不同運動方式對小學高段學生行為抑制能力的對比研究

韓富強 覃朝玲 熊黎 袁滿

(1.重慶市育英小學 重慶 400030;2.西南大學體育學院 重慶 400715;3.重慶市樹人小學 重慶 400030)

行為抑制是大腦執行功能的核心子成分［1］，是個體對自身不恰當的沖動行為模式的抑制控制，也就是說行為抑制是人們控制自身行為和情緒的能力，對個體發展有著重要的意義。有學者認為，良好的行為抑制能力是個體作出正確行為決策的前提［2-3］。中小學階段是個體大腦發展的黃金時期，也是個體行為抑制能力發展的重要時間節點，現階段研究證明，青少年行為抑制能力對自我調節、社會情感、學習能力都有著至關重要的作用［4-6］。那么如何有效提升青少年行為抑制能力，幫助兒童青少年建立良好的行為模式，受到了越來越多研究者的關注。

大量研究指出，運動不僅與兒童青少年身體健康相關，還與青少年大腦發育和認知能力發展存在密切關系［7］，有效的體育鍛煉對兒童青少年行為抑制能力有著積極的影響［8］。楊寧等人通過10周的定向運動練習干預，發現兒童的抑制、刷新、轉換等能力均有顯著提升［9］。江大雷對一組4～6歲的兒童進行8周的足球干預后，發現兒童的抑制能力提升明顯［10］。急性運動干預同樣具有提升作用，Hillman 等人對20名9～11歲的兒童進行20 min的短時跑臺運動后對其進行執行功能的測試，發現被試的注意力和執行控制能力有所改善［11］。解超的一項Meta 分析論證了短時中等強度有氧運動對我國兒童執行能力具有明顯的提升作用［12］。有效的體育鍛煉對于特殊兒童的行為抑制能力同樣具有積極作用，王琛等人發現，長期有氧運動能有效改善超重兒童的行為抑制能力［13］。李煥玉等人認為，一次性不同時長的中等強度有氧運動對超重兒童的抑制能力提升明顯［14］，有效的運動干預對注意缺陷多動障礙兒童的抑制能力同樣具有改善作用［15-16］。

但以往的研究中，研究焦點多集中于運動任務本身的定量特征，如運動的強度、頻率、持續時間、干預長度等，對于運動本身的定性特征（運動的類型）研究較為欠缺［17］。根據運動類型的特點，運動可分為連續性和間斷性運動、大肌群和小肌群運動、器械與徒手運動、開放式和封閉式運動［18］。在測試任務的選擇上，以往研究多采用Go/Nogo 任務［19］、Stop signal 任務［20］和雙選擇oddball任務，三者都是經典的行為抑制范式之一，但相比于前者，雙選擇oddball 任務更能誘發個體的自發抑制且能夠記錄被試的標準刺激反應時，受到了越來越多研究者的認可［21］。

綜上可知，該研究根據需求并結合實際情況，選取開放式運動（籃球）和封閉式運動（田徑）作為運動本身的定性特征，采用雙選擇oddball任務作為實驗范式，橫向比較不同運動場景下小學高段（水平三）學生行為抑制能力的差異，從而進一步豐富相關研究，并為中小學生今后體育運動選擇和搭配提供理論依據。

1 實驗方法

1.1 被試選取

根據實驗需要并結合實際情況，將被試分為籃球組、田徑組、對照組，每組40 人，男20、女20，共計120人，并在重慶市沙坪壩區選取兩所小學進行被試篩選，被試需滿足以下條件：被試選取水平三小學高段學生；籃球和田徑組成員需訓練滿一年及以上且不參與其他體育活動，對照組成員除每周體育課外不參與其他體育培訓；視力或矯正視力正常；無色盲色弱；智力水平正常；BMI 值在正常區間；均為右利手（人口學統計見表1）。

表1 被試的人口學特征(n=20)

1.2 實驗設計

實驗為2（標準刺激、偏差刺激）×2（男、女）×3（籃球組、田徑組、對照組）混合實驗設計，自變量為組間差異，因變量為偏差刺激、標準刺激的反應時和正確率（具體實驗流程見圖1）。

