不同强度短时篮球运球训练对小学生执行功能的影响

陈爱国，赵莉，李焕玉，颜军，殷恒婵

不同强度短时篮球运球训练对小学生执行功能的影响

陈爱国1，赵莉1，李焕玉2，颜军1，殷恒婵3

目的：如何促进儿童执行功能发展，已成为多学科研究的前沿和热点问题，旨在探讨不同强度短时篮球运球训练对小学生执行功能的影响，为选用适宜体育运动改善小学生执行功能提供试验证据。方法：以扬州市某小学四年级学生为研究对象，依据篮球运球强度分为小强度组、中等强度组、大强度组和对照组，使用Flanker任务、1-back任务、More-odd shifting任务全面评价1次30 min篮球运球训练干预试验前后小学生执行功能的抑制、刷新和转换3个子功能的变化。结果：1次30 min不同强度篮球运球训练对小学生执行功能的效果不同。抑制功能：中等强度组>大强度组、小强度组>对照组；刷新功能：中等强度组、大强度组>小强度组、对照组；转换功能：中等强度组>大强度组、对照组、小强度组。结论：1次30 min不同强度篮球运球训练对小学生执行功能均有积极影响，但效果存在差异，中等强度篮球运球训练对小学生执行功能改善效果最好。

运动强度；篮球运球；小学生；执行功能；试验研究

执行功能（executive function）是指在完成复杂的认知任务时，对其他认知过程进行控制和调节的高级认知过程，主要包括抑制、刷新和转换3个子功能，根本作用是产生协调有序、具有目标性的行为[1]。执行功能在儿童学习、推理、问题解决和智力活动中占有重要地位，异常的执行功能会影响儿童行为的整体功能，轻微的异常表现为动机、计划和决策能力的下降，严重的异常表现为自我控制能力差、注意转换困难等，与儿童的学业障碍、注意缺陷多动障碍、抑郁症等多种精神疾病相关[2]。这些现象引起教育学、心理学和认知神经科学等领域专家的关注，寻找有效手段促进儿童执行功能发展已成为多学科研究的重要前沿和热点课题，并出现多学科交叉研究的趋势。

来自体育科学领域的一些研究结果发现，有氧运动（aerobic exercise）对儿童执行功能有积极作用[3-4]，但有氧运动各构成要素（强度、频率、每次持续时间、项目等）对执行功能的贡献，即所谓的“剂量效应”尚未清楚揭示，影响了有氧运动作为发展和改善执行功能手段的科学性和实践应用。短时有氧运动，是指一次性持续时间为10～60 min的、以有氧代谢提供能量的运动方式，研究者通常使用短时有氧运动干预探讨运动的强度、每次持续时间、项目等要素与执行功能改善的剂量关系[4-6]。然而，目前短时有氧运动对儿童执行功能影响的研究还缺乏充分、可信的论证，存在2方面的问题亟需探讨。（1）缺乏不同强度有氧运动对儿童执行功能影响的研究。运动强度是指从事的体育运动对人体生理刺激的程度，不同强度运动对儿童的身心发展影响效果不同。目前，该领域已有研究主要集中在中等强度运动对儿童执行功能影响的研究，揭示了中等强度有氧运动的积极效应[4-5]。尽管，有少量研究涉及大强度运动，但由于研究采用的被试、执行功能测量工具不同，得到了有争议的结果[7-8]，尚未发现全面探讨不同强度有氧运动对儿童执行功能影响的实证研究。因此，有必要开展这方面的研究，通过比较不同强度有氧运动干预效果的差异，为揭示不同运动强度与儿童执行功能改善的关系提供基础数据。（2）缺乏包括复杂动作操作形式的运动干预对儿童执行功能影响的研究。已有研究大多在实验室开展，一味追求运动变量的控制，多采用操作简单的跑台、功率自行车等进行干预研究，动作形式非常简单，很少涉及复杂动作操作形式的研究，脱离真实小学生学习生活环境，研究的生态效度有待提高。近期研究结果提示，复杂动作操作形式（包括丰富的动作协调与控制）与简单动作操作形式（主要为简单的动作重复）相比，不仅复杂动作本身，同时因其动作过程中更多的认知参与，也会使得执行功能得到更多的锻炼，进而促进执行功能的发展[9-10]。因此，有必要进一步开展包括复杂动作形式的运动干预研究。

