不同強度短時籃球運球訓練對小學生執(zhí)行功能的影響

陳愛國，趙莉，李煥玉，顏軍，殷恒嬋

不同強度短時籃球運球訓練對小學生執(zhí)行功能的影響

陳愛國1，趙莉1，李煥玉2，顏軍1，殷恒嬋3

目的：如何促進兒童執(zhí)行功能發(fā)展，已成為多學科研究的前沿和熱點問題，旨在探討不同強度短時籃球運球訓練對小學生執(zhí)行功能的影響，為選用適宜體育運動改善小學生執(zhí)行功能提供試驗證據(jù)。方法：以揚州市某小學四年級學生為研究對象，依據(jù)籃球運球強度分為小強度組、中等強度組、大強度組和對照組，使用Flanker任務(wù)、1-back任務(wù)、More-odd shifting任務(wù)全面評價1次30 min籃球運球訓練干預(yù)試驗前后小學生執(zhí)行功能的抑制、刷新和轉(zhuǎn)換3個子功能的變化。結(jié)果：1次30 min不同強度籃球運球訓練對小學生執(zhí)行功能的效果不同。抑制功能：中等強度組>大強度組、小強度組>對照組；刷新功能：中等強度組、大強度組>小強度組、對照組；轉(zhuǎn)換功能：中等強度組>大強度組、對照組、小強度組。結(jié)論：1次30 min不同強度籃球運球訓練對小學生執(zhí)行功能均有積極影響，但效果存在差異，中等強度籃球運球訓練對小學生執(zhí)行功能改善效果最好。

運動強度；籃球運球；小學生；執(zhí)行功能；試驗研究

執(zhí)行功能（executive function）是指在完成復(fù)雜的認知任務(wù)時，對其他認知過程進行控制和調(diào)節(jié)的高級認知過程，主要包括抑制、刷新和轉(zhuǎn)換3個子功能，根本作用是產(chǎn)生協(xié)調(diào)有序、具有目標性的行為[1]。執(zhí)行功能在兒童學習、推理、問題解決和智力活動中占有重要地位，異常的執(zhí)行功能會影響兒童行為的整體功能，輕微的異常表現(xiàn)為動機、計劃和決策能力的下降，嚴重的異常表現(xiàn)為自我控制能力差、注意轉(zhuǎn)換困難等，與兒童的學業(yè)障礙、注意缺陷多動障礙、抑郁癥等多種精神疾病相關(guān)[2]。這些現(xiàn)象引起教育學、心理學和認知神經(jīng)科學等領(lǐng)域?qū)＜业年P(guān)注，尋找有效手段促進兒童執(zhí)行功能發(fā)展已成為多學科研究的重要前沿和熱點課題，并出現(xiàn)多學科交叉研究的趨勢。

來自體育科學領(lǐng)域的一些研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，有氧運動（aerobic exercise）對兒童執(zhí)行功能有積極作用[3-4]，但有氧運動各構(gòu)成要素（強度、頻率、每次持續(xù)時間、項目等）對執(zhí)行功能的貢獻，即所謂的“劑量效應(yīng)”尚未清楚揭示，影響了有氧運動作為發(fā)展和改善執(zhí)行功能手段的科學性和實踐應(yīng)用。短時有氧運動，是指一次性持續(xù)時間為10～60 min的、以有氧代謝提供能量的運動方式，研究者通常使用短時有氧運動干預(yù)探討運動的強度、每次持續(xù)時間、項目等要素與執(zhí)行功能改善的劑量關(guān)系[4-6]。然而，目前短時有氧運動對兒童執(zhí)行功能影響的研究還缺乏充分、可信的論證，存在2方面的問題亟需探討。（1）缺乏不同強度有氧運動對兒童執(zhí)行功能影響的研究。運動強度是指從事的體育運動對人體生理刺激的程度，不同強度運動對兒童的身心發(fā)展影響效果不同。目前，該領(lǐng)域已有研究主要集中在中等強度運動對兒童執(zhí)行功能影響的研究，揭示了中等強度有氧運動的積極效應(yīng)[4-5]。盡管，有少量研究涉及大強度運動，但由于研究采用的被試、執(zhí)行功能測量工具不同，得到了有爭議的結(jié)果[7-8]，尚未發(fā)現(xiàn)全面探討不同強度有氧運動對兒童執(zhí)行功能影響的實證研究。因此，有必要開展這方面的研究，通過比較不同強度有氧運動干預(yù)效果的差異，為揭示不同運動強度與兒童執(zhí)行功能改善的關(guān)系提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。（2）缺乏包括復(fù)雜動作操作形式的運動干預(yù)對兒童執(zhí)行功能影響的研究。已有研究大多在實驗室開展，一味追求運動變量的控制，多采用操作簡單的跑臺、功率自行車等進行干預(yù)研究，動作形式非常簡單，很少涉及復(fù)雜動作操作形式的研究，脫離真實小學生學習生活環(huán)境，研究的生態(tài)效度有待提高。近期研究結(jié)果提示，復(fù)雜動作操作形式（包括豐富的動作協(xié)調(diào)與控制）與簡單動作操作形式（主要為簡單的動作重復(fù)）相比，不僅復(fù)雜動作本身，同時因其動作過程中更多的認知參與，也會使得執(zhí)行功能得到更多的鍛煉，進而促進執(zhí)行功能的發(fā)展[9-10]。因此，有必要進一步開展包括復(fù)雜動作形式的運動干預(yù)研究。

