體育何以能夠提升學(xué)業(yè)成績
——腦神經(jīng)科學(xué)解釋框架

喬玉成

(西安翻譯學(xué)院 體育學(xué)院，陜西 西安 710105)

近30年來，我國學(xué)生體質(zhì)健康水平持續(xù)下滑現(xiàn)象引起了政府與社會的高度關(guān)注，至今此難題仍懸而未決。分析其中原因，我們會發(fā)現(xiàn)這樣一個邏輯:在現(xiàn)行升學(xué)體制下，盡管高中、大學(xué)招生制度屢屢倡導(dǎo)德智體美勞全面衡量，擇優(yōu)錄取，然而在實際操作中卻又總是難以避免唯分?jǐn)?shù)取人。雖然許多學(xué)生、家長、教師和校長們認(rèn)同參加體育鍛煉可以提高學(xué)生的健康水平，但同時也認(rèn)為存在占用學(xué)習(xí)時間、拖分?jǐn)?shù)“后腿”的弊端。因此，在許多人眼里，學(xué)校體育與學(xué)業(yè)成績有著一種不證自明的對立關(guān)系。否則，為什么會有那么多學(xué)生體育鍛煉時間不達標(biāo)，會有那么多家長以犧牲孩子的鍛煉時間換取高分?jǐn)?shù)，會有那么多的學(xué)校為了學(xué)生考出好的分?jǐn)?shù)擠占體育課、少排體育課呢?其設(shè)定前提不就是“要想提高學(xué)生的學(xué)業(yè)成績，就必須犧牲學(xué)生的體育鍛煉時間”嗎?而這一切為從根本上破解“要健康，還是要分?jǐn)?shù)”的兩難選擇帶來了更大困惑。其實，對于這個問題國內(nèi)外研究早已有明確定論:參加體育鍛煉不僅不會影響學(xué)習(xí)，相反能夠提高學(xué)生的學(xué)業(yè)成績，至少花在體育鍛煉上的時間不會對學(xué)業(yè)成績造成負(fù)面影響[1]，只是利益相關(guān)者仍然不了解、不相信或者不愿意相信這個結(jié)論而已?；诖耍疚木徒?0年來國內(nèi)外有關(guān)體育運動促進學(xué)業(yè)表現(xiàn)的腦神經(jīng)機制研究進展進行評述，從腦神經(jīng)科學(xué)角度對參加體育鍛煉能讓學(xué)生獲得好的分?jǐn)?shù)的緣由給出解釋，以期為體育能提升學(xué)業(yè)成績命題的合理性提供一種新的理論視角。

1 體育運動對腦形態(tài)結(jié)構(gòu)和功能的影響

研究發(fā)現(xiàn)，學(xué)生的學(xué)業(yè)表現(xiàn)與腦的形態(tài)結(jié)構(gòu)和功能密切相關(guān)，并由神經(jīng)元之間突觸聯(lián)結(jié)的強度與結(jié)構(gòu)的可塑性所介導(dǎo)。與學(xué)習(xí)記憶聯(lián)系最為緊密的是中樞神經(jīng)系統(tǒng)中的大腦皮層前額葉和海馬齒狀回，其中前額葉皮質(zhì)控制著執(zhí)行、思維、意向、情緒、工作記憶等認(rèn)知功能；海馬齒狀回與學(xué)習(xí)記憶密切相關(guān)，兩者均在學(xué)業(yè)表現(xiàn)良好所需的認(rèn)知能力(即學(xué)習(xí)、記憶和認(rèn)知控制)方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用[2]。研究表明，運動可以重塑大腦海馬的結(jié)構(gòu)與功能，改善情緒、增強記憶，對促進個體身心健康及認(rèn)知功能具有重要意義[3]。

動物實驗發(fā)現(xiàn)，跑輪和跑步運動對腦神經(jīng)元發(fā)生、軸突生長，樹突的復(fù)雜性、總長度和密度，突觸和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的可塑性，腦血管生成等有顯著的促進作用，可誘導(dǎo)前額葉皮層結(jié)構(gòu)、皮層下結(jié)構(gòu)、神經(jīng)膠質(zhì)結(jié)構(gòu)等進一步優(yōu)化，并誘導(dǎo)腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子(BDNF)和胰島素樣生長因子的釋放，為認(rèn)知功能的發(fā)展和調(diào)控奠定基礎(chǔ)。

