體育運(yùn)動(dòng)與兒童青少年腦智提升

陳愛(ài)國(guó)

腦智（Brain & Mind）是腦與智（心智）的簡(jiǎn)稱。腦智提升主要涉及腦與智兩方面的改變。其中，腦的改變涉及腦內(nèi)在物質(zhì)、生理活動(dòng)變化，包括結(jié)構(gòu)（如神經(jīng)新生、血管新生、灰質(zhì)體積、白質(zhì)完整性等）和功能（如腦功能連接、神經(jīng)突觸可塑性、神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子等）的變化;智的改變涉及外顯行為、心理活動(dòng)變化，包括與認(rèn)知相關(guān)的心理和行為（如執(zhí)行功能、注意、記憶、執(zhí)行功能、學(xué)業(yè)成績(jī)等）的變化。

兒童青少年腦智提升研究可以滿足以下兩方面的重大需求。一是當(dāng)前科學(xué)研究的前沿探索。當(dāng)今社會(huì)已由“信息時(shí)代”向“腦智時(shí)代”轉(zhuǎn)變，其核心內(nèi)容是理解和認(rèn)識(shí)人腦高級(jí)功能的物質(zhì)及結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。這不僅可以在防治認(rèn)知障礙性疾病方面提供幫助，還能促進(jìn)人工智能和認(rèn)知技術(shù)的發(fā)展及廣泛應(yīng)用。2018年在科技部、教育部等部門支持下，北京師范大學(xué)聯(lián)合17所從事人腦研究、腦疾病治療的高校、科研機(jī)構(gòu)共同發(fā)起成立“中國(guó)兒童青少年腦智研究全國(guó)聯(lián)盟”，聚焦兒童青少年腦智前沿研究。在即將出臺(tái)的“中國(guó)腦計(jì)劃”中，一個(gè)重要內(nèi)容就是兒童青少年腦智的開發(fā)。二是新時(shí)期教育的重大需求。近年來(lái)，國(guó)家出臺(tái)的很多文件都提到，要遵循教育規(guī)律，科學(xué)辦教育、辦高質(zhì)量的教育、建設(shè)教育強(qiáng)國(guó)。那么教育的規(guī)律到底是什么？教育，實(shí)質(zhì)上就是在構(gòu)建人的大腦。任何一個(gè)知識(shí)的獲取、技能的培養(yǎng)、習(xí)慣的養(yǎng)成、行為的變化、道德的形成，其背后都是對(duì)神經(jīng)連接模式的塑造。腦的發(fā)展發(fā)育規(guī)律，就是教育最大、最根本的規(guī)律。

體育運(yùn)動(dòng)可以促進(jìn)兒童青少年的腦智提升

現(xiàn)如今，眾多研究成果已證明，藥物、飲食、音樂(lè)、冥想、教育課程、認(rèn)知訓(xùn)練、體育運(yùn)動(dòng)等均可以對(duì)兒童青少年腦智的發(fā)展和提升起到積極作用。其中，體育運(yùn)動(dòng)有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)——花費(fèi)少，可以整合到教育或治療當(dāng)中，無(wú)副作用等。