为此，本研究以执行功能发展关键期小学生为研究对象，选择包括较为复杂动作操作形式的篮球运球为运动内容，探讨1次30 min不同强度（小强度、中等强度和大强度）篮球运动对小学生执行功能的影响，旨在揭示不同强度短时篮球运动对小学生执行功能的改善作用，为采用体育运动手段改善小学生执行功能提供试验证据。

1 研究对象与方法

1.1 研究对象

以扬州市某小学四年级学生为研究对象，整体抽取四年级4个班，经筛查选取四年级学生120人。所有学生均为右利手，无色盲，正常视力或矫正视力大于0.8。采用教师评价排除智力低下学生（IQ<90），采用心肺功能检查筛选适合参加本试验运动强度要求的学生。

1.2 试验分组

把选取学生按照班级随机分为小强度运动干预组、中强度运动干预组、大强度运动干预组和对照组。在体育活动时间使用不同运动方案对试验组实施运动干预，对照组在相同时间段在教室内自由活动。

由于已有的研究发现，个体人口统计学变量和身心健康水平因素会影响其执行功能，影响因素包括年龄、性别、体重、心理水平、体质和基础心率[9、13-14]。因此，有必要首先考察各组学生的这些因素是否存在差异，更科学严谨地探讨运动与儿童执行功能的关系。研究发现：年龄F（3，116）=0.97，P>0.05；性别卡方值为0.461，自由度为3，双侧概率P=0.93>0.05；体重F（3，116）=0.3， P>0.05；心理水平：社会能力F（3，116）=3.41，P>0.05，行为问题F（3，116）= 1.31，P>0.05；体质F（3，116）=2.03，P>0.05；基础心率F（3，116）=0.026，P>0.05的差异均无统计学意义（见表1）。说明，各组试验人口变量和身心健康水平各项指标同质。

表1 各组人口统计学变量和身心健康状态

1.3 运动方案

一个科学的运动干预方案需要考虑4个主要因素：运动强度、运动频率、每次运动持续时间和运动内容（见表2）。其中，各试验组均进行1次30 min的篮球运动训练，运动内容均为篮球的原地高运球和行进间运球。依据国内外以小学生为研究对象的相关研究结果[15-17]，确立小学生有氧运动强度的标准。运动干预过程中，采用随机选取6名试验对象佩戴RS800CXSD型心率遥测仪（芬兰产）全程监控运动强度。

表2 本研究运动干预方案一览表

1.4 执行功能测量

使用陈爱国等设计的任务[16-18]测量小学生执行功能的3个子功能，测量在计算机上完成，所有程序都通过E-prime 1.1系统实现。其中，采用Flanker任务评价抑制功能，采用1-back任务评价刷新功能，More-odd shifting任务评价转换功能。测验成绩均为反应时，得分越低，代表该功能越好。

所有参加试验的小学生都在安静、宽敞、明亮的计算机房内完成执行功能任务，3项任务测试的顺序为Flanker任务、1-back任务和More-odd shifting任务。每进行一次任务测试之前先由主试引导参加试验小学生进行测试任务练习，直至小学生掌握（正确率不低于85%），开始进入正式测试。试验约需40 min，被试在每一任务之间都可略作休息。

1.5 试验程序

整个试验由前测、运动干预和后测3个部分组成。前测部分：运动干预前，参加试验小学生首先休息10 min后，测量基础心率，然后使用3项认知任务测量参加试验小学生的执行功能。运动干预部分：采用设计运动方案进行运动干预。后测部分：休息，当心率恢复到基础心率±10%以内时，使用与前测相同的3项认知任务再次测量参加试验小学生的执行功能。