人體試驗表明，兒童少年時期積極參與體育活動/運動能對海馬、前額葉皮層等大腦區(qū)域的血管生成、神經(jīng)發(fā)生和突觸傳遞產(chǎn)生有益影響，同時可增加大腦多個功能區(qū)域的體積[4]。MRI(磁共振成像)研究顯示，運動可引起兒童大腦形態(tài)結(jié)構(gòu)(腦體積和重量、皮層厚度、不同腦區(qū)的溝回面積)發(fā)生變化，使海馬體積、基底神經(jīng)節(jié)、額葉和頂葉皮質(zhì)增大，并與認(rèn)知和學(xué)業(yè)成績改善有關(guān)，其機制涉及細(xì)胞增殖/凋亡，樹突分支/修剪，突觸形成/消除，生長因子和髓鞘形成等[5]。對健康兒童的研究表明，有氧運動水平較高的兒童雙側(cè)海馬體積更大，而隨著海馬體積的增加，其與空間記憶功能的相關(guān)性也有所提高[6]。此外，保持最佳的體育活動水平還可以刺激皮層以及皮層下神經(jīng)發(fā)生、神經(jīng)肌肉系統(tǒng)成熟，使原始反射和定型姿勢減少，注意力改善，并對提高大腦協(xié)調(diào)過程以及執(zhí)行控制、任務(wù)行為和學(xué)業(yè)成績產(chǎn)生積極影響[7]。與久坐少動的孩子比，經(jīng)常參加體育鍛煉的孩子大腦白質(zhì)更加完善，海馬網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)更復(fù)雜，新生神經(jīng)元與現(xiàn)有神經(jīng)元之間的聯(lián)系更密切，兩大腦半球之間交流更暢通，星形膠質(zhì)細(xì)胞糖原儲存更豐富，大腦和小腦整體功能更完善，進而為學(xué)習(xí)、記憶、思維創(chuàng)建一個更為高效的大腦。還有研究顯示，一次30 min 的短時中等強度有氧運動即可增加兒童前額葉某些腦區(qū)(如雙側(cè)額上回、雙側(cè)額中回等)激活程度[8]。隨機對照試驗發(fā)現(xiàn)，高強度間歇訓(xùn)練可顯著增加大腦的血流，進而為神經(jīng)元提供更多的營養(yǎng)[9]；有氧步行訓(xùn)練可顯著提高腦組織最大氧氣使用率，增強其執(zhí)行功能[10]；慢性運動可通過誘導(dǎo)神經(jīng)發(fā)生、膠質(zhì)生成、血管生成、腦循環(huán)和生長因子產(chǎn)生等途徑促進認(rèn)知功能，而急性運動可通過刺激迷走神經(jīng)和肌梭，促進神經(jīng)遞質(zhì)釋放以及突觸標(biāo)記或捕獲等途徑改善注意力和記憶功能[11]。上述研究發(fā)現(xiàn)可在很大程度上解釋為什么參加體育運動會對兒童少年的學(xué)業(yè)成績產(chǎn)生積極影響。

2 體育運動對大腦表觀遺傳學(xué)調(diào)控的影響

表觀遺傳學(xué)調(diào)控機制包括DNA 甲基化、組蛋白修飾、染色體重塑和非編碼RNA 調(diào)控等。規(guī)律的體育運動在控制包括大腦可塑性在內(nèi)的腦神經(jīng)重組中起著至關(guān)重要的作用，并與學(xué)習(xí)、記憶的形成和存儲有關(guān)[12]。目前，多項動物實驗和人體試驗已經(jīng)初步揭示運動如何通過改變DNA 甲基化、組蛋白修飾和micro RNA(miRNA)變化調(diào)控與神經(jīng)可塑性有關(guān)的基因表達以及認(rèn)知表現(xiàn)的表觀遺傳機制，為研究體育運動與學(xué)業(yè)成績的關(guān)系提供了新的理論和視角。

