基于“绿色锻炼”的身体活动的心理效益研究

杨勇涛，孙延林，吉承恕

●成果报告 Original Articles

基于“绿色锻炼”的身体活动的心理效益研究

杨勇涛，孙延林，吉承恕

以“绿色锻炼”思想为基础，使用虚拟现实技术模拟户外自然环境，探讨不同锻炼情境中的中等强度自行车锻炼对大学生心境、主观用力感量表（RPE）和身体自尊的影响及其差异。30名大学生随机分配到单一运动组、运动音乐组、虚拟环境运动组，每组10名大学生，男女各5名，然后完成40 min的中等强度的踩踏功率自行车任务。运动前后分别评估心境状态和身体自尊，运动10 min后每隔5 min评估RPE。结果：（1）心境，组别的主效应显著，测量的主效应显著，组别和测量的交互作用不显著，运动结束后虚拟环境运动组心境的紧张、疲劳、慌乱水平显著低于运动组，精力水平显著高于运动组；（2）身体自尊，组别、测量的主效应均不显著，组别和测量的交互作用不显著，但运动后虚拟环境运动组大学生的身体自我价值显著高于运动组；（3）随着运动时间的增加，3组大学生的RPE均显著增加，但虚拟环境运动组大学生的RPE显著低于单一运动组，同一时间点虚拟环境运动组大学生的RPE显著低于单一运动组。结论：中等强度的运动对心理有改善作用，虚拟锻炼环境对心境有更好的调节效果，是一种良好的锻炼方式，同时研究结果进一步为绿色锻炼的心理效益提供了实证支持。

绿色锻炼；虚拟环境；身体锻炼；心境；身体自尊；RPE

体育锻炼有益身心健康如改善焦虑[1-4]、抑郁[2,4]已得到诸多研究证实，但还是有很多人很少参加体育锻炼[5-6]。由于在环境多样化的空间,如在优美的自然环境中进行身体锻炼更有利于锻炼兴趣、动机和坚持性，且有更好的身心健康效益[7-10]，绿色锻炼的概念由此产生[11]。所谓绿色锻炼意指在自然环境中进行的身体活动，这种身体锻炼方式有更好的身心健康效益[11]。很多研究者认同自然环境和身心健康之间的关系[12-14]，发现暴露于自然环境或空间对身心健康有积极影响[15-20]，尤其是结合自然环境和身体锻炼会对身心健康产生协同促进效应[21-23]。基于绿色锻炼的大部分研究也发现，不论是在自然环境中锻炼、室内锻炼时观看窗外自然环境还是自然风景图片都对身心健康有积极作用[11,17,21-27]，但也有研究发现，绿色锻炼（锻炼中观看一段在森林中骑行的视频）并没有显著的心境改善效果[28]。

目前，国外研究已对基于虚拟环境的身体锻炼的心理效益进行了探讨[29-32]。这种研究模式与绿色锻炼的思想一致，并且相比基于绿色锻炼思想的一些研究采用绿色（自然）图片或观看户外绿色环境，虚拟环境包含更丰富的视听等感官体验，与自然环境更加接近。因此其可能对锻炼行为和情绪有更好的调节作用。我国还未见基于绿色锻炼思想和虚拟锻炼环境心理效益的相关研究报告。因此，本研究使用虚拟现实技术模拟户外自然环境，并在对中视典公司的虚拟自行车锻炼系统进行改装的基础上，探讨不同身体锻炼环境对大学生心理的影响，比较不同环境中进行身体锻炼的心理效益的差异，不仅能够丰富基于绿色锻炼思想的实证研究结果，也能够进一步为虚拟锻炼环境这一新的锻炼方式的心理调节效果提供科学证据。

1 研究对象与方法

1.1 研究对象

30名普通大学生，男女各15名，年龄19～22岁之间，所有被试均身体健康，BMI指数正常，无精神疾病史，裸眼视力正常，有一定的运动经历。

1.2 试验设计

采用单因素试验设计，自变量为不同的运动条件，分为3组，分别是单一运动组、运动音乐组和虚拟环境运动组，30名大学生被随机分配到上述3组，每组各5名（5男、5女）。因变量为心境、身体自尊和主观疲劳感。其中单一运动组大学生仅完成40 min中等强度的室内运动，运动音乐组大学生在完成40 min中等强度室内运动的同时播放自己喜欢的音乐，虚拟户外环境组大学生则在观看虚拟环境的同时完成40 min的中等强度运动。中等运动强度为最大心率的60%，最大心率=220-年龄。

