基于“綠色鍛煉”的身體活動的心理效益研究

楊勇濤，孫延林，吉承恕

●成果報告 Original Articles

基于“綠色鍛煉”的身體活動的心理效益研究

楊勇濤，孫延林，吉承恕

以“綠色鍛煉”思想為基礎，使用虛擬現實技術模擬戶外自然環境，探討不同鍛煉情境中的中等強度自行車鍛煉對大學生心境、主觀用力感量表（RPE）和身體自尊的影響及其差異。30名大學生隨機分配到單一運動組、運動音樂組、虛擬環境運動組，每組10名大學生，男女各5名，然后完成40 min的中等強度的踩踏功率自行車任務。運動前后分別評估心境狀態和身體自尊，運動10 min后每隔5 min評估RPE。結果：（1）心境，組別的主效應顯著，測量的主效應顯著，組別和測量的交互作用不顯著，運動結束后虛擬環境運動組心境的緊張、疲勞、慌亂水平顯著低于運動組，精力水平顯著高于運動組；（2）身體自尊，組別、測量的主效應均不顯著，組別和測量的交互作用不顯著，但運動后虛擬環境運動組大學生的身體自我價值顯著高于運動組；（3）隨著運動時間的增加，3組大學生的RPE均顯著增加，但虛擬環境運動組大學生的RPE顯著低于單一運動組，同一時間點虛擬環境運動組大學生的RPE顯著低于單一運動組。結論：中等強度的運動對心理有改善作用，虛擬鍛煉環境對心境有更好的調節效果，是一種良好的鍛煉方式，同時研究結果進一步為綠色鍛煉的心理效益提供了實證支持。

綠色鍛煉；虛擬環境；身體鍛煉；心境；身體自尊；RPE

體育鍛煉有益身心健康如改善焦慮[1-4]、抑郁[2,4]已得到諸多研究證實，但還是有很多人很少參加體育鍛煉[5-6]。由于在環境多樣化的空間,如在優美的自然環境中進行身體鍛煉更有利于鍛煉興趣、動機和堅持性，且有更好的身心健康效益[7-10]，綠色鍛煉的概念由此產生[11]。所謂綠色鍛煉意指在自然環境中進行的身體活動，這種身體鍛煉方式有更好的身心健康效益[11]。很多研究者認同自然環境和身心健康之間的關系[12-14]，發現暴露于自然環境或空間對身心健康有積極影響[15-20]，尤其是結合自然環境和身體鍛煉會對身心健康產生協同促進效應[21-23]。基于綠色鍛煉的大部分研究也發現，不論是在自然環境中鍛煉、室內鍛煉時觀看窗外自然環境還是自然風景圖片都對身心健康有積極作用[11,17,21-27]，但也有研究發現，綠色鍛煉（鍛煉中觀看一段在森林中騎行的視頻）并沒有顯著的心境改善效果[28]。

目前，國外研究已對基于虛擬環境的身體鍛煉的心理效益進行了探討[29-32]。這種研究模式與綠色鍛煉的思想一致，并且相比基于綠色鍛煉思想的一些研究采用綠色（自然）圖片或觀看戶外綠色環境，虛擬環境包含更豐富的視聽等感官體驗，與自然環境更加接近。因此其可能對鍛煉行為和情緒有更好的調節作用。我國還未見基于綠色鍛煉思想和虛擬鍛煉環境心理效益的相關研究報告。因此，本研究使用虛擬現實技術模擬戶外自然環境，并在對中視典公司的虛擬自行車鍛煉系統進行改裝的基礎上，探討不同身體鍛煉環境對大學生心理的影響，比較不同環境中進行身體鍛煉的心理效益的差異，不僅能夠豐富基于綠色鍛煉思想的實證研究結果，也能夠進一步為虛擬鍛煉環境這一新的鍛煉方式的心理調節效果提供科學證據。

1 研究對象與方法

1.1 研究對象

30名普通大學生，男女各15名，年齡19～22歲之間，所有被試均身體健康，BMI指數正常，無精神疾病史，裸眼視力正常，有一定的運動經歷。

1.2 試驗設計

采用單因素試驗設計，自變量為不同的運動條件，分為3組，分別是單一運動組、運動音樂組和虛擬環境運動組，30名大學生被隨機分配到上述3組，每組各5名（5男、5女）。因變量為心境、身體自尊和主觀疲勞感。其中單一運動組大學生僅完成40 min中等強度的室內運動，運動音樂組大學生在完成40 min中等強度室內運動的同時播放自己喜歡的音樂，虛擬戶外環境組大學生則在觀看虛擬環境的同時完成40 min的中等強度運動。中等運動強度為最大心率的60%，最大心率=220-年齡。

