小學兒童體適能、執行功能與學業成績三者的關系*1

鐘云輝　熊瓊萍　唐　宏

①中國.江西省贛州市第三人民醫院　341000　E-mail:izhongyunhui@163.com　②贛南醫學院附屬老年醫院　③贛南醫學院心理系　△通訊作者　E-mail:psyth@163.com

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小學兒童體適能、執行功能與學業成績三者的關系*1

鐘云輝①②熊瓊萍①唐宏③△

①中國.江西省贛州市第三人民醫院341000E-mail:izhongyunhui@163.com②贛南醫學院附屬老年醫院③贛南醫學院心理系△通訊作者E-mail:psyth@163.com

【摘要】目的:探討小學兒童體適能、執行功能與學業成績的關系模型。方法:采用立定跳遠、仰臥起坐、10×5米往返跑、倫敦塔任務和連線任務對248名小學兒童進行測查，并收集期中和期末成績。結果:①除10×5往返跑與語文成績、倫敦塔任務，仰臥起坐與語文成績、英語成績，倫敦塔任務與立定跳遠成績相關不顯著外(P>0.05)，其余各變量間均呈不同程度的顯著相關(P<0.05)；②結構方程模型結果顯示，執行功能在體適能與小學兒童學業成績關系間起著完全中介作用。結論:體適能和執行功能對小學兒童學業成績有重要影響。執行功能在體適能對小學兒童學業成績的影響中起完全中介作用。

【關鍵詞】小學兒童；體適能；執行功能；學業成績

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小學兒童的學業成績是家長和教師關注的重要內容，如何有效提高小學兒童的學業成績，是教育領域一直探索的主題。由于來自社會、學校和家庭的各種壓力，小學兒童對于學習的興趣不高，他們更多地希望能夠在游戲中學習，即希望教師通過有趣的方式進行教學。因此，探索促進學業成績提高的簡單有效的途徑是學校工作亟待解決的問題。研究指出，體適能與小學兒童的學業成績有密切的關系[1]。體適能(Physical Fitness)指的是人體所具備的有充足的精力從事日常學習而不感疲勞，同時有余力享受休閑活動的樂趣，能夠適應突發狀況的能力[2]。體適能由表現身體特征的肌肉力量、肌肉耐力、柔韌素質、體成分和有氧勢能組成。國外針對體適能與學業成績的關系，進行了一系列的實證研究。Castelli等人[3]研究顯示，體適能中的有氧適能和身體質量指數與小學三年級、五年級兒童的閱讀能力和數學成績存在顯著的積極相關。Eveland-Sayers等人也通過研究發現，體適能中的肌肉適能能夠顯著的積極預測個體的數學成績[4]。同時，也有研究特別指出，兒童的仰臥起坐和立定跳遠的成績與其學業成績有積極的相關，仰臥起坐和立定跳遠分別代表個體的軀干力量和爆發性腿部力量[5]。由此可知，提高小學兒童的體適能水平對于其學業成績具有積極的促進作用。

研究發現，小學兒童的執行功能與其學業成績也存在積極的關系。執行功能(Executive Function)指的是個體在完成復雜的認知任務時，對各種認知過程進行協調，以保證認知系統以靈活、優化的方式實行特定目標的一般性控制機制[6]。執行功能主要包括認知靈活性和問題解決能力兩部分內容。認知靈活性(Cognitive Flexibility)是指當可以適當地反應變化以符合新情境的要求時，保持反應定勢的思想和動作的靈活性，而問題解決能力(Problem Solving Ability)則是指面對問題的習慣和處理問題的能力[7-8]。Best等人[9]的研究指出，執行功能的兩個成分對于兒童的學業成績有著促進作用，尤其是數學成績和閱讀能力。認知靈活性個體的認知靈活性較強，則他對于圖形的轉化能力較強，這對于數學中幾何圖形的轉換具有重要作用。同時，個體學習的過程中要求的抑制能力和計劃能力，也是評價問題解決能力的標準。周世杰等人[10]研究發現，執行功能對于數學障礙兒童的推理和心算能力具有積極的相關性。

