小学儿童体适能、执行功能与学业成绩三者的关系*1

钟云辉　熊琼萍　唐　宏

①中国.江西省赣州市第三人民医院　341000　E-mail:izhongyunhui@163.com　②赣南医学院附属老年医院　③赣南医学院心理系　△通讯作者　E-mail:psyth@163.com



小学儿童体适能、执行功能与学业成绩三者的关系*1

钟云辉①②熊琼萍①唐宏③△

①中国.江西省赣州市第三人民医院341000E-mail:izhongyunhui@163.com②赣南医学院附属老年医院③赣南医学院心理系△通讯作者E-mail:psyth@163.com

【摘要】目的:探讨小学儿童体适能、执行功能与学业成绩的关系模型。方法:采用立定跳远、仰卧起坐、10×5米往返跑、伦敦塔任务和连线任务对248名小学儿童进行测查，并收集期中和期末成绩。结果:①除10×5往返跑与语文成绩、伦敦塔任务，仰卧起坐与语文成绩、英语成绩，伦敦塔任务与立定跳远成绩相关不显著外(P>0.05)，其余各变量间均呈不同程度的显著相关(P<0.05)；②结构方程模型结果显示，执行功能在体适能与小学儿童学业成绩关系间起着完全中介作用。结论:体适能和执行功能对小学儿童学业成绩有重要影响。执行功能在体适能对小学儿童学业成绩的影响中起完全中介作用。

【关键词】小学儿童；体适能；执行功能；学业成绩

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小学儿童的学业成绩是家长和教师关注的重要内容，如何有效提高小学儿童的学业成绩，是教育领域一直探索的主题。由于来自社会、学校和家庭的各种压力，小学儿童对于学习的兴趣不高，他们更多地希望能够在游戏中学习，即希望教师通过有趣的方式进行教学。因此，探索促进学业成绩提高的简单有效的途径是学校工作亟待解决的问题。研究指出，体适能与小学儿童的学业成绩有密切的关系[1]。体适能(Physical Fitness)指的是人体所具备的有充足的精力从事日常学习而不感疲劳，同时有余力享受休闲活动的乐趣，能够适应突发状况的能力[2]。体适能由表现身体特征的肌肉力量、肌肉耐力、柔韧素质、体成分和有氧势能组成。国外针对体适能与学业成绩的关系，进行了一系列的实证研究。Castelli等人[3]研究显示，体适能中的有氧适能和身体质量指数与小学三年级、五年级儿童的阅读能力和数学成绩存在显著的积极相关。Eveland-Sayers等人也通过研究发现，体适能中的肌肉适能能够显著的积极预测个体的数学成绩[4]。同时，也有研究特别指出，儿童的仰卧起坐和立定跳远的成绩与其学业成绩有积极的相关，仰卧起坐和立定跳远分别代表个体的躯干力量和爆发性腿部力量[5]。由此可知，提高小学儿童的体适能水平对于其学业成绩具有积极的促进作用。

研究发现，小学儿童的执行功能与其学业成绩也存在积极的关系。执行功能(Executive Function)指的是个体在完成复杂的认知任务时，对各种认知过程进行协调，以保证认知系统以灵活、优化的方式实行特定目标的一般性控制机制[6]。执行功能主要包括认知灵活性和问题解决能力两部分内容。认知灵活性(Cognitive Flexibility)是指当可以适当地反应变化以符合新情境的要求时，保持反应定势的思想和动作的灵活性，而问题解决能力(Problem Solving Ability)则是指面对问题的习惯和处理问题的能力[7-8]。Best等人[9]的研究指出，执行功能的两个成分对于儿童的学业成绩有着促进作用，尤其是数学成绩和阅读能力。认知灵活性个体的认知灵活性较强，则他对于图形的转化能力较强，这对于数学中几何图形的转换具有重要作用。同时，个体学习的过程中要求的抑制能力和计划能力，也是评价问题解决能力的标准。周世杰等人[10]研究发现，执行功能对于数学障碍儿童的推理和心算能力具有积极的相关性。

针对体适能与执行功能的关系，学界也进行了一系列的研究。Buck等人[11]研究发现，儿童的体适能水平越强，特别是有氧适能水平越强，则他在执行功能任务中的表现越好。Liu-Arnbrose等人[12]以成年人为被试，发现体适能与其执行功能有着积极的联系。Chaddock等人[13]采用Flanker任务考察儿童体适能和执行功能以及ERP差异的关系，研究发现，体适能水平高的儿童在各种任务中保持高水平的表现，并且ERP的结果也显示其P3波幅更大、错误关联负波的波幅下降，这对于儿童的行动监控加工能力具有重要的促进作用。