現(xiàn)有證據(jù)表明，體育鍛煉/運動作為一種強大的表觀遺傳調(diào)制器，能夠在表觀遺傳調(diào)控的各個階段起作用，誘導(dǎo)大腦結(jié)構(gòu)和功能發(fā)生變化，進而在解釋運動改變大腦可塑性、認(rèn)知能力和健康方面表現(xiàn)出巨大的優(yōu)勢[13]。

目前已經(jīng)認(rèn)識到，DNA 甲基化在長期記憶中起關(guān)鍵作用。身體活動/運動可減輕記憶抑制基因的抑制作用，促進與大腦可塑性和記憶整合有關(guān)的基因表達。研究發(fā)現(xiàn)，運動能夠調(diào)控與突觸可塑性有關(guān)的基因表達，使記憶更加鞏固[14]?？梢酝ㄟ^改變腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子(BDNF)的DNA 甲基化模式，參與組蛋白乙?；绊懞ｑR齒狀回BDNF 基因的轉(zhuǎn)錄和表達，對調(diào)節(jié)突觸可塑性和學(xué)習(xí)記憶具有重要作用；還可以通過激活信號級聯(lián)，重新編程大腦的甲基化模式，改變?nèi)旧|(zhì)構(gòu)象和基因表達，調(diào)節(jié)認(rèn)知功能所必需的基因轉(zhuǎn)錄，調(diào)控與突觸可塑性有關(guān)的基因，進而影響信息的儲存和記憶[15]；也可以通過增加TET1 基因(TET1)、α-酮戊二酸(α-KG)和Fe 依賴的雙加氧酶在海馬表達，促進位于VEGFA 基因(血管內(nèi)皮生長因子A)啟動子的CpG 島去甲基化[16]，調(diào)節(jié)基因表達譜，使大腦的可塑性進程受益。

組蛋白修飾是組蛋白中翻譯后的化學(xué)變化，包括組蛋白甲基化/去甲基化，乙酰化/脫乙?；土姿峄彩钦{(diào)節(jié)基因表達的重要機制。目前已經(jīng)證明組蛋白乙酰化是長時記憶(LTM)的必要條件。研究發(fā)現(xiàn)，運動可以通過改變組蛋白乙?；D(zhuǎn)移酶(HAT)/組蛋白去乙?；?HDAC)活性的平衡來促進染色質(zhì)的允許狀態(tài)，使無數(shù)具有轉(zhuǎn)錄功能的基因轉(zhuǎn)錄激活，進而實現(xiàn)突觸可塑性和記憶力的改善[15]。動物實驗表明，運動可增加海馬和額葉皮層的組蛋白乙酰化，從而改善行為任務(wù)中的記憶表現(xiàn)[17]。例如，動物進行4 周運動后，參與組蛋白乙?；?脫乙?；拿富钚燥@著增加，這已被證明是決定BDNF 表達增強的重要機制[18]。

miRNA 是小型單鏈RNA 分子，能夠抑制靶基因的表達。在過去的10年中，miRNA 已被認(rèn)為是大腦內(nèi)眾多生物過程的潛在調(diào)節(jié)劑，其范圍包括細(xì)胞增殖、分化、凋亡、突觸可塑性和記憶形成[19]。人類和動物實驗證據(jù)表明，運動可改變幾種miRNA 的血液水平，通過調(diào)節(jié)miR21 和miR-34a 的海馬表達來減輕顱腦外傷和衰老對認(rèn)知功能的有害影響，還有助于減輕與抑制神經(jīng)發(fā)生和記憶形成有關(guān)的miR-124的增加[20]。

3 體育運動對神經(jīng)營養(yǎng)因子釋放和表達的影響

神經(jīng)營養(yǎng)因子包括腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子(BDNF)、胰島素樣生長因子(iIGF-1)、血管內(nèi)皮生長因子(VEGF)等。在整個生命周期中，這些神經(jīng)營養(yǎng)因子可通過刺激神經(jīng)發(fā)生和血管生成調(diào)節(jié)神經(jīng)元的結(jié)構(gòu)和活性，并在促進突觸可塑性方面起關(guān)鍵作用。研究表明，身體活動/運動作為一種刺激，可引起腦組織發(fā)生一系列化學(xué)級聯(lián)反應(yīng)，通過產(chǎn)生多種營養(yǎng)因子以及炎癥過程，誘導(dǎo)神經(jīng)發(fā)生、血管生成和突觸形成[21]，增強腦組織可塑性變化，進而對認(rèn)知功能產(chǎn)生積極影響。

