兒童有氧耐力素質(zhì)對基本數(shù)學能力的影響
——注意力的中介作用

邱玲玲

(河南大學體育學院，河南 開封 475001)

1 前言

2014年國民體質(zhì)監(jiān)測結(jié)果顯示，我國中小學學生身體素質(zhì)繼2010年出現(xiàn)上升拐點后繼續(xù)呈現(xiàn)穩(wěn)定趨勢，與此同時，學生身體形態(tài)發(fā)育水平(包括身高、體重和胸圍等)也在持續(xù)升高[1]。然而，隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展和生活水平的提高，兒童青少年靜坐少動的生活方式越來越普遍。調(diào)查表明，全球范圍內(nèi)共有81%的兒童青少年達不到日?；顒油扑]量，運動缺乏癥的普遍存在已經(jīng)成為導(dǎo)致兒童青少年群體身心健康水平下降、誘發(fā)肥胖和代謝綜合征等多種慢性疾病的重要因素[2]，可見，目前我國學生體質(zhì)狀況仍令人擔憂。兒童青少年低身體素質(zhì)水平不僅可能會導(dǎo)致較差的健康狀況，還可能導(dǎo)致較差的認知健康[3]。國內(nèi)外研究表明，越來越多研究表明，兒童有氧耐力素質(zhì)與學業(yè)成績呈顯著相關(guān)[3,4]。注意力作為人類最基本的認知能力，通過影響兒童關(guān)注、控制乃至思維的表現(xiàn)等認知能力[5]，進而影響學業(yè)成績[6]。數(shù)學成績與兒童其他學業(yè)表現(xiàn)密切相關(guān)[7]，是兒童學業(yè)成績水平的重要指標。另一方面，以往研究表明，有氧能力與認知功能呈正相關(guān)，尤其是注意組成部分[8,9]。因此，提出假設(shè)：H1：兒童有氧耐力素質(zhì)對其基本數(shù)學能力具有預(yù)測作用；H2：兒童有氧耐力素質(zhì)對其注意力具有預(yù)測作用；H3:兒童注意力在兒童有氧耐力水平和基本數(shù)學能力之間具有中介作用。

2 研究對象與方法

2.1 研究對象

以學齡兒童有氧耐力水平、注意力水平、基本數(shù)學能力及其之間的關(guān)系為研究對象。

2.2 測試指標及方法

2.2.1 20米往返跑

通過20米往返跑(20-mSRT)評估學齡兒童有氧耐力水平。被試在相隔20米的兩條線之間進行由慢到快的往返跑，跑步節(jié)奏由受過專業(yè)培訓(xùn)的測試人員根據(jù)20米節(jié)奏跑錄音帶控制，當聽到測試人員“跑”的發(fā)令后開始向?qū)γ媾?，到達后停止，等待下一聲“跑”發(fā)令。初始跑速為 8.5 km/h，每過 1 min 節(jié)奏加快一級(stage)，速度增加 0.5 km/h，其中第 1、2、3、4、5……各級(stage)對應(yīng)的跑距分別是 7×20 米、8×20 米、8×20 米、8×20 米、9×20 米……[10]。受試者跑步頻率不斷加快，經(jīng)反復(fù)鼓勵，受試者連續(xù)2次不能在規(guī)定時間內(nèi)按要求踏上或踏過端線，或感到確實無法堅持運動時停止測試。以跑單程 20 米一次記錄為 1 lap，跑 20 米往返一次記錄成績?yōu)?2 laps，以此類推記錄最終成績，運動終止時完成的最大速度為最后跑速(running speed at the final completed stage of the 20-m SRT)，按以下公式計算 ：MAS=8.5+0.5×運動終止時達到的最高級別(stage max)[11]。

2.2.2 注意力測驗

采用的《注意力測驗》是由殷恒嬋(2003年)[12]依據(jù)國內(nèi)外現(xiàn)有的眾多注意力測驗以及國內(nèi)學者普遍認同的注意力的操作定義和對注意力現(xiàn)象的看法所編制的。該測驗包含了注意力的廣度(選四圈測驗)、注意的穩(wěn)定性(視覺追蹤測驗)、注意的分配(圖形辨別測驗)和注意的轉(zhuǎn)移(加減法測驗)4個品質(zhì)。該《注意力測驗》在小學生中得到了很好的應(yīng)用，總量表的內(nèi)部一致性系數(shù)α為 0.728，注意力測驗具有良好的信度[13]。在4個測驗中都記錄被試的總答題正確反應(yīng)數(shù)。

