運(yùn)動(dòng)對(duì)兒童執(zhí)行功能及學(xué)業(yè)成績(jī)的效果

摘 要：研究發(fā)現(xiàn)，運(yùn)動(dòng)干預(yù)有助于提高兒童的執(zhí)行功能，這種促進(jìn)效果會(huì)正遷移在相應(yīng)的學(xué)業(yè)成績(jī)上。但是不同形式的運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的效果是不同的，兒童自身腦功能的發(fā)育和執(zhí)行功能的發(fā)展軌跡同樣會(huì)影響著運(yùn)動(dòng)干預(yù)效果。未來(lái)的研究需要對(duì)運(yùn)動(dòng)中的不同形式做準(zhǔn)確系統(tǒng)的定義，并在跨年齡階段中關(guān)注不同運(yùn)動(dòng)類型的效果，以探究二者之間的交互作用。

關(guān)鍵詞：定量運(yùn)動(dòng);定性運(yùn)動(dòng);執(zhí)行功能;學(xué)業(yè)成績(jī)

隨著升學(xué)壓力的增大，新一代兒童用于學(xué)習(xí)的久坐不動(dòng)時(shí)間日益增加，缺少運(yùn)動(dòng)的生活方式可能會(huì)阻礙兒童大腦功能和結(jié)構(gòu)的發(fā)展，甚至?xí)p害兒童在校的學(xué)業(yè)成績(jī)。相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，兒童心肺體適能與學(xué)業(yè)成績(jī)之間存在顯著的正相關(guān)，學(xué)者普遍認(rèn)為運(yùn)動(dòng)可以增強(qiáng)兒童的執(zhí)行功能，進(jìn)而改善其注意力和記憶力，從而提高了自身的學(xué)業(yè)成績(jī)。

執(zhí)行功能是一個(gè)概括性術(shù)語(yǔ)，涵蓋了所有關(guān)于組織和控制目標(biāo)導(dǎo)向行為的認(rèn)知過(guò)程。執(zhí)行功能主要由抑制控制，工作記憶和認(rèn)知靈活性三個(gè)基本成分組成，其中抑制控制指?jìng)€(gè)體對(duì)自動(dòng)化或優(yōu)勢(shì)反應(yīng)進(jìn)行抑制，控制自身認(rèn)知過(guò)程和注意力的能力;工作記憶指短時(shí)間內(nèi)保持和操縱信息以解決當(dāng)前問(wèn)題的能力;認(rèn)知靈活性指克服心理定式效應(yīng)，在不同心理狀態(tài)或任務(wù)要求之間轉(zhuǎn)換的能力。提前制定行動(dòng)方案并以有組織、有戰(zhàn)略和有效的方式處理任務(wù)的計(jì)劃能力，被認(rèn)為是三種成分整合的表現(xiàn)?，F(xiàn)有研究發(fā)現(xiàn)，兒童執(zhí)行功能的增強(qiáng)對(duì)其課堂表現(xiàn)和學(xué)業(yè)成績(jī)有顯著的促進(jìn)作用。

相關(guān)研究中所使用的運(yùn)動(dòng)方案多種多樣，根據(jù)運(yùn)動(dòng)干預(yù)中所關(guān)注得不同運(yùn)動(dòng)特征可以分為關(guān)注運(yùn)動(dòng)劑量（運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度與持續(xù)時(shí)間）的定量運(yùn)動(dòng)方案和關(guān)注方案中智力訓(xùn)練部分的定性運(yùn)動(dòng)方案。根據(jù)方案所執(zhí)行的時(shí)長(zhǎng)同樣可分為10-60分鐘的一次性運(yùn)動(dòng)和4周以上規(guī)律性進(jìn)行的長(zhǎng)期運(yùn)動(dòng)干預(yù)。本文從定量運(yùn)動(dòng)與定性運(yùn)動(dòng)雙視角入手，系統(tǒng)總結(jié)不同運(yùn)動(dòng)對(duì)兒童執(zhí)行功能所產(chǎn)生影響并將兒童自身的認(rèn)知發(fā)展軌跡同運(yùn)動(dòng)干預(yù)效果結(jié)合，以求對(duì)運(yùn)動(dòng)與兒童執(zhí)行功能和學(xué)業(yè)成績(jī)之間的關(guān)系進(jìn)一步地明確。由于該領(lǐng)域涉及范圍較大，本文從發(fā)展心理學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)和神經(jīng)科學(xué)的角度主要整合了旨在提高個(gè)體心肺體適能的運(yùn)動(dòng)干預(yù)對(duì)學(xué)齡期至前青春期健康兒童（5歲-14歲）的影響。