BDNF 是誘導(dǎo)的神經(jīng)發(fā)生的重要神經(jīng)營養(yǎng)蛋白之一，常被比喻為大腦的“肥料”，其主要作用是促進神經(jīng)元的分化、再生、存活、生長，調(diào)節(jié)樹突密度，維持能量穩(wěn)態(tài)，并確保腦細(xì)胞之間化學(xué)信息的正確傳遞，在維持神經(jīng)元(包括海馬結(jié)構(gòu)、基底前腦膽堿能神經(jīng)元和藍斑病的NE 能神經(jīng)元)結(jié)構(gòu)以及促進學(xué)習(xí)、記憶、推理和創(chuàng)造能力等方面起重要作用。有研究表明，運動誘導(dǎo)的BDNF 增加可能會促進神經(jīng)元存活，增加細(xì)胞內(nèi)鈣水平，促進轉(zhuǎn)錄因子，并誘導(dǎo)mTOR 介導(dǎo)的miRNA 翻譯以鞏固記憶[11]。研究發(fā)現(xiàn)，運動有助于肌肉釋放BDNF，促使循環(huán)血液中的BDNF 增加。肌肉來源的BDNF 可穿過血腦屏障(BBB)，促進海馬BDNF 表達、神經(jīng)再生和空間記憶能力，在調(diào)節(jié)突觸前神經(jīng)遞質(zhì)釋放、誘發(fā)突觸后電流、誘導(dǎo)神經(jīng)元去極化等神經(jīng)可塑性方面起關(guān)鍵作用[22]。

VEGF 是一種血管生成蛋白，由周圍血管內(nèi)皮細(xì)胞和腦細(xì)胞(包括星形膠質(zhì)細(xì)胞、室管膜細(xì)胞和神經(jīng)元干細(xì)胞)合成并釋放。其主要功能是增強血管內(nèi)皮細(xì)胞有絲分裂活性，影響血管內(nèi)皮細(xì)胞增殖、存活和遷移，并具有神經(jīng)營養(yǎng)和保護作用。運動會增加中樞和周圍組織中VEGF 水平，并促進大腦神經(jīng)發(fā)生和血管生成，還可能與BDNF 相互作用以調(diào)節(jié)突觸可塑性[23]。動物實驗發(fā)現(xiàn)，相對于非運動組小鼠，運動組小鼠的大腦皮層血管更加豐富，表明運動能夠誘導(dǎo)小鼠大腦血管生成，提升單位時間內(nèi)流經(jīng)大腦的血液總量[24]，可以為腦細(xì)胞代謝提供充足的能量。

IGF-1 也是中樞神經(jīng)系統(tǒng)神經(jīng)元功能的關(guān)鍵調(diào)節(jié)劑，主要來源于肌肉、肝臟和大腦，其主要作用是促進肌肉發(fā)達、神經(jīng)發(fā)生、神經(jīng)元存活和分化、神經(jīng)傳遞、LTP 增強效應(yīng)以及增強包括BDNF 在內(nèi)的其他神經(jīng)營養(yǎng)因子的作用[25]。研究表明，運動中骨骼肌IGF-1 水平迅速上調(diào)，并在約5～10 min 達到峰值[26]。循環(huán)中的IGF-1 可以通過血腦屏障轉(zhuǎn)運到大腦中，并引起大腦中的IGF-1 水平升高[27]。