2.2.3 中國小學生基本數(shù)學能力測試量表

采用的《中國小學生基本數(shù)學能力測試量表》是由我國學者李麗、吳漢榮等人[14]經(jīng)過翻譯和修訂后得到的。該兩量表將數(shù)學基本能力分為數(shù)字運算領(lǐng)域、邏輯思維與空間-視覺功能領(lǐng)域兩個維度，用來評定兒童的數(shù)學概念、邏輯思維、運算速度及準確性、數(shù)字規(guī)律識別和空間思維及視覺追蹤能力。量表共 11個分測驗，記錄每個分測驗的正確數(shù)及總成績。

2.3 統(tǒng)計學分析

運用 EXCEL 2010、SPSS 22.0 對數(shù)據(jù)進行錄入及相關(guān)分析、回歸分析等，運用 MPLUS 7.11 對數(shù)據(jù)進行中介作用分析及相關(guān)檢驗。

3 結(jié)果

3.1 學生有氧耐力、注意力及數(shù)學能力的相關(guān)分析

相關(guān)分析發(fā)現(xiàn)(見表1)，除有氧耐力與注意分配、注意穩(wěn)定，注意分配與注意廣度、注意穩(wěn)定、注意轉(zhuǎn)移、邏輯領(lǐng)域(數(shù)學邏輯思維與空間-視覺功能領(lǐng)域，下同)，以及邏輯領(lǐng)域與注意廣度外，有氧耐力與注意力、數(shù)學能力及其各維度均呈不同程度的顯著正相關(guān)。

表1 有氧耐力與注意力、數(shù)學能力及其各維度的相關(guān)分析

注：“*”表示P<0.05；“**”表示P<0.01；20-m SRT反映有氧耐力水平；運算領(lǐng)域指基本數(shù)學能力中的數(shù)學運算領(lǐng)域，邏輯領(lǐng)域指基本數(shù)學能力中的邏輯思維與空間-視覺功能領(lǐng)域，下同。

3.2 學生有氧耐力對注意力、數(shù)學能力及其各維度的回歸分析

以有氧耐力為預(yù)測變量，對注意力、數(shù)學能力及其各維度做回歸分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)(見表2)有氧耐力可顯著正向預(yù)測注意力(β=0.419)和數(shù)學能力(β=0.326)，主要表現(xiàn)在注意廣度(β=0.266)、注意轉(zhuǎn)移(β=0.389)、運算領(lǐng)域(β=0.344)和邏輯領(lǐng)域(β=0.247)方面。

表2 有氧耐力對注意力、數(shù)學能力及其各維度的回歸分析

3.3 學生注意力在有氧耐力與數(shù)學能力之間的中介作用分析

3.3.1 學生有氧耐力、注意力與數(shù)學能力之間的回歸分析

根據(jù)各個變量的不同維度，對變量的中介效應(yīng)檢驗前首先進行變量間的回歸分析。當學生數(shù)學能力為結(jié)果變量時，中介模型2和3的回歸分析具有統(tǒng)計學意義(中介變量路徑系數(shù)顯著，見表3)，分別為有氧耐力、注意轉(zhuǎn)移與數(shù)學能力的中介模型和有氧耐力、注意力與數(shù)學能力的中介模型。由結(jié)果可進行下一步中介效應(yīng)的Bootstrap檢驗分析。

表3 學生有氧耐力、注意力與數(shù)學能力之間的回歸分析

當學生數(shù)學運算領(lǐng)域為結(jié)果變量時，中介模型2和3的回歸分析具有統(tǒng)計學意義(中介變量路徑系數(shù)顯著，見表4)，分別為有氧耐力、注意轉(zhuǎn)移與數(shù)學運算領(lǐng)域的中介模型和有氧耐力、注意力與數(shù)學運算領(lǐng)域的中介模型。由結(jié)果可進行下一步中介效應(yīng)的Bootstrap檢驗分析。