1 不同運(yùn)動(dòng)方案的效果

1）定量運(yùn)動(dòng)對(duì)兒童執(zhí)行功能和學(xué)業(yè)成績(jī)的干預(yù)效果。一次性運(yùn)動(dòng)的研究發(fā)現(xiàn)11分鐘以上的中等強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)會(huì)對(duì)兒童的執(zhí)行功能產(chǎn)生促進(jìn)效果。在2009年的一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)中， Hillman等人發(fā)現(xiàn)20名9歲兒童在進(jìn)行了20分鐘中強(qiáng)度跑步后，大腦內(nèi)前額葉區(qū)域、頂葉區(qū)域的腦電信號(hào)值增強(qiáng)，這是處理信息效率提高的信號(hào)。與之相一致的是，運(yùn)動(dòng)后，兒童的閱讀成績(jī)顯著提高，并在事物比較的測(cè)試中正確率顯著地提高。Grieco等人為探討運(yùn)動(dòng)對(duì)兒童課堂表現(xiàn)的影響，在2016年招募320名7-9歲的兒童進(jìn)行10-15分鐘的一次性跑步運(yùn)動(dòng)，并在運(yùn)動(dòng)結(jié)束后觀察到兒童在課堂上心不在焉、與同伴交流等相關(guān)行為出現(xiàn)的頻率顯著地減少。

長(zhǎng)期運(yùn)動(dòng)的研究結(jié)果同一次性運(yùn)動(dòng)呈現(xiàn)一致性。我國(guó)學(xué)者傅建和范亞榮在2016年考察了為期8周的不同時(shí)長(zhǎng)中強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)對(duì)初中生執(zhí)行功能與學(xué)業(yè)成績(jī)的影響，該研究招募250名平均年齡在14.3歲的初中生為被試，隨機(jī)將初中生分配到13.5分鐘、18分鐘、22.5分鐘、27分鐘的中等強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)的條件下，并對(duì)比了這些初中生的執(zhí)行功能和語(yǔ)文、數(shù)學(xué)、英語(yǔ)成績(jī)?cè)趯?shí)驗(yàn)前后的變化。研究發(fā)現(xiàn)，持續(xù)時(shí)間超過(guò)11分鐘的運(yùn)動(dòng)干預(yù)均可以顯著提高初中生的抑制控制與工作記憶能力，其中運(yùn)動(dòng)時(shí)長(zhǎng)為27分鐘的組別，促進(jìn)效果最明顯;在認(rèn)知靈活性和學(xué)業(yè)成績(jī)的檢驗(yàn)中，各運(yùn)動(dòng)干預(yù)組均能提高初中生的認(rèn)證靈活性和學(xué)業(yè)成績(jī)，其中每日運(yùn)動(dòng)時(shí)長(zhǎng)為27分鐘的學(xué)生成績(jī)改善效果最明顯。

2）定性運(yùn)動(dòng)干預(yù)的效果。在學(xué)者們熱衷于探討不同運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度和運(yùn)動(dòng)時(shí)長(zhǎng)等定量特征對(duì)兒童執(zhí)行功能和學(xué)業(yè)成績(jī)所產(chǎn)生地效果時(shí)，運(yùn)動(dòng)心理學(xué)家Pesce在2012年率先提出了定性運(yùn)動(dòng)的概念，呼吁相關(guān)研究應(yīng)關(guān)注不同運(yùn)動(dòng)形式中所包含的智力訓(xùn)練部分的定性特征，以對(duì)運(yùn)動(dòng)的定量特征的調(diào)節(jié)作用進(jìn)行補(bǔ)充研究。

