有氧運動對初中生數(shù)學學業(yè)成績影響的實驗研究

張晉榮 張煜睿

（蘭州民族中學 甘肅蘭州 730000）

2016年，由來自美國、加拿大、歐洲的24位研究者組成的專家組，關于“研究學齡兒童體育鍛煉意義”提出這樣的建議——提高學生的學習成績，學生首先要走出去鍛煉身體。專家組表明“學齡兒童進行體育運動有利于發(fā)展兒童大腦結構、功能和認知能力，從而提高其學業(yè)成績”（晁亞群，2016）。

與專家組建議相反，在現(xiàn)實教育中，我國青少年體育鍛煉不足的問題依然嚴峻，體育運動仍然無法得到傳統(tǒng)教育觀念的重視。“重智力，輕體育”的教育觀念仍然被多數(shù)家長和學校所接受，其觀念的核心則是“體育運動與學業(yè)成績互為矛盾”。具體表現(xiàn)為，進行體育運動會占用時間，從而削減學生的學習時間，存在損害學生學習成績提高的可能性。在傳統(tǒng)教育觀念中，對體育運動的作用更多缺乏科學角度的認知，簡單停留在時間分配，局限地認為“非學業(yè)成績”的時間投入都是一種錯誤，卻忽略兒童自身生長發(fā)育的生理和心理的特點。

隨著認知神經(jīng)心理學在21世紀的興起，研究者借用腦電成像技術，探索大腦“黑箱”的工作機制，為人類大腦的學習和記憶提出更多輔助建議，其中尤為重要的，并且顛覆固有傳統(tǒng)認知的就是——體育運動對學業(yè)成績不僅沒有負面影響，還能改善學生的身心狀況（溫煦，2015）。

此外，兒童發(fā)展心理學的研究認為，體育運動更多的是一種集體性、社會性的兒童活動。青少年通過體育運動的形式，從中獲得同輩的支持和肯定，內化為自身成長的動力，而這些因素也會影響青少年的學業(yè)成績。目前，對于體育運動和青少年學業(yè)成績的相關研究較少，且大部分是以文獻資料法、邏輯分析法等進行的研究，相關實證研究屈指可數(shù)。同時，雖然體育運動對青少年學業(yè)成績有促進作用，但教師應該如何指導學生進行體育運動，不同類型的運動對學業(yè)成績的影響有無差異等問題尚無人研究。

本研究擬采用實驗法研究初中學生在不同運動控制條件下的成績，選取體質健康的初二學生，排除體質因素和健康因素的影響，以性別和不同運動條件為自變量。同時，為排除閱讀等因素對學業(yè)成績的影響，以數(shù)理運算、邏輯推理等為主要內容的數(shù)學學業(yè)成績?yōu)橐蜃兞浚⒉粎⒓诱n外輔導班作為控制變量。

一、研究方法

（一）研究對象

選取甘肅蘭州、寧夏銀川兩地四所學校的87名初二學生為實驗對象，有效數(shù)據(jù)84人份，有效率96.6%。其中男生41人，女生43人。所有被試均體質健康，無不適應運動的身體疾病。被試在實驗前均同意參與，但并不知曉實驗詳細內容和具體目的，實驗結束后贈予禮品。所有被試在實驗過程中均只接受學校教育，并未參與課外輔導班。

（二）研究過程

在實驗前，對被試進行學業(yè)水平測試。測驗內容為符合初二年級學生學業(yè)水平的數(shù)學試卷。試卷滿分為100分，所有題目均為客觀題。測試結束后，按照學生成績將被試分為3組，每組人數(shù)相同，男女比例大致相同，平均成績無顯著差異。

整個實驗持續(xù)20周，每周實驗五天，每次實驗40分鐘，三組被試在每天下午4：00同時進行。實驗中，對三組學生分別采用三種不同的實驗控制。第一組為無運動，被試在40分鐘內可以自由閱讀、冥想、放松等，但不進行身體活動；第二組被試在體育老師的指導下進行運動，前15分鐘為慢跑，跑步結束后迅速測量心率，峰值需達到150次分，后25分鐘在體育老師帶領下做跳繩、仰臥起坐等有氧運動；第三組被試在40分鐘內自由選擇運動項目，運動心率峰值需達到150次分。第二第三組被試在運動過程中每次停頓時間不超過3分鐘，休息時間總和不超過10分鐘，休息時間不計入運動時間之內。三組被試在每天實驗前后均需測量心率，靜息心率在60～70次分。

在第二十周實驗結束后對被試進行數(shù)學學業(yè)水平測試，測試結果使用SPSS18.0進行分析。

二、研究結果

（一）前測成績及分組

在實驗前對所有被試進行前測，根據(jù)前測成績進行分組，三組被試成績差異不顯著（p=0.201）。三組被試前測成績的描述性統(tǒng)計結果如表1：

表1 三組被試前測成績

（二）配對T檢驗

對所有被試的前后測成績進行配對T檢驗，結果發(fā)現(xiàn)，三組被試的后測成績均顯著高于前測成績。t=-5.21，df=83，p＜.01。具體數(shù)據(jù)如表2所示。

