20分钟锻炼干预对高中生文化成绩的影响

林曼

摘 要：青少年体育锻炼和文化学习在生理促进、心理建设和社会适應能力等方面存在诸多关联。近年来，许多研究学者从多个角度分析青少年体育锻炼和文化学习之间的联系。本研究以高二学生为研究对象，每天额外为其安排20分钟体育锻炼时间，通过一学年的干预，记录实验前后文化考试的相应数据，并进行对比分析。实验数据表明，体育锻炼有利于促进中学生文化成绩的提高，但实验组的大多数学科成绩均未显著高于对照组。分析认为，实验组的不显著可能有中介因素、影响滞后和个性化不足等原因影响。

关键词：体育锻炼;干预;文化成绩;高中生

中图分类号：G807.3

文献标识码：A

DOI：10.3969/j.issn.1006-1487.2021.06.019

1 研究背景

2015年，对全广州市1057所小学、520所中学合计1 473 637名中小学生的体质测试研究《中小学生国家学生体质健康标准测试》显示：我市中学生的体质优良率较低，以初三年级为分界线，从高一开始逐渐下降，特别是高三学生体质状况堪忧。学生健康对于学生学业水平的影响一直停留在“以经验应对经验，以个案回答个案”的经验判断阶段，没有采用定量分析对此问题进行深入研究，以至于多数学校和家长对学生健康的重要性认知仍停留在“说起来重要，做起来不重要”的阶段。在高中阶段学业压力增大、学业负担加重的情况下，忽视学生健康成了一种不正常的常态。

通过梳理学术期刊发现，青少年体育锻炼和文化学习存在相互关联的理论基础[1]～[4]。从生理学角度分析，青少年在文化学习中的记忆力、专注力和反应能力主要受大脑功能调节，而体育锻炼对其大脑发育、脑神经功能等具有显著影响[5]。从心理学角度分析，体育锻炼能够提升青少年自我价值和自信心，此类自我效能的提高有助于建立文化学习自信和价值追求。从社会学角度分析，青少年能够从团体性体育活动中发展社交和沟通能力，有助于其在课堂中与教师或同学的交流讨论。总之，青少年体育锻炼和文化学习在生理促进、心理建设和社会适应能力等方面存在诸多关联[6]。本课题通过小范围队列研究，探究适量体育锻炼对学生体测和文化成绩的影响，以探索提升学生身体素质和文化成绩的可行策略。

1.1 体育锻炼的概念

体育锻炼指的是运用各种体育手段，融合了自然力以及卫生措施，以发展身体，增进健康，增强体质，调节精神，丰富文化生活和支配余暇时间为目的的体育活动。本文中，体育锻炼特指为：不影响正常的教育教学工作的情况下，在有急救证的体育教师带领下学生进行有效的20分钟体育锻炼。锻炼内容包括关节操等热身运动、1000～1200米慢跑、上肢及腰腹力量训练和静态拉伸，以提升学生心肺机能和肌肉力量。

1.2 国内外研究现状

我国从20世纪80年代才开始研究体育锻炼和学业成就的关系，运动的作用早已引起学术界的关注。越来越多的研究表明，运动有助于提升大脑神经功能，改善学习记忆能力。研究人员通过追踪966名初中生的体质健康和学业成绩，发现体质健康的改善可助于学业成绩的提升，其中有氧耐力对学业成绩的影响最明显。对新疆某中学224名中学生进行施策，结果显示体育锻炼对学业成绩的部分影响来自改善睡眠质量，其中中介效应占21.75%，从中介作用印证了体育锻炼对学业成绩的正面影响。潘家礼[10]等探讨了自主研发的运动干预方案对学习困难和非学习困难小学生执行功能的影响，通过比较实验组和对照组干预前后的差异，发现运动干预对学习困难和非学习困难小学生均有显著的正向影响，其中实验组学习困难小学生干预后的差异显著大于非学习困难小学生。徐波[11]等以大鼠为实验对象，研究长期运动训练对大鼠学习记忆能力的影响，发现长期适宜的游泳训练能提高大鼠的学习记忆方面的表现，结果对运动促进学习记忆能力的可能机制作出贡献。阳绪银[12]通过建立跑台模型，探究不同运动强度对学习记忆的影响，发现中等强度跑台训练的结果更为显著。