為探討包含智力訓(xùn)練的運(yùn)動(dòng)對(duì)兒童認(rèn)知及學(xué)業(yè)成績(jī)的影響， Koutsandreou等人在2016年開(kāi)展了一項(xiàng)為期10周的運(yùn)動(dòng)干預(yù)研究，該研究招募71名身體健康、體重標(biāo)準(zhǔn)、平均年齡為9.35歲的兒童，并將他們隨機(jī)分配在跑步組、智力訓(xùn)練運(yùn)動(dòng)組與久坐不動(dòng)組，旨在探討不同形式的運(yùn)動(dòng)干預(yù)對(duì)兒童工作記憶的影響。其中跑步組的兒童被要求每周完成三次45分鐘中強(qiáng)度的跑步運(yùn)動(dòng)，智力訓(xùn)練運(yùn)動(dòng)組的兒童則每次需要完成45分鐘中強(qiáng)度的雙邊協(xié)調(diào)、手眼協(xié)調(diào)等運(yùn)動(dòng)游戲，相比于簡(jiǎn)單地跑步運(yùn)動(dòng)，這些運(yùn)動(dòng)難度要求更高，兒童在進(jìn)行運(yùn)動(dòng)時(shí)伴隨著一定的思考，從而達(dá)到了智力訓(xùn)練的效果?？刂平M兒童則不進(jìn)行任何形式的體育運(yùn)動(dòng)。在實(shí)驗(yàn)前后對(duì)兒童進(jìn)行了字母數(shù)字的廣度測(cè)試，以檢測(cè)兒童工作記憶的變化。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，參與運(yùn)動(dòng)的兒童在記憶測(cè)試中的成績(jī)均顯著得到了提升，但參與智力訓(xùn)練運(yùn)動(dòng)的兒童測(cè)試成績(jī)更好。另一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)中，美國(guó)學(xué)者Schmidt等人發(fā)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)中的智力訓(xùn)練部分可能是導(dǎo)致注意力集中和處理速度提高的關(guān)鍵因素。由此，根據(jù)現(xiàn)有研究結(jié)論得出，相比于簡(jiǎn)答重復(fù)有氧運(yùn)動(dòng)，含有智力訓(xùn)練的運(yùn)動(dòng)可能會(huì)對(duì)兒童執(zhí)行功能和學(xué)業(yè)成績(jī)產(chǎn)生更有利地提高。但如何對(duì)運(yùn)動(dòng)中智力訓(xùn)練部分進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化地定義，目前還在進(jìn)一步地探討中。

2 運(yùn)動(dòng)干預(yù)與執(zhí)行功能發(fā)展軌跡之間的關(guān)系

1）兒童自身執(zhí)行功能的發(fā)展軌跡。執(zhí)行功能與前額皮質(zhì)密切相關(guān)，而前額皮質(zhì)是大腦發(fā)育最慢的區(qū)域之一，因此，個(gè)體中執(zhí)行功能的出現(xiàn)、發(fā)展至成熟存在著很大的時(shí)間跨度。執(zhí)行功能的各個(gè)成分在嬰兒期開(kāi)始出現(xiàn)，最先出現(xiàn)的是工作記憶，其次是抑制控制和認(rèn)知靈活性，兒童的3歲到5歲是為發(fā)展更高階認(rèn)知過(guò)程奠定關(guān)鍵基礎(chǔ)的重要時(shí)期，隨著由前扣帶回、背外側(cè)前額皮質(zhì)、補(bǔ)充運(yùn)動(dòng)區(qū)和基底神經(jīng)節(jié)組成的注意力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)連接的增強(qiáng)而快速發(fā)展，最先發(fā)展的是抑制控制能力，之后是認(rèn)知靈活性和工作記憶。注意力系統(tǒng)的發(fā)展將幫助兒童克服日益強(qiáng)烈的沖突，協(xié)調(diào)表現(xiàn)和反應(yīng)抑制，并靈活地、有選擇地調(diào)整注意力，以適應(yīng)不同環(huán)境的要求，可能是提高脫離思維定勢(shì)能力的基礎(chǔ)。執(zhí)行功能的發(fā)展至成熟將持續(xù)到青少年時(shí)期，其中，小學(xué)階段是執(zhí)行功能快速發(fā)展以獲得更多精細(xì)技能的又一重要時(shí)期。主要表現(xiàn)在，兒童在復(fù)雜認(rèn)知測(cè)試中的成績(jī)顯著提高，兒童抑制控制能力的顯著增長(zhǎng)發(fā)展在5歲至8歲之間，逐漸成熟與青少年甚至成年早期;兒童在復(fù)雜工作記憶任務(wù)中的表現(xiàn)，從4歲到15歲呈線性增長(zhǎng);認(rèn)知靈活性在兒童6歲左右快速發(fā)展，成熟于青春期階段