从已有的文献资料可以看出，体适能、执行功能与小学儿童学业成绩两两之间均存在密切联系。生理适能假设理论[14]认为，规律性的运动能够增加人体的脑血流量，从而引起主管学习和记忆的脑区短时或长时期的积极改变。此外，长期的身体锻炼还能够增加大脑神经递质的增加，这对于大脑的结构也具有积极的影响[15]。由此可见，体适能能够通过促进大脑结构的积极改变，从而提高个体执行功能或学业成绩的提高。那么，体适能、执行功能与小学儿童学业成绩三者之间的作用机制如何，目前还尚不清楚。基于以往的研究结果和相关理论，本研究推断体适能和执行功能与小学儿童学业成绩可能会存在图1所示的理论模型。

1对象与方法

1.1对象

采用方便取样的方法，选取赣州市两所优质小学248名小学生为被试。其中，男生156名，女生92名。来自城镇的学生194名，来自农村的学生54名。被试的年龄范围为7～12岁，平均(9.69±2.71)岁。

1.2方法

1.2.1体适能的测量本研究按照体适能测试的国际通用标准[16]对被试进行集中测试。测试内容包括立定跳远(Standing broad jump,SBJ,in cm)，仰卧起坐(Sit-ups,SUP,number in 30s)和10×5米往返跑(10×5 m shuttle run,10×5 m SR,in seconds)。测试地点为某大学体育学院体质健康与检测中心，主试为体育专业研究生，均经过专业培训。以所选择的三部分内容分别作为体适能的3个维度，进行验证性因子分析，结果表明，三因子模型拟合良好，χ2/df=1.45，NNFI=0.97，CFI=0.93，GFI=0.87，RMSEA=0.074。立定跳远、仰卧起坐和10×5米往返跑分测验的Cronbach's α依次为0.71、0.82和0.75。

1.2.2执行功能的测量本研究通过伦敦塔任务(the Tower of London test,ToL)[8]和连线任务(the Trailmaking test,TMT)[7]分别测量执行功能包含的两个主要成分，即问题解决能力和认知灵活性。主试为心理学专业研究生，均经过专业培训。伦敦塔任务是测量问题解决能力的一个经典范式，主要程序是：依次要求被试分别完成两步、四步和五步伦敦塔任务，考察指标是被试完成任务的时间。连线任务是测查认知灵活性的一个经典范式，该任务分为A、B两部分，主要程序是：A部分中22个数字(1～22)随机分布写在一张8×11 cm的纸张上，要求被试对这些数字按照大小顺序依次连线；而在B部分，纸张上则包含了数字1～11和字母A～K，要求被试在数字1～11和字母A～K之间进行持续转换地连线(即1-A-2-B-3-C，如此继续)。考察指标是被试完成任务的时间。以所选择的两部分内容分别作为执行功能的两个维度，进行验证性因子分析，结果表明，两因子模型拟合良好，χ2/df=1.63，NNFI=0.91，CFI=0.95，GFI=0.83，RMSEA=0.077。伦敦塔任务和连线任务的Cronbach's α分别为0.73、0.74。

1.2.3学业成绩的测量从班主任处收集被试语文、数学、英语期中、期末两次考试成绩，计算各科两次考试成绩的平均分，并转化为标准分，以各科标准分作为学业成绩的3个维度，进行验证性因子分析，结果表明，三因子模型拟合良好，χ2/df=2.31，NNFI=1.01，CFI=0.94，GFI=0.87，RMSEA=0.074。

1.3统计处理

本研究采用SPSS 16.0、Lisre 18.8软件对数据进行管理和分析。

2结果

2.1本研究各变量间的相关

采用Spearman相关分析对各变量进行了分析，结果显示除10×5往返跑与语文成绩、伦敦塔任务，仰卧起坐与语文成绩、英语成绩，伦敦塔任务与立定跳远成绩相关不显著外(P>0.05)，其余各变量间均呈不同程度的显著相关,见表1。

注：*P<0.05，**P<0.01

2.2小学儿童体适能、执行功能与学业成绩的结构方程

以学业成绩为因变量，小学儿童体适能为自变量，执行功能为中介变量，构建结构方程模型(模型1)，即执行功能在小学儿童体适能与学业成绩关系间的部分中介模型,见图2。模型1的数据拟合结果见表2。从表2结果可以看出，模型的各项拟合指数较好。进一步发现，小学儿童体适能对于学业成绩的直接路径不显著，即GA2 1=-0.13，t=1.34。因此对模型1进行修改，删除体适能与学业成绩路径得到模型2，即执行功能在小学儿童体适能与学业成绩关系间的完全中介模型,见图3。模型2的各项拟合指数也较好,见表2。通过嵌套模型的比较，模型2增加了1个自由度，△χ2(1)=2.66，卡方值并没有显著增加(P>0.05)，表明模型2和模型1拟合程度差不多，但是模型2比模型1更简洁，因此选择模型2更为合理。