為此，本研究以執(zhí)行功能發(fā)展關(guān)鍵期小學生為研究對象，選擇包括較為復(fù)雜動作操作形式的籃球運球為運動內(nèi)容，探討1次30 min不同強度（小強度、中等強度和大強度）籃球運動對小學生執(zhí)行功能的影響，旨在揭示不同強度短時籃球運動對小學生執(zhí)行功能的改善作用，為采用體育運動手段改善小學生執(zhí)行功能提供試驗證據(jù)。

1 研究對象與方法

1.1 研究對象

以揚州市某小學四年級學生為研究對象，整體抽取四年級4個班，經(jīng)篩查選取四年級學生120人。所有學生均為右利手，無色盲，正常視力或矯正視力大于0.8。采用教師評價排除智力低下學生（IQ<90），采用心肺功能檢查篩選適合參加本試驗運動強度要求的學生。

1.2 試驗分組

把選取學生按照班級隨機分為小強度運動干預(yù)組、中強度運動干預(yù)組、大強度運動干預(yù)組和對照組。在體育活動時間使用不同運動方案對試驗組實施運動干預(yù)，對照組在相同時間段在教室內(nèi)自由活動。

由于已有的研究發(fā)現(xiàn)，個體人口統(tǒng)計學變量和身心健康水平因素會影響其執(zhí)行功能，影響因素包括年齡、性別、體重、心理水平、體質(zhì)和基礎(chǔ)心率[9、13-14]。因此，有必要首先考察各組學生的這些因素是否存在差異，更科學嚴謹?shù)靥接戇\動與兒童執(zhí)行功能的關(guān)系。研究發(fā)現(xiàn)：年齡F（3，116）=0.97，P>0.05；性別卡方值為0.461，自由度為3，雙側(cè)概率P=0.93>0.05；體重F（3，116）=0.3， P>0.05；心理水平：社會能力F（3，116）=3.41，P>0.05，行為問題F（3，116）= 1.31，P>0.05；體質(zhì)F（3，116）=2.03，P>0.05；基礎(chǔ)心率F（3，116）=0.026，P>0.05的差異均無統(tǒng)計學意義（見表1）。說明，各組試驗人口變量和身心健康水平各項指標同質(zhì)。

表1 各組人口統(tǒng)計學變量和身心健康狀態(tài)

1.3 運動方案

一個科學的運動干預(yù)方案需要考慮4個主要因素：運動強度、運動頻率、每次運動持續(xù)時間和運動內(nèi)容（見表2）。其中，各試驗組均進行1次30 min的籃球運動訓練，運動內(nèi)容均為籃球的原地高運球和行進間運球。依據(jù)國內(nèi)外以小學生為研究對象的相關(guān)研究結(jié)果[15-17]，確立小學生有氧運動強度的標準。運動干預(yù)過程中，采用隨機選取6名試驗對象佩戴RS800CXSD型心率遙測儀（芬蘭產(chǎn)）全程監(jiān)控運動強度。

表2 本研究運動干預(yù)方案一覽表

1.4 執(zhí)行功能測量

使用陳愛國等設(shè)計的任務(wù)[16-18]測量小學生執(zhí)行功能的3個子功能，測量在計算機上完成，所有程序都通過E-prime 1.1系統(tǒng)實現(xiàn)。其中，采用Flanker任務(wù)評價抑制功能，采用1-back任務(wù)評價刷新功能，More-odd shifting任務(wù)評價轉(zhuǎn)換功能。測驗成績均為反應(yīng)時，得分越低，代表該功能越好。