4 體育運動對大腦皮層活動模式的影響

我們知道，人類的大腦皮層具有高度的專門化功能定位，且其學(xué)習(xí)過程完全遵循大腦的活動規(guī)律，即始動調(diào)節(jié)、動力定型、鑲嵌式活動、優(yōu)勢法則、保護性抑制等。研究表明，長時間用腦后若有10～20 min 的短暫休息，可能會優(yōu)化與學(xué)習(xí)成績相關(guān)的認(rèn)知操作[28]。在學(xué)習(xí)活動中，語言與操作活動交叉進行，使看、聽、讀、寫、做、背誦和討論多種學(xué)習(xí)方式不斷變換，或在課間穿插一些體育或文娛活動，可使各種腦力活動交替進行，使大腦不同區(qū)域的興奮、抑制不斷轉(zhuǎn)換，得到輪換休息，對減輕或消除與大腦學(xué)習(xí)有關(guān)的中樞疲勞狀態(tài)、提高腦的學(xué)習(xí)效率具有重要意義。

Wennberg 等[29]比較了不間斷靜坐和中斷長時間靜坐后有短暫步行對成年人自我報告的疲勞、認(rèn)知、神經(jīng)內(nèi)分泌生物標(biāo)志物和心臟代謝風(fēng)險標(biāo)志物的急性影響，結(jié)果顯示，與久坐不動者相比，中斷長時間靜坐并有步行活動者疲勞程度更低。對青少年學(xué)生而言，上課前(例如在課間休息時間)參加體育活動與隨后課程中的課堂任務(wù)行為之間存在正相關(guān)關(guān)系；課前僅5 min 的中等強度運動即可對學(xué)生的課堂學(xué)習(xí)表現(xiàn)產(chǎn)生有益影響，進而使長達1 h 上課時間內(nèi)的學(xué)習(xí)效率、注意力、認(rèn)知控制行為得到顯著提高[30]，同時還可改善兒童的記憶力和學(xué)習(xí)狀態(tài)，其作用可持續(xù)長達60 min。一項薈萃分析結(jié)果表明，大多數(shù)形式的體育活動在上課之前就可顯著減少受干擾學(xué)生的破壞性行為[31]，同時對改善課堂行為也有積極影響[32]，例如注意力、態(tài)度、專心程度、學(xué)習(xí)自律、拖延行為、沖動控制、執(zhí)行任務(wù)行為、紀(jì)律問題等。因此，有人提出體育活動應(yīng)該排在“數(shù)學(xué)等重要科目之前，而不是在上學(xué)日結(jié)束之前”[33]，而這種體育活動又被一些學(xué)者稱為學(xué)習(xí)準(zhǔn)備型體育課(Readiness PE)。另外，Carlson 等[34]發(fā)現(xiàn)，基于10 min 的課堂體育鍛煉與課堂上更好的任務(wù)和專注行為呈正相關(guān)；10～20 min 體育活動后進行數(shù)學(xué)測試，被試者的數(shù)學(xué)得分比久坐者更高[35]。由此可見，課前或基于課堂的體育活動對提高學(xué)生學(xué)習(xí)效率的作用不可小覷。

5 體育運動對認(rèn)知功能的影響

認(rèn)知功能是指有助于感知、記憶、智力和行動的一組心理過程，即接受、加工、貯存和應(yīng)用信息的效率過程。一般認(rèn)為，良好的認(rèn)知功能是具備更好學(xué)習(xí)能力的先決條件和取得良好學(xué)業(yè)成績的基石，而學(xué)業(yè)成績又常被認(rèn)為是對認(rèn)知功能和能力更加全面的考量。認(rèn)知功能主要包括記憶力、注意力，視覺空間和執(zhí)行功能，而更復(fù)雜的認(rèn)知過程還包括思維(抽象、因果、創(chuàng)造性思維、計劃)和語言功能。大量的研究表明，定期參加體育鍛煉能夠增強前額葉皮層(參與執(zhí)行功能)和海馬區(qū)(在記憶和學(xué)習(xí)中起關(guān)鍵作用)的認(rèn)知功能，提高創(chuàng)造性思維、制定決策、集中精力和檢索關(guān)鍵信息的能力[36]，對提高大腦的整體效率具有重要意義。另有研究表明，雖然僅靠運動不能使學(xué)生變得更聰明，但它可以使大腦處于學(xué)習(xí)的最佳狀態(tài)；一次10 min 的體育鍛煉就足以提高學(xué)生的注意力和解決問題的能力[37]。薈萃分析發(fā)現(xiàn)，有氧運動與認(rèn)知功能之間存在關(guān)聯(lián)，與注意力、處理速度、執(zhí)行力和記憶功能之間呈正相關(guān)，而且很明顯[38]；學(xué)生體育活動與認(rèn)知表現(xiàn)的7 個指標(biāo)(感知技能、智商、成就、口語測驗、數(shù)學(xué)測驗、發(fā)展水平、學(xué)術(shù)準(zhǔn)備程度)之間呈顯著正相關(guān)[39]。對一些群體，尤其是初中生(6～8年級，年齡11～13 歲)和更年輕的群體，似乎從體育活動中受益更明顯。因此，體育活動引起的認(rèn)知功能改變已被認(rèn)為是一種改善學(xué)業(yè)成績的重要機制[20]，也是增強兒童認(rèn)知功能和學(xué)業(yè)發(fā)展的最簡單、最重要的方法[40]。

