高中生體育鍛煉對學業成績的影響

張偉霞 焦盈瑩 徐霞 閆靜蕾

摘 要：為探討睡眠質量在體育鍛煉與學業成績中的作用，使用體育鍛煉等級量表（PARS-3）、匹茲堡睡眠指數量表，隨機選取新疆地區某中學224名學生進行集體施測。結果顯示：高中生體育鍛煉量較少，睡眠質量不容樂觀。不同性別學生體育鍛煉量存在顯著性差異，而睡眠質量、學業成績不存在顯著性差異；體育鍛煉量大的學生，睡眠質量和學業成績均好于體育鍛煉量小的學生；體育鍛煉量與睡眠質量（r=?0.24）、體育鍛煉量與學業成績（r=0.40）、睡眠質量與學業成績（r=?0.38）均存在顯著相關；體育鍛煉對學業成績的影響部分是通過睡眠質量實現的，中介效應占總效應的21.75%。說明體育鍛煉是提升學業成績的有效方式，體育鍛煉可以通過改善睡眠質量進而促進學業成績的提升。增強體育鍛煉和促進睡眠質量是提升學業成績的可行方法。

關 鍵 詞：運動醫學；體育鍛煉；學業成績；睡眠質量；高中生

中圖分類號：G804.5 文獻標志碼：A 文章編號：1006-7116（2016）06-0135-06

Effects of high school students physical exercising on their academic achievements

——mediating functions of sleep quality

ZHANG Wei-xia1，JIAO Ying-ying2，XU Xia3，4，YAN Jing-lei1

（1.Graduate Department，Wuhan Sports University，Wuhan 430079，China；2.Bayi School of the 2nd Division，Yanqi 841000，China；3.School of Health Sciences，Wuhan Sports University，Wuhan 430079，China，

4.Key Laboratory of Sports Training and Monitoring，Wuhan 430079，China）

Abstract： In order to probe into the functions of sleep quality in physical exercising and academic achievements：In order to probe into the functions of physical exercising in sleep quality and academic achievements， the authors， by using Physical Exercising Rating Scale （PARS-3） and Pittsburg Sleep Index Scale， collectively measured 224 students randomly chosen from a middle school in Xinjiang region， and revealed the following findings： the high school students physical exercising volume was low， their sleep quality was not optimistic； there was a significant gender difference in physical exercising volume， while there was no such a difference in sleep quality； the sleep quality and academic achievements of the students with a high physical exercising volume were all better than those of the students with a low physical exercising volume； there was a significant correlation between physical exercising volume and sleep quality （r=-0.24）， physical exercising volume and academic achievements （r=0.40）， sleep quality and academic achievements （r=-0.38）； the effect of physical exercising on academic achievements was realized via sleep quality， its mediating effect was 21.75% of the total effect. The said findings indicate that physical exercising is an effective way to improve academic achievements， and can promote the improvement of academic achievements via improving sleep quality. Reinforcing physical exercising and improving sleep quality are feasible methods for improving academic achievements.

Key words： sports medicine；physical exercising；academic achievement；sleep quality；high school student

體育鍛煉對學生學業成績影響的研究，是研究者針對青少年體育活動不足所采取的有說服力的手段。因為僅強調體育鍛煉的身體健康效益，并不能促進學校青少年體育鍛煉量的提升，相比身體效益而言，以學業成績為代表的認知效益更能成為政策制定者和眾多家長的關注焦點。此外，學校體育鍛煉在青少年中等強度體育鍛煉中占有重要比例（70%～90%）[1]，這就使得通過提高廣大學生的體育鍛煉量以提升健康水平成為了一個重要而有意義的課題。

