基于CiteSpace的青少年體力活動與學業成績研究現狀及發展趨勢

摘要：利用 CiteSpace 軟件對WOS數據庫核心合集進行檢索，經過反復對比檢閱及軟件去重，最終將662篇文獻納入研究數據進行文獻計量和可視化分析，以了解青少年體力活動與學業成績相關研究現狀及發展脈絡。結果表明：（1）2000年至今，WOS核心集數據庫中，青少年體力活動與學業成績的發文量總體趨勢呈穩步增長態勢。從發文國家來看，美國和西班牙等國家的發文量較高；從發文作者來看，CHARLES HILLMAN 學者發文最多，中心性也較高。該領域的研究者們在研究過程中，逐漸形成以CHARLES HILLMAN、IRENE ESTEBANCORNEJO、JOSE CASTROPINERO、ALBERTO RUIZARIZA、FRANCISCO ORTEGA；從發文的學科領域來看，青少年體力活動與學業成績的研究主要集中在心理學和公共環境與職業健康領域；（2）青少年體力活動與學業成績的研究熱點主要集中在體力活動（Physical activity）、兒童（Children）、青少年（Adolescent）、學業表現（Academic performance）、健康（Health）及運動（Exercise）等方面。從關鍵詞的突現圖譜中可以看出體重指數、兒童青少年健康、超重兒童、超重（Overweight）、風險因素已經成為青少年體力活動與學業成績研究領域的前沿與熱點；（3）從高被引文獻分析可以看出，Singh A在青少年體力活動與學業成績研究領域的研究較為深入，且影響力較高。

關鍵詞：體力活動 "學業成績 "青少年

體力活動（physical activity，PA）也稱為身體活動，是指任何因為骨骼肌運動收縮而引發能量消耗的身體動作，包括日常生活中的工作、家務勞動、體育鍛煉及娛樂活動等。體力活動常被分為急性體力活動（acute physical activity）和長期體力活動（regular/chronic physical activity）。長期體力活動對身心健康的有益影響已被熟知，例如長期體力活動能夠增強體質、還能夠降低慢性疾病發生風險，并且能夠改善精神障礙，如壓力、抑郁、低自尊等，還有研究表明，體力活動能夠對大腦發育及認知功能產生積極影響，從而促進青少年學業成績的提高。也有研究表明，體質健康狀況較好的學生在學校的出勤率方面、課堂表現等方面以及學業成績等方面具有較好的表現。以上大量研究均已表明體力活動具有長期效益，但青少年身體活動水平長期以來仍未得到顯著提高，主要原因還是家長和學校老師對青少年學業成績的高度關注。但是另一方面也有大量研究表明，長期體力活動對青少年學業成績影響的效果并不明顯。由此可見，青少年經常參加體力活動能否促進學業成績的提高這一研究在該領域仍未達成共識。

科學知識圖譜是以知識域（knowledge domain）為對象，包含“圖”和“譜”的雙重性質與特征： 既是可視化的知識圖形，又是序列化的知識譜系。CiteSpace軟件是目前最為流行的知識圖譜繪制工具之一，在探測學科前沿、選擇科研方向、開展知識管理和輔助科技決策諸多方面能夠發揮重要作用。因此，為了厘清青少年體力活動與學業成績研究領域的發展脈絡，本文通過科學計量學和圖形可視化的研究方法，使用CiteSpace軟件繪制青少年體力活動與學業成績研究的可視化知識圖譜，并對該領域的力量分布、知識基礎、研究熱點和前沿以及學科影響進行分析，以期為我國青少年體力活動與學業成績研究領域的發展提供支持。

1、數據來源

本研究對WOS數據庫核心合集進行檢索，檢索主題包含“physical exercise”、“physical activity”、“academic performance”、“adolescents”。文獻類型包括“Article”、“Review”。發表期限設置為2022年12月31日。經過反復對比檢閱及軟件去重，最終將662篇文獻納入研究數據（檢索日期為2022年10月14日）。導出格式為純文本格式并設置檢索信息為“全記錄并且包含所引用的參考文獻”，以download.tex格式保存。

2、研究方法

本文采用基JAVA平臺的可視化軟件CiteSpace 5.8.R3版本。通過對青少年體力活動與學業成績的年發文量趨勢的分析，了解該領域研究熱度的變化；通過對國家或地區分布、高產作者的分析，了解該領域的主要發文量；通過對文獻共被引、相關學科、關鍵詞及突現詞的分析，了解該領域的研究發展歷程、研究熱點及研究前沿問題。