表2 被試的前后測成績

（三）單因素方差分析

進一步對三組被試的后測成績進行單因素方差分析，結果發(fā)現(xiàn)，各組間方差齊性（F（5，78）=0.685，p=0.637＞0.05）控制條件的主效應不顯著，F(xiàn)（2，82）=0.796，p＞0.05。多重比較（LSD）顯示，無運動和指導運動組被試的后測成績差異顯著，Md=-3.96，p=0.03＜0.05，無運動和自由運動組，自由運動和指導運動組被試的后測成績無顯著差異。具體結果如表3所示。

表3 三組被試后測成績的多重比較

（四）性別及交互作用

方差分析結果顯示，性別主效應不顯著，F(xiàn)（1，83）=0.029，p＞0.05；但性別與控制條件之間交互作用顯著，F(xiàn)（2，82）=12.179，p=0.02＜0.05。在進行簡單效應檢驗后發(fā)現(xiàn)，男生在指導運動條件下的后測成績顯著低于女生，但在自由運動條件下的后測成績顯著高于女生，在無運動條件下，男生的后測成績高于女生，但兩者并無顯著差異。

圖1 男、女生在不同運動條件下成績的交互作用

三、討論

本研究選取體質健康的初二學生作為被試，經(jīng)過前測后將所有被試按照成績進行分組，各組成績平均值無顯著差異。在對三組被試進行無運動、自由運動、指導運動三種條件控制后，考察被試的后測成績與運動控制之間的關系。實驗結果表明，雖然所有被試的后測成績均顯著高于前測成績，但運動控制對初二學生數(shù)學學業(yè)成績的總體影響不顯著，這與劉思良（2017）的研究結果一致。進一步研究發(fā)現(xiàn)，無運動和指導運動組被試的后測成績差異顯著，但無運動和自由運動組，自由運動和指導運動組被試的后測成績無顯著差異。這一結果說明運動的確可以促進學生的學業(yè)成績，尤其是在經(jīng)過專業(yè)體育教師指導下進行運動后，被試的成績出現(xiàn)了顯著性提高，這與美國的一些實驗結果相同（Erin K.Howie，2012）。其余各組未出現(xiàn)顯著差異的原因可能是實驗中對自由運動組被試的實驗控制不夠。在實驗中，要求自由運動組被試在40分鐘內心率達到140次分鐘的運動心率峰值即可，其余時間允許其自由運動，對運動心率未做要求，可能出現(xiàn)運動強度不足、運動量不夠等問題，間接影響了實驗結果。

性別差異一直是學業(yè)成就的重要影響因素，泰勒（1956）等人研究發(fā)現(xiàn)，美國男孩通常在計算和空間能力方面比女孩強，數(shù)學推理方面的成績也要高于女生。但一些本土研究的結果顯示，初中階段女生語文、數(shù)學、英語三門課的成績都顯著高于男生，數(shù)學成績男女生差距稍小，但女生成績依然好于男生（趙紅霞，2011）。在本研究中，不管是前測還是后測成績，男生的成績均值都要稍高于女生，但兩者差異不顯著。說明男女生在數(shù)學學業(yè)成就方面不存在明顯差異，男生成績稍高的原因可能是題目全都是數(shù)理運算、邏輯推理方面的，男生在這方面的能力要稍強于女生，這與前人的研究結果一致。

本研究結果顯示，性別雖然未導致明顯的結果差異，但與運動控制條件之間出現(xiàn)了交互作用。這一結果說明不同運動控制條件對不同性別被試產(chǎn)生的效果不同，男生在指導運動條件下的后測成績顯著低于女生，但在自由運動條件下的后測成績顯著高于女生，在無運動條件下，男女生后測成績無顯著差異。出現(xiàn)這一結果的原因可能是男生更有可能利用環(huán)境資源進行體育運動，因此在自由運動條件下男生的運動效果更佳；而女生更傾向于聽從老師的指導，按照老師要求完成運動內容，因此在指導運動條件下女生的表現(xiàn)更佳。這一結果為體育教師提供了很好的指導，在體育教育時，可以根據(jù)學生的性別進行針對性的運動指導，以幫助學生獲得更好的運動效果。

四、結束語

每天在體育老師專業(yè)指導下進行40分鐘的有氧運動，可以提高初中生的數(shù)學學業(yè)水平。對于男生而言，自由運動更能激發(fā)他們的運動效果，幫助提升數(shù)學成績；對女生而言，在體育教師的指導下運動更有助于提升她們的數(shù)學學業(yè)水平。