体育锻炼对我国大学生心境状态影响的元分析

2022-03-09廖士芹王巧玲邱文豪

浙江体育科学 2022年2期

廖士芹,王巧玲,邱文豪,林岭,陈飚

(1.宁波大学体育学院，浙江宁波 315211；2.杭州师范大学附属嘉兴经开实验小学，浙江嘉兴 314000；3.浙江纺织服装职业技术学院，浙江宁波 315211；4.宁波市体育科学研究所，浙江宁波 315151)

0 前言

心境是指一种使人的所有情感体验都感染上某种色彩的较持久而微弱的情绪状态，其特点是具有非定向的弥散性[1]。随着社会环境不断发生改变，大学生面临的各种压力也越来越大，长期压力将会影响大学生心境状态[2]。越来越多的研究者将关注点放在如何保持以及改善大学生的心境状态，如进行心理咨询、心理拓展训练、社团活动、丰富业余生活、人生规划就业指导及体育锻炼等措施，其中体育锻炼是最为常见且在改善大学生心境状态方面具有良好效果的一种方式[3,4]。诸多研究表明体育锻炼对大学生心境状态的良好改变具有积极意义[5-7]。

体育锻炼对大学生心境状态影响的国内相关研究中普遍采用祝蓓里(1995)汉化版心境状态剖面图来评价大学生心境状态。大部分的研究表明，体育锻炼能够使人保持积极的情绪状态,改善心境，但也有部分研究结果并不一致[8-10]。导致结果不一致的原因比较复杂，可能与锻炼方式、负荷强度与负荷量、持续时间、被试选择差异、自变量质量控制、因变量测评(POMS)过程等因素有关。赵国明(2005)，曾芳桂(2011)等研究结果表明无论何种形式的体育活动,都会对心境产生积极影响，但不同运动方式的影响程度有所差别[11,12]。在不同锻炼强度对大学生心境状态影响方面，有研究表明中等强度的体育活动对锻炼者心境状态的改变最佳，大强度的运动使锻炼者精力下降，疲劳增加[5]。在众多有关独立研究中，锻炼持续时间及锻炼方式都存在差异，但何种锻炼方式及持续时间对心境状态的影响最佳，未见相关研究报告。因此目前的问题是如何从众多研究结果中提炼出共性结论，即体育锻炼对大学生心境状态的积极影响是否为共性规律、效果量如何、不同锻炼方式和锻炼持续时间长短对心境状态的影响是否有差异。为此有必要进行体育锻炼对大学生心境状态影响的相关研究结果进行定量化元分析，以期对有关问题获得带有普遍意义的共性结果。

元分析是一种特殊形式的文献定量化分析，其目的不是为某一特殊研究问题提供文献性证据，而是利用诸多同类实证研究文献概括出经验性和理论性的结论，是对众多单个研究结果进行二次汇总统计学分析，通过把一些样本量较小的类似的独立研究合并为大样本量利用元分析技术得出一个所有研究的总体效应。本研究采用元分析方法,对国内采用简式POMS量表测评体育锻炼前后大学生心境状态变化的独立研究进行定量化汇总分析，探索体育锻炼对大学生心境状态改变的程度以及潜在的影响体育锻炼对心境状态改变效果的因素，以期得出更为明确的共性结果，为大学生参加体育锻炼改善心境状态提供具有参考价值的科学依据。

1 研究方法

1.1 文献检索

根据PICOS原则，确定主题词“体育锻炼”、“心境状态”、“大学生”。应用NoteExpress软件在中国知网期刊全文数据库(CNKI)中，以体育锻炼、心境状态、POMS量表、大学生等为检索词以及采用主题词和自由词以及近义词相组合的方式，运用相应的逻辑词连接对全文进行检索，检索截止日期为2021年9月15日，检索流程如图1。

图1 文献纳入流程

1.2 文献剔除

文献纳入标准：①以祝培里修订的中国简式POMS量表为调查工具，此问卷具有较高的信效度。②研究调查对象为普通大学生，实验设计为随机对照实验研究或单组随机抽样前后测实验研究。③报告了被试的锻炼方式以及体育锻炼持续时间。④报告了POMS量表的心境状态总均分(TMD)和各分量表的均值、标准差及样本量。

文献排除标准：①被试为大学生运动员等特殊群体调查结果。②资料不完整，如没有被试数量、没有交代标准差、运动方式等。③同一作者在不同期刊和论文中重复发表文章。④有明显错误而导致结果不可信的文献。最后确定符合标准文献共28篇。

