淺談身體活動、體適能對兒童青少年認知能力和學業成績的影響研究

余延平 王勝豪 婁底瀟湘職業學院

只有擁有強健體魄，才可以積極開展行動。但是目前，不只是我國，全球當中的青少年兒童，皆面臨缺乏身體活動這一問題，且青少年兒童的體力以及體質也在逐漸下降。通過研究課題發現，大多數兒童青少年的日常運動量并未達標，我國有超過九成的兒童青少年缺乏開展身體活動。而青少年開展日常鍛煉不僅可以使自身的身體素質得到加強，同時且有利于促進兒童青少年的心智發展，更好地塑造青少年兒童的人格。

一、身體活動、認知能力與學業成績的概述

兒童青少年身體活動是指通過收縮骨骼肌，而使得青少年體內產生能量消耗，日常身體鍛煉以及強身健體活動皆屬于這一范疇。認知能力則是指青少年兒童通過人腦加工信息以及提取信息和儲存信息的能力，包括其注意力以及思維發展能力等方面的內容，皆是構成青少年兒童成績表現以及學業表現的基礎內容。當前學界的關注焦點則為體育鍛煉與青少年學業成績以及認知能力之間的關系，并對其開展重點研究。

雖然人們在早些時期已經了解開展身體活動對于自身發展的益處，但是“身體活動對于兒童青少年認知能力以及學業表現產生的影響”這一課題內容，直到1967年才開始對其進行研究。一些學者在1995年針對過去三十年的研究內容開展總結，發現適當開展體育鍛煉，對于兒童青少年的學業表現以及認知能力等皆產生積極作用。但是前期對于這一內容所開展的研究，數量相對較少，并且缺乏完善的理論體系，所采用的研究方式也較為單一。但是在近十年以來，神經學科獲得高速發展，心理學科以及體育學科等逐漸融合發展，學科研究成果呈現爆炸式增長。當前研究數據逐漸增多，皆表明兒童青少年開展體育鍛煉，會對其學業成績以及認知能力產生積極作用。體育鍛煉對于兒童青少年的學業成績之間具有直接聯系，會推動兒童青少年健康發展。而于學習成績而言，其呈現方式通常為分數以及等級，學校在對兒童青少年的學業成績開展測量之時，通常使用科目考試的評估方式，這也是目前最佳的學習成績評估方式。學業成績則表示青少年兒童的績效結果，在教學環節發揮重要作用。在學校系統當中，通常會對認知目標開展定義，通過制定這些認知目標，不僅可以把學生的批判性思維反映出來，同時可以幫助青少年兒童獲得特定知識領域的知識內容。但是數學成就具有較為廣泛的領域，所包含的教育成果較多，因此這一課題所研究的學業成績，則是指青少年兒童對于學校學習任務的完成程度。

二、體適能整體水平與青少年兒童認知能力與學業成績之間的關系

（一）體適能整體水平對青少年兒童認知能力與學業成績產生的影響

相關學者在觀察一百多名低適能兒童與高適能兒童在完成側抑制任務時的表現時，適能高的兒童青少年在完成側抑制任務時表現更為良好，其P3 振幅也更高。相關研究表明，如果兒童的體適能水平較低，那么則會具有較低的反應準確度，如果面對不兼容刺激，會選擇性地做出反應，即使做出反應，也存在較大缺陷，因此對于低適能兒童青少年所采用的認知控制程度需要不斷提升，而適能較高的兒童青少年在這一過程中則會做出更好地表現。通過分析這些研究課題發現，如果兒童青少年的適能相對較高，那么則會具有很多的注意力資源可以分配，學業表現更佳，在認知方面也會更加靈活。

