基于知识图谱的儿童体质健康研究热点与研究前沿演化分析

李垂坤 袁琼嘉 李雪

摘    要：探索当前儿童体质健康研究的发展状况、研究热点及趋势。方法：基于Web of Science引文索引数据库核心合集，检索以儿童体质健康为研究主题的文献，共获得2 248篇，借助Cite Space V 对文献进行科学计量分析。结果：儿童体质健康研究发文量持续递增，相关热点为采用调查、测试、Meta分析等方法探讨儿童体质健康的流行病学研究及从心血管机能、代谢、运动能力、学业成绩等方面探讨儿童的体质健康。结论：今后可以进一步明确儿童体质健康的测量方法和任务，确定体质健康、教育环境与儿童成长之间的关系，对儿童体质健康进行运动干预，构建有益于儿童体质健康的生活和教育环境。

关键词：儿童;体质;知识图谱

中图分类号：G 804.2          学科代码：040302           文献标识码：A

Abstract： The main purpose is to explore the current development， research content， research hotspots and trends of childrens physical health research. Methods： Based on the core collection of Web of Science Citation Index database， 2248 articles on childrens physical health were retrieved and the literatures was analyzed by CiteSpace V. Results： The amount of research papers on childrens physical health has been increasing continuously. Research hotspots focus on the epidemiological study of childrens physical health and the study of childrens cardiovascular function， metabolism， sports ability and academic performance by means of investigation， testing and meta-analysis. Conclusions： Future research can further explore the measurement methods and tasks of childrens physical health， in order to provide reliable evidence to prove the relationship between physical health， educational environment and childrens growth， so as to carry out sports intervention research on childrens physical health and explore the living and educational environment to promote childrens physical development.

Keywords：children; physical fitness; knowledge map

儿童阶段人体生长发育快速发展，是人体形成良好体质的关键阶段。生活方式的改变可能导致人们身体活动不足，而缺乏身体活动是成年人心血管疾病、癌症和糖尿病等非传染性疾病的主要风险因素之一。2016年，世界卫生组织报告显示：约4 100万5岁以下儿童超重或肥胖，超过3亿4 000万5～19岁儿童和青少年超重或肥胖，在过去的40年中世界各地5～19岁的肥胖儿童和青少年人数增加了10倍。控制体重有效途径之一是增加身体活动量。全球超过80%的青少年人口缺乏身体活动。身体活动对健康的重要性已众所周知，身体活动不仅对成年人心血管疾病、高血压、Ⅱ型糖尿病等非傳染性慢性疾病有防范作用[1]，而且有研究确定了运动训练在降低胰岛素抵抗[2-3]和改善心脏代谢健康[4-5]中的作用。Endes等的研究显示，在儿童中实施特定的心血管筛查计划对降低其成年期心血管疾病日益增长的负担具有重要意义[6]。近期也有研究显示，身体活动在降低儿童和青少年胰岛素抵抗和代谢综合征中的作用[7]，然而有几项研究表明，儿童的身体活动水平并不理想[8-9]。Cattuzzo等[10]的研究表明，运动能力的发展与体重状况呈负相关，与心肺适能和肌肉骨骼呈正相关。身体素质主要包括心肺功能、肌肉耐力、力量和柔韧性等[11-13]，是身体活动表现的重要健康指标 [11，14]。运动能力和身体健康的发展直接通过神经-肌肉功能联系起来，间接通过参与体育活动和其他因素联系起来[10]。从儿童身体发育早期开始，干预措施应以运动能力和身体健康为目标，以促进儿童体质健康 [15]。2016年，《“健康中国2030”规划纲要》中也指出：“要覆盖全生命周期，针对生命不同阶段的主要健康问题及主要影响因素，确定若干优先领域，强化干预，实现从胎儿到生命终点的全程健康服务和健康保障，全面维护人民健康”[16]。因此，本研究对儿童体质健康研究成果进行回顾与总结，探索儿童体质健康研究的热点内容与趋势，了解该研究领域所采用的研究方法、研究手段及成果转化情况，探寻新的研究范式，促进我国儿童体质健康监测理论体系的建立与完善，对儿童健康成长与教育实践具有参考价值。