1.3 文献质量评估

元分析的结果的可靠性与纳入文献的质量有较大的关系。纳入的28篇文献质量总体符合国际公认的元分析论文prisma声明标准[13]。进一步采用非随机研究方法学指数(Methodological index for non-randomized studies,MINORS)对28篇文献进行研究质量的定量评价。本方法包括12个条目，主要从选题、研究设计、被试选择与安排、数据提取、结果分析与讨论等方面评价文献质量，适用于无对照研究(总分为0～16分)和对照研究(总分为0～24分)[14]。每篇文献的质量评价得分呈现于表1中。从表1可见纳入文献的总体质量处于中等偏上。

表1 纳入元分析文献基本情况

1.4 文献编码

为建立此次元分析可用数据库，对符合上述纳入标准的文献进行编码，并分别对纳入的28篇研究文献进行统一编码提取，如研究作者及发表年份，出版类型(分为一般公开杂志、核心及以上杂志、硕士、博士学位论文)，运动方式以及持续时间进入编码范围。根据锻炼方式不同的实验分组，28篇文献共报告了48组数据，汇总后组内总样本量N=2 468，组间实验组样本量N=728，对照组样本量N=723。

1.5 统计分析

元分析研究中首先要考虑纳入同一个元分析的各研究间存在的差异，元分析中不同研究间的各种变异称之为异质性。异质性检验统计学方法主要有Q 值统计量，H统计量，I2统计量。本文采用I2及Q 值统计量进行异质性分析。异质性的低、中、高程度分别用 I2统计量 25%、50%、75% 表示，如果异质性大于25%，需要进一步通过元回归分析及亚组分析探索异质性的主要来源。

采用元分析方法对各研究的效应进行统计分析可得出独立研究及总效应值d。本文的研究数据属于连续性变量资料，效应值(d)采用标准化均数差(Standard rnean difference,SMD)，各效应值均以95%置信区间(Confideneeinterval，Cl)表示[15]。将原始研究数据进行分类，采用格拉斯(Glass，1976)提出的计算公式分别计算出大学生体育锻炼前后和运动组与非运动组心境状态改变以及各分量表的效应值。d绝对值越大表明效应越大[16]。根据Cohen's(1988)建议，d≤0.2为小效应；0.2

为保证元分析结论的稳定性，对元分析结果还需进行敏感性分析和发表偏倚的检验。敏感性分析是通过改变某些影响结果的重要因素(如纳入标准、研究质量的差异、排除法等)检验在一定条件下所获结果稳定性的方法。本文采取逐步排除某项偏差较大的研究，把剩余研究重新进行元分析并与未排除前的结果进行比较，探讨有关研究对合并效应量结果的影响程度[17,18]。发表偏倚主要用来检验研究者倾向于报告具有统计学意义的研究结果等因素而造成的主观偏倚[19]，通常采用倒漏斗图法对发表偏倚进行检验。漏斗图是一种以视觉观察识别是否存在发表偏倚的方法，若漏斗图显示大部分研究处于“倒漏斗”图的上部而基底部较少，且左右大致对称，则提示发表偏倚不明显，反之则提示存在明显发表偏倚[19,20]。

2 研究结果

本研究分别从体育锻炼前后的组内和运动组与非运动组的组间进行比较，将同一研究的不同体育锻炼项目同时纳入分析中，最终得出组内与组间森林图。

2.1 异质性分析结果

本研究以I2及Q统计量为检查异质性存在的方法。当I2=0(如果I2为负值，我们设它为0)时，表明没有观察到异质性，I2统计量越大，且Q值统计量的相应P值显示有意义则提示异质性越大。

应用RevMan软件分析大学生体育锻炼前后和运动组与非运动组的心境状态总TMD值和各分量表之间组内与组间的比较得出各研究间的异质性。异质性检验结果见表2。

表2 组内与组间异质性分析结果

从表2可以看出，除组内的紧张维度异质性较小外，组间与组内的TMD及各分量表的异质性均为中、大异质性。故本研究首先采取随机效应模型进行总效果量的检验，以期一定程度上控制异质性对效果量的影响，并通过敏感性分析检验异质性对总效果量的影响。

