学龄前儿童基础运动技能与体能的关联性:系统综述研究

施乐添,罗 昕,翁东凯,李阿慧,张 霆,王 健

(1.浙江大学 教育学院体育系,浙江 杭州 310058;2.杭州萧山区开悦幼儿园,浙江 杭州 311215;3.首都儿科研究所,北京 100020)

体能(physical fitness)和技能(Skill)是决定和影响儿童运动能力和运动表现的两大基本身体功能要素。其中,体能特指个体有效和高效完成各种身体活动的身体功能能力,主要包括心肺功能能力、肌肉收缩功能能力和平衡与灵敏等身体功能能力[1];技能特指个体正确、准确和熟练完成各种动作和运动技术的身体功能能力,通常根据动作和运动技能复杂性,分为动作技术比较简单的反射动作技能(reflexive movement skills, RMS)和基本动作技能(rudimentary movement skills,RMS)、动作技术比较复杂的基础运动技能(fundamental motor skills , FMS)以及动作技术更为复杂的体育、游戏、娱乐和舞蹈等专门运动技能(specialized motor skills , SMK)[2]。以往研究指出,2-7岁阶段是体能持续发展变化的时期,体能的发展状态和发展水平与儿童早期身体运动、年龄和性别等多个因素有关。2-7岁阶段同时也是幼儿和学龄前儿童最为重要的非自然模式发展的阶段,如果该阶段的运动技能得不到有效的发展,儿童在运动能力发展方面将受到严重影响[3]。2-7岁阶段儿童运动技能发展得越好,其在未来青少年时期掌握更复杂运动技能的能力越强[4,5],未来养成终生运动参与的可能性越大[3]。

体能和技能同属决定和影响儿童早期运动能力的身体功能能力,体能是决定和影响儿童早期运动技能学习和发展的基础,运动技能又是促进体能早期发展的手段和方法,二者即密切相关又有所不同。然后,体能在哪些方面能够制约技能的发展,运动技能又是如何影响体能的发展,二者在能力构成层面的关系目前尚无完全定论。Cattuzzo等人在2016年对3-18岁的儿童青少年的FMS和体能的相关性进行了文献研究,提出FMS与体重呈负相关,与心肺健康、肌肉骨骼健康呈正相关[4]。目前缺乏专门针对学龄前儿童体能与运动技能关系的定量文献研究,本文的目的在于通过整合学龄前儿童FMS与体能的各个组成部分相关性的科学证据,阐明体能与运动技能之间的关系,为进一步开展儿童早期运动发展提供科学依据。

1 方 法

1.1 文献检索

对2012年3月至2022年3月期间发表的研究学龄前儿童FMS和体能成分(身体成分、心肺耐力、肌肉适能和柔韧性)之间关系的文章进行了系统的搜索收集。本综述考虑了横断面、纵向、实验性和准实验性研究。本次研究是根据PRISMA流程进行文献筛选[5]。本次检索工作使用了五个数据库:Pubmed、Web of science、万方、知网和Scopus。检索策略是包括三组关键词的变换组合,包括但不限于以下:①preshcool children;kids和②motor competence;motor development;gross motor skill;fundamental motor skill;fundamental movement skill;fundamental movement;basic motor skill;basic movement skill;movement skill;motor coordination;motor ability;locomotor skill;manipulative skill;object control;Balance;Hop;Jump;Throw;Kick以及③physical fitness;body composition;body weight status(BMI);BMI;body fat;cardiorespiratory fitness;cardiorespiratory endurance;muscle strength;muscular endurance;flexibility or pliability。使用搜索工具的逻辑运算符组合术语进行检索。

1.2 纳入与排除

在检索文献后对重复文献进行删除,然后对文献的标题和摘要进行评估,根据独立的纳入标准进行筛选:①被试年龄在3-6岁之间且无身体与认知障碍。②至少定量分析体能的其中一项与FMS的关系。③在英文期刊上发布的。只评价精细运动或肥胖人群的研究不包含在内,只接受学术期刊论文。综述、会议摘要、学位论文、书籍不包含在内。

1.3 质量评估

根据Lubans的研究,使用了STROBE和CONSORT指南对研究中的偏倚风险进行了评估[8]。六个问题的得分为0(不存在或描述不充分)或1(存在且描述正确)。每篇文章的分数范围从零到六分。得分≤2的研究被认为是高偏倚风险,得分为3-4分的研究被归类为中等风险,得分为5-6分的研究被归类为低偏倚风险。