這種持久的認(rèn)知和大腦發(fā)育可能是理解為什么兒童的執(zhí)行功能易受運(yùn)動(dòng)干預(yù)影響的一個(gè)線索。執(zhí)行功能和其基礎(chǔ)神經(jīng)回路在兒童期后期甚至青春期仍在成長(zhǎng)發(fā)育階段，容易受到外在環(huán)境的影響，因此運(yùn)動(dòng)可能是一種能夠?qū)?zhí)行功能和其神經(jīng)回路產(chǎn)生促進(jìn)作用的有效方式。

2）運(yùn)動(dòng)干預(yù)在不同年齡兒童中的效果。根據(jù)上文我們可以做出假設(shè)，即運(yùn)動(dòng)對(duì)兒童執(zhí)行功能的效果受兒童年齡的影響，也就是說(shuō)，執(zhí)行功能在一個(gè)發(fā)育時(shí)間點(diǎn)從運(yùn)動(dòng)中的獲益比在另一個(gè)發(fā)育時(shí)間點(diǎn)更多。在2014年的一項(xiàng)研究中，Chen等人招募40名三年級(jí)學(xué)生和58名五年級(jí)學(xué)生，將他們隨機(jī)分在運(yùn)動(dòng)組和久坐不動(dòng)組，考察30分鐘中等強(qiáng)度的一次性跑步運(yùn)動(dòng)對(duì)不同年齡兒童執(zhí)行功能的影響。研究發(fā)現(xiàn)，運(yùn)動(dòng)干預(yù)均提高了兩組兒童在三種執(zhí)行功能任務(wù)中的表現(xiàn)，但是五年級(jí)兒童的三種執(zhí)行功能成分在運(yùn)動(dòng)中的收益均好于三年級(jí)兒童，由此證明了不同發(fā)展階段的兒童在運(yùn)動(dòng)中的認(rèn)知收益可能存在不同。

不同的運(yùn)動(dòng)形式可能同兒童的發(fā)展階段存在著交互作用。年幼的孩子可能受益于簡(jiǎn)單的運(yùn)動(dòng)形式，稍年長(zhǎng)的孩子可能受益于包含復(fù)雜規(guī)則結(jié)構(gòu)的游戲。因?yàn)?，年齡較小的兒童可能沒(méi)有認(rèn)知能力來(lái)維持和理解這些復(fù)雜游戲的規(guī)則，他們可能會(huì)因活動(dòng)的失敗而感到沮喪;相反，年齡較大的孩子可能對(duì)很快掌握的活動(dòng)不感興趣。因此，在考慮兒童認(rèn)知的發(fā)展水平的同時(shí)，我們還需要優(yōu)化所使用的運(yùn)動(dòng)干預(yù)方法。目前在跨年齡段中考察運(yùn)動(dòng)干預(yù)對(duì)執(zhí)行功能作用的研究比較缺乏，現(xiàn)階段的研究結(jié)果還不足以得出執(zhí)行功能的發(fā)展軌跡與運(yùn)動(dòng)干預(yù)之間的關(guān)系。未來(lái)研究中，我們應(yīng)進(jìn)一步考察年齡跨度較大樣本中，不同執(zhí)行功能成分在運(yùn)動(dòng)干預(yù)中的收益以及不同運(yùn)動(dòng)形式與兒童年齡之間的交互作用。