針對體適能與執行功能的關系，學界也進行了一系列的研究。Buck等人[11]研究發現，兒童的體適能水平越強，特別是有氧適能水平越強，則他在執行功能任務中的表現越好。Liu-Arnbrose等人[12]以成年人為被試，發現體適能與其執行功能有著積極的聯系。Chaddock等人[13]采用Flanker任務考察兒童體適能和執行功能以及ERP差異的關系，研究發現，體適能水平高的兒童在各種任務中保持高水平的表現，并且ERP的結果也顯示其P3波幅更大、錯誤關聯負波的波幅下降，這對于兒童的行動監控加工能力具有重要的促進作用。

從已有的文獻資料可以看出，體適能、執行功能與小學兒童學業成績兩兩之間均存在密切聯系。生理適能假設理論[14]認為，規律性的運動能夠增加人體的腦血流量，從而引起主管學習和記憶的腦區短時或長時期的積極改變。此外，長期的身體鍛煉還能夠增加大腦神經遞質的增加，這對于大腦的結構也具有積極的影響[15]。由此可見，體適能能夠通過促進大腦結構的積極改變，從而提高個體執行功能或學業成績的提高。那么，體適能、執行功能與小學兒童學業成績三者之間的作用機制如何，目前還尚不清楚。基于以往的研究結果和相關理論，本研究推斷體適能和執行功能與小學兒童學業成績可能會存在圖1所示的理論模型。

1對象與方法

1.1對象

采用方便取樣的方法，選取贛州市兩所優質小學248名小學生為被試。其中，男生156名，女生92名。來自城鎮的學生194名，來自農村的學生54名。被試的年齡范圍為7～12歲，平均(9.69±2.71)歲。

1.2方法

1.2.1體適能的測量本研究按照體適能測試的國際通用標準[16]對被試進行集中測試。測試內容包括立定跳遠(Standing broad jump,SBJ,in cm)，仰臥起坐(Sit-ups,SUP,number in 30s)和10×5米往返跑(10×5 m shuttle run,10×5 m SR,in seconds)。測試地點為某大學體育學院體質健康與檢測中心，主試為體育專業研究生，均經過專業培訓。以所選擇的三部分內容分別作為體適能的3個維度，進行驗證性因子分析，結果表明，三因子模型擬合良好，χ2/df=1.45，NNFI=0.97，CFI=0.93，GFI=0.87，RMSEA=0.074。立定跳遠、仰臥起坐和10×5米往返跑分測驗的Cronbach's α依次為0.71、0.82和0.75。

1.2.2執行功能的測量本研究通過倫敦塔任務(the Tower of London test,ToL)[8]和連線任務(the Trailmaking test,TMT)[7]分別測量執行功能包含的兩個主要成分，即問題解決能力和認知靈活性。主試為心理學專業研究生，均經過專業培訓。倫敦塔任務是測量問題解決能力的一個經典范式，主要程序是：依次要求被試分別完成兩步、四步和五步倫敦塔任務，考察指標是被試完成任務的時間。連線任務是測查認知靈活性的一個經典范式，該任務分為A、B兩部分，主要程序是：A部分中22個數字(1～22)隨機分布寫在一張8×11 cm的紙張上，要求被試對這些數字按照大小順序依次連線；而在B部分，紙張上則包含了數字1～11和字母A～K，要求被試在數字1～11和字母A～K之間進行持續轉換地連線(即1-A-2-B-3-C，如此繼續)。考察指標是被試完成任務的時間。以所選擇的兩部分內容分別作為執行功能的兩個維度，進行驗證性因子分析，結果表明，兩因子模型擬合良好，χ2/df=1.63，NNFI=0.91，CFI=0.95，GFI=0.83，RMSEA=0.077。倫敦塔任務和連線任務的Cronbach's α分別為0.73、0.74。

1.2.3學業成績的測量從班主任處收集被試語文、數學、英語期中、期末兩次考試成績，計算各科兩次考試成績的平均分，并轉化為標準分，以各科標準分作為學業成績的3個維度，進行驗證性因子分析，結果表明，三因子模型擬合良好，χ2/df=2.31，NNFI=1.01，CFI=0.94，GFI=0.87，RMSEA=0.074。

1.3統計處理

本研究采用SPSS 16.0、Lisre 18.8軟件對數據進行管理和分析。

2結果

2.1本研究各變量間的相關

采用Spearman相關分析對各變量進行了分析，結果顯示除10×5往返跑與語文成績、倫敦塔任務，仰臥起坐與語文成績、英語成績，倫敦塔任務與立定跳遠成績相關不顯著外(P>0.05)，其余各變量間均呈不同程度的顯著相關,見表1。