1.6 数理统计与分析

数据结果用平均值±标准差（M±SD）表示，采用SPSS17.0统计分析。具体思路：分别检验不同强度篮球运动对小学生3个执行功能子功能的影响差异，如果效应显著，则用进一步LSD法进行多重比较。显著性为P≤0.05。

2 结果

2.1 不同强度篮球运球训练对小学生抑制功能影响差异

首先，对前测各组小学生抑制功能进行同质性检验发现，各组前测抑制功能存在显著性差异，F（3，116）=2.90，P＜0.05。由于各组前测抑制功能具有显著性差异，所以考虑将后测作为因变量，强度作为自变量，前测作为协变量进行协方差分析。结果发现，强度因素显著F（3，115）=9.56，P＜0.01，表明不同组存在差异。进一步LSD法多重比较发现，各运动组抑制功能与对照组比较差异均有统计学意义，小强度组、中等强度组和大强度组与对照组相比差异均有统计学意义（P<0.05）。各运动组间抑制功能具体表现为，小强度组与中等强度组间差异有统计学意义（P<0.05），中等强度组与大强度组间差异有统计学意义（P< 0.05），小强度组与大强度组间差异无统计学意义（P>0.05）。由各组小学生抑制功能修正值可知，1次30 min不同强度篮球运球对小学抑制功能的改善效果为中等强度组>大强度组、小强度组>对照组（见表3）。

表3 试验各组前后测执行功能测量结果

2.2 不同强度篮球运球训练对小学生刷新功能影响的差异

首先，对前测各组小学生刷新功能进行同质性检验发现，各组前测刷新功能差异有统计学意义F（3，116）=7.17，P<0.01。由于各组前测刷新功能具有显著性差异，所以考虑将后测作为因变量，强度作为自变量，前测作为协变量进行协方差分析发现，强度因素显著F（3，115）=4.98，P＜0.01，表明不同强度各组存在差异。进一步LSD法多重比较发现，小强度与对照组差异无统计学意义（P>0.05），中等强度组和大强度组与对照组差异有统计学意义（P<0.01）。运动组间刷新功能比较具体表现为：小强度组与中等强度组和大强度组差异无统计学意义（P>0.05），中等强度组与大强度差异无统计学意义（P>0.05）。由各组小学生刷新功能修正值可知，1次30 min不同强度篮球运球训练对小学刷新功能的改善效果为中等强度组、大强度组>小强度组、对照组（见表3）。

2.3 不同强度篮球运球训练对小学生转换功能影响差异

首先，对前测各组小学生转换功能进行同质性检验发现，各组前测转换功能差异有统计学意义F（3，116）=6.60，P<0.01。由于各组前测转换功能差异有统计学意义，所以考虑将后测作为因变量，强度作为自变量，前测作为协变量进行协方差分析发现，强度因素显著F（3，115）=4.51，P＜0.01，表明不同强度各组存在差异。进一步LSD法多重比较各组差异发现，小强度组和大强度组与对照组差异无统计学意义（P>0.05），中等强度组与对照组差异有统计学意义（P<0.01）。运动组间转换功能比较具体表现为，小强度组与中等强度组差异有统计学意义（P<0.01），小强度组和中等强度组与大强度组差异无统计学意义（P>0.05）。由各组小学生转换功能修正值可知，1次30 min不同强度篮球运球训练对小学转换功能的改善效果为，中等强度组>大强度组、对照组、小强度组（见表3）。

3 讨论

本试验发现，1次30 min不同强度篮球运球训练对小学生执行功能都有积极的影响。近年来的研究指出，特定的训练之所以能提高儿童执行功能的发展，其中一个重要的原因是训练方案内容包含丰富的执行功能操作，训练过程即反复练习和运用执行功能过程，训练的经验得以强化，进而发展儿童执行功能[3、19]。原地高运球技术需要高度的注意力，这样才能保证球不离手，并且能按要求进行按拍。要达到这个目的，需要参与者具有抑制无关信息进入的能力，抑制优势反应的发生以集中注意力，这不仅能发展小学生的抑制能力，更是灵活运用技能的体现。在行进间运球接力中，人与球都是一个动态的过程，对球的控制更难，是“人控球”还是“球控人”，不但要求参与者具有一定动作协调与控制能力，还需要一定的智慧、胆略、意志、活力与创造力。这一过程，既需要小学生具有抑制无关信息干扰的能力（如教师或同伴的呐喊助威对自己动作和情绪的干扰，动作失误对自己带来的心理压力等），又需要在运球过程中，通过自己对篮球的感知而采用更加快速有效的策略，这既是对自己工作记忆的刷新，也是转换思维能力的体现。因此，篮球运球训练对小学生执行功能有积极的影响。