虚拟环境为一个虚拟的3D户外公路场景，场景中有湖泊、柏油马路、蓝天白云、行人、绿树、草地等。虚拟户外场景线路为不规则的环形，被试沿着既定线路行进。功率自行车置于幕布正前方6 m处，通过红外加速度传感器与虚拟户外场景结合。使用明基6 000流明3D投影和4×3 m投影幕布呈现虚拟场景，虚拟场景变化的速度由被试踩踏功率自行车的速度控制，即虚拟环境变化的速度和被试踩踏自行车的速度是即时匹配的。另外虚拟环境运动组大学生另有3 min时间适应佩戴虚拟眼镜后的视觉感受的变化，其他条件相同。

1.3 因变量的测量

（1）简式心境量表。《POMS简式心境量表》由我国学者祝蓓里根据国外量表编制[33]，包括紧张、抑郁、愤怒、精力、疲劳和慌乱6个分量表，量表信度在0.62～0.82之间。该量表采用李克特5级评分法，0=几乎没有，1=有一点，2=适中，3=相当多，4=非常多。

（2）大学生身体自尊量表。《大学生身体自尊量表》由我国学者徐霞、姚家新根据国外量表编制[34]，该量表包含一般的身体自我价值感（PSW）和更具体的有关身体方面的维度，具体为运动能力（SC）、身体状况（PC）、身体吸引力（AB）和身体素质（PF）。该量表具有良好的结构效度，主量表及各分量表的克隆巴赫系数在0.75～0.82之间，具备较好的信度。

（3）主观用力感（RatingofPerceived Exertion,RPE）量表。主观用力感量表》由瑞士心理学家Borg研制，是一个6～20的15级递增量表，其中6代表安静，20代表非常费力[35]。

1.4 数据处理

使用SPSS17.0对试验数据进行重复测量方差分析，数据以M±SD表示，显著性为P=0.05。

2 结 果

2.1 心 境

对3组被试运动前后心境各维度值进行重复测量方差分析，结果显示，组别在紧张、疲劳和慌乱三个维度的主效应显著，F=2.900，P=0.042，F=4.706，P=0.018，F=5.121，P=0.013，测量在心境所有维度的主效应显著，组别和测量的交互作用均不显著（见表1）。

多重比较（LSD）结果显示，虚拟环境运动组的紧张水平显著低于运动组，P=0.024；虚拟环境运动组疲劳感显著低于运动组和运动音乐组，P=0.023，P=0.008；虚拟环境运动组的慌乱水平显著低于运动组，P=0.022，虚拟环境运动组的慌乱水平显著低于运动加音乐组，P=0.005，其他维度各组之间没有显著性差异。

表1 3组被试运动前后心境各维度变化（M±SD）

2.2 身体自尊

对3组被试运动前后自尊各维度值进行重复测量方差分析，结果显示，组别的主效应均不显著，测量在身体自我价值维度、运动能力、身体吸引力、身体素质的主效应显著，F=6.686，P=0.016，F=7.854，P=0.009，F=8.755，P=0.006，F=4.907，P=0.036，组别和测量的交互作用均不显著。多重比较结果显示，3组被试在身体自尊各维度均没有显著性差异（见表2）。

2.3 RPE

对3组被试运动过程中的RPE进行重复测量方差分析，球形检验结果显示，P=0.000<0.05，不满足球形分布假设，需要进行Greenhouse基线校正。校正后的主体内效应结果显示，F=36.017，P=0.000<0.001，说明组内各个时间点的RPE有显著的统计学意义。即随着运动时间的增加，3组被试的RPE都显著增加。

表2 3组被试运动前后身体自尊各维度变化（M±SD）

主体间效应结果显示，F=6.482，P=0.005<0.01，这说明不同组之间的RPE有显著性差异，虚拟环境运动组的RPE最低，运动音乐组次之，单一运动组最低。对3组被试每一个时间点的RPE进行多变量分析，结果显示，第10和25 min的RPE没有显著差异，第15、20、35、40 min3组被试同一时间点的RPE有显著差异，第30 min的RPE呈边缘显著（见表3、表4）。

表3 3组被试不同时间点的RPE值（M±SD）

表4 多变量检验结果（组间）

3 讨 论

本研究以绿色锻炼思想为基础，使用虚拟现实技术模拟自然环境，探讨绿色锻炼和其他锻炼方式对大学生心理影响的差异。结果显示，虚拟环境运动组的紧张、疲劳、慌乱水平显著低于运动组，精力水平显著高于运动组。先前研究也发现，虚拟室内锻炼环境能够给锻炼者带来与真实户外锻炼情境中类似的积极心境状态[36]，30 min的自行车运动结合虚拟环境能够提升锻炼者的乐趣和精力，降低疲劳感；虚拟自行车游戏（没有身体运动）增加被试的紧张感和疲劳感，降低精力感。研究者认为，与单独的虚拟环境和身体锻炼相比，虚拟现实环境结合身体锻炼更能提高锻炼者的心理效益[29]，和绕校园锻炼及观看虚拟校园相比，在基于虚拟校园环境的跑步机上锻炼的大学生的紧张感最低，感觉更放松[31]。

