陈爱国　冯磊　朱丽娜　颜军

摘要：为了寻找有效手段促进儿童执行功能发展与完善，揭示不同运动持续时间运动对儿童执行功能的影响效果，为科学设计体育活动方案提高儿童的执行功能提供证据，以扬州市某小学4年级学生为研究对象，依据实施中等强度篮球运动时间不同分为8min运动组、8min对照组、15min运动组、15min对照组、30min运动组和30min对照组，分别使用Flanker任务、1-back任务、More-oddshifting任务全面评价一次不同持续时间的篮球运动前后各组儿童执行功能的抑制、刷新和转换3个子功能的变化。结果显示：中等强度篮球运动可以提高儿童的执行功能，不同持续时间对儿童执行功能的影响具有差异性。具体表现为：在抑制功能方面，30min运动组、15min运动组>8min运动组；在转换功能方面，30min运动组>15min运动组、8min运动组；在刷新功能方面，30min运动组>8min运动组、15min运动组。结论：中等强度篮球运动可以提高儿童的执行功能，但效果与运动持续时间有关；30min篮球运动对儿童执行功能改善效果最好。

关键词：持续时间；篮球运球；儿童；执行功能；实验研究

中图分类号：G804.8

文章编号：1009-783X（2015）03-0223-05

文献标志码：A

许多因素影响儿童的身心健康发展，如儿童的学业能力发展、身体健康发展、认知发展、良好社会关系形成、道德发展等，其中一个核心因素是儿童的执行功能发展水平。执行功能（executive function）是指对各种基本认知过程进行控制和调节，产生协调有序、具有目标性行为的高级认知过程，主要包括抑制、刷新和转换3个子功能。当前，促进儿童执行功能的发展与完善已成为教育科学、心理科学、神经科学等多学科研究的重要前沿和热点课题，且已呈现出多学科交叉的研究趋势，而为家庭和学校提供发展儿童执行功能的方法和活动方案，也成为社会的重要责任之一。

近期不断增加的研究成果发现：持续一段时间的中等强度体育活动对儿童执行功能有积极影响，且为唤醒水平假说和神经营养因子假说等理论所解释，提示其可以作为发展和改善儿童执行功能的手段之一，但该观点仍需要更充分、可信的研究加以论证，突出表现在以下3个方面：1）不同持续时间的体育活动影响儿童执行功能的效果差异尚未明确。运动持续时间是运动方案或运动处方的一个重要构成要素，是指个体一次从事体育活动时间的长短，反映了对运动者身心刺激的程度。已有研究表明：不同持续时间运动对运动者身心的影响效果存在差异；因此，本研究的第一个目的是揭示究竟持续多久的体育活动能对儿童执行功能产生显著的积极效果？2）缺乏对儿童执行功能多维结构的全面研究。已有的研究多是考察短时间体育活动对儿童单一执行功能维度的效果，主要涉及抑制功能，少数研究涉及转换功能；然而，执行功能是多维的，主要包括3个子功能：抑制、刷新和转换。因此，本研究的第2个目的是全面揭示不同持续时间的体育运动对各执行功能子功能的效果差异。3）研究的生态效度有待提高。所谓研究的生态效度是指实验研究结果推广到真实生活情景的效果，已有的研究大多在实验室中开展，一味追求变量的纯洁与方法的精准，脱离真实的儿童学习生活环境，这不但使研究结果受到质疑，也无法满足实践应用的要求。

为此，本研究以执行功能发展关键期小学4年级学生为研究对象，选择篮球运球为运动内容，探讨不同持续时间（8min、15min和30min）的中等强度篮球运动对儿童执行功能的影响及效果差异，研究成果不但能丰富体育运动与儿童执行功能关系研究的实验证据，也可为采用适宜持续时间的体育运动发展儿童执行功能提供实践基础。本研究假设：中等强度篮球运动对儿童执行功能有积极效果；随着运动持续时间的增加，篮球运动对儿童执行功能的作用效果更加显著。