塑造兒童青少年的腦。在我們的日常生活中，有些人常常認(rèn)為運(yùn)動(dòng)員或練體育的學(xué)生“四肢發(fā)達(dá)，頭腦簡(jiǎn)單”。其實(shí)不然，研究證據(jù)已充分表明，經(jīng)過(guò)多年運(yùn)動(dòng)技能的訓(xùn)練，運(yùn)動(dòng)員的腦不僅不會(huì)變簡(jiǎn)單，反而變得更為復(fù)雜。國(guó)內(nèi)有一項(xiàng)研究在比較了國(guó)家隊(duì)跳水運(yùn)動(dòng)員和普通學(xué)生后發(fā)現(xiàn)，運(yùn)動(dòng)員雙側(cè)丘腦和左側(cè)運(yùn)動(dòng)前區(qū)的灰質(zhì)密度明顯高于普通學(xué)生。而所謂灰質(zhì)密度指的是神經(jīng)元的密集程度，灰質(zhì)密度較高者，在神經(jīng)傳導(dǎo)、信息傳遞等方面就更具有優(yōu)勢(shì)。不僅如此，在對(duì)特殊兒童的研究中也發(fā)現(xiàn)，運(yùn)動(dòng)干預(yù)后聾啞兒童和肥胖兒童部分腦區(qū)灰質(zhì)密度和白質(zhì)完整性均有可塑性變化，且伴隨了認(rèn)知功能的改善。這種腦的可塑性變化不僅發(fā)生在結(jié)構(gòu)方面，而且研究發(fā)現(xiàn)，不管是短時(shí)的運(yùn)動(dòng)干預(yù)，還是長(zhǎng)期的運(yùn)動(dòng)干預(yù)，都會(huì)對(duì)兒童青少年的腦功能產(chǎn)生積極的影響，具體表現(xiàn)在腦激活模式和腦網(wǎng)絡(luò)功能連接的優(yōu)化或者重組上，且同樣伴隨著認(rèn)知功能的提升。另外，從分子層面上來(lái)看，運(yùn)動(dòng)中和運(yùn)動(dòng)后，腦內(nèi)化學(xué)物質(zhì)（如多巴胺、血清素以及神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子等）會(huì)發(fā)生變化，而這些變化與我們的情緒、認(rèn)知和學(xué)習(xí)表現(xiàn)等息息相關(guān)。

促進(jìn)兒童青少年執(zhí)行功能的發(fā)展。執(zhí)行功能是指在完成復(fù)雜的認(rèn)知任務(wù)時(shí)，對(duì)各種基本認(rèn)知過(guò)程進(jìn)行協(xié)調(diào)和控制的高級(jí)認(rèn)知過(guò)程，其根本目的是產(chǎn)生具有目的性的、協(xié)調(diào)有序的行為。它是一個(gè)非常重要的身、心、腦健康指標(biāo)，可以很好地預(yù)測(cè)人的心理健康，身體健康，生活、工作、學(xué)習(xí)質(zhì)量，家庭、公共安全等。近年來(lái)的眾多研究結(jié)果顯示，科學(xué)的體育運(yùn)動(dòng)干預(yù)方案可以有效促進(jìn)執(zhí)行功能的全面發(fā)展。這些有效方案的共同特征是：中等強(qiáng)度的有氧運(yùn)動(dòng)且每次達(dá)到30分鐘以上;組織形式上，合作類的、團(tuán)體類的運(yùn)動(dòng)效果更好;包含多種運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目的綜合干預(yù)方案效果更好。另外，體育運(yùn)動(dòng)不僅能夠提升普通兒童的執(zhí)行功能，對(duì)聾啞兒童、學(xué)習(xí)困難兒童、肥胖兒童等特殊兒童的執(zhí)行功能也能起到改善作用，部分研究成果甚至顯示，對(duì)特殊兒童的改善效果比普通兒童更好。

多運(yùn)動(dòng)可以促進(jìn)改善學(xué)習(xí)行為。記憶是人類實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)行為的核心能力。有研究發(fā)現(xiàn)，為期九個(gè)月的體育運(yùn)動(dòng)干預(yù)能夠促進(jìn)兒童的短時(shí)記憶。另一項(xiàng)體育運(yùn)動(dòng)與兒童長(zhǎng)時(shí)記憶的研究發(fā)現(xiàn)，與不運(yùn)動(dòng)的對(duì)照組相比，學(xué)習(xí)后4小時(shí)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，而不是立即進(jìn)行，可以提高長(zhǎng)時(shí)記憶的信息存儲(chǔ)?，F(xiàn)有的研究成果表明，一次性體育活動(dòng)或者長(zhǎng)期的體育運(yùn)動(dòng)，不僅可以改善和提高學(xué)生的注意力、動(dòng)機(jī)、自控力等學(xué)習(xí)行為，還可以減少教師對(duì)課堂的管理行為?？傊瑢?duì)學(xué)校來(lái)講，學(xué)生參與體育運(yùn)動(dòng)是一件師生雙贏的事情。