从图3可知，体适能对学业成绩不存在直接影响，执行功能对学业成绩的正向预测作用显著，路径系数为0.93(t=6.74，P<0.05)，表明执行功能在体适能和学业成绩关系中起着完全中介作用，中介效应值为0.93×0.46=0.42。

3讨论

学校和家庭应该采取怎样的措施提高小学儿童的学业成绩？本研究结果表明，体适能和小学儿童学业成绩存在显著的正相关，诸如立定跳远、仰卧起坐和10×5米往返跑等体育运动成绩能够显著正向预测小学儿童的语文、数学和英语成绩。这与以往研究一致[3-4,17]。由于教师与家长过于关注学生的学业成绩，导致忽视学生运动素质的培养，很多学校把体育课改为文化课，家长也对子女的课外运动加以限制，这些做法不仅造成学生体适能水平的下降，而且也将使得学生对于学习的兴趣下降。因此，学校应多开展学生的体育运动活动，家长也应带领子女保持良好的运动习惯，从而促进儿童的学业成绩的提高。

那么，体适能与小学儿童学业成绩的内部作用机制如何呢？本研究将执行功能作为中介变量引入体适能与学业成绩的关系中，构建小学儿童体适能、执行功能与学业成绩的结构方程模型。研究发现，执行功能在体适能与学业成绩关系中起着完全中介作用。由此可见，体适能对小学儿童学业成绩不存在直接影响，它完全通过影响执行功能间接影响其学业成绩。也就是说，小学儿童的体适能水平越高，则其执行功能水平也越高，从而促进学业成绩的提高。研究发现，长期进行有氧锻炼的个体，能够通过增加脑血流量和大脑神经递质促进前额皮质的生长成熟，而前额皮质对于个体的执行功能具有重要作用[18]。Cassilhas等人[19]研究指出，力量训练能够增加胰岛素样生长因子I在体内的浓度，而胰岛素样生长因子I具有促进神经元的生长，从而提高执行功能水平。小学儿童的学习活动是一项复杂的认知活动，需要学生具有良好的执行功能。Bull等人认为，执行功能中具有儿童学习过程中需要的认知组块，这对于儿童的空间转换能力和记忆能力具有重要作用。由此可见，体适能通过执行功能的间接作用，对小学儿童学业成绩产生积极影响。

本研究的结果对于提高小学儿童学业成绩提供了一种思路，即重视小学儿童的体适能水平，积极开展学生的体育活动，特别是有氧运动。同时对于学生的执行功能也应进行积极的培养，从而提高学生的学业成绩。需要指出的是，本研究采取横向研究设计，对于体适能、执行功能与学业成绩的因果关系还不能下肯定论断，今后应进行纵向研究，以探讨三者之间的因果关系。另外，从路径系数来看，体适能借助执行功能为中介对学业成绩产生的间接影响较大，效应值达到0.42。同时也说明，体适能对学业成绩的影响还存在其他中介过程来实现，这也有待于作进一步的研究。

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Physical Fitness,Executive Functioning,and Academic Achievement in Primary School Children

Zhong Yunhui,Xiong Qiongping,Tang Hong

Third People's Hospital of Ganzhou,Ganzhou 341000,China

【Abstract】Objective:To explore the relationship between physical fitness,executive functioning and academic achievement in primary school children.Methods:248 primary school children were investigated with standing broad jump,sit-ups,10×5 m shuttle run,the Tower of London test and the Trailmaking test.Their mid-and term grades were also collected.Results:①The results of correlation analysis indicated that,except 10×5 m shuttle run with Chinese and the Tower of London test,sit-ups with Chinese and English,the Tower of London test with standing broad jump,all of the rest factors of physical fitness,executive functioning and academic achievement were significantly positive correlated with each other(P<0.05).②The results of SEM indicated that the effect of physical fitness on academic achievement was fully mediated by executive functioning.Conclusion:The physical fitness and executive functioning have important influence on academic achievement in primary school children.The executive functioning plays a fully mediating role in the relationship between physical fitness and academic achievement.

【Key words】Primary school children;Physical fitness;Executive functioning;Academic achievement

*基金项目：教育部人文社会科学研究一般项目(编号：12YJA190017)

中图分类号：R395.6，B844.1

文献标识码：A

文章编号：1005-1252(2016)07-1096-05

doi:10.13342/j.cnki.cjhp.2016.07.037

(收稿时间：2016-01-05)

·论著·(发展心理)