1研究对象与方法

1.1研究对象

以扬州市某小学4年级学生为研究对象，经筛查选取儿童130人。筛查标准：右利手，无色盲，正常视力或矫正视力大于0.8，智力正常（IQ>90），已掌握篮球原地运球和行进间运球的动作，适合参加本实验运动强度所要求的活动。

1.2实验分组

把选取的学生依据实施篮球运动时间不同随机分为8min运动实验组、8min对照组、15min运动实验组、15min对照组、30min运动实验组和30min对照组；在体育活动时间对实验组实施运动干预，对照组在相同时间段内在教室内自由活动。

1.3运动方案

从频率、强度、持续时间、内容4个方面制定运动训练方案。具体的各组运动训练方案见表1。各实验组依据研究设计进行1次不同持续时间（8min、15min、30min）的篮球运动训练。其中，运动内容均为：篮球的原地快速高运球和行进间运球。依据国内外相关研究结果，确立儿童进行中等强度运动的标准：中等强度有氧运动负荷设定为个体的60～69%最大心率，其中最大心率=220-年龄；运动实施过程中随机选取6名实验对象佩戴RS800CXSD型心率遥测仪（芬兰产）全程监控，保障儿童运动强度。经计算实际运动过程中各实验组儿童运动强度的平均值：8min运动组为65%最大心率，15min运动组为64%最大心率，30min运动组为66%最大心率达到中等强度负荷。各对照组儿童运动强度的平均值：8min组学生为47%最大心率，15min组学生为48%最大心率，30min组学生为47%最大心率，属于较轻微的运动负荷。

本研究之所以选择8min、15min和30min这3种持续时间，主要考虑到：目前，多数小学学校的课间休息时间是10min，除去一些必要活动花费的时间，大约可以利用的运动时间为8min；大课间休息时间为20min，大约可以利用的运动时间为15min；儿童在校的体育课时间为40min，大约可以利用的运动时间为30min。目的是通过对比分析3种持续时间对于儿童执行功能的效果差异，探索在课间、大课间和体育课实施体育活动促进儿童执行功能发展的科学性和可行性，为学校体育活动设计和开展提供一定参考依据。

1.4执行功能测量

使用陈爱国等设计的Flanker任务、1-back任务和More-oddshifting任务分别评价儿童的抑制功能、刷新功能和转换功能，测量在计算机上通过E-prime 1.1系统完成；评价指标均为反应时，测试值越低，代表该功能越好。

所有儿童都在相同的计算机房内完成执行功能任务测量，3项任务测试的顺序：Flanker任务、1-back任务和More-oddshifting任务。每进行一次任务测试之前先由主试引导儿童进行测试任务练习，直至儿童掌握（正确率不低于85%）后，开始进入正式测试。实验约需40min，儿童在每一任务之间都可略作休息。

1.5实验程序

本研究采用对2（组别：实验组、对照组）×2（测试时间点：前测、后测）混合设计，其中组别为被试间因素，测试时间点为被试内因素。整个实验由4个部分组成：身心评价、前测、运动训练实施和后测。身心评价：在正式实验前1周进行，测量实验儿童人口统计学特征和身心健康水平。前测：运动方案实施前进行，在计算机房首先测量参加实验儿童的基础心率，然后测量其执行功能。运动训练实施：在操场使用设计运动方案进行运动干预。后测：运动方案实施后进行，回到计算机房，休息，当心率恢复到基础心率±10%以内时，使用与前测相同的认知任务测量其执行功能。

1.6数理统计与分析

数据结果用平均值±标准差（X±SD）表示，采用SPSS 17.0统计分析。具体思路：分别检验不同持续时间的中等强度篮球运动对儿童3个执行功能子功能的影响差异；如存在显著差异，则进一步进行多重比较。显著性为P<0.05。