本研究结果显示，RPE随着运动时间的延续逐渐增加，但基于虚拟环境的锻炼者的主观用力感显著低于单独运动组，尤其是在运动最后阶段，虚拟环境中锻炼者的主观用力感更低。先前研究也发现，虚拟锻炼环境能够降低锻炼者的主观用力感[37-38]，与没有虚拟环境反馈的锻炼者相比，虚拟反馈条件下锻炼者的主观用力感降低[39]，临床血液透析患者在虚拟锻炼环境中的疲劳感受显著下降[40]，与锻炼中观看灰色和红色树木图片相比，观看绿色树木时锻炼者的主观疲劳感更低[25]。

虚拟环境结合运动对锻炼者的心理有更好的调节效果，可能虚拟环境刺激源的多样性有关。因为多感觉通道结合的锻炼方式能够更好的转移锻炼者的注意焦点[10,39]，如能够让锻炼者的注意力从内部的主观感受转移到外部的虚拟环境刺激上面[41]。也就是说，基于虚拟环境的身体锻炼能够让锻炼者的注意指向发生根本变化，即从内部（关注运动中的肌肉感觉和呼吸）转向外部（关注虚拟环境中的各种刺激）。并且视频和音乐结合的虚拟自行车锻炼提供了多感觉通道刺激，更能增加锻炼者的乐趣，提高锻炼者的坚持性[10,29,36,42]。因此，虚拟锻炼环境能够增加锻炼者的乐趣和坚持性，不仅是因为锻炼者在锻炼者体验到更多的积极情绪，对虚拟锻炼环境的兴趣可能是另外一个重要原因。此外有研究认为，可以用虚拟锻炼环境中的高动机水平解释锻炼者运动中坚持性和积极情绪体验水平的增加[8-9]。

在基于虚拟环境的身体锻炼心理效益研究中，虚拟环境多模拟美丽的户外自然环境，如大学校园，这种思想和绿色锻炼的思想比较一致。基于绿色锻炼的相关研究发现，绿色锻炼对心境有积极的改善效果，尤其是显著改善愤怒、抑郁、紧张和慌乱情绪[11,21-25,43]，增加锻炼者的精力感[11,16-17,22,24]。研究者认为，置身户外环境与高活力水平密切相关[17]，显著降低锻炼者的焦虑水平，并且锻炼者感知的绿色越多，焦虑水平下降越多[44]，与锻炼中观看灰色和红色树木图片相比，观看绿色树木锻炼者的主观疲劳感和心境紊乱得分更低，红色图片的愤怒感更高，但紧张、抑郁、疲劳、精力等没有显著差异[25]，绿色锻炼显著降低锻炼者的抑郁情绪水平，但对压力和焦虑没有显著效果[20]。上述研究均证实，置身绿色环境能够显著改善锻炼者的情绪水平，更有利于锻炼者的身心健康。

关于虚拟锻炼环境和身体自尊的关系，先前研究发现，与室内锻炼相比，在绿色空间进行身体锻炼更能提高自尊[16,21,43]，绿色锻炼（郊区活动和公园锻炼）对自尊水平的改善效果优于室内游泳锻炼[45]，在乡村环境中锻炼者锻炼后的自尊水平和乐趣显著高于城市户外环境[26]，野营活动对心理健康和主观幸福感有积极影响并提高自尊水平[27]。我们认为，这可能是由于虚拟锻炼环境更能够转移锻炼者的注意焦点，锻炼中不过多关注身体的不适感，增加锻炼者的积极情绪体验，而这种积极情绪体验有助于锻炼者对其身体运动能力等身体自尊相关结构成分的评价。由于身体自尊是自尊的重要组成部分，因而锻炼中身体自尊水平的提高有助于提升锻炼者的整体自尊水平。本研究采用大学生身体自尊量表探讨不同锻炼情境对锻炼者身体自尊的影响，结果却发现3组大学生身体自尊各维度的变化均没有明显差异，至于为何会得出不同结果，这可能与本研究模拟的虚拟户外环境的沉浸感较低有关，虚拟环境的沉浸感可能影响大学生锻炼中的真实体验，进而影响其运动中的心理体验。

