有氧运动对初中生数学学业成绩影响的实验研究

2021-05-31张晋荣张煜睿

科学咨询 2021年20期

张晋荣张煜睿

（兰州民族中学甘肃兰州 730000）

2016年，由来自美国、加拿大、欧洲的24位研究者组成的专家组，关于“研究学龄儿童体育锻炼意义”提出这样的建议——提高学生的学习成绩，学生首先要走出去锻炼身体。专家组表明“学龄儿童进行体育运动有利于发展儿童大脑结构、功能和认知能力，从而提高其学业成绩”（晁亚群，2016）。

与专家组建议相反，在现实教育中，我国青少年体育锻炼不足的问题依然严峻，体育运动仍然无法得到传统教育观念的重视。“重智力，轻体育”的教育观念仍然被多数家长和学校所接受，其观念的核心则是“体育运动与学业成绩互为矛盾”。具体表现为，进行体育运动会占用时间，从而削减学生的学习时间，存在损害学生学习成绩提高的可能性。在传统教育观念中，对体育运动的作用更多缺乏科学角度的认知，简单停留在时间分配，局限地认为“非学业成绩”的时间投入都是一种错误，却忽略儿童自身生长发育的生理和心理的特点。

随着认知神经心理学在21世纪的兴起，研究者借用脑电成像技术，探索大脑“黑箱”的工作机制，为人类大脑的学习和记忆提出更多辅助建议，其中尤为重要的，并且颠覆固有传统认知的就是——体育运动对学业成绩不仅没有负面影响，还能改善学生的身心状况（温煦，2015）。

此外，儿童发展心理学的研究认为，体育运动更多的是一种集体性、社会性的儿童活动。青少年通过体育运动的形式，从中获得同辈的支持和肯定，内化为自身成长的动力，而这些因素也会影响青少年的学业成绩。目前，对于体育运动和青少年学业成绩的相关研究较少，且大部分是以文献资料法、逻辑分析法等进行的研究，相关实证研究屈指可数。同时，虽然体育运动对青少年学业成绩有促进作用，但教师应该如何指导学生进行体育运动，不同类型的运动对学业成绩的影响有无差异等问题尚无人研究。

本研究拟采用实验法研究初中学生在不同运动控制条件下的成绩，选取体质健康的初二学生，排除体质因素和健康因素的影响，以性别和不同运动条件为自变量。同时，为排除阅读等因素对学业成绩的影响，以数理运算、逻辑推理等为主要内容的数学学业成绩为因变量，并将不参加课外辅导班作为控制变量。

一、研究方法

（一）研究对象

选取甘肃兰州、宁夏银川两地四所学校的87名初二学生为实验对象，有效数据84人份，有效率96.6%。其中男生41人，女生43人。所有被试均体质健康，无不适应运动的身体疾病。被试在实验前均同意参与，但并不知晓实验详细内容和具体目的，实验结束后赠予礼品。所有被试在实验过程中均只接受学校教育，并未参与课外辅导班。

（二）研究过程

在实验前，对被试进行学业水平测试。测验内容为符合初二年级学生学业水平的数学试卷。试卷满分为100分，所有题目均为客观题。测试结束后，按照学生成绩将被试分为3组，每组人数相同，男女比例大致相同，平均成绩无显著差异。

整个实验持续20周，每周实验五天，每次实验40分钟，三组被试在每天下午4：00同时进行。实验中，对三组学生分别采用三种不同的实验控制。第一组为无运动，被试在40分钟内可以自由阅读、冥想、放松等，但不进行身体活动；第二组被试在体育老师的指导下进行运动，前15分钟为慢跑，跑步结束后迅速测量心率，峰值需达到150次分，后25分钟在体育老师带领下做跳绳、仰卧起坐等有氧运动；第三组被试在40分钟内自由选择运动项目，运动心率峰值需达到150次分。第二第三组被试在运动过程中每次停顿时间不超过3分钟，休息时间总和不超过10分钟，休息时间不计入运动时间之内。三组被试在每天实验前后均需测量心率，静息心率在60～70次分。

