大学生体育运动对专业学习表现影响的实证研究

［摘 要］在时代快速发展背景下，当代大学生相对自由松散的生活习惯与目前高等教育对学生专业学习表现的高要求不匹配，造成大学生生理和心理负担比较重。文章基于体育运动对大脑活动产生的影响，研究体育运动如何影响大学生的专业学习表现，包括在压力与情绪的自我管理、集中力与注意力的调控、专业相关人脉关系拓展与发展机会把握以及自学创新等方面的表现。研究发现，高校可以通过不同运动类型和运动强度来提升大学生不同的专业学习表现水平。为取得体育运动与高等教育有机结合的良好效果，高校可科学地将不同类型的运动结合适当的运动强度融入相应的专业教学之中。

［关键词］大学生专业学习表现；运动类型；运动强度；体育运动

［中图分类号］ G64 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 2095-3437（2023）06-0126-06

一、问题的提出

人类的梦想、计划和创造出的社会令人类逐渐弱化了运动的生理天性，然而，梦想、计划和创造的能力却源自大脑中负责支配运动的部分区域[1]。运动对人类大脑结构与功能的塑造直接影响着人们的生理健康、心理素质，以及与学习正面相关的记忆与思维能力。甚至在人类社会技能与创造力的领域中，体育运动所发挥的重要作用也令人难以忽视[2]。

高等教育正面临着一场前所未有的教学质量改革。实践证明，灌输式的课堂教育并非最理想的教学方式，想办法推出多元化、高效、创新的教学方式将成为同类高校之间竞争的重要方向[3]。国家统计局相关统计数据显示，我国本科毕业人数连年增加，升学与就业压力日趋激烈[4]。直面上述压力，毕业生除了要有专业的知识储备和技能，还必须拥有强健的体魄与健康的身心。实际上，日常生活不规律、过度依赖网络等不健康的生活习惯已导致现代大学生体力劳动明显减少、饮食失衡，肥胖、睡眠缺乏、心理障碍等亚健康问题也日益凸显[5-6]。高等教育要完成一场关于素质教育的重大改革，就要先夯实大学生生理素质和心理素质的根基。

在2019年公布的“深化本科教育教学改革22条举措”中，教育部明确指出要合理增加学生体育运动时间[7]。 那么体育运动如何才能够在提高大学生身心健康水平的同时，更有针对性地帮助大学生解决学业挑战的问题？本文将从分析体育运动与大学生专业学习表现（下文也用大学生专业学习能力）的相关程度入手，探讨不同运动类型和运动强度对大学生专业学习的态度、投入程度与思维能力等方面的影响。

二、文献述评以及理论基础与实证分析框架

（一）文献述评

1.体育运动对大脑可塑性及个体行为水平的影响

体育运动对大脑功能有影响的研究，可以追溯到写出第一篇爱因斯坦大脑切片研究论文的神经学家玛丽安·戴蒙。而戴蒙对大脑可塑性的研究，始于在刺激丰富的环境中饲养大鼠对其大脑功能有什么影响的实验[2]。早期研究结果显示，跟在简单环境中生活的大鼠相比，在刺激丰富环境中生活的大鼠的大脑发生了皮层增厚、血管增多、乙酰胆碱及脑源性神经营养因子水平升高等显著变化。到20世纪90年代，大鼠跑轮实验终于证明了锻炼是大鼠大脑产生更多新的神经元和上述大多数变化的主要原因[2]。

关于人类大脑的研究同样证明了体育运动不仅可以通过提高人类激素水平，如多巴胺、5-羟色胺、去甲肾上腺素和内啡肽的水平来改善情绪，而且可以通过刺激成年个体的神经发生来达到同样的效果[1]。除了被普遍认知的锻炼对缓解焦虑与压力有积极影响，2009年发表的对照组研究结果更加证实了在临床医学领域，运动训练能在重度抑郁症和恐慌症的治疗中发挥积极作用[8]。另外，从生理学的角度上说，运动可以提高睡眠质量，从而缓解焦虑的情绪。大学生坚持体育运动可以有效提高睡眠质量、改善心理素质和身体素质[9]。