不妨礙學(xué)生學(xué)業(yè)成績(jī)。體育運(yùn)動(dòng)是否影響學(xué)業(yè)成績(jī)，一直以來(lái)存在爭(zhēng)議。國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)此展開了大量研究，結(jié)果顯示：首先，體育運(yùn)動(dòng)可以通過(guò)改善與學(xué)習(xí)有關(guān)的腦結(jié)構(gòu)和功能直接提高學(xué)業(yè)成績(jī);其次，體育運(yùn)動(dòng)可以通過(guò)改善學(xué)習(xí)相關(guān)行為，如執(zhí)行功能、注意力和情緒調(diào)節(jié)等，間接提高學(xué)業(yè)成績(jī);第三，增加體育運(yùn)動(dòng)的時(shí)間不會(huì)降低學(xué)業(yè)成績(jī)，甚至?xí)岣邔W(xué)業(yè)成績(jī)。因此，保守地說(shuō)，讓學(xué)生參加體育運(yùn)動(dòng)最起碼不會(huì)妨礙學(xué)業(yè)成績(jī)。

體育運(yùn)動(dòng)提升兒童青少年腦智的教育實(shí)踐

新認(rèn)識(shí)：體育運(yùn)動(dòng)之于兒童是絕佳的腦智提升工具。體育運(yùn)動(dòng)不是簡(jiǎn)單的蹦蹦跳跳，而是身、智、腦聯(lián)合運(yùn)用為基礎(chǔ)的運(yùn)動(dòng)。所有的體育運(yùn)動(dòng)，都是富含身、智、腦的聯(lián)合運(yùn)作。體育運(yùn)動(dòng)是一種有設(shè)計(jì)的、采用運(yùn)動(dòng)活動(dòng)及其相關(guān)經(jīng)驗(yàn)從體力、腦力、心智上來(lái)使個(gè)人充分發(fā)展的方式。北京師范大學(xué)殷恒嬋教授提出“無(wú)體育，不教育”，認(rèn)為體育對(duì)于德、智、美、勞都有價(jià)值，其中就包括腦育和智育。

新視角：教育神經(jīng)科學(xué)視野中的體育教育創(chuàng)新。我們從腦科學(xué)的視角來(lái)審視體育教育的改革和創(chuàng)新，并將主要研究成果和觀點(diǎn)匯集成《教育神經(jīng)科學(xué)視野中的體育教育創(chuàng)新》一書。這本書的價(jià)值在于跳出傳統(tǒng)“學(xué)科中心主義”的藩籬，從腦科學(xué)的獨(dú)特視野，以“兒童的腦智提升”為核心問(wèn)題，借助神經(jīng)科學(xué)的理論基礎(chǔ)、研究范式和成果應(yīng)用轉(zhuǎn)化形式，建構(gòu)基于神經(jīng)科學(xué)的體育教育改革思路，為適應(yīng)新形勢(shì)下的體育教育改革創(chuàng)新發(fā)展提供新視野。

