開放式運(yùn)動(dòng)技能練習(xí)對(duì)單純性肥胖兒童執(zhí)行功能的影響

尚 寧，張運(yùn)亮，蔡春先，李忠麗

良好的執(zhí)行功能是個(gè)體擁有正確認(rèn)知的基礎(chǔ)，是個(gè)體合理行為方式的保證［1］。有關(guān)研究指出，兒童時(shí)期是執(zhí)行功能發(fā)展的重要時(shí)期［2-3］。執(zhí)行功能對(duì)兒童生理和認(rèn)知發(fā)展起著不可或缺的作用［4］，執(zhí)行功能的良好發(fā)展，對(duì)兒童智力水平、學(xué)業(yè)成就［5］及反向推理能力［6］均有顯著的促進(jìn)作用；執(zhí)行功能的不良發(fā)展不但會(huì)造成 兒童學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)水平下降［7］、注意力低下［8］，甚至也會(huì)導(dǎo)致抑郁［9］、多動(dòng)［10］、自閉［11］等心理疾病的產(chǎn)生。因此尋找有效方法促進(jìn)兒童執(zhí)行功能的良好發(fā)展十分重要［12］。

許多研究已證實(shí)，不同時(shí)間、不同強(qiáng)度的運(yùn)動(dòng)干預(yù)對(duì)肥胖兒童執(zhí)行功能的影響效果存在差異［25-28］。目前，有關(guān)運(yùn)動(dòng)干預(yù)肥胖兒童執(zhí)行功能的方案設(shè)計(jì)包含訓(xùn)練強(qiáng)度［25，29］、運(yùn)動(dòng)類型［30-31］、干預(yù)時(shí)間［32］等因素的不同。在不同運(yùn)動(dòng)類型的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中以運(yùn)動(dòng)技能特征為分類標(biāo)準(zhǔn)的研究較少。美國(guó)學(xué)者Poulton在1957年根據(jù)練習(xí)過程中外部因素的變化能否被預(yù)測(cè)的標(biāo)準(zhǔn)，將運(yùn)動(dòng)技能分為開放式和封閉式技能［33-34］。有研究表明，開放式運(yùn)動(dòng)技能改善執(zhí)行功能的效果比封閉式運(yùn)動(dòng)技能更有效［35-37］。因此，進(jìn)一步研究開放式運(yùn)動(dòng)技能對(duì)肥胖兒童執(zhí)行功能的影響具有重要意義。

本研究通過分析開放式運(yùn)動(dòng)技能練習(xí)前后不同性別單純性肥胖兒童執(zhí)行功能水平的變化，探討開放式運(yùn)動(dòng)技能練習(xí)對(duì)男女單純性肥胖兒童執(zhí)行功能的影響，為深入理解開放式運(yùn)動(dòng)技能與單純性肥胖兒童執(zhí)行功能的關(guān)系問題提供理論依據(jù)和實(shí)踐基礎(chǔ)，同時(shí)為改善單純性肥胖兒童執(zhí)行功能水平提供科學(xué)有效的運(yùn)動(dòng)干預(yù)方案。

1 研究對(duì)象與方法

1.1 研究對(duì)象

選取某小學(xué)三、四年級(jí)學(xué)生進(jìn)行體質(zhì)監(jiān)測(cè)，實(shí)際調(diào)查711名，其中男生396名，女生315名。根據(jù)WHO兒童肥胖診斷標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行篩選，在排除繼發(fā)性肥胖的前提下，將實(shí)測(cè)體重超過標(biāo)準(zhǔn)體重均值20%的學(xué)生診斷為單純性肥胖兒童［38］。在711名學(xué)生中，單純性肥胖兒童共52名（7.3%），其中男生34名（8.6%），女生18名（5.7%）。