圖1 實驗設計流程圖

1.3 實驗程序

本實驗選取雙選擇oddball 任務，并通過Eprime3.0 軟件進行實驗程序的編寫。實驗分為練習和正式測試兩階段，練習階段共10 次（trail），分8 個標準刺激和2個偏差刺激。若被試練習正確率達90%以上，則正式進行測試，否則繼續練習。正式測試階段分為2組（block），每組包含60次標準刺激（standard stimuli）和15次偏差刺激（deviant stimuli），二者比例4∶1。所有刺激均由兩種動物圖片構成，如圖2和圖3所示。

圖2 練習測試刺激

圖3 正式測試刺激

練習測試階段，刺激圖片如圖2 所示。兩只老虎毛色不同，背景顏色、大小保持一致。標準刺激：黃色老虎。偏差刺激：白色老虎。

正式測試階段，刺激圖片如圖3 所示。兩匹馬顏色、方向不同，背景色、圖片大小保持一致。標準刺激：黑馬。偏差刺激：白馬。

如圖4所示，實驗開始前，要求被試坐在距離電腦屏幕約0.8 m 的位置，水平和垂直視角約6°，并告知被試盡可能準確且快速的做出相應按鍵反應。實驗開始時，屏幕上，首先呈現500 ms 的注視點“+”；隨后出現300～500 ms 的隨機空屏；之后再隨機出現一幅1000 ms的刺激圖片；當被試按鍵后，刺激圖片隨之消失。至此，結束一個完整的trail。接下來，重復以上流程操作，直至完成測試。

圖4 雙選擇oddball任務任務流程示意圖

1.4 統計方法

首先運用E-prime 3.0軟件對實驗組和對照組的前后測行為學數據進行搜集，將被試的練習階段數據剔除，平均單個被試的反應時和正確率，并將每一位被試的反應時和正確率數據導出到Excel 2021當中，最后復制到SPSS 21.0 中進行分析。分析的具體方法是對被試的標準刺激和偏差刺激的反應時和正確率指標進行2（男、女）×2（標準刺激、偏差刺激）×3（籃球組、田徑組、對照組）的重復測量方差分析，并對不滿球形檢驗的統計量采用Greenhouse Geisser 法矯正自由度和P值，事后比較采用LSD法，將P＜0.05視為差異顯著。

2 研究結果

2.1 正確率統計分析結果

通過正確率的重復測量方差分析發現：刺激類型主效應顯著，F（1，114）=246.96，P＜0.001=0.68，表明本任務很好地形成了優勢反應；分組×刺激類型交互效應顯著，F（2，114）=5.56，P＜0.005，=0.09。其他交互效應不顯著：性別×刺激類型交互效應，F（1，114）=0.7，P=0.4，=0.01；分組×性別×刺激類型交互效應，F（2，114）=1.59，P=0.21，=0.03。詳細指標見表2、表3。

表2 各組間任務的正確率表現（%）

表3 各正確率重復測量方差分析結果

采用LSD 進行事后檢驗發現，對照組相比于籃球組和田徑組在標準刺激的正確率上較低（P＜0.001），而籃球組相比于田徑組在標準刺激的正確率上無顯著差異（P=0.06＞0.05）；對照組相比于籃球組和田徑組在偏差刺激的正確率上較低（P＜0.001），而籃球組在偏差刺激的正確率上優于田徑組（P＜0.05）。詳細指標見表4，交互效應見圖5。

圖5 各組正確率事后檢驗交互效應圖

表4 各組正確率事后檢驗分析結果（%）

2.2 反應時統計分析結果

通過反應時的重復測量方差分析發現：刺激類型主效應顯著，F（1，114）=456.63，P＜0.001=0.8，表明本任務很好地形成了優勢反應；分組×刺激類型交互效應顯著，F（2，114）=3.2，P＜0.04，=0.05。其他交互效應不顯著：性別×刺激類型交互效應，F（1，114）=0.44，P=0.51，=0.01；分組×性別×刺激類型交互效應，F（2，114）=1.72，P=0.18，=0.03。詳細指標見表5，交互效應詳見表6。

表5 各組間任務的反應時表現（ms）

表6 各組間反應時重復測量方差分析結果

采用LSD 進行事后檢驗發現，對照組相比于籃球組和田徑組在標準刺激的反應時上較低（P＜0.001），而籃球組在標準刺激的反應時上優于田徑組（P＜0.005）；對照組相比于籃球組和田徑組在偏差刺激的反應時上較低（P＜0.001、P＜0.01），而籃球組相比于田徑組在偏差刺激的反應時上無顯著差異（P=0.08）。詳細指標見表7，交互效應見圖6。