體育鍛煉與學業成績關系的研究已有50余年，整體而言，兩者之間是正相關，體育鍛煉至少不會對學業成績造成負面影響。該領域早期代表性研究來自Shephard等[2]對小學生6年的干預，通過控制參與者的體育鍛煉時間（干預組鍛煉時間5 h/周，對照組每周只有40 min的體育課）來干預體育鍛煉量，研究結果顯示，從2年級到6年級，干預組學習成績一直優于對照組。后來，Sibley等[3]的元分析結果顯示體育鍛煉對兒童認知影響的效應量是0.32。Biddle等[4]的系統性綜述顯示雖然體育鍛煉對學業成績提升的影響不夠一致且比較小，但是規律性的鍛煉確實可以提升認知表現與學業成績。Howie等[5]在最近的一篇綜述中表明，當體育鍛煉量增加時，認知功能和學業成績通常也會增加。不僅如此，體育鍛煉還能夠促進某些高級認知功能的提升，尤其是執行功能（executive function）。執行功能能夠很好地預測個體的學業表現，比如工作記憶（執行功能子成分）是詞匯和數學推理的預測因子[6]。

雖然大部分研究都支持適量的體育鍛煉有助于改善青少年認知能力、提高學業表現的結論。但是，體育鍛煉影響青少年學業表現的作用機制有待進一步研究[7]。學業成績是學生認知能力的重要表現，體育鍛煉與學業成績之間是否存在中介變量，Tomporowski等[8]基于前人的研究基礎，系統地匯總了體育鍛煉影響學業成績的機制，并用模型將機制表示出來，根據該模型，體育鍛煉影響青少年學業成績的路徑是比較復雜的，有直接影響，同時還可以通過體質、健康、心理社會等中介因素影響，在健康因素中，包含了睡眠問題。

除了體育鍛煉，睡眠對正常生活的維持也是必不可少的。而且，睡眠作為身心健康的重要指標對個體的認知表現及學業成績影響較大。Seblewengel等[9]發現大學生的睡眠質量越好學業成績越突出。Mirghani等[10]的調查也發現了睡眠質量與學業成績之間顯著的正相關關系。姜艷蕊等[11]研究表明睡眠時間短以及睡眠質量差的學齡兒童，在學業表現上比睡眠時間長且質量好者差。Erath等[12]發現睡眠質量能夠調節智力與學業成績的關系，與睡眠質量較好的兒童相比，在睡眠效率較低或易覺醒的兒童中，智力與學業成績的顯著正相關會被削弱。睡眠質量不僅會影響個體的學業表現與認知功能，有認知功能障礙的個體也會存在睡眠障礙。安翠霞[13]比較了輕度認知功能損害患者與正常老年人睡眠質量的差異，并分析了睡眠與認知功能之間可能的關系，結果發現睡眠障礙的比例在輕度認知功能損傷人群中顯著高于正常人群，輕度認知功能受損與睡眠質量下降存在一定的關系。也就是說，睡眠質量與某種認知功能可能存在因果關系。Chen等[14]對高中學生的調查結果表明學習效率與睡眠效果呈顯著正相關，而且睡眠效果與鍛煉項目數、鍛煉頻率呈顯著正相關，揭示了睡眠質量在體育鍛煉影響學業成績的關系中可能起到了中介作用。

體育鍛煉與睡眠質量的研究較為成熟，體育鍛煉甚至已經成為存在睡眠障礙個體的自助式（self-intervention）療法。Kredlow等[15]的元分析結果表明規律性鍛煉對改善睡眠質量的效應量是中等的，體育鍛煉對睡眠質量的促進作用是明顯存在的。楊俊等[16]發現缺乏運動量的高中生睡眠質量普遍較差，體育鍛煉能夠通過改善學生心理、增加學生褪黑素分泌影響學生睡眠質量。

綜上所述，雖有不少學者探討體育鍛煉對睡眠質量和學業成績的影響，及睡眠質量對學業成績的影響。但是，在體育鍛煉對學業成績的影響中，睡眠質量是否能起到中介作用？總結以往研究不難發現，整體而言，體育鍛煉對學業成績、睡眠質量都存在較為顯著的促進作用，而睡眠質量又會影響認知功能的表現，對個體的學業成績存在促進作用。據此，本研究假設，在體育鍛煉影響個體學業成績的關系中，睡眠質量會起到中介作用。