當學生數(shù)學邏輯領(lǐng)域為結(jié)果變量時，中介模型2和3的回歸分析具有統(tǒng)計學意義(中介變量路徑系數(shù)顯著，見表5)，分別為有氧耐力、注意轉(zhuǎn)移與數(shù)學邏輯領(lǐng)域的中介模型和有氧耐力、注意力與數(shù)學邏輯領(lǐng)域的中介模型。由結(jié)果可進行下一步中介效應(yīng)的Bootstrap檢驗分析。

表4 學生有氧耐力、注意力與數(shù)學運算領(lǐng)域之間的回歸分析

表5 學生有氧耐力、注意力與數(shù)學邏輯領(lǐng)域之間的回歸分析

3.3.2 學生注意力在有氧耐力與數(shù)學能力的中介作用檢驗分析

3.3.2.1 學生有氧耐力、注意轉(zhuǎn)移與數(shù)學運算領(lǐng)域的中介效應(yīng)分析

表6 對學生有氧耐力、注意轉(zhuǎn)移與數(shù)學運算能力中介效應(yīng)檢驗的Bootstrap分析

對有氧耐力、注意轉(zhuǎn)移與運算領(lǐng)域進行Bootstrap中介效應(yīng)檢驗發(fā)現(xiàn)(見表6)，間接效應(yīng)的置信區(qū)間顯著(0.310,2.516)，總效應(yīng)、直接效應(yīng)的置信區(qū)間均顯著，說明注意轉(zhuǎn)移在有氧耐力與數(shù)學運算領(lǐng)域具有部分中介效應(yīng)。

3.3.2.2 學生有氧耐力、注意轉(zhuǎn)移與數(shù)學邏輯領(lǐng)域的中介效應(yīng)分析

對有氧耐力、注意轉(zhuǎn)移與邏輯領(lǐng)域進行Bootstrap中介效應(yīng)檢驗發(fā)現(xiàn)(見表7)，間接效應(yīng)的置信區(qū)間顯著(0.452,3.310)，總效應(yīng)顯著，直接效應(yīng)不顯著(區(qū)間包含0)，說明注意轉(zhuǎn)移在有氧耐力與數(shù)學邏輯領(lǐng)域具有完全中介效應(yīng)。

表7 對學生有氧耐力、注意轉(zhuǎn)移與數(shù)學邏輯能力中介效應(yīng)檢驗的Bootstrap分析

3.3.2.3 學生有氧耐力、注意轉(zhuǎn)移與數(shù)學能力的中介效應(yīng)分析

對有氧耐力、注意轉(zhuǎn)移與數(shù)學能力進行Bootstrap中介效應(yīng)檢驗發(fā)現(xiàn)(見表8)，間接效應(yīng)的置信區(qū)間顯著(0.937,5.256)，總效應(yīng)、直接效應(yīng)的置信區(qū)間均顯著，說明注意轉(zhuǎn)移在有氧耐力與數(shù)學能力具有部分中介效應(yīng)。

表8 對學生有氧耐力、注意轉(zhuǎn)移與數(shù)學能力中介效應(yīng)檢驗的Bootstrap分析

3.3.2.4 學生有氧耐力、注意力與數(shù)學運算能力的中介效應(yīng)分析

表9 對學生有氧耐力、注意力與數(shù)學運算能力中介效應(yīng)檢驗的Bootstrap分析

對有氧耐力、注意力與運算領(lǐng)域進行Bootstrap中介效應(yīng)檢驗發(fā)現(xiàn)(見表9)，間接效應(yīng)的置信區(qū)間顯著(0.728,2.932)，總效應(yīng)、直接效應(yīng)的置信區(qū)間均顯著，說明注意力在有氧耐力與數(shù)學運算領(lǐng)域具有部分中介效應(yīng)。

3.3.2.5 學生有氧耐力、注意力與數(shù)學邏輯領(lǐng)域的中介效應(yīng)分析

表10 對學生有氧耐力、注意力與數(shù)學邏輯能力中介效應(yīng)檢驗的Bootstrap分析

對有氧耐力、注意力與邏輯領(lǐng)域進行Bootstrap中介效應(yīng)檢驗發(fā)現(xiàn)(見表10)，間接效應(yīng)的置信區(qū)間顯著(0.818,3.799)，總效應(yīng)顯著，直接效應(yīng)不顯著(區(qū)間包含0)，說明注意力在有氧耐力與數(shù)學邏輯領(lǐng)域具有完全中介效應(yīng)。