新理論：運(yùn)動(dòng)干預(yù)促進(jìn)兒童腦智發(fā)展的多路徑理論。在已有體育運(yùn)動(dòng)與兒童青少年腦智提升的前期相關(guān)理論和研究證據(jù)基礎(chǔ)上，我們提出并初步驗(yàn)證了運(yùn)動(dòng)干預(yù)促進(jìn)兒童腦智發(fā)展的多路徑理論。該理論認(rèn)為運(yùn)動(dòng)之所以促進(jìn)兒童腦智發(fā)展，是通過(guò)四條途徑達(dá)到的。一是改善生理狀態(tài)。運(yùn)動(dòng)可以影響兒童腦的神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子、喚醒水平、心肺功能等，提高兒童的腦智。二是提高動(dòng)作技能水平。復(fù)雜的動(dòng)作，比如協(xié)調(diào)性的、多肢體參與的、認(rèn)知豐富的運(yùn)動(dòng)需要腦智參與。大量動(dòng)作練習(xí)和運(yùn)用積累了大量的腦智經(jīng)驗(yàn)，而經(jīng)驗(yàn)可以促進(jìn)兒童發(fā)展。三是情景互動(dòng)能力。在一個(gè)充滿新問(wèn)題、新挑戰(zhàn)的運(yùn)動(dòng)情境中，個(gè)體在協(xié)調(diào)、組合原有動(dòng)作，形成新的、更復(fù)雜、更靈活、更有效動(dòng)作基礎(chǔ)上，會(huì)實(shí)現(xiàn)其腦智的突破和優(yōu)化。四是跟課堂環(huán)境有關(guān)。眾所周知，負(fù)性壓力會(huì)影響兒童腦智的發(fā)展。在進(jìn)行體育運(yùn)動(dòng)的時(shí)候，可以通過(guò)活動(dòng)緩解壓力，增加社會(huì)交往，體驗(yàn)更多的積極情緒，從而提高兒童腦智水平。

多路徑理論及其實(shí)踐提示，在教育實(shí)踐中，設(shè)計(jì)運(yùn)動(dòng)干預(yù)、體育課教學(xué)等實(shí)踐活動(dòng)時(shí)，需考慮以下核心要素：第一，運(yùn)動(dòng)必須是適宜強(qiáng)度的;第二，包含復(fù)雜動(dòng)作技能的學(xué)習(xí)和應(yīng)用;第三，運(yùn)動(dòng)的環(huán)境，包括物理環(huán)境和人文環(huán)境必須是豐富的;第四，在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中必須體驗(yàn)到積極的情緒。

新的體育課程：體育運(yùn)動(dòng)促進(jìn)兒童青少年腦智發(fā)展的新模式。首先，體育課的探索。根據(jù)上述運(yùn)動(dòng)干預(yù)促進(jìn)兒童腦智發(fā)展的多路徑理論，我們?cè)O(shè)計(jì)與開發(fā)了新的體育課，在每個(gè)課時(shí)教案中的教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)施等環(huán)節(jié)均有針對(duì)腦和認(rèn)知發(fā)展目標(biāo)的獨(dú)特設(shè)計(jì)。實(shí)踐證明，新體育課能夠有效促進(jìn)學(xué)生身、心、腦發(fā)展。國(guó)外的一個(gè)研究團(tuán)隊(duì)也開發(fā)了一套名稱為Better movers and thinkers（BMT）體育課程，采用的方案設(shè)計(jì)思路與我們不謀而合。他們的研究結(jié)果也顯示，設(shè)計(jì)的體育課能夠促進(jìn)兒童的認(rèn)知和腦發(fā)育。

其次，課內(nèi)體育的革新。國(guó)際上流行著一種在文化課堂上融合體育活動(dòng)的課程組織形式，它將運(yùn)動(dòng)與核心學(xué)習(xí)內(nèi)容相結(jié)合，以有趣和創(chuàng)造性的方式促進(jìn)身體活動(dòng)、健康和學(xué)習(xí)。目前這種課程形式在國(guó)外有一些成熟的范例。比如，“快樂(lè)10分鐘”，每項(xiàng)活動(dòng)與核心課程概念相結(jié)合;在美國(guó)有5萬(wàn)教師使用“快樂(lè)10分鐘”，有100萬(wàn)兒童受益。這種課程的實(shí)踐表明，課內(nèi)體育可以提高兒童青少年身體活動(dòng)水平，促進(jìn)認(rèn)知發(fā)展，提升學(xué)業(yè)成績(jī)。

第三，課外體育活動(dòng)的創(chuàng)新。我們的聾啞兒童系列研究表明，課外體育活動(dòng)對(duì)于聾啞兒童腦智提升效果顯著。國(guó)外的“零點(diǎn)體育課”也證明了課外體育活動(dòng)能夠提高學(xué)習(xí)能力，促進(jìn)學(xué)業(yè)成績(jī)的提高，改善學(xué)生的注意力。