1 研究對象與方法

1.1 研究對象

采用隨機抽樣方法，從新疆省巴音郭楞蒙古族自治州某學校高一、高二兩個年級隨機選取4個班。共發放問卷250份，收回有效問卷224份。完成有效問卷的被試者年齡為（16.58±0.87）歲。其中男生94名、女生130名；高一83人、高二141人。

1.2 研究方法

1）體育鍛煉量表。

體育活動量的量化采用梁德清等[17]修訂的“體育鍛煉等級量表”（PARS-3）。該量表從體育鍛煉的強度、時間和頻率3個維度考察個體的運動量。量表為5點計分，總分為3個維度得分的乘積，得分范圍為0～100。運動量評定標準為：≤19為小運動量；20～42分為中等運動量；≥43為大運動量。該量表廣泛運用于體育鍛煉量的評定，重測信度為0.82。

2）睡眠質量量表。

睡眠質量的量化采用劉賢臣等[18]翻譯而來的匹茲堡睡眠質量指數量表（PSQI）。該量表分半信度為0.87，再測信度為0.81。以7為睡眠質量好壞標準的時候，靈敏度為98.3%，特異度為90.2%。該量表主要用來評定個體近一個月的睡眠質量，由19個自評條目及5個他評條目構成，參與計分的18個自評條目采用0～3等級計分，包括主觀睡眠質量、入睡時間、睡眠時間、睡眠效率、睡眠障礙、催眠藥物和日漸功能障礙7個維度。各個維度得分之和為總分，介于0～21之間，得分越高表明睡眠質量越差。PSQI總分≥8表示睡眠質量較差，總分5～7表示睡眠質量一般，總分≤4表示睡眠質量好，因子分≥2表明在該維度上的睡眠質量較差或很差[19]。

3）學業成績的量化。

參考劉加霞等[20]的研究，選擇發放問卷時所在學期的期中考試語文、數學、外語3科成績，首先將學生每科的考試成績以班級為單位轉化為標準分數，得到每個學生各科成績的標準分Z（語文、數學、英語的標準分數分別用Z1、Z2、Z3表示），然后將3科成績所得標準分相加（Z=Z1+Z2+Z3），最后所得標準分之和Z便代表了本研究所選學業成績。鑒于Z分數的性質，負數的學業成績表示該生期中考試中語文、數學、外語的成績低于平均值，正數則表示高于平均值，絕對值越大意味著與平均值相差越大。

1.3 施測過程

施測時由該校具有心理學大學本科畢業的心理學老師擔任主試（本研究第2作者），采用以班級為單位集體施測。開始調查前嚴格宣讀指導語并告訴學生調查的意義，以最大限度獲取學生的配合。

1.4 統計方法

采用SPSS16.0社會統計分析軟件包進行統計分析。首先對人口學變量、體育鍛煉、睡眠質量指標、學業成績進行描述統計分析，然后進行差異、相關及回歸分析，最后檢驗睡眠質量的中介效應。

2 結果與分析

2.1 高中生體育鍛煉量、睡眠質量與學業成績的特點

高中生的體育鍛煉量與睡眠質量都不容樂觀。小運動量的占63.8%（n=143人），中等運動量的占24.1%（n=54人），大運動量的占12.1%（n=27人）。睡眠質量差的占37.1%（n=83人），睡眠質量一般和好的分別是42.4%（n=95人）和20.5%（n=46人）。這意味著過半學生的運動量不足，同時，超過1/3的學生睡眠質量有待改善。對不同性別高中生體育鍛煉量、睡眠質量和學業成績進行性別差異檢驗，結果（見表1）表明：男生鍛煉量顯著高于女生，但是在睡眠質量各個指標及學業成績上不存在顯著性差異。