1.4 整体科学证据评估

使用了Lubans的研究标准对选择研究文献的整体科学证据进行判断[8],表1对这一标准进行了解释,如果只有0～33%的纳入研究报告了FMS与体能之间存在统计学上的显著关系,则结果被分类为无关(0)。如果有34%～59%的纳入文献报告了变量之间的显著性关联,那么结果可以被分为不一致或不确定(?)。如果60%～100%的纳入文献报告了变量之间的显著负相关,则会编码成负相关(-);60%～100%纳入文献报告了变量之间的正相关,则结果会编码成积极正相关证据(+)。同时对低偏倚风险的研究进行额外的编码,如果60%～100%低偏倚风险研究(研究数量≥4)报告了FMS和体能之间存在正相关关系,结果则可以被分类为强有力正相关证据(++)。

图1 论文筛选流程

3 结 果

3.1 研究结果概述

最初的检索一共确定了1 477篇文章,经过筛选共有24篇文章满足了纳入标准,图1报告了整个筛选流程,包括文献来源、文献数量、排除原因等。所有研究中21%(n=5)属于纵向研究,其余79%(n=19)属于横断面研究。研究样本量最低为42,最高为9 800,所有研究的对象均为学龄前3-6岁儿童,研究地点的分布有巴西[9-11]、智利[12]、冰岛[13]、葡萄牙[14,15]、美国[16-20]、爱尔兰[21]、南非[22]、英国[23]、奥地利[24]、西班牙[25]、瑞士[26]、韩国[27]、加拿大[28]、挪威[29]、捷克[30]、伊朗[31]、中国台湾[32]。

在所有研究中,用于评估FMS的测量方法被分为结果导向的方法和过程导向的方法。其中使用面向结果方法的研究占总研究的46%(n=11),一项为儿童协调测试(Korper koordination test fur Kinder;KTK), 四项研究使用了儿童运动评估成套测试第一版或第二版(MABC);一项研究直接使用了10×5穿梭跑(SRT)和7m双足跳跃距离测试(J2F)的组合进行测试;Bruininks-Oseretsky Test(BOT-2)被使用在两项研究当中;在一项研究中使用卡尔斯鲁厄运动筛查(Karlsruhe Motor Screening,KMS);一项研究使用苏黎世神经运动评估(The Zurich Neuromotor Assessment,ZNA);一项研究使用了FMS测试-修订版(Basic MotorAbility Test-Revised,BMAT)。

面向过程的测量方法占总研究的54%(n=12)。儿童粗大动作发展测试量表(Tese of Gross Motor Development-Thircl Version,TGMD)是在过程导向测量中使用最多的方法,被使用于九项研究中;余下的三项研究中,一项使用了CHAMPS运动技能协议(CHAMPS Motor Skill Protocol,CMSP),一项研究使用皮博迪发育运动量表-2(Peabody Developmental Motor Scales-2,PDMS-2),一项使用了俄亥俄州立大学粗大运动评估量表(Ohio State University Scale of Intra Gross Motor Assessment,OSU-SIGMA), 最后一项研究使用了学前成套测试(The Preschool Test Battery,PTB),此评估方法将结果导向与过程导向相结合。

3.2 研究质量概述

筛选出26篇文章进行质量评估研究,有2篇文章的偏倚风险得分为2分,属于高偏倚风险,这可能会影响到最终结果。因为需要分析研究的科学证据可靠性,所以在数据处理阶段把高风险的文章删除。因此最后确定的是24项研究纳符合纳入标准并进行审查(表2,表3),同时24项研究中有21%(n=5)的偏倚风险得分为5～6分,属于低偏倚风险研究,其余的79%(n=19)被分类为中等偏倚风险(表3)。

3.3 综合体能

一些研究通过整体身体健康检测,用获得的身体健康总得分与FMS得分进行相关性分析得出了FMS与体能之间存在着正相关关系[13,29]。FMS与体能各组成部分的关系将在下面进行描述。

3.4 身体成分

在19项涉及身体成分的研究中,95%(n=18)的研究使用了身体质量指数(BMI),另外有一项研究测量了腰围[21]。有三项研究同时测量了皮褶厚度[18,26,30]。44%(n=8)的研究证明了FMS与BMI呈负相关,余下十项研究则证明了FMS与BMI无关。根据表1,关于身体成分对FMS影响的研究支持相关性只有44%,处在不确定或不一致结论范围内,因此现在我们没有足够证据说明在学龄前期,FMS与身体成分是否存在着相关性。