所有參加試驗的小學生都在安靜、寬敞、明亮的計算機房內(nèi)完成執(zhí)行功能任務(wù)，3項任務(wù)測試的順序為Flanker任務(wù)、1-back任務(wù)和More-odd shifting任務(wù)。每進行一次任務(wù)測試之前先由主試引導(dǎo)參加試驗小學生進行測試任務(wù)練習，直至小學生掌握（正確率不低于85%），開始進入正式測試。試驗約需40 min，被試在每一任務(wù)之間都可略作休息。

1.5 試驗程序

整個試驗由前測、運動干預(yù)和后測3個部分組成。前測部分：運動干預(yù)前，參加試驗小學生首先休息10 min后，測量基礎(chǔ)心率，然后使用3項認知任務(wù)測量參加試驗小學生的執(zhí)行功能。運動干預(yù)部分：采用設(shè)計運動方案進行運動干預(yù)。后測部分：休息，當心率恢復(fù)到基礎(chǔ)心率±10%以內(nèi)時，使用與前測相同的3項認知任務(wù)再次測量參加試驗小學生的執(zhí)行功能。

1.6 數(shù)理統(tǒng)計與分析

數(shù)據(jù)結(jié)果用平均值±標準差（M±SD）表示，采用SPSS17.0統(tǒng)計分析。具體思路：分別檢驗不同強度籃球運動對小學生3個執(zhí)行功能子功能的影響差異，如果效應(yīng)顯著，則用進一步LSD法進行多重比較。顯著性為P≤0.05。

2 結(jié)果

2.1 不同強度籃球運球訓練對小學生抑制功能影響差異

首先，對前測各組小學生抑制功能進行同質(zhì)性檢驗發(fā)現(xiàn)，各組前測抑制功能存在顯著性差異，F(xiàn)（3，116）=2.90，P＜0.05。由于各組前測抑制功能具有顯著性差異，所以考慮將后測作為因變量，強度作為自變量，前測作為協(xié)變量進行協(xié)方差分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，強度因素顯著F（3，115）=9.56，P＜0.01，表明不同組存在差異。進一步LSD法多重比較發(fā)現(xiàn)，各運動組抑制功能與對照組比較差異均有統(tǒng)計學意義，小強度組、中等強度組和大強度組與對照組相比差異均有統(tǒng)計學意義（P<0.05）。各運動組間抑制功能具體表現(xiàn)為，小強度組與中等強度組間差異有統(tǒng)計學意義（P<0.05），中等強度組與大強度組間差異有統(tǒng)計學意義（P< 0.05），小強度組與大強度組間差異無統(tǒng)計學意義（P>0.05）。由各組小學生抑制功能修正值可知，1次30 min不同強度籃球運球?qū)πW抑制功能的改善效果為中等強度組>大強度組、小強度組>對照組（見表3）。

表3 試驗各組前后測執(zhí)行功能測量結(jié)果

2.2 不同強度籃球運球訓練對小學生刷新功能影響的差異

首先，對前測各組小學生刷新功能進行同質(zhì)性檢驗發(fā)現(xiàn)，各組前測刷新功能差異有統(tǒng)計學意義F（3，116）=7.17，P<0.01。由于各組前測刷新功能具有顯著性差異，所以考慮將后測作為因變量，強度作為自變量，前測作為協(xié)變量進行協(xié)方差分析發(fā)現(xiàn)，強度因素顯著F（3，115）=4.98，P＜0.01，表明不同強度各組存在差異。進一步LSD法多重比較發(fā)現(xiàn)，小強度與對照組差異無統(tǒng)計學意義（P>0.05），中等強度組和大強度組與對照組差異有統(tǒng)計學意義（P<0.01）。運動組間刷新功能比較具體表現(xiàn)為：小強度組與中等強度組和大強度組差異無統(tǒng)計學意義（P>0.05），中等強度組與大強度差異無統(tǒng)計學意義（P>0.05）。由各組小學生刷新功能修正值可知，1次30 min不同強度籃球運球訓練對小學刷新功能的改善效果為中等強度組、大強度組>小強度組、對照組（見表3）。