随着大量相关研究的涌现，很多学者已就“儿童体质健康”领域进行了综述[17-19]，但这些综述很难对该领域研究进行全面总结与分析。Cite Space可视化软件能够显示科学知识的发展进程与结构关系，通过共被引、共词、多元统计、词频等分析方法绘制、挖掘、分析知识间的相互关系，识别重要文献，有助于了解和把握研究前沿和学科知识演化，挖掘开辟新的未知领域，是近年来最具影响力的可视化信息软件。本文采用Cite Space Ⅴ（5.2.R8（64-bit））可视化软件，以Web of Science数据库中收录的儿童体质相关文献为研究对象，通过分析并绘制知识图谱，解读儿童体质健康研究的基本狀况，为丰富和完善我国儿童体质健康研究提供参考。

1   数据来源

以Web of Science（WOS）核心合集（SCI-EXPANDED、SSCI、A&HCI、CPCI-S、CPCI-SSH及ESCI）为来源数据库进行检索，以TS=（（Children） AND （“Physical quality” OR “Physical fitness”））作为核心检索词进行检索，语种为English，类型为Article，检索时间跨度所有年份（检索并下载日期2019年4月12日），共得到文献2 248篇，记录内容为全记录，引用的参考文献下载并保存为纯文本形式，以备数据处理和研究分析之用。另外，由于“体质”各成分名称在英文文献中可能还存在其他表述，或者文献标题中未直接出现相关成分标识;因此，所得结果未必是该领域的全部数据。

2   研究方法

基于JAVA平台的Cite Space Ⅴ可视化软件绘制科学知识图谱。该软件是美国Drexel大学信息科学与技术学院美籍华人陈超美教授开发的适用于多元、分时、动态的复杂网络分析的可视化软件。本文主要对关键词共现、被引文献、关键词共被引进行分析，可以快捷清晰地绘制出某一知识领域的研究热点、前沿与发展趋势[20]。

具体筛选标准和剔除过程是：1）在文献内容上，首先根据检索词的内涵和外延，确定哪些文献不仅属于身体活动与儿童健康的研究，而且基本属于体育研究领域，例如身体活动、体质与儿童健康、运动能力与儿童健康、生活环境与体质健康、社会环境与体质健康、体育教育与体质健康研究等。2）通过查阅文章题目、关键词、摘要及引用文献中的儿童体质字样，确认保留下来的文献不是单纯介绍儿童体质或提及体质一词，而是借助体质与儿童健康进行研究，其研究结果揭示了儿童体质健康的各方面特征。同时，只在摘要或者参考文献中出现儿童体质字样而未进行深入探讨，则不计入可用文献范围。经2名研究员对检索文献进行筛查，所检索到的文献均为有关儿童体质健康的研究。

3   结果与分析

3.1  年发文量情况

在Web of Science 数据库检索平台分析检索结果，得出不同年份的发文量。由于1989年以前的年发文量在1～3篇，因此只统计了1989—2019年的发文量分布情况（如图1所示）。儿童体质健康相关文献数量从1939年最早的1篇，发展到2018年的234篇（2019年不完全统计为71篇），增长幅度较大，体现出各国学者对儿童体质健康问题的重视程度不断提升。

3.2  儿童体质健康的研究热点

运用Cite SpaceⅤ绘制了文献共被引聚类网络图谱，基于文献计量学，可在文献共被引图谱中分析儿童体质健康研究热点领域，如图2所示。图中共有节点249个，连线313条。每个节点代表1篇文献，用不同颜色深度的圆圈标识，圆圈的大小与其发文量成正相关;圆圈最外层的圆环表示文献的中心性，中心性是在知识图谱网络中起连接作用大小的度量，圆环宽度越宽，其中心性越大，成为联系沟通其他文献节点的枢纽[21]。对共被引频次和中心性都比较高的文献进行分析可获得学科知识基础，被引频次高的文献通常被赋予重要意义[21]。