1.2 研究方法

1.2.1 實(shí)驗(yàn)分組

將52名受試者隨機(jī)分為實(shí)驗(yàn)組26人和對(duì)照組26人，每組男生17人、女生9人。

1.2.2 干預(yù)方案

采用2（組別：實(shí)驗(yàn)組、對(duì)照組）×2（測(cè)試時(shí)間：前測(cè)、后測(cè)）×2（性別：男、女）三因素混合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。共分8周進(jìn)行，兩周為一個(gè)階段，每周一、三、五利用課外體育活動(dòng)時(shí)間進(jìn)行干預(yù)，每次持續(xù)50～60min左右。實(shí)驗(yàn)組依據(jù)開放式運(yùn)動(dòng)技能需要根據(jù)情景變化做出適宜決策的核心特征［39］與小學(xué)生身心發(fā)展的水平和特點(diǎn)，以開放式運(yùn)動(dòng)技能類體育游戲的形式進(jìn)行干預(yù)。依據(jù)開放式運(yùn)動(dòng)技能完成過程中所需經(jīng)歷的4個(gè)階段：本體對(duì)外部情境變化的感知階段、外部情境變化階段、本體進(jìn)行決策階段、本體完成應(yīng)答階段［40］設(shè)計(jì)練習(xí)方案。第一階段：受試者通過不同的感覺通路獲取教師傳遞的多類型任務(wù)信息以及同伴間的變換配合狀況，大腦快速進(jìn)行綜合感知并靈活作出反應(yīng)。第二階段：高度關(guān)注外部環(huán)境中同伴、器材等因素的變化，并迅速作出判斷。第三階段：受試者對(duì)不斷變換的各環(huán)境因素及教師口令迅速判斷，并盡可能快地對(duì)下一個(gè)動(dòng)作作出決策。第四階段：受試者抑制習(xí)慣慣性，根據(jù)環(huán)境及教師口令的變換快速做出下一步應(yīng)答。對(duì)照組根據(jù)常規(guī)體育教學(xué)要求進(jìn)行教學(xué)。實(shí)驗(yàn)前后對(duì)兩組受試者執(zhí)行功能各子功能水平進(jìn)行測(cè)試。實(shí)驗(yàn)組各階段具體安排見表1。

同時(shí)，材料的力學(xué)性能也是重中之中，比如屈服極限、彈性模量、彎曲強(qiáng)度、表面硬度等都應(yīng)該在合適的條件內(nèi)。如下表所示：

1.2.3 測(cè)試方法

采用陳愛國(guó)等人設(shè)計(jì)的測(cè)量工具［41］在計(jì)算機(jī)上通過E-prime1.1系統(tǒng)完成測(cè)量。其中，F(xiàn)lanker任務(wù)、2-back任務(wù)和More-odd shifting任務(wù)分別測(cè)試抑制、刷新和轉(zhuǎn)換功能。所有任務(wù)以反應(yīng)時(shí)為評(píng)價(jià)指標(biāo)，反應(yīng)時(shí)越短，則該功能水平越高。

表1 實(shí)驗(yàn)組各階段干預(yù)目的及練習(xí)活動(dòng)名稱

受試者在安靜、舒適、無干擾的環(huán)境中完成各項(xiàng)任務(wù)的測(cè)量。開始前，確保受試者在研究者的協(xié)助下已進(jìn)行相關(guān)適應(yīng)練習(xí)，并且掌握（正確率高于85%）操作方法，實(shí)驗(yàn)大約持續(xù)40min左右。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

采用SPSS17.0對(duì)實(shí)驗(yàn)前后數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 研究結(jié)果

2.1 實(shí)驗(yàn)前執(zhí)行功能同質(zhì)性檢驗(yàn)

2.1.1 實(shí)驗(yàn)前兩組間執(zhí)行功能水平同質(zhì)性檢驗(yàn)

對(duì)兩組受試者執(zhí)行功能抑制、刷新、轉(zhuǎn)換功能的前測(cè)結(jié)果進(jìn)行單因素方差分析，核實(shí)兩組受試者執(zhí)行功能在測(cè)試前是否處于相同的水平。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，抑制功能［F（1，50）=0.05，p=0.825>0.05］，刷新功能［F（1，50）=0.156，p=0.694>0.05］，轉(zhuǎn)換功能［F（1，50）=0.156，p=0.695>0.05］，3個(gè)子功能水平的差異性均不顯著，即運(yùn)動(dòng)干預(yù)前，兩組受試者執(zhí)行功能水平為同質(zhì)。

2.1.2 實(shí)驗(yàn)前性別間執(zhí)行功能水平同質(zhì)性檢驗(yàn)

對(duì)不同性別受試者執(zhí)行功能抑制、刷新、轉(zhuǎn)換功能的前測(cè)結(jié)果進(jìn)行單因素方差分析，核實(shí)不同性別受試者執(zhí)行功能在測(cè)試前是否處于相同的水平。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，抑制功能［F（1，50）=0.6，p=0.442>0.05］，刷新功能［F（1，50）=1.197，p=0.279>0.05］，轉(zhuǎn)換功能［F（1，50）=0.322，p=0.573>0.05］，3個(gè)子功能水平的差異性均不顯著，即運(yùn)動(dòng)干預(yù)前，不同性別受試者執(zhí)行功能水平為同質(zhì)。