（二）體適能構成要素對于青少年兒童認知能力以及學業成績的獨立作用

心肺適能在體適能的構成要素當中，所受關注最多，經常與其他體適能構成要素區別開來進行研究。心肺適能不僅可以在健康預測當中發揮重要作用，同時也會作為一個中介，幫助青少年兒童通過開展身體活動提升自身的學習成績以及認知能力。心肺適能兒童所顯現的認知控制以及關系記憶任務更加具有準確性。在對青少年兒童的肥胖因素以及成長發育因素進行控制之后，可以發現青少年兒童的心肺因素與其學習成績之間的關系較為密切。肥胖兒童逐漸增多的同時，學術界也更加關注身體活動對于青少年兒童學業成績以及認知能力的影響。相關學者認為，日常開展身體活動且體重正常、日常睡眠正常且飲食結構合理的青少年兒童，認知能力相對更高。而體重較重且缺乏鍛煉、習慣靜坐的青少年兒童，認知能力則相對較低，且注意力和視覺空間技能整體呈現下降的趨勢，學業成績也較低，相對于其他兒童而言受教育時間也較短。而且肥胖因素易于引發心腦血管疾病，如果青少年在15 歲到18 歲之間可以使心血管保持健康狀態，那么其在成年之后，則會具有更高的認知能力。脂肪在青少見兒童體內的分布情況及其自身的內臟脂肪，是除脂肪含量之外對其認知能力以及學業成績產生影響的更為重要的因素。通過研究可以發現，內臟脂肪較高的青少年兒童執行力相對較低，而體重正常的青少年兒童，其內臟脂肪含量與認知效率和能力之間呈現正向聯系，而且內臟脂肪對于女性認知會產生更為嚴重的危害。因此，通過開展身體活動，對青少年兒童的體重做出改善，可以更好地提升青少年兒童的學業水平以及認知能力。通過組織肥胖兒童參與身體活動以及健康課程，對于青少年兒童的視覺空間建構能力以及情緒控制能力等各方面都會產生積極作用，也會使其執行控制能力得到提升。

（三）體適能要素對于青少年兒童學業成績以及認知能力所產生的聯合作用

如果體適能因素相對健康，則會聯合影響青少年的認知能力以及學業水平，通過對青少年兒童開展注意力測試以及運動素質測試，對其家庭教育和性別以及年齡等各項因素作出調整之后，發現青少年的注意力隨著心肺適能提高而提升，但是青少年兒童的脂肪質量指數越高，那么其身體質量指數則會越來越低。青少年的身體健康狀況良好且體重正常，那么注意力水平則會相對較高，皆會具有較高的注意力，如果情況相反，那么其注意力水平則相對較低。通過研究可以發現心肺適能與注意力和肥胖之間存在聯系，但是并非獨立聯系。如果青少年兒童的心肺適能以及身高體重相對正常，那么這些兒童在數學以及語言方面的成績則會相對較高。

三、身體活動和體適能影響青少年兒童學業成績以及認知能力的機制

（一）生物學機制

相關研究表面，身體活動以及體適能會對青少年兒童的多種認知能力產生有益影響，這是外周因素以及中樞因素共同產生作用的結果。外周因素主要包括脂肪細胞因子以及肝臟因子等內容，這些因素可以幫助不同的身體器官開展溝通交流，從而對身體作出調節。體重較高的兒童青少年，自身會有較高的促炎細胞因子，那么會對其神經回路造成破壞，同時青少年兒童的執行能力也會因此下降，腦處理速度也會因此得到降低，影響其認知控制能力。通過開展身體活動等一系列健康行為，可以對青少年兒童的腦區域進行延長開發，并激活其腦區域的相關功能，但是需要不斷對其生物學機制進行挖掘。

中樞因素當中最為重要的則為大腦，人們在對自身的情緒和思維以及記憶作出控制時，多依靠大腦當中的前額葉皮質。對于記憶以及學習功能而言，則需要海馬齒狀回發揮作用。白質在神經元中的主要作用為提供影響因素，幫助大腦加快自身的傳導速度。從出生至二十歲這幾十年間，是大腦生長發育的關鍵階段，有利于重組以及修飾大腦當中的功能以及結構。腦結構的變化也是一項重要的中樞因素。在開展運動鍛煉之時，人體當中的血流量會增加，對潛在的神經元產生刺激，使其可以發生、突觸建立，從而不斷增強海馬體的突觸可塑性。且其對時間具有依賴性，即使運動已經結束，但是其仍然可以得到延續。年齡處于九歲到十歲之間的兒童，如果體適能高，那么則會具有較大的雙側海馬體積以及記憶任務表現。如果青少年兒童體重較大，則會不斷降低青少年的神經細胞修復功能，認知功能也會隨之降低。腦功能激活的改變也是一項重要的中樞因素。如果在短時間當中開展高強度的有氧運動，或者長期開展身體活動干預，那么則會使兒童青少年的雙側額葉激活水平得到提升，且降低其后頂葉激活水平。在對兒童青少年開展身體活動干預之后，會不斷減少其右前額葉皮質的FMRI 活動，導致青少年兒童的干擾控制能力降低，注意力也會因此下降，如果青少年日常可以適當開展身體活動，會使其前額皮質的整體功能得到提升。如果青少年兒童具有較高的心肺適能，那么大腦當中的各個區域則會產生良好連接，對其腦功能做出改善。最后，神經營養的變化也會影響兒童青少年的認知能力以及學業成績。除了運動誘導中樞之外，其外周的生長因子也會對其產生影響，使其下游的結構變化以及功能變化產生影響，對神經元作出監管以及控制，對大腦表達作出調節。