2.2 體育鍛煉對高中生睡眠質量和學業成績的影響

參考體育鍛煉量分類標準將被試者分為3組（低體育鍛煉組≤19分；中等體育鍛煉組20～42分；高體育鍛煉組≥43分），分析不同鍛煉量被試者在睡眠質量和學業成績上的差異。結果表明：不同體育鍛煉量學業成績（F=20.17，P=0.00）和睡眠質量（F=7.27，P=0.01）都存在顯著性差異。同時，體育鍛煉量在睡眠障礙（F=6.59，P=0.00）、入睡時間（F=4.03，P=0.02）和日間功能障礙（F=3.748，P=0.03）上也存在顯著性差異。利用 LSD 檢驗方法對3組體育鍛煉水平進行多重比較分析，結果顯示，在學業成績上，不同鍛煉水平的學業成績兩兩之間存在顯著差異。高體育鍛煉量組的學業成績顯著高于中和低體育鍛煉量組，中等體育鍛煉量組的學業成績顯著高于低等體育鍛煉量組。在睡眠質量上，高等和中等體育鍛煉組顯著好于（低于）低等體育鍛煉量組，但是高等組與中等組之間差異不顯著。

相關分析結果表明：體育鍛煉與學業成績之間存在顯著正相關（r=0.40），說明體育鍛煉量的提升可以促進學業成績提高。體育鍛煉量與睡眠質量之間存在顯著負相關（r=?0.24），說明體育鍛煉量越高睡眠質量越好（因為睡眠質量得分越高表示睡眠質量越不好）。睡眠質量與學業成績存在顯著負相關（r=?0.38），說明良好的睡眠質量可以對學業成績有促進作用。

綜合以上統計結果可以發現，體育鍛煉量對睡眠質量和學業成績均產生了顯著影響。學生體育鍛煉量越大，睡眠質量越好，學業成績也越好。

2.3 體育鍛煉影響高中生學業成績的中介模型檢驗

體育鍛煉量、睡眠質量與學業成績兩兩之間存在顯著相關，這為檢驗睡眠質量的中介效應提供了基礎。假設睡眠質量（W）是體育鍛煉量（X）和學業成績（Y）之間的中介變量。遵循中介變量的檢驗程序，對睡眠質量在體育鍛煉量對學業成績之間的中介作用進檢驗。以學業成績為因變量，體育鍛煉量為預測變量，回歸分析結果顯示標準化的回歸系數為b1=0.52 （P=0.00），決定系數R12=0.24；以睡眠質量為因變量，體育鍛煉量為預測變量，回歸分析結果顯示標準化回歸系數為b2=-0.29 （P=0.00），決定系數R22=0.07；以學業成績為因變量，睡眠質量為預測變量，回歸分析的標準化回歸系數b3=-0.39 （P=0.00），決定系數R32=0.03；以學業成績為因變量，體育鍛煉量和睡眠質量為預測變量，回歸分析的標準回歸系數b4=-0.28（P=0.00），決定系數R42=0.31。睡眠質量的中介效應分析顯示：因為依次t檢驗的結果都是顯著的，所以睡眠質量的中介效應顯著。又因為直接效應也顯著，所以，睡眠質量在體育鍛煉與學業成績關系中的作用是部分中介，中介效應占總效應的比例為（?0.29×?0.39）/0.52×100%=21.75%。

包含中介變量的模型顯示：體育鍛煉對學業成績的影響較為復雜，既有直接效應又有中介效應。直接效應表明體育鍛煉量越大學業成績越好，間接效應表明體育鍛煉量越大睡眠質量越好，睡眠質量越好則學業成績越好。

3 討論

3.1 體育鍛煉對睡眠質量和學業成績的影響

高中生體育鍛煉量嚴重不足，超過60%的學生未達到中等體育鍛煉量。這與研究者關于我國青少年體育鍛煉現狀的調查較為吻合[21]，本研究所示體育鍛煉量的性別差異顯著與前人的研究結果一致[21]。睡眠質量調查結果顯示睡眠質量較差的比例接近40%，高于前人的研究結果（21%）[22]。因為學習壓力、個人情緒等會嚴重影響學生睡眠質量[22]，此次問卷發放時間是期中考試結束的第2天，學生的睡眠質量可能受到了學習壓力的影響。

