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【脑科学与教育】越运动越聪明?来自脑科学研究者的实锤

作者:周成林 王莹莹 发布时间:

【脑科学与教育】越运动越聪明?来自脑科学研究者的实锤

作者:周成林 王莹莹 发布时间:

摘要:研究结论适用于儿童,但成年人也可以试试,起码能变瘦。

【脑科学与教育】是由《教育家》杂志2018年全新推出的一档学术栏目。该栏目已邀请清华大学、北京大学、北师大、东南大学等国内外高校的多位教育学家、心理学家、科学家加入。作为特约合作方,芥末堆深度参与其中,并会通过【芥末翻】栏目翻译介绍国际上以脑科学为基础的教育理念,教育技术,与《教育家》杂志一道,共同致力于推动脑科学最前沿的研究成果落地普及,让更好的教育来得更快!

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图片来源:pixabay

很多人认为运动和大脑没什么关系,尤其一部分家长和老师主张将课余时间更多的用于书本学习,而这恰恰造成了学生在掌握书本知识与解决现实问题之间出现能力鸿沟,缺乏动手能力、创造能力,甚至出现身体素质差等情形。凡此种种,好似已经成为了中国孩子身上的标签。

面对这种趋势,研究者们通过大量的实证研究对此发出了警告,认为久坐不动会大大增加患慢性疾病的风险,如心血管疾病、二型糖尿病等。除此之外,研究者们还发现户外运动不仅不会由于占用时间而降低学业成绩,反而能够通过提高认知功能而促进学业成绩(认知功能对于引导孩子学会做计划、并按照计划掌控自己的行为有重要作用,同时还负责控制情绪等)

美国著名的心理学家Hillman教授调查了259名三年级和五年级的小学生,结果发现有氧体适能越高的孩子,其数学成绩和阅读成绩越好。有氧体适能可以通过有氧运动而提高,如慢跑、骑自行车等。Hillman教授认为该研究结果对教育政策有一定的启示。那么家长可能会立刻追问,多少运动量才合适?之后Hillman教授对此做了进一步研究,结果发现一次20分钟左右,达到最大心率60%的跑步运动,就能够有效地提高学业成绩,并且孩子的注意能力也得到了显著提高

 1.运动可以增强大脑功能

谈及注意能力,很多家长和孩子都或多或少受到了多动症的困扰;即使没有达到多动症的程度,也有家长抱怨孩子学习时注意力不集中,而强迫孩子集中注意力也收效甚微。为此,部分研究者们致力于改善多动症儿童注意能力差的症状。运动心理学家们发现多动症儿童经过20分钟中等强度(75%最大心率)的跑步运动后,就能够显著缓解多动症的主要症状,即抑制能力低下导致的注意力不集中。而这种效益的持续时间还存在争议,如有研究认为这种效益可以持续30分钟,也有研究者认为是60分钟。因此,为了使其达到不可逆的改善效果,建议让孩子坚持长期规律的运动。

而长期运动为何能够达到上述效果呢?这就要回到文章开头提到的“运动如何对大脑产生影响”。运动不仅能够提供健康的体魄,更重要的是还能增强大脑功能并完善其结构,而后者恰恰被很多家长和老师所忽视。其实,除了上述提到的较为规范的有氧运动外,只要保证孩子有机会接触户外环境,即使是一些孩子间的追逐打闹或者游戏,都可以观察到孩子在大脑功能上的提升。而所谓的“使孩子变得更聪明”,也正是如此。

对此,美国伊利诺伊大学心理系Chaddock-Heyman教授对8~9岁的儿童进行了运动干预:在每次放学后2小时内完成,强度为中等到大强度,周末会鼓励孩子与家长一起进行户外运动。9个月后,结果显示,孩子的注意能力和抑制能力有了显著提高,并且大脑前额皮层的功能也显著增强。从神经生理学角度,大脑前额皮层与认知控制功能有关。认知控制影响着个体生活的方方面面,我们在完成日常生活、工作和学习任务时,都需要认知控制能力的参与。

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图片来源:pixabay

那么,认知控制能力究竟对孩子有多重要呢?儿童时期,人脑结构和功能还未发育完全,其认知水平较低,对外界的信息还不能做正确判断,极易产生问题行为:如无法拒绝诱惑、较冲动等,严重者甚至可能会出现成瘾行为(网络成瘾、药物成瘾等)。

举一个我们比较熟知的著名心理实验——延迟满足任务为例。实验方法是研究人员找来数十名儿童,每名儿童独自在一间屋子里,里面有他们爱吃的东西(如糖果),并告知他们可以马上吃掉,但是如果能坚持不吃直到研究人员回来,就会奖励额外的糖果。可想而知,孩子们一般会难以抗拒糖果的诱惑,想立刻满足口腹之欲。结果也如此:大多数的孩子没能坚持到研究人员回来就马上吃掉了糖果。但有三分之一的孩子成功抑制了诱惑,等到研究人员回来后获得了额外的奖励;而三分之二的儿童无法抑制对糖果的欲望,没能坚持到最后,也无缘奖励。