总体来看，在已有大部分基于绿色锻炼的研究中，不论是观看窗户外自然环境，还是在户外自然环境中锻炼，哪怕是观看绿意盎然的自然风景图片，都能够在一定程度上强化身体锻炼的情绪调节效果，更有利于锻炼者身心健康水平的提高。本研究也发现，基于虚拟环境的自行车锻炼能够显著改善锻炼者的情绪，且效果优于单一的锻炼方式，这与基于虚拟环境和绿色锻炼的绝大部分研究结果一致。但即便是基于虚拟环境和绿色锻炼的研究也得出了不一致的结果。如PLANTE等的另一项研究发现，20 min的跑步机锻炼和室外锻炼对心境的调节效果显著优于基于虚拟校园环境的室内跑步机锻炼和只观看虚拟校园环境[30]，绿色锻炼对儿童的身体自尊、主观疲劳感没有显著影响[46]，绿色锻炼并没有显著的心境改善效果[28]，虽然绿色锻炼对成年人心境改善有积极的效果[11,21-22]，但对儿童却没有显著效果[28]，成年人运动中观看自然图片和建筑图片时的自尊和心境都有积极变化但两者之间没有显著差异[47]。

这些研究结果的不一致可能与试验设计有一定关系，如运动强度、运动时间、试验对象（运动经历、年龄）、虚拟环境和真实自然环境等的差异等。比如不同研究中的运动强度控制差异很大，如步行、中等强度等。研究者认为，小强度的绿色锻炼对自尊和心境的提升效果更明显，锻炼强度增加对自尊有不利影响[23]。另外，焦虑水平和绿色锻炼类型有交互作用，与锻炼强度和时间无交互作用[44]，但也有研究认为时间越长，锻炼者的受益越大[48]。因此需要在未来研究中进一步探讨可能影响绿色锻炼心理效益的调节变量，尤其是运动时间、运动强度和年龄的交互作用可能是影响绿色锻炼健康效应的重要因素，同时也需要进一步探讨绿色锻炼对身体自尊和自尊这一稳定的心理结构的影响。

4 结 论

本研究基于绿色锻炼思想，使用虚拟现实技术比较不同锻炼环境对心境、自尊和主观疲劳感的影响，结果发现在虚拟环境中锻炼对大学生心理有更好的调节作用，研究结果进一步支持了虚拟锻炼方式的价值和绿色锻炼的身心健康效益，主要得出以下3点结论：

（1）单一运动和基于虚拟环境的运动对心理均有积极的调节作用，但对身体自尊的影响没有显著差异。（2）虚拟锻炼环境因其多感知通道刺激和沉浸感，对心境调节更具效果。这种结合多种感觉通道的锻炼方式进一步支持了绿色锻炼的思想，即绿色锻炼更有益于锻炼者的身心健康。（3）基于虚拟环境的身体锻炼是一种良好的增进心理健康的运动方式。

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Psychological Effects of Physical Exercise Based on Green Exercise

YANG Yongtao,SUN Yanlin,JI Chengshu
(Key Laboratory of Competitive Sport Psychological and Physiological Regulation (Tianjin University of Sport),General Administration of Sport,China)

The objective of this study was to compare the psychological effects of physical exercise in virtual outdoor environments compared with physical exercise indoors only based on green exercise notion.Thirty college students（15 male,15 female）were randomly assigned to single exercise group,exercise and music group,virtual environments and exercise group averagely,each group included five male and five female students.All subjects finished a moderate intensity cycling task of 40 minutes.POMS and PSPP questionnaires were used to measure pre and post exercise,RPE was measured every 5 minutes after exercise 10 minutes later.Results showed:（1）POMS,the main effect of the group and measure are significant situation are not significant,the interaction of group and measure is not significant;compared with exercising indoors only,exercising in virtual environments was associated with lower level of tension, fatigue and confusion,and high level of vigor;（2）PSPP,the main effect of the group and measure,and the interaction of group and measure are all not significant;（3）RPE of three groups all increased with the increased of exercise time,but the RPE in virtual environments is significantly lower than single exercise indoors.And especially the RPE at the same time point of virtual group is lower than single exercise indoors.To conclude,exercise has positive psychological effects on emotions,but exercise in virtual environments would be better.And the results provide further empirical support for the green exercise notion.

green exercise;virtual environments;physical exercise;mood;physical esteem;RPE

G 804.8

A

1005-0000（2015）03-195-05

10.13297/j.cnki.issn1005-0000.2015.03.003

2015-02-07；

2015-04-09；录用日期：2015-04-10

国家科技支撑计划资助课题（项目编号：2012BAK21B03）；天津市高等学校创新团队培养计划资助；天津市“131”创新型人才培养工程第三层次人选资助

杨勇涛（1982-），男，河南漯河人，博士，讲师，研究方向为运动认知和决策，体育锻炼和心理健康。

天津体育学院国家体育总局竞技运动心理与生理调控实验室，天津300381。