執(zhí)行功能主要指與前額葉相關(guān)聯(lián)，有意識地控制行為、思想和情感的一系列自上而下的認(rèn)知加工過程。作為一個集合概念，執(zhí)行功能包含實現(xiàn)目標(biāo)導(dǎo)向行為所要求的一系列認(rèn)知能力，如注意控制、干擾抑制、認(rèn)知靈活性、目標(biāo)設(shè)定以及處理速度、流暢性等信息加工的具體方面。在認(rèn)知功能范圍內(nèi)，執(zhí)行功能從體育活動中受益最大，其對學(xué)習(xí)成績的重要性也已得到充分證明[41]。研究表明，兒童少年有效的認(rèn)知功能不僅需要足夠的智商(IQ)，而且需要高水平的執(zhí)行功能發(fā)展(例如動機、設(shè)定目標(biāo)的能力和自我控制能力)，而這一切均可通過從事體育活動/運動來培育[42]。Meta 分析顯示，體育活動對兒童的執(zhí)行功能有顯著的積極影響，包括注意力、記憶力、語言和學(xué)業(yè)成績[43]。

抑制控制是高級認(rèn)知功能的核心，主要涉及與注意力、行為和情緒控制相關(guān)的高級心理過程。它不僅是兒童認(rèn)知發(fā)展和學(xué)習(xí)成績的重要預(yù)測指標(biāo)，也是成年后身心健康的重要標(biāo)志。研究表明，大多數(shù)處于生長發(fā)育時期的兒童少年在學(xué)習(xí)過程中容易分心:上課注意力不集中，對學(xué)習(xí)對象缺乏興趣，他們坐在椅子上四肢擺動、扭曲、敲擊、躁動不安，或離開桌椅，或無精打采、凝視窗外，總是試圖找到比學(xué)習(xí)對象更有趣的東西。這成為影響學(xué)業(yè)成績的重要因素，而積極參加體育活動可以幫助他們克服學(xué)習(xí)過程中的分心。研究發(fā)現(xiàn)，定期參加體育活動可以提高學(xué)生在課堂上的注意力，減少注意力不集中和分心現(xiàn)象[44]，還可以引起喚醒并減少無聊[45]。

解決數(shù)學(xué)問題需要工作記憶和持續(xù)關(guān)注，而閱讀理解不但需要工作記憶，還需要準(zhǔn)確、流利的單詞解碼、語義記憶、詞匯積累和推理能力。強有力的證據(jù)表明，體育活動與認(rèn)知任務(wù)的耦合可促進認(rèn)知功能的發(fā)展。急性或慢性運動可改善依賴海馬體的長時記憶和聯(lián)想記憶；粗略和精細(xì)運動技能均與認(rèn)知表現(xiàn)(例如空間工作記憶、語義記憶、持續(xù)注意力、反應(yīng)時間/速度)之間存在顯著的正相關(guān)關(guān)系[46]；較高的基線運動技能與更好的空間工作記憶存在正相關(guān)關(guān)系[47]；有氧運動能力較強的孩子在記憶測試中表現(xiàn)出更高的準(zhǔn)確性[36]；童年時期高水平的體育運動與對相關(guān)材料有效編碼和檢索過程的卓越能力有關(guān)，增加3～5 歲兒童的體育鍛煉可以改善他們的工作記憶[28]。上述研究結(jié)論說明，體育運動是提升青少年學(xué)生認(rèn)知能力的一劑“靈丹妙藥”。