同时对高被引文献进行聚类分析，每个集群是通过标题术语得到集群的抽象术语来标记。该领域文献共被引聚类得到10个聚类（研究领域的10个重要的子领域），下文主要从4个较大的聚类群进行分析：儿童体重状况与体质健康研究、儿童体质健康测量方法研究、发育性协调障碍儿童的体质健康研究和儿童体质与学业成绩的研究。

3.2.1  儿童体重状况与体质健康研究

最大主题聚类共包含30个节点，该集群的轮廓值为0.813，通常被认为是一个相对较高的同质性水平。聚类标志词有体重状况。总结该聚类研究主题是儿童体重状况与体质健康的关系研究，对该聚类文献内容进行分析，主要集中在以下热点问题：儿童体重状况与运动能力的关系、身体活动与心血管疾病风险的关系、儿童的体重状况是否与身体素质存在相关性。大多数研究采用流行病学调查方法，探讨上述3大热点问题。可以认为，高水平的心肺适能（CRF）和身体活动（PA）与代谢危险因素（腰围、血压、空腹血糖、胰岛素、三酰甘油和HDL水平）存在相关性[22]。Andersen等[23]研究发现身体活动时间较少的儿童心血管疾病风险增加。在一项早期的研究中，作者计算了1958—2003年27个国家（5个地理区域）的254万5 527名6～19岁儿童的有氧运动每年下降0.36%，自1970年以来，儿童有氧运动急剧下降[24]。身体活动的下降导致儿童肥胖程度的增加及运动能力的下降。大量流行病学调查发现儿童和青少年的肥胖程度与身体素质相关。Artero等[25]的研究显示体重过轻女孩的患病率高于肥胖儿童，而体重过轻男孩的患病率则相反;超重和肥胖青少年在20 m穿梭跑、屈臂悬挂、立定跳远和4×10 m往返跑测试中表现较差。短跑成绩测试中，正常体重组的儿童表现明显优于超重和肥胖组儿童，低于体重过轻组儿童[26]。Huang等[27]的一项研究发现各年龄组体重指数较高的儿童身体素质较低。综上所述，儿童缺乏身体活动、儿童体重控制、儿童心血管疾病、儿童非传染慢性疾病等方面的研究已成为当今该领域学者关注的焦点，今后如何增加儿童身体活动、如何控制儿童体重，进而控制儿童心血管疾病和非传染慢性疾病发生发展，是该领域专家和学者应重视和深入研究的课题。