后续追踪这些儿童发现,延迟满足的能力与学习成绩存在正相关,能力较差的儿童难以面对压力、注意力不集中、学习成绩低下,而这些表现均与认知抑制能力相关。因此对于大脑还未发育成熟的儿童来说,他们的抑制功能比成年人更弱,对短期利益和长期利益的评估不够准确,极易受到外界诱惑的吸引,追求一时的刺激享乐,产生问题行为的概率更大,所以提高儿童的抑制功能显得尤为重要。

 2.运动可以影响大脑结构

运动除了能够促进大脑功能,还会影响儿童的大脑生理结构。现在大家都知道“大脑可塑性”这一概念。与家长在日常生活中通过正确引导孩子所观所感来潜移默化改变孩子行为相类似,人的大脑也会受到外界的影响而产生相应变化。实际上,人们的有意行为均是由大脑发出指令而产生的。那么运动对儿童大脑结构可塑性的影响具体表现为哪些方面呢?

已有众多研究者发现,儿童时期,随着大脑白质纤维束的增加,其认知功能也随之提高。大脑内的白质纤维束主要起到连接各个脑区灰质结构的桥梁作用,脑区之间的连接性增强意味着大脑的逐渐成熟,合理行为的产生离不开大脑各脑区之间的通力协作。Chaddock-Heyman教授在2014年的研究结果证实了运动对儿童大脑白质结构的促进作用:即有氧体适能越高的孩子,其脑部脑区之间的神经连接性更强。而教授也认为,这种由脑区向脑网络的转变,对儿童的认知功能和学业成绩有重要促进作用。

此外,儿童时期的学习还处于灌输式、记忆式的学习,由此可见记忆能力对孩子的重要性。那么多学多背就能够达到学习的目标吗?相信众多家长已经发现,压力下的死记硬背效果并不明显。那何不让孩子在学习之余来一次运动放松呢,既能够缓解学习的紧张情绪和改善身体不适,又能够增强记忆能力。后者已经得到了实证数据的支持,研究者发现有氧体适能越高的孩子,其双侧海马体体积越大,并且记忆任务成绩越好,海马体主要负责学习记忆能力。

 3.如何高效地指导孩子运动?

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图片来源:pixabay

那么现在,你还一边为孩子的身体素质下降而担忧,一边又不愿意“牺牲”学习时间而鼓励孩子进行户外运动吗?相信上述的一些“实锤”能够让你心悦诚服地接受运动这剂良药了。

尤其是在今年1月30日,由国家儿童医学中心、上海交通大学医学院附属上海儿童医学中心牵头,联合我校、复旦大学附属儿科医院临床指南制作与评价中心合作完成的国内首部《中国儿童青少年身体活动指南》正式发布(后续以《指南》代指),建议儿童青少年每天进行60分钟中高等强度的运动。《指南》的发布也表明了我国对促进儿童青少年参与体育运动的决心,同时也是对运动有益于儿童青少年的心理健康、认知功能发展和学业成绩的认可。且该指南还专门强调了“久坐不动”的危害,这种危害并不是一次运动就能够改善的。也就是说,在课间休息时应进行适当的运动。

其实除了规范科学的运动处方外,还可以适当考虑一些精细运动,如手眼协调类的运动等。这些小肌肉群的运动方式一直为人们所忽视。正如文章开头提出的警示,有些孩子能复述出书本知识,但真正用于实践时却缺乏操作技能和动手能力,而后者可能更为重要。

我们拿手眼协调能力为例,在从外界视觉输入到手部抓取动作完成的整个加工过程中,涉及了视觉和手部在执行一些动作时的配合能力,这种能力也被证实与孩子以后的学业成绩相关。这种能力最为基础也最为重要,如从一岁多能够自己吃饭开始,到能够自己穿衣、系扣子、拉拉链,再到后期从桌子上拿起一本想看的书等等。在儿童时期我们可以通过训练,提高孩子的手眼协调能力,如打羽毛球、连续拍球等;还有一些趣味游戏,如打地鼠。这些都能起到锻炼孩子视觉和身体运动的发展整合,其中负责大脑视觉脑区和运动区的背侧通路也能得到充分发展。总之,无论何种运动方式,只要是恰当的、科学的,都既能促进孩子在运动中掌握操作技能、锻炼身体素质,又有益于大脑的发育。此外,运动还可以给孩子提供一个充分了解和评价自己能力的途径。

所以,不要把孩子局限在书桌前,起来运动运动吧!

作者介绍:

周成林,博士、教授、博士生导师,上海体育学院研究生处处长。2016年度入选教育部长江学者奖励计划(特聘教授),《运动心理学》和《体育运动心理学》研究生教材编委成员,国家体育总局“运动认知评定与调控”重点实验室主任。周成林教授长期从事运动认知心理学、体育锻炼心理学领域的教育与研究工作,为上海体育学院心理学学科学术带头人。

(原文刊于《教育家》2018年四月刊上,本文略有删改)


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