3 小結(jié)與展望

本文試圖從發(fā)展心理學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)和神經(jīng)科學(xué)的角度系統(tǒng)地分析不同運(yùn)動(dòng)類型對(duì)兒童執(zhí)行功能及學(xué)業(yè)成績(jī)的作用。已有研究表明，定量和定性運(yùn)動(dòng)干預(yù)至少對(duì)兒童一種執(zhí)行功能或?qū)W業(yè)成績(jī)產(chǎn)生促進(jìn)作用，其中，包含智力訓(xùn)練的運(yùn)動(dòng)方案可能對(duì)兒童執(zhí)行功能的增益效果更明顯?，F(xiàn)有實(shí)驗(yàn)證明，兒童自身執(zhí)行功能和大腦結(jié)構(gòu)的發(fā)展軌跡會(huì)影響兒童在運(yùn)動(dòng)中的獲益情況。其中，不同的運(yùn)動(dòng)類型可能同兒童的發(fā)展軌跡存在著交互作用，然而目前在跨年齡段中考察運(yùn)動(dòng)干預(yù)對(duì)執(zhí)行功能作用的研究比較缺乏，現(xiàn)階段的研究結(jié)果還不足以得出執(zhí)行功能的發(fā)展軌跡與運(yùn)動(dòng)干預(yù)之間的關(guān)系。因此，在面對(duì)諸多未知的問(wèn)題及矛盾性的結(jié)論，未來(lái)的研究仍需從以下幾個(gè)方面不斷深入探索。

1）運(yùn)動(dòng)干預(yù)方式的制定應(yīng)注重運(yùn)動(dòng)定量與定性特征的相結(jié)合。當(dāng)前的研究中，定量運(yùn)動(dòng)干預(yù)與定性運(yùn)動(dòng)干預(yù)存在著研究結(jié)果的分離。在定性運(yùn)動(dòng)干預(yù)研究中，往往忽略了對(duì)運(yùn)動(dòng)定量特征的干預(yù)，組別之間的運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度和時(shí)長(zhǎng)都往往會(huì)存在著差異，而這些運(yùn)動(dòng)的定量特征同樣會(huì)影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。因此，在未來(lái)的研究中，尤其在定性運(yùn)動(dòng)干預(yù)的研究中，應(yīng)該控制可組別之間的定量差異，抑或，在同一種運(yùn)動(dòng)形式下，探討不同運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度、運(yùn)動(dòng)時(shí)長(zhǎng)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生的影響。

2）應(yīng)在跨年齡段中探討不同運(yùn)動(dòng)類型的效果，以發(fā)現(xiàn)不同運(yùn)動(dòng)形式與兒童發(fā)展軌跡之間的交互作用。不同形式的運(yùn)動(dòng)效果促進(jìn)著不同腦區(qū)的激活，同樣兒童執(zhí)行功能和腦功能的發(fā)育有著不同的發(fā)展軌跡，在這種長(zhǎng)期的大腦發(fā)育與長(zhǎng)期的認(rèn)知發(fā)展并行的前提下，某個(gè)時(shí)期的兒童或者某種執(zhí)行功能可能對(duì)運(yùn)動(dòng)的促進(jìn)效果更加敏感。不同類型的運(yùn)動(dòng)形式對(duì)不同時(shí)期兒童的影響可能也是不同的。但運(yùn)動(dòng)干預(yù)對(duì)兒童執(zhí)行功能的影響是否遵循了兒童自身認(rèn)知的發(fā)展軌跡？是個(gè)在未來(lái)有待解決的問(wèn)題。

3）需要對(duì)運(yùn)動(dòng)中的智力訓(xùn)練部分做準(zhǔn)確系統(tǒng)地定義。在現(xiàn)實(shí)生活中，個(gè)體所接觸到的運(yùn)動(dòng)大多不是簡(jiǎn)單的重復(fù)有氧運(yùn)動(dòng)，或多或少總會(huì)對(duì)認(rèn)知有些需求。并且，不同認(rèn)知成分類型以及不同程度的認(rèn)知參與，所得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可能存在著顯著地差異。因此，對(duì)認(rèn)知成分準(zhǔn)確、系統(tǒng)地定義是未來(lái)開(kāi)展系列定性運(yùn)動(dòng)干預(yù)，進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)與兒童執(zhí)行功能和學(xué)業(yè)成績(jī)之間具體關(guān)系的重要前提。

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作者簡(jiǎn)介

常瀚（1996-），男，碩士在讀，南京師范大學(xué)，心理學(xué)院，研究方向：運(yùn)動(dòng)心理方向。