3.3.2.6 學生有氧耐力、注意力與數(shù)學能力的中介效應(yīng)分析

表11 對學生有氧耐力、注意力與數(shù)學能力中介效應(yīng)檢驗的Bootstrap分析

對有氧耐力、注意力與數(shù)學能力進行Bootstrap中介效應(yīng)檢驗發(fā)現(xiàn)(見表11)，間接效應(yīng)的置信區(qū)間顯著(1.778,6.486)，總效應(yīng)、直接效應(yīng)的置信區(qū)間均顯著，說明注意力在有氧耐力與數(shù)學能力上具有部分中介效應(yīng)。

4 討論

我們假設(shè)并測驗了身體素質(zhì)與基本數(shù)學能力之間的因果關(guān)系，及注意力的中介作用。我們發(fā)現(xiàn)，兒童較好的有氧耐力與較高的注意力水平有關(guān)，而這又與較好的基本數(shù)學能力有關(guān)。以往研究表明，兒童有氧適能水平與數(shù)學成績呈正相關(guān)[15]，注意力水平與學業(yè)成績有關(guān)[16]，且有氧適能與認知功能呈顯著正相關(guān)，尤其是注意組成部分。與以往研究一致的是，學齡兒童較好的有氧適能和注意力水平與較高的基本數(shù)學能力有關(guān)。

然而，有氧耐力水平與學齡兒童數(shù)學能力的內(nèi)部作用機制尚不清楚。本研究將注意力作為中介變量引入到有氧耐力與基本數(shù)學能力的關(guān)系中，構(gòu)建學齡兒童有氧適能、注意力和基本數(shù)學能力的結(jié)構(gòu)方程模型。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，注意廣度、注意轉(zhuǎn)移和注意力在兒童有氧耐力與數(shù)學成績之間均起一定的中介作用。也就是說，兒童有氧耐力水平越高，其注意力水平也越高，從而促進數(shù)學能力的提高。研究發(fā)現(xiàn)，通過運動誘發(fā)的生長因子和腦功能、突出可塑性、神經(jīng)形成和腦結(jié)構(gòu)、血管生成，以及遺傳學和胚胎學的變化，有助于整個生命期認知的發(fā)展[17]。由此可見，有氧適能可通過注意力的間接作用，對兒童基本數(shù)學能力產(chǎn)生積極影響，而這有助于促進學業(yè)成績的提高。

當然，這項研究存在幾個局限性。首先，我們的研究是一項橫斷面研究，因此，我們不能確定有氧適能、注意力和基本數(shù)學能力之間的時間或因果關(guān)系。其次，序列中介模型需要大樣本量來檢測間接效應(yīng)[18]。然而，我們研究中的樣本量較小。最后，認知功能的其它組成部分也可能在其間有著重要作用。但是，我們的結(jié)果仍有助于人們對兒童學業(yè)成績多種影響因素的認識。

5 總結(jié)

總而言之，我們發(fā)現(xiàn)，兒童有氧耐力水平與注意力、數(shù)學成績及其各維度呈現(xiàn)不同程度的顯著正相關(guān)；有氧耐力可顯著正向預(yù)測注意力(β=0.419)、數(shù)學能力(β=0.326)、注意廣度(β=0.266)、注意轉(zhuǎn)移(β=0.389)、運算領(lǐng)域(β=0.344)和邏輯領(lǐng)域；通過中介效應(yīng)Bootstrap檢驗程序發(fā)現(xiàn)：注意轉(zhuǎn)移和注意力(間接效應(yīng)效果量分別為：0.334、0.472)在有氧耐力水平和數(shù)學運算領(lǐng)域之間存在部分中介作用；注意轉(zhuǎn)移和注意力(間接效應(yīng)效果量分別為：0.347、0.476)在有氧耐力水平和數(shù)學邏輯領(lǐng)域存在完全中介作用；注意轉(zhuǎn)移和注意力(間接效應(yīng)效果量分別為：0.340、0.398)在有氧耐力水平和數(shù)學能力之間存在部分中介作用。