2.2 不同性別單純性肥胖兒童干預(yù)前、后執(zhí)行功能的描述性統(tǒng)計(jì)

實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組不同性別單純性肥胖兒童運(yùn)動(dòng)干預(yù)前、后執(zhí)行功能水平如表2所示。

2.3 開放式運(yùn)動(dòng)技能練習(xí)對(duì)不同性別單純性肥胖兒童抑制功能的影響

對(duì)實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組單純性肥胖兒童抑制功能前后測(cè)得分進(jìn)行2（前后測(cè)）×2（性別）×2（組別）的混合設(shè)計(jì)方差分析，檢驗(yàn)開放式運(yùn)動(dòng)技能練習(xí)對(duì)不同性別單純性肥胖兒童抑制功能的影響。結(jié)果如表3所示，時(shí)間主效應(yīng)極其顯著（p<0.001），時(shí)間與組別的交互作用非常顯著（p<0.01），性別、組別的主效應(yīng)以及其他交互作用均不顯著。

對(duì)時(shí)間與組別的交互作用進(jìn)行簡(jiǎn)單效應(yīng)分析，結(jié)果顯示，實(shí)驗(yàn)組前后測(cè)水平具有極其顯著性差異，均值差為17.515，p=0.000，對(duì)照組前后測(cè)水平不具有顯著性差異，均差值為3.822，p=0.278。結(jié)果說明，開放式運(yùn)動(dòng)技能練習(xí)能夠顯著提高單純性肥胖兒童抑制功能水平。

2.4 開放式運(yùn)動(dòng)技能練習(xí)對(duì)不同性別單純性肥胖兒童刷新功能的影響

對(duì)實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組單純性肥胖兒童刷新功能前后測(cè)得分進(jìn)行2（前后測(cè)）×2（性別）×2（組別）的混合設(shè)計(jì)方差分析，檢驗(yàn)開放式運(yùn)動(dòng)技能練習(xí)對(duì)不同性別單純性肥胖兒童刷新功能的影響。結(jié)果如表4所示，時(shí)間主效應(yīng)極其顯著（p<0.001），時(shí)間與組別的交互作用極其顯著（p<0.001），性別、組別的主效應(yīng)以及其他交互作用均不顯著。

對(duì)時(shí)間與組別的交互作用進(jìn)行簡(jiǎn)單效應(yīng)分析，結(jié)果顯示，實(shí)驗(yàn)組前后測(cè)水平具有極其顯著性差異，均值差為376.491，p=0.000，對(duì)照組前后測(cè)水平不具有顯著性差異，均差值為37.181，p=0.48。結(jié)果說明，開放式運(yùn)動(dòng)技能練習(xí)能夠顯著提高單純性肥胖兒童刷新功能水平。

2.5 開放式運(yùn)動(dòng)技能練習(xí)對(duì)不同性別單純性肥胖兒童轉(zhuǎn)換功能的影響

對(duì)實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組單純性肥胖兒童轉(zhuǎn)換功能前后測(cè)得分進(jìn)行2（前后測(cè)）×2（性別）×2（組別）的混合設(shè)計(jì)方差分析，檢驗(yàn)開放式運(yùn)動(dòng)技能練習(xí)對(duì)不同性別單純性肥胖兒童轉(zhuǎn)換功能的影響。結(jié)果如表5所示，時(shí)間主效應(yīng)極其顯著（p<0.001），時(shí)間與組別的交互作用極其顯著（p<0.001），性別、組別的主效應(yīng)以及其他交互作用均不顯著。

表2 實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組運(yùn)動(dòng)干預(yù)前、后執(zhí)行功能水平一覽表

表3 開放式運(yùn)動(dòng)技能練習(xí)對(duì)不同性別單純性肥胖兒童抑制功能影響的方差分析

表4 開放式運(yùn)動(dòng)技能練習(xí)對(duì)不同性別單純性肥胖兒童刷新功能影響的方差分析

表5 開放式運(yùn)動(dòng)技能練習(xí)對(duì)不同性別單純性肥胖兒童轉(zhuǎn)換功能影響的方差分析

對(duì)時(shí)間與組別的交互作用進(jìn)行簡(jiǎn)單效應(yīng)分析，結(jié)果顯示，實(shí)驗(yàn)組前后測(cè)水平具有極其顯著性差異，均值差為141.391，p=0.000，對(duì)照組前后測(cè)水平具有顯著性差異，均差值為36.727，p=0.037。結(jié)果說明，開放式運(yùn)動(dòng)技能練習(xí)和常規(guī)體育教學(xué)均可提高單純性肥胖兒童轉(zhuǎn)換功能水平，但開放式運(yùn)動(dòng)技能練習(xí)的效果更為顯著。