3.2.2  儿童体质健康测量方法研究

第2大的主题聚类共包含26个节点，该集群的轮廓值为0.829，通常被认为是一个相对较高的同质性水平。聚类标志词有脂肪程度、无脂肪体重、MINISTOP试验。该聚类研究主题主要围绕儿童脂肪含量与身体素质的关系，进一步探讨有效的测量与评价方法。随着体育学科的发展，关于儿童体质健康的研究正越来越多地融合了生物学、医学、心理学、社会学和教育学等多个学科，针对大数据的分析与预测已成为国内外学者的研究重点。Ng等[28]针对全球儿童肥胖问题，采用混合效应线性回归进行校正，利用时空高斯过程回归模型按年龄、性别、国家、年份进行划分，获得肥胖超重患病率数据，估算95%不确定区间的患病率。同时，Cole等[29]根据LMS方法拟合了6个国家的数据，对6个国家之前未公布的L、M和S曲线进行平均，并利用它们得出了与每一个体重指数值相对应的18年的百分位数定义的新截止值。国际肥胖特别工作组与世界卫生组织将体重指数（BMI）截止值用于评估儿童超重、肥胖和体重过轻的患病率。WHO对5岁之前与5岁之后儿童相应患病率的评价系统有所不同。Cadenas-Sanchez等[30]的研究采用了世界肥胖组织和世界卫生组织的标准评价儿童的超重或肥胖患病率及健康水平。另一方面，对儿童身体素质的测试体系而言，Ortega等[31]的研究筛选了2 109篇文章，最终22篇文章被纳入研究。该研究系统综述了学龄前儿童PREFIT测试体系，主要包括20 m穿梭跑（心肺功能）、握力和立定跳远（肌肉力量）、4×10 m折返跑（速度/敏捷性）及单脚站立（平衡）;回顾了横断研究，选择儿童和青少年身体活动水平评估（ALPHA）健康相关的测试研究，评估体系包括20 m穿梭跑（心肺功能）、握力和站立跳远（肌肉力量）、体重指数、皮褶厚度和腰围（身体成分）[32]。研究者对儿童体质健康已做了大量研究和探讨。研究主题呈现多元化发展趋势，大量研究成果显示心肺功能与心脏代谢功能成正比[33]，脂肪含量与身体健康呈负向相关关系[34]。同时，研究手段和方法再次更新，Haapala等[35]采用双能X射线吸收法对体脂百分比（BF%）进行评估。随着相關研究成果的涌现、科技的进步及各学科的交融，儿童体质健康研究手段与方法不断更新，研究领域得到拓展，这对分析与监测儿童的体质健康具有实用价值。

3.2.3  发育性协调障碍儿童的体质健康研究

第3大的主题聚类共包含24个节点，该集群的轮廓值为0.829，通常被认为是一个相对较高的同质性水平。聚类标志词有发育性协调障碍（DCD）和肺功能。总结该聚类主要包括DCD儿童的心肺功能与身体素质研究。心肺功能是一项机能指标，是体现儿童机能水平的有效指标。DCD是一种儿童时期特殊的发育性障碍疾病，主要存在运动时间计划、运动控制和持久能力等方面的缺陷[36-37]。美国精神病联合学会的流行病学调查显示，5～11岁儿童DCD发病率为5%～6%[38]。大量研究表明，DCD是一种非常复杂的疾病，不仅不会随着年龄增长有所“恢复”，甚至会持续至青春期和成年期[39-41]。当前，已有越来越多的研究发现DCD造成儿童学习障碍和语言发育迟缓[42]，导致情绪和行为问题等[43-44]。Li等[45]的一项3年纵向研究显示，采用儿童运动评估小组（M-ABC）测试评估儿童运动协调性，结果发现患有DCD的儿童不仅身体不适，而且在柔韧性和腹部或核心力量（仰卧起坐）方面表现出明显的长期下降。在其第2年和第3年，身体状况不佳与运动协调之间存在显著的负相关关系。DCD儿童心肺功能水平较低的结论则已被大量研究者所确定[46]。Wu等[47]比较DCD儿童和发育正常（typically developing，TD）儿童的肺功能差异，结果表明DCD儿童的心肺功能明显低于TD儿童。关于DCD儿童运动能力的情况，Ferguson等[48]的研究发现DCD儿童有氧能力水平较低，冲刺试验显示其无氧能力水平不高。Farhat等[40]的研究认为，DCD儿童有氧能力的降低与肺功能的降低及外周肌肉反应的改变有关。Mancini等[49]采用标准化仪器测试评价运动技能、语言、智商及自我感知能力，探讨学龄前儿童的运动技能及其内化。该聚类研究主要围绕DCD儿童的运动能力展开，而DCD儿童的主要障碍是学习精细和（或）粗大运动技能及相应的社会适应与心理问题。综上所述，研究者在未来应借助电生理和脑成像等技术构建多模态评估与诊断模型，为测评儿童认知发展过程提供新研究范式，进一步探讨不同协调功能障碍之间的关系及协调功能障碍与其他神经科学和运动之间的关系。