相比国内，国外的研究起步更早，并且实验性研究更加完善、内容更加详细。Charles[7]通过研究清楚地表明，健康问题会影响学生的学习动机和能力。体育活动是影响学习认知能力的健康差异之一。体育活动影响新陈代谢和所有主要的身体系统，对大脑和脊髓产生强大的积极影响，从而影响情绪稳定、身体健康、学习动机和能力。Erin[8]研究了697名学生的体质健康、自我认知和学业成绩三者之间的关系，结果表明预测变量之间具有显著性差异。其中，心肺健康是最重要的预测因素。David[9]等通过3个月每天20分钟和40分钟的平均心率为166±8次/分的有氧运动干预实验，发现有氧运动通过增加双侧前额叶皮层活动和减少双侧后叶皮层活动，能够显著干预执行功能和数学成绩。

综上所述，学界关于运动对认知学习能力表现影响的研究起步早、涉及面较广、成果较多。学者们从多角度对运动影响学习认知能力表现的机制进行了研究，提供了多种生物学上的证据。这种影响机制是复杂的，涉及多个不同的变量与路径，因此运动对学习认知能力表现的影响并不能简单概述。在以往研究的基础上，本研究设计出了对学生学习认知能力表现有正向影响的运动干预手段作为自变量，以学生成绩作为学生学习认知能力表现的结果操作变量，进行实证研究，旨在补充对于体育锻炼对学生学业水平的影响问题的认识，并提供统计学上的实证支持。

2 实验方法与对象

2.1 实验对象

选择广州市某中学2018级高二理科学生478人，随机分为实验组与对照组，最终按计划完成体能测试和考试的共377人，其中实验组90人，对照组287人。

2.2 实验方法

根据研究需要，通过在中国知网等学术网站中搜索“体育锻炼”“学业成绩”“中学生”等关键词，共检索到197篇文献，收集“体育锻炼与学业成绩”文章10 篇，硕博论文 6 篇;同时阅读外文文献4篇，这些文献为本文研究提供了较丰富的理论基础。其次，以“运动”“学习”“认知”等词语作为关键词，搜索出相关文献作为补充理论支持，为研究设计提供理论基础。

本研究采用自然实验法进行定量研究，选择秩和检验对实验结果进行统计学上的验证。研究设计体能测试采取《国家学生体质健康标准》的测试标准，并将其结果作为研究操作变量数据。文化成绩作为学生学习认知能力表现的指标，采取学校年级统一的测试结果作为研究操作变量数据。本次研究实验流程如图1所示，首先对学生按《国家学生体质健康标准》进行体能测试，并进行年级统一文化考试，考试科目包括语文、数学、英语、物理、化学、生物，将此次测试得到的体能测试与文化成绩数据作为实验前的原始数据。实验前的数据采集完毕后，将学生随机分为实验组与对照组，对实验组学生执行个性化运动处方，并由老师监督指导每天20分钟锻炼，跟踪实验1年。对照组则不进行任何处理，维持原样。1年后再次对实验组与对照组学生进行体能测试和文化考试，记录相应数据，并进行对比分析。

2.3 观察指标

观察指标取学生体能测试总分，文化考试各科分数、总分及年级排名四项数据。运用SPSS 20.0软件，对上述进行数理分析，进行秩和检验以研究体育锻炼与文化考试年级排名的相关性，并对学生前后两次文化考试年级排名进行对比分析。