3 分析與討論

3.1 開放式運(yùn)動(dòng)技能練習(xí)對(duì)單純性肥胖兒童執(zhí)行功能的影響

本研究初步揭示了開放式運(yùn)動(dòng)技能練習(xí)對(duì)單純性肥胖兒童執(zhí)行功能的改善作用。結(jié)論與前人研究結(jié)果一致，已有學(xué)者證明運(yùn)動(dòng)可以影響相關(guān)腦區(qū)結(jié)構(gòu)［42］、提高大腦前扣帶皮質(zhì)等區(qū)域的激活程度［43］、增加多種神經(jīng)生長(zhǎng)因子的釋放［44］、促進(jìn)相關(guān)腦區(qū)神經(jīng)及血管的生長(zhǎng)［45］、提高肥胖兒童額葉感興趣區(qū)腦代謝［46］，進(jìn)而強(qiáng)化兒童執(zhí)行功能的水平。Colcombe等人發(fā)現(xiàn)，兒童處于有一定難度、陌生、時(shí)刻變化且需要立刻反應(yīng)的運(yùn)動(dòng)場(chǎng)景中時(shí)，小腦和前額葉區(qū)域神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的預(yù)活化（pre-activation）程度將提高［47］，執(zhí)行功能水平將會(huì)改善。付全等人在探討不同技能分類的運(yùn)動(dòng)干預(yù)對(duì)青少年執(zhí)行功能的影響中發(fā)現(xiàn)，相較于封閉式運(yùn)動(dòng)技能類體育活動(dòng)，開放式運(yùn)動(dòng)技能類體育活動(dòng)能夠?qū)η嗌倌暾J(rèn)知功能產(chǎn)生更多積極的影響［48］。開放式運(yùn)動(dòng)技能練習(xí)中肥胖兒童大腦會(huì)經(jīng)過接收新信息、交替新舊信息、將交接后的信息保存轉(zhuǎn)換以及最終執(zhí)行信息4個(gè)階段，在此過程中執(zhí)行功能的3個(gè)子功能都會(huì)得到頻繁練習(xí)，因此得到提高。研究結(jié)果進(jìn)一步證明，開放式運(yùn)動(dòng)技能練習(xí)是改善單純性肥胖兒童執(zhí)行功能的有效途徑。

本研究發(fā)現(xiàn)，開放式運(yùn)動(dòng)技能練習(xí)對(duì)單純性肥胖兒童執(zhí)行功能的影響不存在性別差異。有學(xué)者發(fā)現(xiàn)，體育對(duì)執(zhí)行功能水平的影響不存在性別的差異［49-50］。正常人的執(zhí)行功能具有特定的活動(dòng)模式，且該模式不受性別影響，主要根據(jù)年齡的變化進(jìn)行調(diào)節(jié)［51］。兒童執(zhí)行功能在發(fā)展的過程中，隨著年齡的增長(zhǎng)，男孩與女孩在執(zhí)行功能的發(fā)展方向上基本是一致的［52］。由于本實(shí)驗(yàn)受試者年齡接近，大腦發(fā)育水平相似，因此實(shí)驗(yàn)中開放式運(yùn)動(dòng)技能練習(xí)對(duì)執(zhí)行功能的影響不存在性別差異。

3.2 開放式運(yùn)動(dòng)技能練習(xí)對(duì)單純性肥胖兒童抑制功能的影響

研究發(fā)現(xiàn)，8周開放式運(yùn)動(dòng)技能練習(xí)能夠顯著提高單純性肥胖兒童抑制功能水平。發(fā)展抑制功能以抑制學(xué)生直接反應(yīng)趨向和克服習(xí)慣慣性為指導(dǎo)思想，需要充分考慮外界環(huán)境的交互［53］。練習(xí)中，通過創(chuàng)設(shè)“亂序追逐情境”“比賽情境”，使肥胖兒童在依據(jù)教師口令進(jìn)行練習(xí)的過程中，不但要抑制大腦自動(dòng)化加工、壓制個(gè)體固有優(yōu)勢(shì)運(yùn)動(dòng)模式，同時(shí)也要適應(yīng)新的動(dòng)作和教學(xué)情景。這種在特殊情境下作出的具體而迅速的轉(zhuǎn)換，能夠提高前額葉等部位神經(jīng)元數(shù)量，激活大腦區(qū)域［46］，相比常規(guī)體育教學(xué)而言能夠更好地提高單純性肥胖兒童大腦對(duì)肢體的控制力，進(jìn)而改善其抑制功能。