3.2.4  儿童体质与学业成绩关系的研究

第4大的主题聚类共包含22个节点，该集群的轮廓值为0.874，通常被认为是一个相对较高的同质性水平。聚类标志词有学业成就、日本青少年及学业成绩。该聚类主要涉及儿童体质与学业成绩的研究。目前，儿童身体活动、身体素质、认知功能和学业成绩之间的关系受到广泛关注。Castelli等[50]研究调查了259名公立学校三年级和五年级的学生，发现身体健康测试与学业成绩呈正相关关系，身体健康的各个方面可能与学龄前儿童的学业成绩有关。Basch等[51]对前人的研究进行综述，发现身体活动影响新陈代谢和所有主要身体系统，对大脑和脊髓产生积极影响，从而影响情绪的稳定、身体健康、学习动机与能力。Coe等[52]的研究使用FITNESSGRAM体质测评系统探讨了家长社会经济地位（SES）对儿童体质与学业成绩的影响，结果表明SES与学业成绩的相关性最强，儿童的健康水平与学业成绩呈正相关。同时也有研究发现心血管健康与学业成绩之间存在剂量效应关系[53]。De Bruijn等[54]的研究建立了体质与学业成绩直接相关的多层次结构方程模型，并通过执行功能的抑制、言语工作记忆、视觉空间工作记忆和移动等因素增加了间接相关的路径。执行功能的中介效应表明，这些学业成绩的提高将先于执行功能的增强，包括口头工作记忆（拼写）和视觉空间工作记忆（数学）。Olivares等[55]分析2011年智利教育质量测试评估系统中1万8 746名8年级儿童（女生占49%）的数据，对性别、年龄、家长社会经济地位、学校类别、身体健康和肥胖与学业成绩之间的关系进行相关性分析。结果表明，身体健康和肥胖与学业成绩有关，与体重指数和心肺容量相比，体重指数和肌肉力量与学业成绩相关性更高。Kyan等[56]研究调查了日本567名中学生（12～13岁）身体素质的纵向变化与学业成绩之间的关系。分析为期2年的3个时间点数据，学业成绩用学生的总平均成绩来评价;体能得分则从50 m短跑、立定跳远、重复的侧步、坐位体前屈、仰卧起坐、握力、手球投掷和20 m折返跑（或耐力跑）8项体能测试中，总结出综合体能评分;将3个时间点的平均身体健康分数与总体成绩平均分比较，男生表现出显著性差异，而女生未见显著性差异。因此，提高身体素质对学业成绩可能很重要，特别是对初中男生来说。总之，在探讨儿童身体活动、身体素质与学业成绩之间关系时，可结合认知、学习、大脑结构和功能等多角度进行研究[57]。同时，身体活动、体育教育、身体素质和体育项目是否影响儿童学业成绩和注意力[58]有待进一步研究。

综上所述，结合绘制的被引文献知识图谱不难发现，目前的儿童体质健康研究方法多为流行病学调查研究、对照试验、运动能力测试、队列分析、Meta分析及系统分析;研究内容和热点主要集中在心血管机能、代谢综合征、往返跑测试、肌肉力量、发育性协调障碍、运动技能、人体测量、身体成分、学业成绩等方面。研究热点早期关注运动能力与心血管机能，后来逐渐转向肥胖的流行性、代谢综合征、认知水平，特别是在应用Meta分析和系统分析方法之后，不断涌现出针对不同年龄段儿童运动能力和肌肉力量的系统评估体系研究。近几年来，研究重点逐渐拓展到疾病危险因素的预测、发育性协调功能障碍等方面，体现出研究领域的不断拓展、研究内容不断细化，更加注重多维度和多范式的研究特点。

3.3  儿童体质健康研究的前沿演化

在一篇規范的学术论文中，关键词往往只有3～5个，是作者对论文核心内容的总结和提炼，是论文的精髓所在;因此，某一关键词在某学科研究领域中不断地涌现，可以得出该研究领域的热点话题[59]。为了能够准确地观察儿童体质健康研究前沿的演化过程，提取突现率由高到低排序的前15个关键词信息（见表1），以透过不同时期关键词的突现强度来展现儿童体质健康研究发展的脉络。