3.5 心肺耐力

在总共的24项研究中有三项调查了心肺耐力与FMS的相关性[12,13,29],三项都表明了在学龄前期,心肺耐力与FMS之间存在着显著正相关。三项研究用了两种评估心肺耐力的方法分别为20m穿梭跑[12]、简化库珀实验[13,29]。因为纳入的研究数量小于4项,因此无法得出心肺耐力与FMS之间的相关性。

3.6 肌肉骨骼健康

表1 健康体适能与FMS之间的分类规则

24项研究中有29%(n=7)评估了肌肉骨骼健康状况,因为肌肉力量和肌肉耐力都属于肌肉骨骼健康的表现,所以合并在一块分析[33]。在评估下肢肌肉力量的研究里,四项研究使用了立定跳远[12,13,29,32],一项研究使用了10-sWingate改良方案[28]。在上肢力量的测量中,两项研究使用了握力计[12,21],一项研究同时使用了双手推球(类似篮球胸传球)和网球掷远[29]。只有两项研究评估了肌肉耐力,也同样使用平板支撑作为评估手段。七项研究的都证明了肌肉骨骼健康与学龄前儿童FMS呈正相关[12,13,20,21,28,29,32]。但这七项研究中的低偏倚风险研究数量并未超过四项,所以骨骼肌肉健康与FMS的相关性被编码为积极正相关证据。

3.7 柔韧性

24项研究中有2项(8%)通过坐位体前屈和仰卧起坐的方法评价柔韧性,其研究结果证明了柔韧性和FMS之间的正相关关系[12,21]。但由于研究数量的限制,两者的关系仍是不确定。

表2 基础运动技能研究质量得分表

表2(续)

表3 纳入研究总结

表3(续)

表3(续)

BMI=身体质量指数(body mass index);PA=身体活动(physical activity);FMS=基础运动技能(fundamental movement skill);KTK=身体协调测试(Korper koordination test);CMSP=CHAMPS运动技能协议(CHAMPS Motor Skill Protocol);PTB:学龄前体能测试(The Preschool Test Battery);BOT/BOT-2=Bruininks-Oretsky运动熟练程度测试;TGMD/TGMD-2/3=粗大动作发展测试(Test of Gross Motor Development);KMS=卡尔斯鲁厄运动筛查(Karlsruhe Motor Screening);PDMS-2=Peabody运动发育量表(Peabody Developmental Motor Scales-2);ZNA=苏黎世神经运动评估(The Zurich Neuromotor Assessment);OSU-SIGMA=俄亥俄州立大学粗大运动评估量表(Ohio State University Scale of Intra Gross Motor Assessment);BMAT=基础运动能力测试修订版(Basic Motor Ability Test-Revised);MABC/MABC-2=儿童运动评估成套测验(Movement Assessment Battery for Children);IOTF:国际肥胖工作组(International Obesity Task Force);CDC:疾病预防和疾控中心(Centers for Disease Control and Prevention)

表4 学龄前儿童体能与基础运动技能相关性研究总结

4 讨 论

本文的目的是整合各种探究学龄前儿童FMS与体能各个组成部分之间的联系的研究,本文关于身体成分的证据整合结果与Cattuzzo等人[4]所描述的儿童与青少年的FMS与身体成分是显著负相关的结果不一致,所以无法证明FMS与身体成分之间的相关关系。一般来说体脂肪是一种惰性的非贡献负荷[34],在其它条件不变的情况下体脂肪越多BMI越大[35],所以受体重影响的粗大运动技能与BMI呈负相关。Kakebeeke等人[26]的研究证明了身体成分与儿童的侧向跳跃能力呈负相关,但与跑步呈正相关。从BMI的角度分析,BMI无法说明体内脂肪量的多少,并且在儿童早期,肌肉质量和骨密度比脂肪质量的增长速度更快[36]。较大的BMI可能是儿童身体成分改善的结果,预示的是学龄前儿童更好的健康发育。此外儿童早期还存在着“脂肪重聚”的现象,这种现象会导致儿童体内脂肪急剧上升导致BMI升高,但是“脂肪重聚”也与儿童骨骼成熟度有着密切联系,并且这种成熟度会带来更熟练的运动动作,这就导致了高BMI和高表现的动作技能的同时出现[36,37]。除了BMI升高可能由瘦体重引起而不是体脂肪这种猜测之外,对与儿童超重或肥胖的确定范围也存在着问题,与IOTF标准相比,使用世界卫生组织标准学龄前儿童超重和肥胖的患病率可能要高两倍[35]。在目前的研究中只知道脂肪重聚的大概年龄范围,而无法确定具体时间[37],在不知道确切脂肪重聚时间的前提下,对学龄前儿童的年龄分组势必要更佳精细,在选择体重状况和FMS的评估方法时要具有多样化和针对性。