3、研究結果與分析

3.1、發文量分布

WOS數據庫核心集檢索到的有關青少年體力活動與學業成績相關文獻趨勢見圖1，從2000年至今，該領域的發文量總體趨勢呈穩步增長態勢，主要分為三個階段：第一階段初始階段（2000-2007年），該階段的年均發文量為2篇；第二階段為逐步發展階段（2008-2015年），該階段年均發文量為21篇。第三階段為大量增長階段（2015-2022年），該階段的年均發文量為64篇，且在2020年研究成果達到頂峰。說明從2015年開始國際研究者對青少年體力活動對學業成績的影響研究越來越重視。

3.2、發文力量

（1）國家或地區分布。

為了更好地了解青少年體力活動與學業成績的重要研究機構位于何處，故對原始數據進行如下操作：在功能參數區勾選 Country（國家），時間區選擇2年，選擇關鍵路徑“Pathfinder”進行裁剪，閾值設置為（2，2，20），（4，3，20），（4，3，20），數據篩選為“Top 50 per slice”，點擊“go”運動軟件后得到國家或地區網絡可視化圖譜。節點圓圈大小表示該國家發表相關領域文章數量的多少，連線的多少與粗細程度與國家之間合作程度成正比，連線的顏色表示開始合作的時間。有紫紅色顏色的節點表示此國家中心性強，而中心性反映了該節點在網絡中的重要性。圖2可見美國和西班牙的節點圓圈明顯大于其他國家，結合表1發文量分別為191篇和145篇，中心性為0.34和0.3，說明美國和西班牙在此領域關注度較其他國家相比較高，在整個領域的影響力也最大；其次是英格蘭，發文量為43篇，中心性為0.18。我國在該領域的發文排名第六，發表文章35篇，中心性為0.09。

（2）高產作者分析。

高產作者分析是對該領域發文量較多的作者間合作、發表文章內容等進行的綜合分析。為了更好地了解青少年體力活動與學業成績的主要研究者，故對原始數據進行如下操作：在功能參數區勾選Author（作者），時間區選擇2年，選擇關鍵路徑“Pathfinder”進行裁剪，閾值設置為（2，2，20），（4，3，20），（4，3，20），數據篩選為“Top 50 per slice”，點擊“go”運動軟件后得到作者合作網絡可視化圖譜。圖3為WOS數據庫核心集中青少年體力活動與學業成績高產作者合作網絡，其中每個節點代表一名作者，相同顏色的圓圈代表相同的聚類，圓圈越大表明發文量越多。節點之間的連線表示各個學者之間的合作強度，連線越粗，合作關系就越密切，線條的顏色則代表了開始合作的年代。在青少年體力活動與學業成績研究中，核心圈層逐漸向外圍圈層的知識擴散，發文作者間的連線比較緊密，該領域的研究者們在研究過程中，逐漸形成以CHARLES HILLMAN、IRENE ESTEBANCORNEJO、JOSE CASTROPINERO、ALBERTO RUIZARIZA、FRANCISCO ORTEGA。說明青少年體力活動與學業成績研究領域中，各學者及團體之間合作較為緊密。其中CHARLES HILLMAN學者發文最多，中心性也較高，說明該作者在青少年體力活動與學業成績研究領域中具有重要影響地位。

3.3、相關學科分析

相關學科分析指的是對本領域所融入的學科種類進行的綜合分析。選擇關鍵路徑“Pathfinder”算法，時間區為2年，閾值為（2，2，20），（4，3，20），（4，3，20），節點選Category，數據篩選為“Top 50 per slice”，繪制相關學科可視化網絡圖譜。從圖4可以看出，節點及中心度較大的學科有PUBLIC， ENVIRONMENTAL amp; OCCUPATIONAL HEALTH、心理學PSYCHOLOGY、ENVIRONMENTAL SCIENCES、說明青少年體力活動與學業成績的研究主要集中在以上幾個領域，心理學、公共環境與職業健康是本領域的研究基礎。由此可見青少年體力活動與學業成績研究融入了眾多學科，各個學科之間又相互合作新學科不斷加入，對該領域的研究理論不斷更新產生重要作用。在以后的研究中，青少年體力活動與學業成績研究除了關注對熱點學科的應用外，還應該促進各學科間的交叉與合作，在理論與方法上碰撞出新的火花。