2结果

2.1各组人口学变量和身心健康状态的差异

由于已有的研究结果发现个体的人口统计学变量和身心健康状态因素会影响其执行功能，影响因素包括年龄、体重、心理行为水平、体质、基础心率；因此，需要首先考察各组儿童的这些因素是否存在差异，以更科学地探讨运动与儿童执行功能的关系。各组人口学变量和身心健康状态评价结果见表2。进一步采用单因素方差分析方法，比较各组差异发现：年龄F（5，124）=0.86，P>0.05；体重指数F（5，124）=0.30，P>0.05；心理行为：社会能力F（5，124）=1.28，P>0.05；行为问题F（5，124）=0.94，P>0.05；体质健康F（5，124）=0.81，P>0.05；基础心率F（5，124）=0.13，P>0.05，各组以上指标均不存在显著差异。结果说明，各组儿童在影响执行功能的相关人口变量和身心健康状态各项指标上同质。

2.2不同持续时间的中等强度篮球运动对儿童执行功能影响

2.2.18min的中等强度篮球运动对儿童执行功能影响

对2（组别：实验组、对照组）×2（测试时间点：前测、后测）混合设计的研究采用重复测量方差分析，分别检验8min篮球运动对儿童3个执行功能子功能的效应。检验结果显示如下：抑制功能的组别因素主效应不显著，F（1，40）=0.28，P>0.05；刷新功能的组别因素主效应不显著，F（1，40）=3.27，P>0.05；转换功能的组别因素主效应不显著，F（1，40）=0.34，P>0.05。以上结果说明8min篮球运球训练对儿童执行功能无明显作用效果。

2.2.215min的中等强度篮球运动对儿童执行功能影响

对2（组别：实验组、对照组）×2（测试时间点：前测、后测）混合设计的研究采用重复测量方差分析，分别检验15min篮球运动对儿童3个执行功能子功能的效应。检验结果显示如下：抑制功能的组别因素主效应显著，F（1，40）=4.22，P<0.05，见表3，根据前后测结果，可知实验组抑制功能好于对照组；刷新功能的组别因素主效应不显著，F（1，40）=0.67，P>0.05；转换功能的组别因素主效应不显著，F（1，40）=0.05，P>0.05。以上结果说明15min篮球运球训练仅对儿童执行中的抑制功能有积极效果。

2.2.330min的中等强度篮球运动对儿童执行功能影响

对2（组别：实验组、对照组）×2（测试时间点：前测、后测）混合设计的研究采用重复测量方差分析，分别检验30min篮球运动对儿童3个执行功能子功能的效应。检验结果显示如下：抑制功能的组别因素主效应显著，F（1，44）=13.49，P<0.01，见表3，根据前后测结果，可知实验组抑制功能好于对照组；刷新功能的组别因素主效应显著，F（1，44）=16.12，P<0.01，见表3，根据前后测结果，可知实验组抑制功能好于对照组；转换功能的组别因素主效应显著，F（1，44）=58.47，P<0.01，见表3，根据前后测结果，可知实验组抑制功能好于对照组。以上结果说明30min篮球运球训练对儿童执行功能中的抑制、刷新、转换3个子功能均有积极影响效果。

2.3不同持续时间篮球运动对儿童执行功能影响的差异

首先，分析不同持续时间的中等强度篮球运动对儿童抑制功能影响差异。由于8min篮球运动对儿童抑制功能无明显效果，故只需比较15min组和30min组的效果差异；而2个持续时间实验组抑制功能前后测差值比较，t=1.50，P>0.05，说明15min组和30min组效果没有显著差异。由此可知，不同运动持续时间篮球运动对儿童抑制功能的改善效果为30min组、15min组的效果优于8min组。

其次，分析不同持续时间的中等强度篮球运动对儿童刷新功能影响的差异。由于8min运动组和15min运动组对刷新功能影响无明显效果，因此，不同运动持续时间篮球运动对儿童刷新功能的改善效果为：30min运动组的效果要优于8min运动组和15min运动组。