2.3 不同強度籃球運球訓練對小學生轉(zhuǎn)換功能影響差異

首先，對前測各組小學生轉(zhuǎn)換功能進行同質(zhì)性檢驗發(fā)現(xiàn)，各組前測轉(zhuǎn)換功能差異有統(tǒng)計學意義F（3，116）=6.60，P<0.01。由于各組前測轉(zhuǎn)換功能差異有統(tǒng)計學意義，所以考慮將后測作為因變量，強度作為自變量，前測作為協(xié)變量進行協(xié)方差分析發(fā)現(xiàn)，強度因素顯著F（3，115）=4.51，P＜0.01，表明不同強度各組存在差異。進一步LSD法多重比較各組差異發(fā)現(xiàn)，小強度組和大強度組與對照組差異無統(tǒng)計學意義（P>0.05），中等強度組與對照組差異有統(tǒng)計學意義（P<0.01）。運動組間轉(zhuǎn)換功能比較具體表現(xiàn)為，小強度組與中等強度組差異有統(tǒng)計學意義（P<0.01），小強度組和中等強度組與大強度組差異無統(tǒng)計學意義（P>0.05）。由各組小學生轉(zhuǎn)換功能修正值可知，1次30 min不同強度籃球運球訓練對小學轉(zhuǎn)換功能的改善效果為，中等強度組>大強度組、對照組、小強度組（見表3）。

3 討論

本試驗發(fā)現(xiàn)，1次30 min不同強度籃球運球訓練對小學生執(zhí)行功能都有積極的影響。近年來的研究指出，特定的訓練之所以能提高兒童執(zhí)行功能的發(fā)展，其中一個重要的原因是訓練方案內(nèi)容包含豐富的執(zhí)行功能操作，訓練過程即反復(fù)練習和運用執(zhí)行功能過程，訓練的經(jīng)驗得以強化，進而發(fā)展兒童執(zhí)行功能[3、19]。原地高運球技術(shù)需要高度的注意力，這樣才能保證球不離手，并且能按要求進行按拍。要達到這個目的，需要參與者具有抑制無關(guān)信息進入的能力，抑制優(yōu)勢反應(yīng)的發(fā)生以集中注意力，這不僅能發(fā)展小學生的抑制能力，更是靈活運用技能的體現(xiàn)。在行進間運球接力中，人與球都是一個動態(tài)的過程，對球的控制更難，是“人控球”還是“球控人”，不但要求參與者具有一定動作協(xié)調(diào)與控制能力，還需要一定的智慧、膽略、意志、活力與創(chuàng)造力。這一過程，既需要小學生具有抑制無關(guān)信息干擾的能力（如教師或同伴的吶喊助威對自己動作和情緒的干擾，動作失誤對自己帶來的心理壓力等），又需要在運球過程中，通過自己對籃球的感知而采用更加快速有效的策略，這既是對自己工作記憶的刷新，也是轉(zhuǎn)換思維能力的體現(xiàn)。因此，籃球運球訓練對小學生執(zhí)行功能有積極的影響。

本試驗進一步分析發(fā)現(xiàn)，1次30 min不同強度籃球運球訓練對小學生執(zhí)行功能的效果存在差異?；@球運動的強度可以通過設(shè)定運動速度、內(nèi)容、次數(shù)等因素來控制。本研究采用了原地高運球和行進間運球的試驗內(nèi)容，通過設(shè)計不同的運動速度來改變小學生心率以達到目標運動強度。中等強度籃球運球能使小學生在比較輕松而又充滿活力的氣氛中更多地抑制無關(guān)信息進入，抑制優(yōu)勢反應(yīng)的發(fā)生以集中注意力，活躍地利用操作性工作記憶，依據(jù)運動環(huán)境動態(tài)變化對運動技術(shù)進行不斷地更新和轉(zhuǎn)換，以滿足高質(zhì)量地完成動作。因此，中等強度運動過程中使執(zhí)行功能所有3個子功能都得到更多的鍛煉和發(fā)展。大強度運動使小學生的興奮點變得更高，但隨著生理負荷的增大，心理負荷也隨之產(chǎn)生變化，身心疲勞也就產(chǎn)生了，此時需要抑制功能參與進行調(diào)整，抑制身心疲勞對完成動作的影響，并積極利用操作性工作記憶，保證不出現(xiàn)動作的失誤，但靈活改變運球策略以保證更好地完成動作則難以兼顧。因此，大強度運動過程中僅執(zhí)行功能的抑制和刷新2個維度得到更多的鍛煉和發(fā)展。而在小強度籃球運動中，由于強度相對較小，任務(wù)難度低，使得小學生的興奮點低，學習興趣不高，運動過程中認知側(cè)重抑制無關(guān)信息進入以集中注意力，完成教師布置的任務(wù)，僅對抑制功能效果好。