由表1可见，突现率排名前15位的关键词中，突现时间在1980年的是儿童（children），1992年突现的是锻炼（exercise），1993年突现的是身体健康（physical fitness）和生长发育（growth）2个关键词，1994年突现的是血压（blood pressure），2004年突现的是肥胖（obesity），2005年突现的是流行率（prevalence），2008年突现身体健康与运动（physical fitness and sport）、儿童与青少年健康（child and adolescent health）和代谢综合征（metabolic syndrome）3个关键词，2009年突现的是智力低下（mental retardation），2011年突现的是折返跑（shuttle run test），2015年突现的是学龄前儿童（preschool children）和Meta分析（Meta-analysis）2个关键词，2016年突现的是肌肉力量（muscular strength）。

通过研读各时期的文献，结合上述聚类的热点分析，可将1980—2019年儿童体质健康研究的前沿演化划分3个阶段：第1阶段是2000年以前，研究主题为从运动能力和心血管机能探讨儿童身体健康;第2阶段是2000—2010年，主要从肥胖的流行性、代谢综合征、认知能力探讨运动与儿童身体健康;第3阶段是2010年至今，围绕折返跑探讨肌肉力量与儿童体质健康的关系。综合3个阶段的研究主题可发现，儿童体质健康研究的路径是从儿童生长发育到身体机能再到运动与身体健康的演化过程。近年的研究关注了肌肉力量和肌肉能力，一切身体活动与运动技能的完成需要肌肉实现，身体活动的增加和增强可促进肌肉力量和能力，突显肌肉质量的重要性。

4    小结和展望

本文试图对WOS收录的有关儿童体质健康研究的热点和前沿演化进行分析，以期拓展我国在儿童体质健康领域的研究。儿童体质健康的研究呈现多样化的研究方法、多元化的研究内容、科学系统的研究手段等特点，例如借助大数据、现代科学技术等根据儿童体质健康的外显行为表现和生理机能来预测未来疾病风险，为儿童健康成长和教育研究提供科学依据，为研究者进一步开展儿童体质健康的研究提供参考。在分析现有研究成果的基础上，今后的研究可以集中探索以下几个方面。

1）进一步探索儿童体质健康的评价方法。随着科学技术的进步和发展，测量仪器的不断更新，研究范式不断变革，整个研究领域迎来新的挑战和机遇。例如脑科学的研究采用先进技术和方法获取大脑激活程度和激活区域来探讨儿童认知水平。当前，学校和教师的教学方式和方法发生了变化，儿童的生活和学习方式也发生了变化，探索新的儿童体质健康评价方法，有益于对儿童的体质健康作出更为准确的评价。

2）进一步探索儿童体质健康、教育环境与儿童成长之间的关系，以期为教育和干预提供科学依据。大量研究表明，家庭、学校和社会等因素对儿童的健康成长至关重要。如何实现家庭、学校和社会“三位一体”联动效应，为儿童的体重控制、体育行为、情绪控制、学业成绩等探寻解决问题的有效途径;如何获取促进儿童身体健康的前沿信息，准确解读儿童生长过程的影响因素，根据研究成果和先进技术对儿童体质健康的影响因素进行全面的诠释，形成较为系统的评估系统和诊断模型都是未来需要关注的重点问题。

3）为了更好地促进儿童健康成长，应进一步开展儿童体质健康相关的运动干预研究，充分发挥现有研究成果所具有的教育价值。教育科研工作者产出的研究成果如何实现成果转化，如何运用研究成果提升教学质量，如何在后续教育中持续促进儿童的发展，这些都是今后儿童体质健康研究应该关注的重要问题。

总之，有关儿童体质健康的研究，体育科学、心理学、脑科学、教育学、公共卫生学等领域已累积了大量研究成果。我国的儿童教育工作者，有必要参考国外儿童体质健康最新研究成果，探寻儿童健康成长与教育实践的科学路径。

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