体育运动与儿童青少年脑智提升

陈爱国

脑智（Brain & Mind）是脑与智（心智）的简称。脑智提升主要涉及脑与智两方面的改变。其中，脑的改变涉及脑内在物质、生理活动变化，包括结构（如神经新生、血管新生、灰质体积、白质完整性等）和功能（如脑功能连接、神经突触可塑性、神经营养因子等）的变化;智的改变涉及外显行为、心理活动变化，包括与认知相关的心理和行为（如执行功能、注意、记忆、执行功能、学业成绩等）的变化。

儿童青少年脑智提升研究可以满足以下两方面的重大需求。一是当前科学研究的前沿探索。当今社会已由“信息时代”向“脑智时代”转变，其核心内容是理解和认识人脑高级功能的物质及结构基础。这不仅可以在防治认知障碍性疾病方面提供帮助，还能促进人工智能和认知技术的发展及广泛应用。2018年在科技部、教育部等部门支持下，北京师范大学联合17所从事人脑研究、脑疾病治疗的高校、科研机构共同发起成立“中国儿童青少年脑智研究全国联盟”，聚焦儿童青少年脑智前沿研究。在即将出台的“中国脑计划”中，一个重要内容就是儿童青少年脑智的开发。二是新时期教育的重大需求。近年来，国家出台的很多文件都提到，要遵循教育规律，科学办教育、办高质量的教育、建设教育强国。那么教育的规律到底是什么？教育，实质上就是在构建人的大脑。任何一个知识的获取、技能的培养、习惯的养成、行为的变化、道德的形成，其背后都是对神经连接模式的塑造。脑的发展发育规律，就是教育最大、最根本的规律。

体育运动可以促进儿童青少年的脑智提升

现如今，众多研究成果已证明，药物、饮食、音乐、冥想、教育课程、认知训练、体育运动等均可以对儿童青少年脑智的发展和提升起到积极作用。其中，体育运动有其独特的优势——花费少，可以整合到教育或治疗当中，无副作用等。

塑造儿童青少年的脑。在我们的日常生活中，有些人常常认为运动员或练体育的学生“四肢发达，头脑简单”。其实不然，研究证据已充分表明，经过多年运动技能的训练，运动员的脑不仅不会变简单，反而变得更为复杂。国内有一项研究在比较了国家队跳水运动员和普通学生后发现，运动员双侧丘脑和左侧运动前区的灰质密度明显高于普通学生。而所谓灰质密度指的是神经元的密集程度，灰质密度较高者，在神经传导、信息传递等方面就更具有优势。不仅如此，在对特殊儿童的研究中也发现，运动干预后聋哑儿童和肥胖儿童部分脑区灰质密度和白质完整性均有可塑性变化，且伴随了认知功能的改善。这种脑的可塑性变化不仅发生在结构方面，而且研究发现，不管是短时的运动干预，还是长期的运动干预，都会对儿童青少年的脑功能产生积极的影响，具体表现在脑激活模式和脑网络功能连接的优化或者重组上，且同样伴随着认知功能的提升。另外，从分子层面上来看，运动中和运动后，脑内化学物质（如多巴胺、血清素以及神经营养因子等）会发生变化，而这些变化与我们的情绪、认知和学习表现等息息相关。

促进儿童青少年执行功能的发展。执行功能是指在完成复杂的认知任务时，对各种基本认知过程进行协调和控制的高级认知过程，其根本目的是产生具有目的性的、协调有序的行为。它是一个非常重要的身、心、脑健康指标，可以很好地预测人的心理健康，身体健康，生活、工作、学习质量，家庭、公共安全等。近年来的众多研究结果显示，科学的体育运动干预方案可以有效促进执行功能的全面发展。这些有效方案的共同特征是：中等强度的有氧运动且每次达到30分钟以上;组织形式上，合作类的、团体类的运动效果更好;包含多种运动项目的综合干预方案效果更好。另外，体育运动不仅能够提升普通儿童的执行功能，对聋哑儿童、学习困难儿童、肥胖儿童等特殊儿童的执行功能也能起到改善作用，部分研究成果甚至显示，对特殊儿童的改善效果比普通儿童更好。

多运动可以促进改善学习行为。记忆是人类实现学习行为的核心能力。有研究发现，为期九个月的体育运动干预能够促进儿童的短时记忆。另一项体育运动与儿童长时记忆的研究发现，与不运动的对照组相比，学习后4小时进行运动，而不是立即进行，可以提高长时记忆的信息存储。现有的研究成果表明，一次性体育活动或者长期的体育运动，不仅可以改善和提高学生的注意力、动机、自控力等学习行为，还可以减少教师对课堂的管理行为。总之，对学校来讲，学生参与体育运动是一件师生双赢的事情。