除了情绪还有专注力，也就是个体集中注意力的时间和水平，同样与人类的大脑功能息息相关。集中注意力的功能集中在前额叶皮层，它与大脑控制运动的区域（主要为小脑）配合产生运动[1]。加拿大的麦克马斯特大学有项研究证实，运动出汗能明显增加受试者的脑源性神经营养因子数量。由于该蛋白质对大脑细胞的生长、存活和功能性变化都能起到关键性作用，因此受试者的记忆力和注意力能得到显著提升[10]。在注意缺陷多动障碍（简称多动症）儿童的治疗与研究领域中，儿童期缺乏运动被证实会导致大脑前额叶发育迟缓，是多动症的主要病因之一。区别于药物治疗和心理治疗，急性运动和长期运动都可以改善执行功能、注意力以及冲动的症状；运动干预已经成为社会公认的治疗多动症儿童的有效措施[11]。

记忆能力也是一种公认的能够通过体育运动、塑造大脑而增强的能力。目前的国内外研究成果中有大量的研究实验数据已经证明，运动确实有改变海马细胞的结构以及电生理特性，增加突触蛋白、谷氨酸盐受体、脑源性神经营养因子和胰岛素样生长因子1的水平，从而提高突触的可塑性等作用，其外在表现为增强个体的记忆能力与执行能力[12]。从经典的伦敦的士司机观察实验开始，海马体等脑组织在人类记忆能力形成与发展中的不可或缺性已得到证明[13]。科学家近年的研究继续探索什么样的运动形式可以更加有效地促进记忆能力的发展。2017年，有项研究证实了自发性的长期运动比起短期急性运动更能提高海马体的突触可塑性，增强人类的学习记忆能力[14]。

而关于体育运动能否提高人类的创新创造能力一直是一个备受争议的话题，尽管在20世纪末已有一些研究成果表明体育运动可以在不受情绪干扰的情况下提升个体的创造力[15]。2007年，有个著名的实验再次证实并具象化了创造力作为一个因变量的敏感性：只需在跑步机上完成一次时长35分钟、心跳达到最大心率的60%至70%的锻炼后，研究对象的认知灵活性就会大大提高。而认知灵活性作为一项执行功能，实际上与我们突破固有想法、产生创造性思维的能力息息相关[1]。在2022年的第十二届全国体育科学大会上，有研究者发表了关于体育运动对大学生创造力影响的研究成果，证实了体育运动确实能够直接对大学生创造力产生影响，并且可以通过心理资本的中介作用对其产生间接影响[16]。

2.不同运动强度对学习能力、记忆能力的影响

从神经科学的角度上说，高强度的运动训练比起低强度的运动更能引起脑神经产生生物学和行为学的变化。这种变化主要体现在脑源性神经营养因子、乙酰胆碱以及凋亡调控基因等中枢神经递质的含量增加、活力增强，从而改变个体的学习能力。例如，比起低频率的运动，间隔时间更短的高频率运动可以更加有效地改善个体的集中注意力水平[2]。

然而高强度的运动并不是所谓的“全能卡”，在某项高强度运动对短期记忆能力、长期记忆能力的影响研究中，研究人员发现高强度运动对增强长期记忆能力有效，而对短期记忆能力没有明显影响[17]。

事实上，对记忆能力有影响的运动强度范围也在慢慢拓宽。有研究证实，中强度至高强度的运动均可引起脑源性神经营养因子的增加和工作记忆的改善[18]。除此之外，增强记忆能力对运动周期没有严格要求，急性的中强度运动即可有效增加海马体的齿状回神经发生，并改善人和动物的记忆能力[19]。

3.不同运动类型对人类脑力、行动力的影响

相关研究结果显示，不同运动类型对人类脑力和行动力的影响也有差别。有氧运动比无氧重力训练更能促进人类的认知能力提升与大脑发育。竞技类运动比静力类运动更有助于个体工作记忆与反应力的发展[20]。

比起区分运动是否具有竞技性，以有氧代谢和无氧代谢作为标准来进行运动项目的分类实际上不好把握，因为从有氧代谢到无氧代谢的转变点可能只是适当水平的运动强度。比如同为高强度有氧运动，舞蹈与球类运动在大脑中形成的脑电活动就有明显差别[21]。有次对美国高中生（10年级）的样本纵向数据调研评估了运动参与情况对学生成绩的影响。分析结果表明，参与竞技类运动对高中生形成自我认知、责任知觉以及个人的教育抱负有积极影响，而对纪律问题有消极影响。更有趣的是，在脑科学领域，人类大脑对每一种具体的竞技类运动的反应也存在运动项目特异性。例如，同为竞技类运动的球类运动，羽毛球运动员和篮球运动员的大脑灰质体积虽然都大于普通人，但二者在大脑灰质体积增大的位置上具有显著差异[22]。