虛擬環境為一個虛擬的3D戶外公路場景，場景中有湖泊、柏油馬路、藍天白云、行人、綠樹、草地等。虛擬戶外場景線路為不規則的環形，被試沿著既定線路行進。功率自行車置于幕布正前方6 m處，通過紅外加速度傳感器與虛擬戶外場景結合。使用明基6 000流明3D投影和4×3 m投影幕布呈現虛擬場景，虛擬場景變化的速度由被試踩踏功率自行車的速度控制，即虛擬環境變化的速度和被試踩踏自行車的速度是即時匹配的。另外虛擬環境運動組大學生另有3 min時間適應佩戴虛擬眼鏡后的視覺感受的變化，其他條件相同。

1.3 因變量的測量

（1）簡式心境量表。《POMS簡式心境量表》由我國學者祝蓓里根據國外量表編制[33]，包括緊張、抑郁、憤怒、精力、疲勞和慌亂6個分量表，量表信度在0.62～0.82之間。該量表采用李克特5級評分法，0=幾乎沒有，1=有一點，2=適中，3=相當多，4=非常多。

（2）大學生身體自尊量表。《大學生身體自尊量表》由我國學者徐霞、姚家新根據國外量表編制[34]，該量表包含一般的身體自我價值感（PSW）和更具體的有關身體方面的維度，具體為運動能力（SC）、身體狀況（PC）、身體吸引力（AB）和身體素質（PF）。該量表具有良好的結構效度，主量表及各分量表的克隆巴赫系數在0.75～0.82之間，具備較好的信度。

（3）主觀用力感（RatingofPerceived Exertion,RPE）量表。主觀用力感量表》由瑞士心理學家Borg研制，是一個6～20的15級遞增量表，其中6代表安靜，20代表非常費力[35]。

1.4 數據處理

使用SPSS17.0對試驗數據進行重復測量方差分析，數據以M±SD表示，顯著性為P=0.05。

2 結 果

2.1 心 境

對3組被試運動前后心境各維度值進行重復測量方差分析，結果顯示，組別在緊張、疲勞和慌亂三個維度的主效應顯著，F=2.900，P=0.042，F=4.706，P=0.018，F=5.121，P=0.013，測量在心境所有維度的主效應顯著，組別和測量的交互作用均不顯著（見表1）。

多重比較（LSD）結果顯示，虛擬環境運動組的緊張水平顯著低于運動組，P=0.024；虛擬環境運動組疲勞感顯著低于運動組和運動音樂組，P=0.023，P=0.008；虛擬環境運動組的慌亂水平顯著低于運動組，P=0.022，虛擬環境運動組的慌亂水平顯著低于運動加音樂組，P=0.005，其他維度各組之間沒有顯著性差異。

表1 3組被試運動前后心境各維度變化（M±SD）

2.2 身體自尊

對3組被試運動前后自尊各維度值進行重復測量方差分析，結果顯示，組別的主效應均不顯著，測量在身體自我價值維度、運動能力、身體吸引力、身體素質的主效應顯著，F=6.686，P=0.016，F=7.854，P=0.009，F=8.755，P=0.006，F=4.907，P=0.036，組別和測量的交互作用均不顯著。多重比較結果顯示，3組被試在身體自尊各維度均沒有顯著性差異（見表2）。

2.3 RPE

對3組被試運動過程中的RPE進行重復測量方差分析，球形檢驗結果顯示，P=0.000<0.05，不滿足球形分布假設，需要進行Greenhouse基線校正。校正后的主體內效應結果顯示，F=36.017，P=0.000<0.001，說明組內各個時間點的RPE有顯著的統計學意義。即隨著運動時間的增加，3組被試的RPE都顯著增加。

表2 3組被試運動前后身體自尊各維度變化（M±SD）

主體間效應結果顯示，F=6.482，P=0.005<0.01，這說明不同組之間的RPE有顯著性差異，虛擬環境運動組的RPE最低，運動音樂組次之，單一運動組最低。對3組被試每一個時間點的RPE進行多變量分析，結果顯示，第10和25 min的RPE沒有顯著差異，第15、20、35、40 min3組被試同一時間點的RPE有顯著差異，第30 min的RPE呈邊緣顯著（見表3、表4）。