2.2 效应值分析结果

本研究以大学生体育锻炼前后心境状态的变化和实验组与对照组进行对比分析。得出大学生体育锻炼后组内与组间的心境状态TMD总分和各分量表的平均效应值，计算结果见表3。根据Cohen的判断标准，大学生组间心境状态TMD总效应值d=0.60，95%CI[0.51,0.69]属于中等效应，组内心境状态TMD总效应值d=-0.73，95%CI[-0.99,-0.47]也属于中等效应，效应值的结果说明大学生参加体育锻炼对大学生的心境状态的改变存在较好的效果。POMS量表的七个分量表中，无论是组内比较还是组间比较都达到了中等效应及以上，说明体育锻炼对大学生心境状态中无论正面与负面情绪都有一定的积极改善程度。

表3 体育锻炼组内与组间心境状态上TMD总分及各分量表效应值

2.3 敏感性分析结果

本研究采用排除法对组内和组间的异质性进行敏感性分析结果见表4、表5。随着某一项研究和多项研究的剔除，异质性在降低直至为0，且当Q值中的P大于0.5时证明已不存在异质性，而Z值中的P值一直小于0.01，说明无论异质性的大小，组内与组间大学生心境状态TMD值均存在统计学意义，在效应值上一直处于中等效应水平。敏感性分析结果说明本研究元分析结果稳定可靠。

表4 组内敏感性分析结果

表5 组间敏感性分析结果

2.4 回归分析结果

表2结果显示本元分析的异质性较大，需要进一步进行异质性处理。各研究间的高度异质性可采取的处理方法主要包括随机效应模型的选择、改变效应尺度、Meta回归、亚组分析、敏感性分析等[21,22]。本研究在进行初步分析时，针对异质性检验结果，已根据异质性的大小选择了适宜的效应模型合并数据并进行了敏感性分析，对仍存在异质性的各研究间还需采取元回归分析和亚组分析探索异质性来源。由于设置对照组实验研究数量较少不适宜进行亚组分析，因此只进行大学生体育锻炼前后心境状态的亚组分析。元分析中的回归分析的本质是为了探讨文献中可能存在的辅变量对Meta分析中合并效应的影响，试图明确各研究间异质性的来源。根据选题意义及文献报告信息的完整程度，采用Stata 12.0对可能存在的调节变量(如不同锻炼方式、锻炼时间、发表年限、文献质量评分)进行多因素元Meta回归分析，探索异质性的主要来源。异质性来源回归分析结果见表6。

表6 各因素间回归分析分析结果

表6回归分析结果说明此4因素中发表年限和文献质量对异质性贡献不显著，而锻炼时间和锻炼方式对有关研究的异质性贡献显著，且P值小于0.01，说明这两个因素是引起研究间异质性的主要因素，为此还进一步进行亚组分析以更准确地确定导致异质性的调节变量。

2.5 亚组分析结果

基于回归分析结果及研究目的，本研究进一步针对不同锻炼方式与不同锻炼时间2个变量进行亚组分析，通过异质性亚组间效应的Qb值探索导致异质性的亚变量及通过每个独立研究效果量的组间方差分析检验探索亚组效果量的组间差异。根据文献分布情况特点，对运动方式的分类主要分为传统体育类、健身健美类和球类运动三个亚组。在体育锻炼时间持续上，由于文献分布特点，主要分为8周及以内、8到16周包括16周、16周以上三个亚组。

体育锻炼方式亚组分析结果见表7。在亚组效应的Qb检验中P=0.06，异质性的亚组间效应具有临界差异，其中传统体育类及健身健美类的组内效应具有显著意义，结合三个亚组的I2看，不同锻炼方式导致的异质性主要来源于传统体育类及健身健美类锻炼方式。在效应值上球类最大d=0.77，其次是健身健美类d=0.60，最差的为传统体育类d=0.54，但都达到了中等效应。为比较不同锻炼方式的效应值是否具有亚组间差异，本文进一步对不同锻炼方式每篇文章的效应值进行组间均数的方差分析，结果表明P小于0.05，说明不同锻炼方式对心境状态的改善效果不同，球类运动对大学生的心境状态改善最佳，其次是健身健美类，最后是传统体育类。

表7 体育锻炼方式亚组效应分析结果

体育锻炼持续时间亚组分析结果见表8，体育锻炼持续8周及以内的I2=0%，8到16周I2=45%，16周以上I2=71%，合并后I2=55%。在异质性亚组效应的Qb检验中P<0.01，达到统计学意义的非常显著性差异，其中8周及以内的组内效应不显著，而另外两个亚组的组内效应均十分显著。结合亚组的I2及Qb检验结果说明持续8周及以上的体育锻炼时间是异质性的主要来源。在效应值上8到16周最大d=0.70，其次是16周以上d=0.58，最差的为8周及以内d=0.41，都达到了中等效应。为比较不同锻炼时间的效应值是否具有亚组间差异，本文进一步对不同锻炼时间中每篇文章的效应值进行方差分析，结果表明P小于0.05。说明体育锻炼时间长短对大学生心境状态的改善效果有差异，结合事后检验与亚组的效应量比较，效果最好的为8～16周，其次为16周以上，8周及以下的体育锻炼时间对心境状态的改善效果最差。