（二）對青少年兒童學業成績產生影響的綜合機制

在早期階段，研究者大多采用的理論依據多為倒U 型激勵理論，研究身體活動與體適能對青少年學業成績以及認知能力產生的影響。但是在二十世紀七十年代，學者針對年齡在九歲至十一歲之間的青少年兒童，開展自行車運動實驗，但是實驗結果表明無論是開展的自行車運動強度是最高還是最低，其表現最差的皆在數學方面，但是如果學生的自行車運行水平處于中等水平，那么青少年兒童的數學表現則會最佳，這是第一次對運動強度與學業成績之間的關系開展分析研究。除了身體活動還有體適能對兒童青少年學業成績產生影響之外，同時調節變量以及中介變量亦會影響其學業成績。相關研究發現，是否會在日常生活開展身體活動，以及青少年兒童的體適能高低等因素，皆會對青少年兒童的學業成績產生直接影響。但是還有心理、社會和健康這些中介變量，及青少年兒童的受教育情況還有性別等因素對其發揮作用。在身體活動中，我們可以通過運動訓練來促進認知能力的提高。如：讓孩子們利用課間時間進行簡單游戲，讓他們自己去摸球、拍手；還可鼓勵幼兒多做一些力所能及的小動作等；同時也要加強對學生學習態度以及興趣愛好和動機培養方面指導工作。體適能與兒童青少年學業成績存在一定關系，它既是一種心理因素又具有認知功能作用。在學習方面，身體訓練可以幫助學生提高對知識技能、基本理論和實踐經驗等內容的掌握程度；同時也要注意培養他們獨立思考問題以及解決問題能力方面的學習。因此我們要從多個視角對其進行綜合考察在學習方面，體適能與學生學業成績存在一定的關系，它是一種行為因素，對認知能力具有調節作用。首先表現在身體活動中運動量增加能夠促進其感知覺、注意等知覺發展；其次表現為體適能增強認知理解力和控制性訓練能夠提高他們的注意力水平；最后則是指兩者之間相互影響

形成了良好默契配合，共同進行學習過程所產生積極情緒狀態從而為完成學業創造條件。

四、總結與展望

通過研究可以發現，積極鼓勵兒童青少年開展身體活動以及體適能，會對其學業成績以及認知能力等各方面產生積極作用，但是仍然需要對這一課題作出更加深入的研究。首先，需要采用更具普遍性以及多樣性的研究對象，研究分析特殊兒童通過身體活動以及體適能是否也會產生同樣的效果。其次，需要更加嚴格的設計研究方法，提升研究水平。在研究身體活動對青少年兒童產生的影響時，一個核心問題則為身體活動的量-效關系，因此需要在這一方面開展更加深入的研究。學校當中所開展的體育訓練對于兒童青少年而言至關重要，因此如何合理應用學校體育鍛煉課程，獲得更好地鍛煉效果，將身體活動融合于學校體育鍛煉當中，仍待破題，需要相關研究人員針對這一情況開展模擬實驗，將身體活動與學校所開展的系統體育課程結合起來，使得學校環境更加健康，以此來幫助兒童青少年通過開展身體活動以及體適能來提升自身的認知能力以及學業成績。

綜上，兒童青少年通過適當開展身體活動，改善自身的體適能，那么則可以提升自身的認知水平，實現腦健康。如果兒童青少年疏于鍛煉，體適能較低，那么則不利于其學業成績以及認知能力的發展提升。相關研究人員應當開發更多易于促進腦發育的身體活動，幫助兒童青少年實現健康成長、健康發展。