6 體育運動對學(xué)習(xí)相關(guān)心理因素的影響

如上所述，參加體育活動可通過增加BDNF，增加海馬體體積和增加大腦皮層血流量來激活大腦，這可能會刺激學(xué)習(xí)，提高認(rèn)知能力和推理能力，進而正向影響學(xué)業(yè)成績。但學(xué)習(xí)成績的好壞不僅僅取決于認(rèn)知的高低，還取決于許多其他心理因素，例如動機、自尊、情感、情緒狀態(tài)、人格和社會因素，以及自我效能感、態(tài)度、行為能力、意圖、結(jié)果預(yù)期、社會支持和自我概念等，而參加體育活動對這些心理因素均能產(chǎn)生有益影響。經(jīng)典觀點認(rèn)為，自尊是學(xué)生動機、堅持性和學(xué)業(yè)成功的重要影響因素[48]，而高水平體育運動通常與更高的自尊有關(guān)，被認(rèn)為是體育活動和學(xué)業(yè)成績之間最強的中介[49]，并與學(xué)生的學(xué)業(yè)和職業(yè)理想之間存在因果關(guān)系[50]。還有研究表明，體育活動可以增強自尊，提高自我效能和社交能力，有助于建立良好的合作伙伴關(guān)系，對激發(fā)幸福感，減少焦慮和沮喪感，提供發(fā)泄和處理情緒的機會，以及壓力應(yīng)對和逆境中的堅持具有積極作用，而這些社會心理學(xué)因素對青少年取得學(xué)術(shù)成就至關(guān)重要[51]。Wang 等[52]使用2015年中國國家教育質(zhì)量評估(CNAEQ)的數(shù)據(jù)，包括數(shù)學(xué)(CNAEQ-MA 2015)以及體育與健康(CNAEQ-PEH 2015)，探索了體育課程實施與學(xué)業(yè)成績的關(guān)系。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，體育課程的實施通過心肺健康、健康生活方式、數(shù)學(xué)興趣和數(shù)學(xué)自信心與數(shù)學(xué)成績有間接的正相關(guān)關(guān)系，并一起解釋了數(shù)學(xué)成績27.8%的方差。

眾所周知，情緒低落以及負(fù)面情緒(焦慮、抑郁、羞恥、憤怒和絕望)會影響學(xué)習(xí)過程，進而影響學(xué)業(yè)成績。參加體育活動可以促進心理健康和塑造良好情緒，減輕焦慮與沮喪，使學(xué)生表現(xiàn)出更少的情緒障礙。研究表明，僅通過一次步行，參與者就報告焦慮(社交技能焦慮)有所減輕[53]，使包括自我調(diào)節(jié)、合作、解決沖突、責(zé)任感和自主性在內(nèi)的社交技能得到提升[54]。此外，參加體育活動還可通過提高教育抱負(fù)，改善學(xué)習(xí)投入，減輕壓力，增加學(xué)習(xí)滿意度，改善同伴關(guān)系，灌輸領(lǐng)導(dǎo)、分享、團隊合作和寬容的特質(zhì)提高學(xué)業(yè)成績。還有研究認(rèn)為，體育鍛煉可通過降低負(fù)面情緒、增強同學(xué)間的互動、促進同學(xué)的積極行為、增強自信心4 種渠道提升青少年學(xué)業(yè)表現(xiàn)[55]。

7 結(jié)論與啟示

7.1 結(jié)論

盡管參加體育鍛煉對提升學(xué)生學(xué)業(yè)成績的影響機制在許多方面仍不十分清楚，但現(xiàn)有文獻證據(jù)基本能夠證實:體育運動可通過正向影響腦結(jié)構(gòu)功能、腦組織表觀遺傳學(xué)調(diào)控、大腦皮層活動模式以及學(xué)習(xí)相關(guān)心理因素，達到提升學(xué)生認(rèn)知能力和學(xué)業(yè)成績的目的。從這個意義上來說，腦神經(jīng)科學(xué)研究證據(jù)不僅為我們理解“體育能夠提升學(xué)業(yè)成績”命題的合理性奠定了堅實的基礎(chǔ)，也可為“體教融合”政策的落地提供新的學(xué)理支撐。