本试验进一步分析发现，1次30 min不同强度篮球运球训练对小学生执行功能的效果存在差异。篮球运动的强度可以通过设定运动速度、内容、次数等因素来控制。本研究采用了原地高运球和行进间运球的试验内容，通过设计不同的运动速度来改变小学生心率以达到目标运动强度。中等强度篮球运球能使小学生在比较轻松而又充满活力的气氛中更多地抑制无关信息进入，抑制优势反应的发生以集中注意力，活跃地利用操作性工作记忆，依据运动环境动态变化对运动技术进行不断地更新和转换，以满足高质量地完成动作。因此，中等强度运动过程中使执行功能所有3个子功能都得到更多的锻炼和发展。大强度运动使小学生的兴奋点变得更高，但随着生理负荷的增大，心理负荷也随之产生变化，身心疲劳也就产生了，此时需要抑制功能参与进行调整，抑制身心疲劳对完成动作的影响，并积极利用操作性工作记忆，保证不出现动作的失误，但灵活改变运球策略以保证更好地完成动作则难以兼顾。因此，大强度运动过程中仅执行功能的抑制和刷新2个维度得到更多的锻炼和发展。而在小强度篮球运动中，由于强度相对较小，任务难度低，使得小学生的兴奋点低，学习兴趣不高，运动过程中认知侧重抑制无关信息进入以集中注意力，完成教师布置的任务，仅对抑制功能效果好。

本研究与使用简单动作操作（如功率自行车、跑台等）的研究存在区别，采用复杂动作操作的篮球运球作为运动内容，全面探讨了1次30 min不同强度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证据，具有重要的价值。首先，本研究再次佐证了中等强度运动对儿童执行功能有积极效果，与已有研究结果[9、16、18]一致，建议可以通过中等强度运动促进儿童执行功能的发展。本研究新的发现是，尽管中等强度发展儿童的抑制功能效果最好，但小强度和大强度运动也能促进儿童抑制功能的发展；要发展儿童的刷新功能，因为中等强度和大强度效果不存在差别，也可以选择大强度运动；对于转换功能，中等强度则是唯一的选择，这对于体育教学实践具有重要价值。在体育教学中，教师不是必须要开展中等强度运动发展学生的执行功能，而是可以根据实际情况有所选择。如体质差或有残疾的儿童来说，无法进行较大运动强度的运动，要发展其抑制功能，也可以选择小强度运动。其次，本研究证实了包括复杂动作操作的篮球运球作为干预手段对于儿童执行功能的积极效益，拓宽了有氧运动与儿童执行功能关系研究的视野，并且试验是在真实学校情景开展，使得研究具有较高的生态效度，研究结果更为可信。需要指出的是，本试验设计中未设置包括简单动作操作的运动（如功率自行车、跑台等）组别，因此无法比较复杂动作操作和简单动作操作之间效果的差异，这是未来该领域研究应该关注的方向。

4 结论

1次30 min不同强度篮球运动训练对小学生执行功能均具有积极影响，但效果存在差异，中等强度篮球运动训练对小学生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，且为今后从运动强度角度选择合理的运动干预方案改善执行功能提供了实践基础。

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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；录用日期：2014-07-17

国家社会科学基金“十二五”规划青年课题（项目编号：CLA120162）

陈爱国（1978-），男，江苏沛县人，博士，副教授，研究方向为体育运动与儿童认知发展。

1.扬州大学体育学院，江苏扬州 225009；2.长江大学体育学院，湖北荆州 434023；3.北京师范大学体育与运动学院，北京 100875。