圖6 各組反應時事后檢驗交互效應圖

表7 各組正確率事后檢驗分析結果（ms）

綜上可知，不同運動方式對小學高段學生行為抑制能力的影響在雙選擇oddball任務的正確率和反應時上體現為組間差異顯著，性別影響差異較小。在標準刺激的正確率上籃球組、田徑組都要優于對照組；在偏差刺激的正確率上籃球組優于田徑組優于對照組。在標準刺激的反應時上籃球組優于田徑組、對照組；在偏差刺激的反應時上籃球組、田徑組都優于對照組。

3 討論與分析

該研究的目的是橫向比較不同運動方式（開放式、封閉式）對小學高段（水平三）學生行為抑制能力的影響，并選取雙選擇oddball 任務作為行為抑制的誘發材料，記錄各組被試在偏差刺激和標準刺激上的按鍵正確率和反應時，以此評估被試現階段行為抑制的能力水平。

雙選擇oddball 任務是由經典的oddball 任務演變而來，將大概率的刺激稱為標準刺激，小概率的刺激稱為偏差刺激，通常二者比例為4∶1，以此誘發被試對優勢反應的抑制［22］。本實驗中，刺激類型主效應顯著，偏差刺激正確率顯著低于標準刺激正確率，此次實驗任務很好的誘發了被試的抑制反應。以往研究證實，長期進行體育活動的個體行為抑制能力更強［23］，且參與結構較為復雜的運動所產生的效益量要好于結構單一的運動所產生的效應量［24］，現實環境和場景對個體抑制能力的影響十分顯著，進行開放式運動的參與者環境變化迅速，需要個體對外界的刺激作出快速反應和處理。因此，需要更多認知資源的參與，封閉式運動環境變化相對較小，但也需要個體對現有場景的刺激作出反應，而相較于不參與運動或較少參與運動的個體來說，生活和環境變化更小，產生的認知負荷遠低于前兩者［25］。

陳微選取了30 名乒乓球、田徑中長跑運動員和沒有任何運動訓練的對照組大學生進行橫向對比，結果發現運動員組抑制習慣性優勢反應的能力比普通大學生更好［26］。在一項Meta 分析中，同樣發現，長期進行體育活動對個體抑制能力的干預效果顯著［27］。該實驗進行對比分析后發現，相較于對照組，長期進行開放式（籃球）和封閉式（田徑）運動訓練的小學高段學生，在處理偏差刺激時的正確率更高且反應時間更短，說明參與開放式運動和封閉式運動的小學高段學生在處理外部刺激的能力更強，對優勢反應的控制能力更好，這與前人的研究結果十分吻合。

本次實驗還發現，相比于封閉式運動（田徑），開放式運動（籃球）對小學高段學生的行為抑制能力提升效果更好。進一步分析顯示，籃球組學生在處理偏差刺激時的正確率更高，說明籃球組學生在抑制優勢反應上更具有優勢。這與國內外的相關研究結果基本一致，如張勁松在一項探討乒乓球和游泳項目對兒童抑制能力影響的研究中發現，乒乓球組相比于游泳組在偏差刺激上的正確率較高。Francesco 等人對35 名運動員和非運動員采用Go/Nogo 實驗范式檢驗抑制功能后發現，開放式運動員的抑制功能相比于其他兩組更好，并認為開放式運動可以通過促進運動反應的穩定性和靈活性來部分補償執行控制障礙，而封閉式運動的轉換成本更高［28-30］。本實驗并未發現各組間存在性別差異，各組間男女行為抑制能力的交互效應均不顯著，這與研究假設和以往研究不符。綜上可知，該研究驗證了長期參與體育訓練有利于小學高段學生行為抑制能力的提升，而開放式運動的提升效果更為明顯。

4 結語

（1）長期從事開放式（籃球）和封閉式（田徑）運動訓練的小學高段學生比不從事運動訓練的學生行為抑制能力更好，表現在處理偏差刺激的正確率更高、反應時更短，對于優勢反應的抑制能力更強。

（2）相比于封閉式（田徑）運動，從事開放式（籃球）運動的小學生高段學生行為抑制能力更佳，表現在處理偏差刺激時的正確率更高，且處理優勢反應速度更快。

（3）在小學水平三階段，性別因素對個體行為抑制能力的影響較小。