3.4、熱點主題分析

（1）關鍵詞共現分析。

關鍵詞共現分析指的是對該領域內的文章中出現的關鍵詞進行管理和分析，從而發現交友價值的信息過程。表3為出現頻次排名前10的關鍵詞。該領域共現頻次較高的的關鍵詞從高到低依次是體力活動（Physical activity）、兒童（Children）、青少年（Adolescent）、學業表現（Academic performance）、學業成績（Academic achievement）、表現（Performance）、成就（Achievement）、協會（Association）、健康（Health）、運動（Exercise）。

（2）關鍵詞突現分析。

關鍵詞突現分析是指不同年份階段突現強度較大的關鍵詞進行分析，有助于直觀地了解青少年體力活動與學業成績在不同時間段的焦點內容。進行關鍵詞突現分析后得到圖5，其中共有8個關鍵詞，主要為體重指數（body mass index，8.13）、兒童青少年健康（child and adolescent health，3.74）、超重兒童（childhood overweight，3.81）、超重（overweight，3.94）、風險因素（riskfactor，3.9）、風險（risk，3.43）、學校（school，4.49）、外出（outcm，3.34）等。由此可見，隨著時間的推移，在青少年體力活動與學業成績領域，青少年的體重指數、超重等問題成為該領域的熱點研究。

3.5、文獻共被引分析

共引文獻也稱為同引文獻，是指如果兩篇文獻同時被第三篇文獻引用，那么這兩篇文獻則具有共被引關系。共引文獻數量越多，說明文獻間的相關性越大。而文獻共被引分析則是對共引文獻做出的相關分析。文獻的共被引分析不僅能夠發現高被引文獻和最具影響力的研究文獻，還能夠反映該領域研究的發展脈絡。選擇關鍵路徑（Pathfinder）pruning sliced network算法，網絡節點為Cite Reference，時間區為1年，閾值為（2，2，20），（4，3，20），（4，3，20），數據篩選為“Top 40 per slice”，繪制關鍵文獻的可視化網絡圖譜。在圖6文獻共被引知識圖譜中，節點越大，代表被引用次數越多，節點上有紅色圈表示其突現度較強，節點外有紫色環者為關鍵節點文獻。WOS核心集中有關青少年體力活動與學業成績相關共被引文獻共577篇。

表4顯示，Donnelly J在2016年Medicine amp; Science in Sports amp; Exercise上發表的 Physical Activity， Fitness，Cognitive Function，and Academic Achievement in Children.被引的頻率最高，為76次。Singh A在2012年及2019年在Archives of Pediatrics amp; Adolescent Medicine和British Journal of Sports Medicine期刊上發表的文獻Physical Activity and Performance at School及 Effects of physical activity interventions on cognitive and academic performance in children and adolescents： a novel combination of a systematic review and recommendations from an expert panel被引頻率也較高，分別為35和26次，說明Singh A在青少年體力活動與學業成績研究領域的研究較為深入，且影響力較高。表5顯示，Rasberry C在2011年Preventive Medicine雜志上發表的 The association between school-based physical activity， including physical education， and academic performance： A systematic review of the literature，被引中心性最高。

文獻被引聚類分析是一種定量分析方法，高被引文獻聚類可以反映該研究領域的科學活動的演進過程，從而揭示研究主題內在知識結構。本研究選擇對數似然對比檢驗的算法獲取被引聚類的特征標簽。高被引文獻的聚類圖譜如圖7所示，共提取到27個聚類，聚類的Modu-larity Q值為0.8359，說明該圖譜網絡可以劃分成若干聚類模塊，Mean silhouette 值為0.9025說明各聚類內部滿足同質性要求。圖7顯示主要聚類有#0 acute effect #1aerobic fitness #2；24-hour movement guideline #3；down study；#4 study protocol；#5 self-reported education performance；#6 critical connection；#7 icelandic school children；#8 health Korean adolescent； #9 academic outcome。