3 结果与分析

3.1 体测与文化考试成绩中位数统计结果

根据体测与文化考试成绩中位数统计结果绘制表1、表2。学生体测及文化考试成绩中位数的统计结果如表1所示，实验组的体测成绩与文化考试总分中位数在实验前后没有变化。对照组体测成绩中位数在实验后下降两分，文化考试总分中位数在实验后下降16.5分。学生体测成绩及各学科文化考试年级排名变化中位数的统计结果如表2所示，实验组体测成绩排名变化中位数较实验前提高了0.50名，高于对照组的下降1.00名。实验组文化考试总分排名变化中位数亦较实验前提高了2.25名，高于对照组的下降8.5名。其中实验组学生数学、生物排名提高最为明显，分别提高了28.00名和25.00名。实验组学生在6科中有4科考试排名变化中位数提高，两科下降;与此同时，对照组学生在6科中只有1科考试排名变化中位数提高，其余5科均下降。

3.2 文化考试成绩差异分析

根据实验组和对照组各文化學科考试年级排名变化的秩和检验结果绘制表3。如表3所示，实验组和对照组实验前后的总分排名变化秩和检验结果显示p值为0.123，大于0.05，两组学生的排名变化没有显著差异（p=0.123>0.05），因此不能认为实验组文化课总分排名变化明显高于对照组。在进一步对各个学科的对比中发现，两组只有在生物成绩的排名变化上有显著差异（p=0.045<0.05）。因此实验组只有生物成绩排名变化显著高于对照组。

4 结论与建议

4.1 讨论

本研究以广州市某中学2018级高二理科学生为实验对象，将每天增加20分钟体育锻炼作为运动干预手段，以学生体测成绩和文化考试成绩作为结果变量，随机划分实验组和对照组，并对实验后结果进行秩和检验。研究补充了体育锻炼对学生学业水平的影响问题的认识，并提供统计学上的实证支持。研究探讨了体育锻炼对高中生健康水平及文化成绩的影响，对提高学生的体质健康和学习认知表现提供建议，以促进学生各素质全面发展。

本次研究中实验组体测及文化考试成绩中位数均高于对照组，提示适量体育锻炼有利于促进中学生身体素质和文化成绩的提高。但除生物成绩外，总分及各学科成绩排名变化均未显著高于对照组。对于这一研究结果，我们认为有以下几点可能：第一，文化成绩的提高是一个多因素共同作用、相互影响的结果，体育锻炼与文化学习的关系模式还有待研究。有研究提示学生的家庭背景、性别特征、学习兴趣等因素均与考试成绩有一定关联，可能在体育锻炼与文化成绩的关系中起混杂作用。本次研究中未对上述因素的背景资料进行采集及作标准化处理，并未引入控制变量对实验进行严格的控制干预，因此结果可能受到上述因素干扰。第二，文化成绩和身体素质的提高均是动态发展、长期积累的过程，在有限的研究计划周期中，体育锻炼可能不足以发挥理想的效果。第三，体育锻炼不是“填鸭式”教育，亦须因地制宜、因材施教。在本次研究中学生失访率较高（21.13%），提示有待进一步调动学生积极性、改善锻炼环境条件和改进个性化运动处方设计，力争让每一位学生都得到充分的锻炼。

4.2 结论

1.适量、个性化的课外体育锻炼有助于中学生身体素质的维持和提高。

2.适量、个性化的课外体育锻炼可在一定程度上辅助文化知识的学习，其中对生物成绩的提高有较显著作用。

3.中学生缺乏足够体育锻炼可能引起身体素质和学习成绩的同步下滑。

4.3 建议

本次研究在小范围中证明适量的课外体育锻炼和文化学习二者并非非此即彼，而是相互促进、共同进步的关系。即使在高中繁重的学业压力下，也有必要保证学生得到足够的运动锻炼。这需要老师在体育课内课外的不懈努力，和学校、家庭共同配合。在体育课教学中，老师需要多关注学生身体素质和运动兴趣的不同，争取提高学生的运动时间和运动质量，并让学生乐在其中;在体育教学外，老师亦可配合学校为学生提供课外运动所需的软硬件支持，设立面向学生和家长的运动知识科普讲坛，改变学生和家长对体育运动枯燥费时的固有印象，提高学生主动参与更多课外运动的积极性，力求促进学生身心健康的全面发展。

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