表8 体育锻炼持续时间亚组分析结果

2.6 发表偏倚结果

RevMan5.0软件只能使用漏斗图对发表偏倚进行检验。采用漏斗图对称性对大学生体育锻炼心境状态发表偏倚进行检验。体育锻炼前后组内心境状态TMD总值变化漏斗图如图2，各研究基本处于倒漏斗图内，集中在漏斗图中部居多，仅有几篇处于底部，但左右基本对称，表明各研究间不存在明显发表偏倚。

图2 体育锻炼前后心境状态TMD总值漏斗图

运动组与非运动组的组间心境状态TMD总值变化漏斗图如图3，各研究基本处于倒漏斗图内，集中在漏斗图中部居多，仅有个别研究偏离度较大，表明运动组与非运动组的各研究间不存在明显的发表偏倚。

图3 运动组与非运动组心境状态TMD总值漏斗图

3 讨论分析

从表2结果可见，研究间的组内异质性I2=55%，组间异质性I2=80%，都存在较大的异质性，因此采用随机效应模型进行合并数据，并进行回归分析寻找异质性来源，最终确定不同锻炼方式和持续锻炼时间的长短对异质性影响较大，因此对这两个亚组进行分析，并得出亚组分析的组间异质性Qb值。

通过异质性的来源回归分析以及亚组分析的结果可以看出，体育锻炼方式上，异质性主要来源于健身健美类和传统体育类。本文涉及的文献中健身健美类项目主要有健美操、体育舞蹈以及体能三种，虽将其归属于健身健美类，但在锻炼强度以及每次的锻炼时间和练习密度都有一定的差别，另外各研究间的被试的差别以及实验干预控制质量等方面会有一定上的区别，有关因素均可能会导致较大的异质性。在传统体育类的项目中，虽然锻炼强度上不会有太多的差别，但每次的锻炼时间差异较大、各类养生传统类项目较多及被试的人口学变量差异较大均可能导致较大的异质性。

不同锻炼时间上，异质性主要来源于8～16周和16周以上，且亚组效应为Qb=15.03，P小于0.01。8～16周及16周以上亚组的异质性远高于8周以内，分析其原因可能与这两组锻炼的时间跨度较大，其中被试的心态变化影响因素更多且不易控制等将导致这两组的异质性大于8周以内。异质性的来源具有多样性，本研究只是针对所收集的文献中较为明显且能够进行分组的一些定量因素进行分析，判断异质性的来源，另外还可能存在一些其它隐形因素，比如实验对象、地域、实验实施、被试锻炼动机、身体健康、其它生活因素等(没有详细报告)也会影响到异质性。因此异质性的来源是多样化的，但敏感性分析结果表明，本研究中无论异质性的大小，元分析结果稳定可靠，且效应值上一直处于中等效应水平。

3.1 体育锻炼对大学生心境状态的总体影响分析

从表3结果可见，无论是体育锻炼组内还是组间的对比统计分析，P值都具有相当显著的统计学意义，且效应值都达到了中等效应，提示体育锻炼可以较大程度地改善大学生的心境状态。从组内及组间各分量表可以看出，消极情绪中的抑郁分量表及紧张效应值较其他更大，积极情绪中的精力分量表效应值最显著，提示参与体育锻炼可有效地改善紧张、抑郁情绪及精力状态。

体育锻炼对大学生心境状态的改善的原因可能是由于在体育锻炼过程中，大学生的注意力会集中在体育活动中，暂时忘却生活中的烦恼与不快，并且可以发泄心中的不良情绪，在运动过程中与其他锻炼者互动交流，运动后寻找共同语言，增加人际交往，达到心情愉悦的作用。通过一段时间的体育锻炼达到注意转移，建立起新的代替性生活兴趣点及热情，且能给大学生体育锻炼者一个缓解自己压力、忧虑的途径，从而降低心境状态中的消极情绪和提高积极情绪，起到调节和改善运动参与者心境状态的目的。有研究表明长期的体育锻炼能够使运动者在抑郁和焦虑上有所降低[23,24]。Zingone等人进行了体育锻炼对抑郁作用进行了元分析，表明了无论是一次性的或者是长期的体育锻炼均能有效地降低抑郁症状[25]。还有研究表明运动能够同时有效地降低焦虑及抑郁症状[26]。结合本研究结果提示体育锻炼可以作为大学生改善与降低负面情绪的一种有效途径。