3.3 開放式運(yùn)動(dòng)技能練習(xí)對(duì)單純性肥胖兒童刷新功能的影響

研究發(fā)現(xiàn)，8周開放式運(yùn)動(dòng)技能練習(xí)能夠顯著提高單純性肥胖兒童刷新功能水平。發(fā)展刷新功能以提高學(xué)生主動(dòng)儲(chǔ)存和提取動(dòng)作的能力為指導(dǎo)思想，需要對(duì)各類信息進(jìn)行活躍的操作。常規(guī)體育教學(xué)模式偏向于運(yùn)動(dòng)技術(shù)的學(xué)習(xí)［54］，教學(xué)過程脫離情境，而開放式運(yùn)動(dòng)技能練習(xí)通過創(chuàng)設(shè)“多記憶點(diǎn)的情境”“問題情境”，調(diào)動(dòng)肥胖兒童主動(dòng)儲(chǔ)存任務(wù)信息的積極性，提高其在不同運(yùn)動(dòng)情境中對(duì)信息快速提取加工并做出反應(yīng)的能力。這種多次重復(fù)記憶并重現(xiàn)的練習(xí)方法，能夠提高大腦神經(jīng)纖維周圍白質(zhì)結(jié)構(gòu)的連通性，進(jìn)而改變大腦的激活模式和部分結(jié)構(gòu)［55］，相比常規(guī)體育教學(xué)而言能夠更好地提高單純性肥胖兒童持續(xù)修正各項(xiàng)記憶內(nèi)容的能力，使其能夠更加活躍地操作各類信息，進(jìn)而改善其刷新功能。

3.4 開放式運(yùn)動(dòng)技能練習(xí)對(duì)單純性肥胖兒童轉(zhuǎn)換功能的影響

研究發(fā)現(xiàn)，8周開放式運(yùn)動(dòng)技能練習(xí)和常規(guī)體育教學(xué)都能提高單純性肥胖兒童轉(zhuǎn)換功能水平，但開放式運(yùn)動(dòng)技能練習(xí)對(duì)轉(zhuǎn)換功能的改善效果顯著優(yōu)于常規(guī)體育教學(xué)。發(fā)展轉(zhuǎn)換功能以練習(xí)動(dòng)作的設(shè)計(jì)包含多項(xiàng)任務(wù)為指導(dǎo)思想，需要對(duì)信息進(jìn)行統(tǒng)籌、協(xié)調(diào)和控制。練習(xí)中，通過創(chuàng)設(shè)“多任務(wù)情境”，使肥胖兒童單一化的操作任務(wù)變得多元，從而促進(jìn)其在不同動(dòng)作任務(wù)間轉(zhuǎn)換能力的發(fā)展。這種往復(fù)轉(zhuǎn)換的練習(xí)方法，能夠充分調(diào)動(dòng)大腦各區(qū)域，改變相關(guān)腦區(qū)體積［56］，提高內(nèi)源性注意轉(zhuǎn)移的靈活性，相比常規(guī)體育教學(xué)而言能夠更好地提高單純性肥胖兒童快速判斷并控制的能力，進(jìn)而改善其轉(zhuǎn)換功能。

4 結(jié)論

1）開放式運(yùn)動(dòng)技能練習(xí)對(duì)單純性肥胖兒童執(zhí)行功能具有顯著的改善作用，且效果優(yōu)于常規(guī)體育教學(xué)練習(xí)。

2）開放式運(yùn)動(dòng)技能練習(xí)對(duì)單純性肥胖兒童執(zhí)行功能的影響不存在性別差異。

5 研究展望

本研究相較于以往研究拓寬了該領(lǐng)域的練習(xí)方法及研究對(duì)象，為更全面地探究運(yùn)動(dòng)與兒童執(zhí)行功能的關(guān)系提供了新的方向，同時(shí)也為單純性肥胖兒童運(yùn)動(dòng)方案的選擇提供科學(xué)的依據(jù)。但該領(lǐng)域仍有許多問題值得深入探討，如干預(yù)方案中運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度、持續(xù)時(shí)間等變量單獨(dú)及交互作用的影響效果等，均需要后續(xù)研究的持續(xù)關(guān)注。