本研究與使用簡單動作操作（如功率自行車、跑臺等）的研究存在區(qū)別，采用復(fù)雜動作操作的籃球運球作為運動內(nèi)容，全面探討了1次30 min不同強度運動對兒童執(zhí)行功能的效果差異，為全面揭示運動與兒童執(zhí)行功能的關(guān)系提供了新證據(jù)，具有重要的價值。首先，本研究再次佐證了中等強度運動對兒童執(zhí)行功能有積極效果，與已有研究結(jié)果[9、16、18]一致，建議可以通過中等強度運動促進兒童執(zhí)行功能的發(fā)展。本研究新的發(fā)現(xiàn)是，盡管中等強度發(fā)展兒童的抑制功能效果最好，但小強度和大強度運動也能促進兒童抑制功能的發(fā)展；要發(fā)展兒童的刷新功能，因為中等強度和大強度效果不存在差別，也可以選擇大強度運動；對于轉(zhuǎn)換功能，中等強度則是唯一的選擇，這對于體育教學實踐具有重要價值。在體育教學中，教師不是必須要開展中等強度運動發(fā)展學生的執(zhí)行功能，而是可以根據(jù)實際情況有所選擇。如體質(zhì)差或有殘疾的兒童來說，無法進行較大運動強度的運動，要發(fā)展其抑制功能，也可以選擇小強度運動。其次，本研究證實了包括復(fù)雜動作操作的籃球運球作為干預(yù)手段對于兒童執(zhí)行功能的積極效益，拓寬了有氧運動與兒童執(zhí)行功能關(guān)系研究的視野，并且試驗是在真實學校情景開展，使得研究具有較高的生態(tài)效度，研究結(jié)果更為可信。需要指出的是，本試驗設(shè)計中未設(shè)置包括簡單動作操作的運動（如功率自行車、跑臺等）組別，因此無法比較復(fù)雜動作操作和簡單動作操作之間效果的差異，這是未來該領(lǐng)域研究應(yīng)該關(guān)注的方向。

4 結(jié)論

1次30 min不同強度籃球運動訓練對小學生執(zhí)行功能均具有積極影響，但效果存在差異，中等強度籃球運動訓練對小學生執(zhí)行功能改善效果最好。研究結(jié)果為全面揭示運動與兒童執(zhí)行功能發(fā)展的關(guān)系提供了新證據(jù)，且為今后從運動強度角度選擇合理的運動干預(yù)方案改善執(zhí)行功能提供了實踐基礎(chǔ)。

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Effects of Acute Basketball Dribbling Training of Different Intensity on Executive Function of Primary Students

CHEN Aiguo1，ZHAO Li1，LI Huanyu2，YAN Jun1，YIN Hengchan3
（1.School of PE，Yangzhou University，Yangzhou 225009，China；2.School of PE，Yangtze University，Jingzhou 434023，China；3.School of PE and Sports Science，Beijing Normal University，Beijing 100875，China）

Objective：To evaluate the effects of basketball dribbling training of different intensity on executive function of primary students，which can provide a practical basis for adopting different intensity sport methods to improve executive function in preadolescent children.Methods：Taking the fourth grade children as research subjects，then，based on the implementation of basketball dribbling training intensity，subjects were divided into four groups：small intensity group（SI），moderate-intensity group（MI），high-intensity group（HI）and control group（C），three tasks（the Flanker task，the 1-back task and the More-odd shifting task）were used to measure pupil’s EF（inhibition，updating，shifting）before and after basketball dribbling training.Results：The positive effects on executive function of primary students were varied with basketball dribbling training of different intensities.Specifically，the effects of inhibition：MI>HI，SI>C；the effects of updating：MI，HI>SI，C；the effects of shifting：MI>HI，C，SI.Conclusions：The different positive effects on executive function of primary students were found with a single 30-min basketball dribbling training of three level intensities.Moreover，the moderate basketball dribbling training had a more beneficial effect on executive function in primary students.

sport intensity；basketball dribbling training；primary students；executive function；experimental study

G 804.8

A

1005-0000（2014）04-352-04

2014-04-03；

2014-07-16；錄用日期：2014-07-17

國家社會科學基金“十二五”規(guī)劃青年課題（項目編號：CLA120162）

陳愛國（1978-），男，江蘇沛縣人，博士，副教授，研究方向為體育運動與兒童認知發(fā)展。

1.揚州大學體育學院，江蘇揚州 225009；2.長江大學體育學院，湖北荊州 434023；3.北京師范大學體育與運動學院，北京 100875。