均值的 95% 置信區(qū)間下限674.06ms和上限為891.64ms；大強(qiáng)組反應(yīng)時(shí)間為814.45ms，標(biāo)準(zhǔn)差為190.25ms，在均值的 95% 置信區(qū)間下限725.41ms和上限為903.49ms。

表1 小學(xué)生各組工作記憶描述一覽表

3.2 小學(xué)生工作記憶同質(zhì)性檢驗(yàn)

表2 小學(xué)生各組工作記憶的單因素方差分析一覽表

對(duì)小強(qiáng)度組、中等強(qiáng)度組和大強(qiáng)度組的工作記憶反應(yīng)時(shí)進(jìn)行單因素方差分析，F(xiàn)(2，57)=1.496，p=0.233>0.05。各強(qiáng)度組工作記憶均不存在顯著性差異，小強(qiáng)度組、中等強(qiáng)度組和大強(qiáng)度的小學(xué)生工作記憶水平同質(zhì)。

3.3 運(yùn)動(dòng)干預(yù)對(duì)小學(xué)生工作記憶的影響

采用多因重復(fù)方差測(cè)量方差分析，分析運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)對(duì)小學(xué)生工作記憶的影響(表3)。

表3 運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度干預(yù)對(duì)小學(xué)生工作記憶影響的方差分析一覽表

a. R 方 = .249(調(diào)整 R 方 = .216)

在工作記憶表現(xiàn)上，結(jié)果顯示：組別主效應(yīng)顯著[F(2,114)=8.46,p=0.000<0.01],表明小強(qiáng)度組、中等強(qiáng)度組和大強(qiáng)度組工作記憶具有顯著差異；時(shí)間主效應(yīng)顯著[F(1,119)=10.467,p=0.002<0.01]，表明工作記憶由隨時(shí)間變化的趨勢(shì)；組別×?xí)r間的交互作用顯著[F(2,114)=5.164,p=0.007<0.01]。

由于組別×?xí)r間出現(xiàn)了的交互作用，所以需要進(jìn)一步簡(jiǎn)繁效應(yīng)檢驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：小強(qiáng)度組運(yùn)動(dòng)干預(yù)前后工作記憶存在顯著差異[F(1,39)=5.637,p=0.023<0.05];中等強(qiáng)度組運(yùn)動(dòng)干預(yù)前后工作記憶存在非常顯著差異F[(1,39)=15.874,p=0.000<0.01];大強(qiáng)度組運(yùn)動(dòng)干預(yù)前后工作記憶無(wú)顯著變化(圖1)[F(1.39)=0.647,p=0.426>0.05]。

圖1 運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度干預(yù)前、后各組工作記憶變化示意圖

4 討論

4.1 不同強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)對(duì)工作記憶的影響

本研究以小學(xué)生為研究對(duì)象, 全面揭示了不同強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)對(duì)工作記憶的影響。首先,不同強(qiáng)度短對(duì)工作記憶的影響存在差異,具體表現(xiàn)為中、小強(qiáng)度的顯著提高被試的工作記憶。研究結(jié)果與前人已有研究一致，陳愛(ài)國(guó)等人使用和本文相同的測(cè)量工作研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，中等強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)能非常顯著提高工作記憶。

4.2 研究的意義

本研究探討了運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度對(duì)小學(xué)生的工作記憶的影響，比較了大、中和小強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)對(duì)小學(xué)生工作記憶的效果差異，為揭示運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度對(duì)小學(xué)生工作記憶的關(guān)系提供了新的證據(jù)。研究證明了中小強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)是可以對(duì)小學(xué)生工作記憶具有積極影響，同時(shí)驗(yàn)證適量體育運(yùn)動(dòng)是促進(jìn)小學(xué)生工作記憶的有效手段。

5 結(jié)論

5.1 中小強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)對(duì)小學(xué)生工作記憶具有積極效果。

5.2 大強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)對(duì)小學(xué)生工作記憶效果不明顯。