在第二十周实验结束后对被试进行数学学业水平测试，测试结果使用SPSS18.0进行分析。

二、研究结果

（一）前测成绩及分组

在实验前对所有被试进行前测，根据前测成绩进行分组，三组被试成绩差异不显著（p=0.201）。三组被试前测成绩的描述性统计结果如表1：

表1 三组被试前测成绩

（二）配对T检验

对所有被试的前后测成绩进行配对T检验，结果发现，三组被试的后测成绩均显著高于前测成绩。t=-5.21，df=83，p＜.01。具体数据如表2所示。

表2 被试的前后测成绩

（三）单因素方差分析

进一步对三组被试的后测成绩进行单因素方差分析，结果发现，各组间方差齐性（F（5，78）=0.685，p=0.637＞0.05）控制条件的主效应不显著，F（2，82）=0.796，p＞0.05。多重比较（LSD）显示，无运动和指导运动组被试的后测成绩差异显著，Md=-3.96，p=0.03＜0.05，无运动和自由运动组，自由运动和指导运动组被试的后测成绩无显著差异。具体结果如表3所示。

表3 三组被试后测成绩的多重比较

（四）性别及交互作用

方差分析结果显示，性别主效应不显著，F（1，83）=0.029，p＞0.05；但性别与控制条件之间交互作用显著，F（2，82）=12.179，p=0.02＜0.05。在进行简单效应检验后发现，男生在指导运动条件下的后测成绩显著低于女生，但在自由运动条件下的后测成绩显著高于女生，在无运动条件下，男生的后测成绩高于女生，但两者并无显著差异。

图1 男、女生在不同运动条件下成绩的交互作用

三、讨论

本研究选取体质健康的初二学生作为被试，经过前测后将所有被试按照成绩进行分组，各组成绩平均值无显著差异。在对三组被试进行无运动、自由运动、指导运动三种条件控制后，考察被试的后测成绩与运动控制之间的关系。实验结果表明，虽然所有被试的后测成绩均显著高于前测成绩，但运动控制对初二学生数学学业成绩的总体影响不显著，这与刘思良（2017）的研究结果一致。进一步研究发现，无运动和指导运动组被试的后测成绩差异显著，但无运动和自由运动组，自由运动和指导运动组被试的后测成绩无显著差异。这一结果说明运动的确可以促进学生的学业成绩，尤其是在经过专业体育教师指导下进行运动后，被试的成绩出现了显著性提高，这与美国的一些实验结果相同（Erin K.Howie，2012）。其余各组未出现显著差异的原因可能是实验中对自由运动组被试的实验控制不够。在实验中，要求自由运动组被试在40分钟内心率达到140次分钟的运动心率峰值即可，其余时间允许其自由运动，对运动心率未做要求，可能出现运动强度不足、运动量不够等问题，间接影响了实验结果。

性别差异一直是学业成就的重要影响因素，泰勒（1956）等人研究发现，美国男孩通常在计算和空间能力方面比女孩强，数学推理方面的成绩也要高于女生。但一些本土研究的结果显示，初中阶段女生语文、数学、英语三门课的成绩都显著高于男生，数学成绩男女生差距稍小，但女生成绩依然好于男生（赵红霞，2011）。在本研究中，不管是前测还是后测成绩，男生的成绩均值都要稍高于女生，但两者差异不显著。说明男女生在数学学业成就方面不存在明显差异，男生成绩稍高的原因可能是题目全都是数理运算、逻辑推理方面的，男生在这方面的能力要稍强于女生，这与前人的研究结果一致。

本研究结果显示，性别虽然未导致明显的结果差异，但与运动控制条件之间出现了交互作用。这一结果说明不同运动控制条件对不同性别被试产生的效果不同，男生在指导运动条件下的后测成绩显著低于女生，但在自由运动条件下的后测成绩显著高于女生，在无运动条件下，男女生后测成绩无显著差异。出现这一结果的原因可能是男生更有可能利用环境资源进行体育运动，因此在自由运动条件下男生的运动效果更佳；而女生更倾向于听从老师的指导，按照老师要求完成运动内容，因此在指导运动条件下女生的表现更佳。这一结果为体育教师提供了很好的指导，在体育教育时，可以根据学生的性别进行针对性的运动指导，以帮助学生获得更好的运动效果。