表3 3組被試不同時間點的RPE值（M±SD）

表4 多變量檢驗結果（組間）

3 討 論

本研究以綠色鍛煉思想為基礎，使用虛擬現實技術模擬自然環境，探討綠色鍛煉和其他鍛煉方式對大學生心理影響的差異。結果顯示，虛擬環境運動組的緊張、疲勞、慌亂水平顯著低于運動組，精力水平顯著高于運動組。先前研究也發現，虛擬室內鍛煉環境能夠給鍛煉者帶來與真實戶外鍛煉情境中類似的積極心境狀態[36]，30 min的自行車運動結合虛擬環境能夠提升鍛煉者的樂趣和精力，降低疲勞感；虛擬自行車游戲（沒有身體運動）增加被試的緊張感和疲勞感，降低精力感。研究者認為，與單獨的虛擬環境和身體鍛煉相比，虛擬現實環境結合身體鍛煉更能提高鍛煉者的心理效益[29]，和繞校園鍛煉及觀看虛擬校園相比，在基于虛擬校園環境的跑步機上鍛煉的大學生的緊張感最低，感覺更放松[31]。

本研究結果顯示，RPE隨著運動時間的延續逐漸增加，但基于虛擬環境的鍛煉者的主觀用力感顯著低于單獨運動組，尤其是在運動最后階段，虛擬環境中鍛煉者的主觀用力感更低。先前研究也發現，虛擬鍛煉環境能夠降低鍛煉者的主觀用力感[37-38]，與沒有虛擬環境反饋的鍛煉者相比，虛擬反饋條件下鍛煉者的主觀用力感降低[39]，臨床血液透析患者在虛擬鍛煉環境中的疲勞感受顯著下降[40]，與鍛煉中觀看灰色和紅色樹木圖片相比，觀看綠色樹木時鍛煉者的主觀疲勞感更低[25]。

虛擬環境結合運動對鍛煉者的心理有更好的調節效果，可能虛擬環境刺激源的多樣性有關。因為多感覺通道結合的鍛煉方式能夠更好的轉移鍛煉者的注意焦點[10,39]，如能夠讓鍛煉者的注意力從內部的主觀感受轉移到外部的虛擬環境刺激上面[41]。也就是說，基于虛擬環境的身體鍛煉能夠讓鍛煉者的注意指向發生根本變化，即從內部（關注運動中的肌肉感覺和呼吸）轉向外部（關注虛擬環境中的各種刺激）。并且視頻和音樂結合的虛擬自行車鍛煉提供了多感覺通道刺激，更能增加鍛煉者的樂趣，提高鍛煉者的堅持性[10,29,36,42]。因此，虛擬鍛煉環境能夠增加鍛煉者的樂趣和堅持性，不僅是因為鍛煉者在鍛煉者體驗到更多的積極情緒，對虛擬鍛煉環境的興趣可能是另外一個重要原因。此外有研究認為，可以用虛擬鍛煉環境中的高動機水平解釋鍛煉者運動中堅持性和積極情緒體驗水平的增加[8-9]。

在基于虛擬環境的身體鍛煉心理效益研究中，虛擬環境多模擬美麗的戶外自然環境，如大學校園，這種思想和綠色鍛煉的思想比較一致。基于綠色鍛煉的相關研究發現，綠色鍛煉對心境有積極的改善效果，尤其是顯著改善憤怒、抑郁、緊張和慌亂情緒[11,21-25,43]，增加鍛煉者的精力感[11,16-17,22,24]。研究者認為，置身戶外環境與高活力水平密切相關[17]，顯著降低鍛煉者的焦慮水平，并且鍛煉者感知的綠色越多，焦慮水平下降越多[44]，與鍛煉中觀看灰色和紅色樹木圖片相比，觀看綠色樹木鍛煉者的主觀疲勞感和心境紊亂得分更低，紅色圖片的憤怒感更高，但緊張、抑郁、疲勞、精力等沒有顯著差異[25]，綠色鍛煉顯著降低鍛煉者的抑郁情緒水平，但對壓力和焦慮沒有顯著效果[20]。上述研究均證實，置身綠色環境能夠顯著改善鍛煉者的情緒水平，更有利于鍛煉者的身心健康。