相關分析及方差檢驗結果基本驗證了體育鍛煉能夠提高學業成績的假設。這與前人的研究結果有較大的一致性：體育鍛煉能夠提升認知功能和學業表現[7]。此外，體育鍛煉認知效益的機制研究也為本研究結果提供了有力支持。體育鍛煉認知效益的生物學機制認為體育鍛煉能夠改善多種神經遞質的合成和分泌，提高突觸傳遞效能，促進學習記憶功能的發展[23]。也就是說，體育鍛煉可以作為個體學業成績的保護性因子。

本研究還發現，體育鍛煉對睡眠有明顯的促進作用。這一研究結果已經得到了大量研究的證實，比如Lang等[24]的研究發現，體育鍛煉水平高的被試者夜間覺醒較少、深度睡眠時間較長、失眠癥狀較少、睡眠質量更高。體育鍛煉是睡眠障礙個體的自助式療法，這就很好地解釋了體育鍛煉量越大睡眠質量越好的現象，也為驗證睡眠質量在體育鍛煉與學業成績關系中的中介作用提供了支持。

3.2 體育鍛煉影響學業成績的中介模型檢驗

睡眠質量在體育鍛煉與學業成績的關系中起到了部分中介的作用，說明體育鍛煉影響學業成績的機制并不簡單。首先，體育鍛煉可以直接提升學業成績，這一直接路徑的發生主要依賴于一系列的生理反應[23，25-26]。其次，體育鍛煉還可以通過影響睡眠質量進而影響學業成績。這一中介過程主要有兩部分：一是體育鍛煉提升了睡眠質量；二是睡眠質量的提升促進了學業成績的提升。這兩部分都有眾多的實證研究作為支撐材料，因此這一中介效應有堅實的理論基礎。第1部分的研究主要集中在對睡眠問題的探討上，體力活動具有抗抑郁、焦慮等負面情緒和減少壓力的作用[27-28]，還能增強體質[29]，提升生活滿意度[21]，而情緒、體質、對生活的態度是影響睡眠障礙尤其是失眠的重要因素。第2部分的研究主要集中在睡眠質量認知效益的探討上，睡眠本身就具有修復功能。睡眠質量低下常常會導致多種認知功能受損[30-31]。也就是說，睡眠質量的提升會促進學業成績，而提升睡眠質量的一個重要方法就是體育鍛煉。

本研究探索了體育鍛煉、睡眠質量與學業成績的關系，揭示了睡眠質量在體育鍛煉影響學業成績關系中的中介機制，為進一步探究體育鍛煉的認知效益提供了實證支持。但是，排除本研究中的中介作用后，體育鍛煉對學業成績的決定系數只有0.31，說明在眾多影響學業成績的因素中，體育鍛煉所扮演的角色是非常有限的。其它可能的影響因素，比如自尊、自信、學習態度、時間管理和決策技能等等[32]都會對影響學業成績。以后的研究應尋找更多有解釋度的中介或調節變量，深入探索體育鍛煉認知效益的機制，為通過體育鍛煉的方式提升認知能力或延緩認知衰退提供實證支持。另外，本研究樣本量較小，使得研究結果的解釋有一定的局限性，未來研究應擴大樣本量，用更多的數據說明問題。

此外，新疆維吾爾族自治區位于我國西北邊疆，幅員遼闊，人口居住分散，全面了解該地區體育活動及睡眠狀況有諸多不便。因此，以往關于青少年體育活動和睡眠質量的研究很少涉及新疆地區[33-34]。本研究選取了新疆維吾爾族自治區的中學生為研究對象，豐富了對該群體的實證研究。

高中生體育鍛煉及睡眠質量現狀不容樂觀，在體育鍛煉量上發現了顯著的性別差異，但在睡眠質量上不存在。體育鍛煉量、睡眠質量與學業成績，兩兩之間存在顯著正相關（意義上）關系，體育鍛煉量對睡眠質量和學業成績有顯著性影響。體育鍛煉能夠通過睡眠質量部分地影響個體的學業成績，加強體育鍛煉是提高睡眠質量與學業成績的有效方法。

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