通过上述研究我们发现，不同的运动类型、运动强度甚至运动项目都会对研究对象的大脑塑造以及学习记忆与认知等功能产生不同程度的影响。然而已有研究甚少有涉及不同的运动类型、运动强度与大学生专业学习表现之间的联系以及前者对后者的影响。这也是本课题研究的价值所在。

（二）理论基础和实证分析框架

为研究不同运动类型、运动强度对大学生专业学习表现的影响，本文借鉴了经典的大学生学习和发展理论即“学生投入理论”。这个理论包含学生的学业表现、个人发展水平，对与学生投入学习的数量、质量直接相关的判断以及后来具有广泛影响的“输入—环境—输出”模型（IEO模型）[23]。基于上述模型，在本次研究中，“输入”是指作为调研数据样本的大学生背景信息，“环境”是指样本学生平常选择的运动类型与运动强度，“输出”是指样本学生在各项专业学习能力上的表现，分析不同的运动类型和运动强度对大学生专业学习表现的影响。

相关研究表明，人类的情绪、注意力、记忆能力、社交能力和创造力都会受到个人运动习惯的影响。本次调研将用上述相关能力与大学生专业学习相关联的方面作为衡量其学习表现的五个维度，而不仅仅是期末考试平均分。而且在运动项目分类上，除了传统的有氧运动和无氧运动，我们还增加了另一个维度即竞技类运动和非竞技类运动，并设置了客观题来了解学生平时具体的运动项目，以便处理后期数据时做精细筛查和分类。

三、研究过程和研究数据

（一）调查问卷编制过程与内容

根据通过文献追踪汇总得来的各项自变量与因变量因素，本研究以调查问卷作为调查工具。本次设计的“大学生运动与专业学习表现的联系调查问卷”包括学生背景信息、运动类型、运动强度和专业学习表现自评量表四个部分。

学生背景信息主要包括学生的性别、专业、年级、生源地类型、血型、班级成绩排名共6个变量。运动类型包括有氧运动/无氧运动、竞技类运动/非竞技类运动的选择以及平时的具体运动项目共2个变量。运动强度包括平均每周运动次数、平均每次运动时长、个体主观认定运动强度共3个变量。专业学习表现自评量表旨在测量大学生在本专业学习中各项能力的优劣。根据文献资料分析和问卷调查的结果建立了各项专业学习能力测量的一级指标和二级指标，编制了具体的测量指标。这部分包括压力与情绪管理能力、集中力与注意力、记忆能力、专业相关人脉关系拓展与发展机会把握能力、自学与创新能力共5个维度16个变量。

压力与情绪管理能力是指大学生在专业学习中对压力和焦虑情绪的自我消化能力，包含能否短时间消化由学习造成的不良情绪、考试前的抗压能力、因学业焦虑而失眠的频率等。集中力与注意力主要是指大学生对专业课课堂学习、作业以及项目研究的专注水平，包括课堂集中注意力的能力、能高效地完成专业课项目的能力、不分心地完成作业的频率等。记忆能力是指大学生对专业知识的短时记忆能力及长时记忆能力，主要包括（个体主观感知）专业课记忆任务量的大小、对新知识快速记忆与长期掌握的能力等。专业相关人脉关系拓展与发展机会把握能力是指大学生在专业学习中具有的人格魅力与积极进取的品质，比如与专业相关人员交往的能力以及对与专业有关发展机会把握的主动性等。自学与创新能力是指大学生对自身专业的拓展学习和实践，还有对未来职业发展的思考，包括课外自学情况、相关领域探索能力以及长期乃至终身学习专业方向知识的意愿等。

（二）调查对象来源与局限性

本研究基于目的抽样和方便抽样原则，选取了上海财经大学浙江学院为研究主现场并将其标记为A，金华其他高等院校为辅现场。为搜集不同专业的调查数据，本次选取了统计系、会计系、外语系以及工商系等院系的学生作为调查对象。共回收问卷551份，其中有效问卷551份（完成项目个数≥1）。调查对象的样本构成见表1。