關于虛擬鍛煉環境和身體自尊的關系，先前研究發現，與室內鍛煉相比，在綠色空間進行身體鍛煉更能提高自尊[16,21,43]，綠色鍛煉（郊區活動和公園鍛煉）對自尊水平的改善效果優于室內游泳鍛煉[45]，在鄉村環境中鍛煉者鍛煉后的自尊水平和樂趣顯著高于城市戶外環境[26]，野營活動對心理健康和主觀幸福感有積極影響并提高自尊水平[27]。我們認為，這可能是由于虛擬鍛煉環境更能夠轉移鍛煉者的注意焦點，鍛煉中不過多關注身體的不適感，增加鍛煉者的積極情緒體驗，而這種積極情緒體驗有助于鍛煉者對其身體運動能力等身體自尊相關結構成分的評價。由于身體自尊是自尊的重要組成部分，因而鍛煉中身體自尊水平的提高有助于提升鍛煉者的整體自尊水平。本研究采用大學生身體自尊量表探討不同鍛煉情境對鍛煉者身體自尊的影響，結果卻發現3組大學生身體自尊各維度的變化均沒有明顯差異，至于為何會得出不同結果，這可能與本研究模擬的虛擬戶外環境的沉浸感較低有關，虛擬環境的沉浸感可能影響大學生鍛煉中的真實體驗，進而影響其運動中的心理體驗。

總體來看，在已有大部分基于綠色鍛煉的研究中，不論是觀看窗戶外自然環境，還是在戶外自然環境中鍛煉，哪怕是觀看綠意盎然的自然風景圖片，都能夠在一定程度上強化身體鍛煉的情緒調節效果，更有利于鍛煉者身心健康水平的提高。本研究也發現，基于虛擬環境的自行車鍛煉能夠顯著改善鍛煉者的情緒，且效果優于單一的鍛煉方式，這與基于虛擬環境和綠色鍛煉的絕大部分研究結果一致。但即便是基于虛擬環境和綠色鍛煉的研究也得出了不一致的結果。如PLANTE等的另一項研究發現，20 min的跑步機鍛煉和室外鍛煉對心境的調節效果顯著優于基于虛擬校園環境的室內跑步機鍛煉和只觀看虛擬校園環境[30]，綠色鍛煉對兒童的身體自尊、主觀疲勞感沒有顯著影響[46]，綠色鍛煉并沒有顯著的心境改善效果[28]，雖然綠色鍛煉對成年人心境改善有積極的效果[11,21-22]，但對兒童卻沒有顯著效果[28]，成年人運動中觀看自然圖片和建筑圖片時的自尊和心境都有積極變化但兩者之間沒有顯著差異[47]。

這些研究結果的不一致可能與試驗設計有一定關系，如運動強度、運動時間、試驗對象（運動經歷、年齡）、虛擬環境和真實自然環境等的差異等。比如不同研究中的運動強度控制差異很大，如步行、中等強度等。研究者認為，小強度的綠色鍛煉對自尊和心境的提升效果更明顯，鍛煉強度增加對自尊有不利影響[23]。另外，焦慮水平和綠色鍛煉類型有交互作用，與鍛煉強度和時間無交互作用[44]，但也有研究認為時間越長，鍛煉者的受益越大[48]。因此需要在未來研究中進一步探討可能影響綠色鍛煉心理效益的調節變量，尤其是運動時間、運動強度和年齡的交互作用可能是影響綠色鍛煉健康效應的重要因素，同時也需要進一步探討綠色鍛煉對身體自尊和自尊這一穩定的心理結構的影響。

4 結 論

本研究基于綠色鍛煉思想，使用虛擬現實技術比較不同鍛煉環境對心境、自尊和主觀疲勞感的影響，結果發現在虛擬環境中鍛煉對大學生心理有更好的調節作用，研究結果進一步支持了虛擬鍛煉方式的價值和綠色鍛煉的身心健康效益，主要得出以下3點結論：

（1）單一運動和基于虛擬環境的運動對心理均有積極的調節作用，但對身體自尊的影響沒有顯著差異。（2）虛擬鍛煉環境因其多感知通道刺激和沉浸感，對心境調節更具效果。這種結合多種感覺通道的鍛煉方式進一步支持了綠色鍛煉的思想，即綠色鍛煉更有益于鍛煉者的身心健康。（3）基于虛擬環境的身體鍛煉是一種良好的增進心理健康的運動方式。

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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；錄用日期：2015-04-10

國家科技支撐計劃資助課題（項目編號：2012BAK21B03）；天津市高等學校創新團隊培養計劃資助；天津市“131”創新型人才培養工程第三層次人選資助

楊勇濤（1982-），男，河南漯河人，博士，講師，研究方向為運動認知和決策，體育鍛煉和心理健康。

天津體育學院國家體育總局競技運動心理與生理調控實驗室，天津300381。