3.2 不同锻炼方式对大学生心境状态影响的差异比较及可能原因分析

从表7不同运动方式的亚组分析结果可见，球类活动效应值最大，其次是健身健美类，最低的为传统体育类，但都达到了中等效应值，且效应量组间差异的方差分析结果具有显著的统计学意义，根据事后检验结果以及效应值的大小，说明球类运动对大学生的心境状态改善最佳，其次是健身健美类，最后是传统体育类。

球类运动是一项以竞争对抗为主要特点的中等强度开放性体育活动项目，在运动过程中需要不断的进行信息转换，注意力始终处于高度集中的状态，能起到注意转移作用；另外，球类运动结束后则易出现彻底的身心放松，起到良好的作用；球类运动具有集体参与、团队配合的特点，较其他项目具有更多的交流机会，有益于建立同伴之间的友谊，将起到通过社会交往改善心理状态的目的；另外球类运动具有胜负的原则，当取得胜利以及运动技术有所提升的成就体验，易给锻炼者带来成就感以及自信心[27-29]。因此球类项目运动不仅具有强健体魄的功效，还可通过注意转移、放松身心、增加人际交往及使自我成就感得到满足等积极功效，而达到身心愉悦、改善心境状态的作用。健身健美类项目通常是在优美的音乐伴奏下进行身体锻炼，易产生轻松愉快、积极向上的情绪体验，身体素质不仅有所提高，而且对大学生形成优美的形体姿态、高雅的气质以及审美能力的提高都具有良好作用，这也使得大学生的躯体自尊与自信得到提高，进而改善心境状态[30,31]。而传统体育类项目运动强度小，主要依靠均匀的呼吸有意识地调整身心状态,达到锻炼身体、放松心理的作用[32,33]。通过上述讨论可见球类运动的心理调节功效更丰富、健身健美类次之、传统体育功效最为简单。有研究表明，锻炼强度极大地影响着锻炼者的心理效应，适宜强度的体育锻炼有助于被试心境状态的改善[6,11]，李林、方敏的研究结果表明，中等强度的体育锻炼对大学生整体心境状态的影响最大[7,33]。研究表明球类运动较其他运动对心境状态的改善更显著[34],健美操较太极有更明显的改善效果[35]。可见在众多体育项目中，中等强度的球类运动对大学生心境状态的改善最佳，本研究结果与前人结果比较一致。

3.3 体育锻炼时间对大学生心境状态影响的差异比较及可能原因分析

表8组内体育锻炼时间亚组分析结果可见，8到16周效应值最大，其次是16周以上，最差的为8周及以内，都达到了中等效应值，根据效应量组间差异的方差分析结果看，体育锻炼时间长短对大学生心境状态的改善效果有差异，其中效果最好的为8-16周，其次为16周以上，8周及以下的体育锻炼时间对心境状态的改善效果最差。

在本研究中筛选出的文献主要是以单一的运动项目作为大学生体育锻炼方式，由于大学生接触一项新的运动项目时，新奇感较强以及运动的作用，参加体育锻炼持续时间在8周内的大学生心境状态已经开始出现了改善。随着时间的增长，对运动技能的掌握更加熟练，运用更加娴熟，内心成就感及自信增加，大学生的心境状态改善持续出现良好的发展，因此持续8到16周的大学生心境状态改善比8周内更加明显。当时间进一步增长，大学生的新奇感下降，大学生心理产生适应性变化，兴奋感减弱，同时新鲜感开始降低，且可能出现身心倦怠感，引起大学生心境状态的相对下降，因此持续16周以上的体育锻炼对大学生心境状态的改善作用低于8～16周的锻炼。另外研究表明长时间的单一项目易引起疲劳值上升，出现厌烦的情绪[36,37]。该研究结果为本研究结论提供了实验研究支持。针对大学生的心境状态在进行长时间单一锻炼方式时出现了下降的趋势，应当注重运动过程中群体新成员的加入，不断学习新的运动技能及动作，丰富参与的锻炼项目，适时地改变运动条件，例如变换运动节奏、场地等。