不妨碍学生学业成绩。体育运动是否影响学业成绩，一直以来存在争议。国内外学者对此展开了大量研究，结果显示：首先，体育运动可以通过改善与学习有关的脑结构和功能直接提高学业成绩;其次，体育运动可以通过改善学习相关行为，如执行功能、注意力和情绪调节等，间接提高学业成绩;第三，增加体育运动的时间不会降低学业成绩，甚至会提高学业成绩。因此，保守地说，让学生参加体育运动最起码不会妨碍学业成绩。

体育运动提升儿童青少年脑智的教育实践

新认识：体育运动之于儿童是绝佳的脑智提升工具。体育运动不是简单的蹦蹦跳跳，而是身、智、脑联合运用为基础的运动。所有的体育运动，都是富含身、智、脑的联合运作。体育运动是一种有设计的、采用运动活动及其相关经验从体力、脑力、心智上来使个人充分发展的方式。北京师范大学殷恒婵教授提出“无体育，不教育”，认为体育对于德、智、美、劳都有价值，其中就包括脑育和智育。

新视角：教育神经科学视野中的体育教育创新。我们从脑科学的视角来审视体育教育的改革和创新，并将主要研究成果和观点汇集成《教育神经科学视野中的体育教育创新》一书。这本书的价值在于跳出传统“学科中心主义”的藩篱，从脑科学的独特视野，以“儿童的脑智提升”为核心问题，借助神经科学的理论基础、研究范式和成果应用转化形式，建构基于神经科学的体育教育改革思路，为适应新形势下的体育教育改革创新发展提供新视野。

新理论：运动干预促进儿童脑智发展的多路径理论。在已有体育运动与儿童青少年脑智提升的前期相关理论和研究证据基础上，我们提出并初步验证了运动干预促进儿童脑智发展的多路径理论。该理论认为运动之所以促进儿童脑智发展，是通過四条途径达到的。一是改善生理状态。运动可以影响儿童脑的神经营养因子、唤醒水平、心肺功能等，提高儿童的脑智。二是提高动作技能水平。复杂的动作，比如协调性的、多肢体参与的、认知丰富的运动需要脑智参与。大量动作练习和运用积累了大量的脑智经验，而经验可以促进儿童发展。三是情景互动能力。在一个充满新问题、新挑战的运动情境中，个体在协调、组合原有动作，形成新的、更复杂、更灵活、更有效动作基础上，会实现其脑智的突破和优化。四是跟课堂环境有关。众所周知，负性压力会影响儿童脑智的发展。在进行体育运动的时候，可以通过活动缓解压力，增加社会交往，体验更多的积极情绪，从而提高儿童脑智水平。

多路径理论及其实践提示，在教育实践中，设计运动干预、体育课教学等实践活动时，需考虑以下核心要素：第一，运动必须是适宜强度的;第二，包含复杂动作技能的学习和应用;第三，运动的环境，包括物理环境和人文环境必须是丰富的;第四，在运动过程中必须体验到积极的情绪。

新的体育课程：体育运动促进儿童青少年脑智发展的新模式。首先，体育课的探索。根据上述运动干预促进儿童脑智发展的多路径理论，我们设计与开发了新的体育课，在每个课时教案中的教学目标、教学内容、教学设计与实施等环节均有针对脑和认知发展目标的独特设计。实践证明，新体育课能够有效促进学生身、心、脑发展。国外的一个研究团队也开发了一套名称为Better movers and thinkers（BMT）体育课程，采用的方案设计思路与我们不谋而合。他们的研究结果也显示，设计的体育课能够促进儿童的认知和脑发育。

其次，课内体育的革新。国际上流行着一种在文化课堂上融合体育活动的课程组织形式，它将运动与核心学习内容相结合，以有趣和创造性的方式促进身体活动、健康和学习。目前这种课程形式在国外有一些成熟的范例。比如，“快乐10分钟”，每项活动与核心课程概念相结合;在美国有5万教师使用“快乐10分钟”，有100万儿童受益。这种课程的实践表明，课内体育可以提高儿童青少年身体活动水平，促进认知发展，提升学业成绩。

第三，课外体育活动的创新。我们的聋哑儿童系列研究表明，课外体育活动对于聋哑儿童脑智提升效果显著。国外的“零点体育课”也证明了课外体育活动能够提高学习能力，促进学业成绩的提高，改善学生的注意力。