最后，分析不同持续时间的中等强度篮球运动对儿童转换功能影响的差异。由于8min运动组和15min运动组对转换功能影响无明显效果，所以不同运动持续时间篮球运动对儿童转换功能的改善效果为30min运动组的效果优于8min运动组和15min运动组。

3讨论

本实验结果发现，持续15min和30min的中等强度篮球运动对儿童执行功能都有积极的影响，与研究假设一致。该研究结果主要归结于以下原因：1）已有成果指出儿童执行功能是在实践中发展起来的，在活动中反复使用这些能力的经验得以强化，特定的训练可以改善儿童执行功能的发展。本研究使用的篮球原地高运球和行进间运球为训练儿童执行功能提供了丰富的机会。原地高运球不但需要儿童抑制周围无关信息的干扰，还要控制拍球的力量、球的反弹角度等，抑制功能的参与至关重要；而在行进间运球中，人与球的互动是一个动态的过程，对控球水平的要求有所提高，既要求儿童具有一定动作协调与控制能力，又要求其通过对篮球的感知而采用更加快速有效的策略，这既需要工作记忆的刷新能力，也是转换能力的一种体现。正是在运球中反复使用和练习这些执行功能的技巧，使得篮球运球能发展儿童执行功能。其次，从体育活动的强度来看，本研究采用的是中等强度的篮球运动训练方案，而短时中等强度有氧运动对儿童执行功能发展的积极效果已被众多研究所证实，且为唤醒水平假说和神经营养因子假说等理论所解释。

本实验进一步的分析发现，不同持续时间的中等强度篮球运球对儿童执行功能的效果存在差异。8min篮球运球对儿童执行功能未产生影响，15min篮球运动和30min篮球运动都对执行功能产生显著影响，但15min篮球运动仅对抑制功能产生积极影响，而30min篮球运动对抑制功能、刷新功能和转换功能3个子功能均有积极影响。参与本研究的各组儿童人口学变量和身心健康状态的特征无显著差异，整个运动训练实验过程中仅运动持续时间不同，其他变量得到控制或条件一致；因此，导致研究结果差异的原因是运动持续时间的长短所致的训练效果累积量，其最终决定执行功能改善效应的产生。就本实验来说，8min篮球运球训练对儿童执行功能刺激的效果累积，尚未达到最终导致儿童执行功能改善的效果，而随着运动时间的增加，对执行功能训练的累积效果增加，特别是达到一定阈值后，如15min、30min，就会产生单一执行功能子功能甚至整体执行功能的改善效益。由此可知，运动持续时间在篮球运球影响儿童执行功能关系中起到调节作用。

本实验研究探讨了不同持续时间篮球运动对儿童执行功能的效果差异，为全面揭示运动与儿童执行功能的关系提供了新的证据，具有重要的价值。首先，本研究与本领域已有研究结果一致，再次佐证了体育运动对儿童执行功能有积极效果，提示体育活动是发展儿童执行功能的一条行之有效的途径。其次，本研究首次明确了运动持续时间在体育运动影响儿童执行功能关系中起到调节作用的观点，拓宽了体育运动与儿童执行功能关系研究的视野，并且实验是在真实学校情景中开展的，使得研究具有较高的生态效度，研究结果更为可信。另外，该研究结果对于体育活动实践具有重要价值，教师和家长应把握这一研究结果，合理设置体育活动时间，促进儿童执行功能的健康发展。

4结论

中等强度的篮球运动可以提高儿童的执行功能，但效果与运动持续时间有关；30min中等强度的篮球运动对儿童执行功能改善效果最好。研究结果为全面揭示运动与儿童执行功能发展的关系提供了新证据，且为今后从运动持续时间角度选择合理的体育活动方案改善儿童执行功能提供了实践基础。