7.2 啟示

1)“體育鍛煉能提升學(xué)業(yè)成績”有著深厚的腦神經(jīng)科學(xué)基礎(chǔ)，隨機對照試驗也表明，參加體育鍛煉能夠提高學(xué)生的學(xué)業(yè)成績，至少花在體育鍛煉上的時間不會對學(xué)業(yè)成績造成負(fù)面影響。接下來我們要做的工作是如何讓廣大的學(xué)生、家長、教師們做到知、信、行。在當(dāng)前沒有完全破除唯分?jǐn)?shù)的升學(xué)體制下，如果能讓學(xué)生、家長、教師、校長們明白“體育能夠提升學(xué)業(yè)成績”的道理；相信每天參加一定時間的體育鍛煉對獲得好的分?jǐn)?shù)有幫助，并付諸行動，困擾我們多年的“學(xué)生體質(zhì)健康水平持續(xù)下滑”和“學(xué)校體育邊緣化”等一系列問題就會迎刃而解。

2)盡管學(xué)界對當(dāng)前我國高中、大學(xué)招生唯分?jǐn)?shù)的做法進行過無數(shù)次的批判，但在現(xiàn)行招生錄取體制下，唯分?jǐn)?shù)論的選拔觀念與唯分?jǐn)?shù)取人的制度實踐仍具有一定的合理性。不管將來學(xué)校招生制度如何改，不看分?jǐn)?shù)高低就能上重點高中、一流大學(xué)在未來若干年內(nèi)都很難實現(xiàn)。因此，能否考出好的分?jǐn)?shù)成為能否上“重點”和“一流”的關(guān)鍵。于是乎，一切為分?jǐn)?shù)讓路，犧牲睡眠、娛樂和體育鍛煉的時間成為常態(tài)，其結(jié)果必然導(dǎo)致學(xué)生的體質(zhì)健康水平持續(xù)下滑。對此，頂層設(shè)計者提出要將體育納入中考、高考并強制執(zhí)行，以引起社會各界對青少年體質(zhì)健康的重視。這種“以毒攻毒”的無奈之舉其實是在搭應(yīng)試教育的“順風(fēng)車”，究竟效果如何，筆者不敢妄加評論。筆者在這里質(zhì)疑的是，難道說體育非要進入中考、高考才能引起學(xué)生、家長、學(xué)校的重視嗎?好的分?jǐn)?shù)真的需要以犧牲學(xué)生參與體育活動的時間和體質(zhì)健康水平來換取嗎?體育、健康和學(xué)業(yè)成績之間真的水火不相容嗎?體育與智育就不能同頻共振嗎?筆者認(rèn)為，之所以出現(xiàn)上述問題，關(guān)鍵是學(xué)校體育沒有找到自己的“賣點”，沒有看到體育能夠提升學(xué)業(yè)成績的價值。只要讓廣大學(xué)生、家長、教師、校長們建立起參加體育鍛煉能讓學(xué)生在學(xué)業(yè)上取得更好成績、體育能讓學(xué)生的健康與學(xué)業(yè)成績兼得的信念，確保青少年學(xué)生每天體育鍛煉1 h 也就不再是什么難事。

3)現(xiàn)有研究表明學(xué)生的體育鍛煉與認(rèn)知能力和學(xué)業(yè)成績存在著量效關(guān)系。但遺憾的是，目前的證據(jù)仍無法確定改善學(xué)業(yè)成績所需的最理想體育鍛煉劑量。同時，學(xué)生取得好成績也需要有足夠的學(xué)習(xí)時間作為保障。因此，體育鍛煉與認(rèn)知能力和學(xué)業(yè)表現(xiàn)的量效關(guān)系、體育鍛煉時間與學(xué)科學(xué)習(xí)時間的理想匹配模式以及“8－1 > 8”(即每天抽出1 h 的學(xué)習(xí)時間進行體育鍛煉，學(xué)習(xí)效果大于8 h 的單純學(xué)業(yè)學(xué)習(xí))是否為最佳方案等一系列科學(xué)問題仍有待進一步闡明。