FMS和肌肉骨骼健康的联系可以通过身体活动的作用来解释,参与体育运动可能有助于同时提高FMS和体能[38,39]。不同的活动促进者身体不同的生理适应,也就是各种体能成分的变化取决于所进行的活动类型[40]。在体育活动中所使用的某些粗大动作(如跑、跳、踢、投掷等)是需要高度的神经肌肉协调和控制能力(运动单位募集、最佳激活等),而这些能力同样也作为判断肌肉骨骼健康水平的标准[28]。如果学龄前儿童在那些被分类为中等强度到剧烈强度的游戏行为中花费的时间越多,越有机会获得动作技能的经验与练习,同时也能增强肌肉骨骼健康,影响运动发育的速度与方向[29]。KING-DOWLING等人[28]认为认为学龄前儿童FMS和肌肉骨骼健康的同时改善可能是通过神经系统逐渐成熟和练习来实现,因为动作控制技能与神经肌肉协调能力有关。

缺乏学龄前儿童心肺适能与FMS之间关系的研究,因此无法得出它们之间关系的结论。有研究表明身体活动会影响心肺适能的水平,甚至还可以预测心肺适能未来的发展,其中身体活动强度决定了两者的相关程度[41]。频繁的高强度身体活动会给学龄前儿童带来更好的心肺适能[42],可能也会导致运动技能的熟练度上升,身体活动在FMS与体能之间可能扮演着中介的角色,目前两者的关联性研究仍待更多的证据。

缺乏柔韧性与FMS关系的研究,因此无法对两者的关系下结论。Behan等人[21]的研究发现FMS显示柔韧性与年龄呈正相关,性别也有很大的影响,一般女性表现出更好的柔韧性。同时过度的灵活性会使降低关节周围的稳定性容易产生运动损伤,而低柔韧性则限制住关节的活动范围,从而限制了人体运动,但由于研究数量有限,在柔韧性与体能之间的联系并没有准确的结论。

结果为导向的FMS评估手段,把动作的结束的成绩作为结局指标,例如立定跳远,在结果导向的测量中以被试所跳距离为最后成绩,然而立定跳远作为体能测试下肢力量测试的项目,同样是以距离为判定成绩的标准,体能是对身体基本素质的测量而非技能的评价,以结果指标作为技能好坏的判断恐怕无法真正得出体能与技能两者的相互关系。过程导向的测试是以测试过程中对被试的技能完成度进行打分,是一种主观评价的方法,不关注结果只关注过程,保证了技能评价的独立性。如果FMS的评估方法在短时间内评估的是表现过程而不是结果,那么他们将独立于身体健康标准[27]。

本文所引用文献中涉及对FMS评估的方法至少有13种,对体能的测量至少有5种方法。网球投掷、立定跳远、单腿平衡站立等被FMS或体能的评估方法交替使用,直接导致了测量问题的混乱。对身体成分的测量按目前的研究分为BMI、皮褶厚度和体脂肪含量。通过BMI进行超重、肥胖人群筛选时所选取的分类标准不统一。使用身体质量指数对总体质量进行描述,忽视了总质量中瘦体重和体脂肪的单独变化对FMS和体能的影响效应。

5 结 论

学龄前儿童FMS与体能多方面的关联是不确定的,目前学界对肌肉骨骼能力与技能存在着正相关关系有着一致的认识,但柔韧性、心肺能力、体重与技能的关系在依然没有达成共识。未来对两者关系的进一步的研究需要对体能评价指标体系进行优化,对现在主流的体能评估方法进行融合筛除,整合出最精准和最能反映素质的评估方法;技能评估方法要同时具备过程指标和结局指标,避免结局指标评估项目与体能测试项目重合。