4、結論

綜上，本文通過CiteSpace軟件對WOS核心集中有關青少年體力活動與學業成績相關研究662篇文獻，采用科學計量和可視化分析相結合的研究方法，制作了該領域研究的知識圖譜，分析了國際青少年體力活動與學業成績的研究領域的發文趨勢、研究力量分布、知識基礎、研究熱點和演進趨勢，得到以下結論：

第一，2000年至今，WOS核心集數據庫中，青少年體力活動與學業成績的發文量總體趨勢呈穩步增長態勢。從發文國家來看，美國和西班牙等國家的發文量較高；從發文作者來看，CHARLES HILLMAN 學者發文最多，中心性也較高。該領域的研究者們在研究過程中，逐漸形成以CHARLES HILLMAN、IRENE ESTEBANCORNEJO、JOSE CASTROPINERO、ALBERTO RUIZARIZA、FRANCISCO ORTEGA；從發文的學科領域來看，青少年體力活動與學業成績的研究主要集中在心理學和公共環境與職業健康領域；

第二，從該領域的關鍵詞共被引提煉中發現，青少年體力活動與學業成績的研究熱點主要集中在體力活動（Physical activity）、兒童（Children）、青少年（Adolescent）、學業表現（Academic performance）、健康（Health）及運動（Exercise）等方面。從關鍵詞的突現圖譜中可以看出體重指數、兒童青少年健康、超重兒童、超重、風險因素已經成為青少年體力活動與學業成績研究領域的前沿與熱點；

第三，從高被引文獻分析可以看出，Singh A在青少年體力活動與學業成績研究領域的研究較為深入，且影響力較高。Physical Activity and Performance at School及Effects of physical activity interventions on cognitive and academic performance in children and adolescents： a novel combination of a systematic review and recommendations from an expert panel兩篇文獻在青少年體力活動與學業成績研究領域具有較高的影響力。高被引文獻在acute effect、1aerobic fitness、24-hour movement guideline、down study、study protocol、self-reported education performance等方面形成了較為明顯的研究聚類。

參考文獻：

[1]Caspersen C J，Powell K E，Christenson G M.Physical activity， exercise， and physical fitness： definitions and distinctions for health-related research[J].Public health reports，1985，100（2）.

[2]Poitras V J，Gray C E，Borghese M M， et al. Systematic review of the relationships between objectively measured physical activity and health indicators in school-aged children and youth[J]. Applied physiology， nutrition， and metabolism，2016，41（6）.

[3]方黎明.體育鍛煉對青少年認知能力和學業成績的影響[J].體育科學，2020，40（4）.

[4]Michael S L，Merlo C L，Basch C E，et al.Critical connections： health and academics[J].Journal of School Health，2015，85（11）.

[5]Chan J K，Hui S S.Physical Activity Participation Was Not Associated with Academic Performance in Ethnic Minority Students： 3756 Board# 195 June 4， 8： 00 AM-9： 30 AM[J].Medicine amp; Science in Sports amp; Exercise，2016，48（5S）.

[6]陳悅，陳超美，劉則淵等.CiteSpace知識圖譜的方法論功能[J].科學學研究，2015，33（2）.

[7]CHAOMEI，CHEN，ZHIGANG，et al.Emerging trends in regenerative medicine： a scientometric analysis in CiteSpace： Expert Opinion on Biological Therapy：Vol 12，No 5[J].Expert Opinion on Biological Therapy，2012，12（5）.

[8]李杰，陳超美.CiteSpace：科技文本挖掘及可視化[M].北京：首都經濟貿易大學出版社，2016.

[9]李博，洪金濤，孫建剛，陸穎之，劉陽.國際兒童青少年基本運動技能研究的熱點解析（1990-2019）[J].成都體育學院學報， 2020，46（03）.

[10]李博，劉陽，陳思同，程杰.我國學校體育研究中訪談法運用的問題探析[J].上海體育學院學報，2018，42（01）.

[11]漆桂林，高桓，吳天星.知識圖譜研究進展[J].情報工程， 2017，3（01）.

[12]徐增林，盛泳潘，賀麗榮，王雅芳.知識圖譜技術綜述[J].電子科技大學學報，2016，45（04）.

[13]劉嶠，李楊，段宏，劉瑤，秦志光.知識圖譜構建技術綜述[J].計算機研究與發展，2016，53（03）.

[14]侯劍華，胡志剛.CiteSpace軟件應用研究的回顧與展望[J].現代情報，2013，33（04）.