注：*P<0.05，**P<0.01

2.2小學兒童體適能、執行功能與學業成績的結構方程

以學業成績為因變量，小學兒童體適能為自變量，執行功能為中介變量，構建結構方程模型(模型1)，即執行功能在小學兒童體適能與學業成績關系間的部分中介模型,見圖2。模型1的數據擬合結果見表2。從表2結果可以看出，模型的各項擬合指數較好。進一步發現，小學兒童體適能對于學業成績的直接路徑不顯著，即GA2 1=-0.13，t=1.34。因此對模型1進行修改，刪除體適能與學業成績路徑得到模型2，即執行功能在小學兒童體適能與學業成績關系間的完全中介模型,見圖3。模型2的各項擬合指數也較好,見表2。通過嵌套模型的比較，模型2增加了1個自由度，△χ2(1)=2.66，卡方值并沒有顯著增加(P>0.05)，表明模型2和模型1擬合程度差不多，但是模型2比模型1更簡潔，因此選擇模型2更為合理。

從圖3可知，體適能對學業成績不存在直接影響，執行功能對學業成績的正向預測作用顯著，路徑系數為0.93(t=6.74，P<0.05)，表明執行功能在體適能和學業成績關系中起著完全中介作用，中介效應值為0.93×0.46=0.42。

3討論

學校和家庭應該采取怎樣的措施提高小學兒童的學業成績？本研究結果表明，體適能和小學兒童學業成績存在顯著的正相關，諸如立定跳遠、仰臥起坐和10×5米往返跑等體育運動成績能夠顯著正向預測小學兒童的語文、數學和英語成績。這與以往研究一致[3-4,17]。由于教師與家長過于關注學生的學業成績，導致忽視學生運動素質的培養，很多學校把體育課改為文化課，家長也對子女的課外運動加以限制，這些做法不僅造成學生體適能水平的下降，而且也將使得學生對于學習的興趣下降。因此，學校應多開展學生的體育運動活動，家長也應帶領子女保持良好的運動習慣，從而促進兒童的學業成績的提高。

那么，體適能與小學兒童學業成績的內部作用機制如何呢？本研究將執行功能作為中介變量引入體適能與學業成績的關系中，構建小學兒童體適能、執行功能與學業成績的結構方程模型。研究發現，執行功能在體適能與學業成績關系中起著完全中介作用。由此可見，體適能對小學兒童學業成績不存在直接影響，它完全通過影響執行功能間接影響其學業成績。也就是說，小學兒童的體適能水平越高，則其執行功能水平也越高，從而促進學業成績的提高。研究發現，長期進行有氧鍛煉的個體，能夠通過增加腦血流量和大腦神經遞質促進前額皮質的生長成熟，而前額皮質對于個體的執行功能具有重要作用[18]。Cassilhas等人[19]研究指出，力量訓練能夠增加胰島素樣生長因子I在體內的濃度，而胰島素樣生長因子I具有促進神經元的生長，從而提高執行功能水平。小學兒童的學習活動是一項復雜的認知活動，需要學生具有良好的執行功能。Bull等人認為，執行功能中具有兒童學習過程中需要的認知組塊，這對于兒童的空間轉換能力和記憶能力具有重要作用。由此可見，體適能通過執行功能的間接作用，對小學兒童學業成績產生積極影響。

本研究的結果對于提高小學兒童學業成績提供了一種思路，即重視小學兒童的體適能水平，積極開展學生的體育活動，特別是有氧運動。同時對于學生的執行功能也應進行積極的培養，從而提高學生的學業成績。需要指出的是，本研究采取橫向研究設計，對于體適能、執行功能與學業成績的因果關系還不能下肯定論斷，今后應進行縱向研究，以探討三者之間的因果關系。另外，從路徑系數來看，體適能借助執行功能為中介對學業成績產生的間接影響較大，效應值達到0.42。同時也說明，體適能對學業成績的影響還存在其他中介過程來實現，這也有待于作進一步的研究。

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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

*基金項目：教育部人文社會科學研究一般項目(編號：12YJA190017)

中圖分類號：R395.6，B844.1

文獻標識碼：A

文章編號：1005-1252(2016)07-1096-05

doi:10.13342/j.cnki.cjhp.2016.07.037

(收稿時間：2016-01-05)

·論著·(發展心理)