越運動越聰明？來自腦科學研究者的實錘

【腦科學與教育】是由《教育家》雜誌2018年全新推出的一檔學術欄目。該欄目已邀請清華大學、北京大學、北師大、東南大學等國內外高校的多位教育學家、心理學家、科學家加入。作為特約合作方，芥末堆深度參與其中，並會通過【芥末翻】欄目翻譯介紹國際上以腦科學為基礎的教育理念，教育技術，與《教育家》雜誌一道，共同致力於推動腦科學最前沿的研究成果落地普及，讓更好的教育來得更快！

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很多人認為運動和大腦沒什麼關係，尤其一部分家長和老師主張將課餘時間更多的用於書本學習，而這恰恰造成了學生在掌握書本知識與解決現實問題之間出現能力鴻溝，缺乏動手能力、創造能力，甚至出現身體素質差等情形。凡此種種，好似已經成為了中國孩子身上的標籤。

面對這種趨勢，研究者們通過大量的實證研究對此發出了警告，認為久坐不動會大大增加患慢性疾病的風險，如心血管疾病、二型糖尿病等。除此之外，研究者們還發現戶外運動不僅不會由於佔用時間而降低學業成績，反而能夠通過提高認知功能而促進學業成績（認知功能對於引導孩子學會做計劃、並按照計劃掌控自己的行為有重要作用，同時還負責控制情緒等）。

美國著名的心理學家Hillman教授調查了259名三年級和五年級的小學生，結果發現有氧體適能越高的孩子，其數學成績和閱讀成績越好。有氧體適能可以通過有氧運動而提高，如慢跑、騎自行車等。Hillman教授認為該研究結果對教育政策有一定的啟示。那麼家長可能會立刻追問，多少運動量才合適？之後Hillman教授對此做了進一步研究，結果發現一次20分鐘左右，達到最大心率60%的跑步運動，就能夠有效地提高學業成績，並且孩子的注意能力也得到了顯著提高。

 1.運動可以增強大腦功能

談及注意能力，很多家長和孩子都或多或少受到了多動症的困擾；即使沒有達到多動症的程度，也有家長抱怨孩子學習時注意力不集中，而強迫孩子集中注意力也收效甚微。為此，部分研究者們致力於改善多動症兒童注意能力差的癥狀。運動心理學家們發現多動症兒童經過20分鐘中等強度（75%最大心率）的跑步運動後，就能夠顯著緩解多動症的主要癥狀，即抑制能力低下導致的注意力不集中。而這種效益的持續時間還存在爭議，如有研究認為這種效益可以持續30分鐘，也有研究者認為是60分鐘。因此，為了使其達到不可逆的改善效果，建議讓孩子堅持長期規律的運動。

而長期運動為何能夠達到上述效果呢？這就要回到文章開頭提到的「運動如何對大腦產生影響」。運動不僅能夠提供健康的體魄，更重要的是還能增強大腦功能並完善其結構，而後者恰恰被很多家長和老師所忽視。其實，除了上述提到的較為規範的有氧運動外，只要保證孩子有機會接觸戶外環境，即使是一些孩子間的追逐打鬧或者遊戲，都可以觀察到孩子在大腦功能上的提升。而所謂的「使孩子變得更聰明」，也正是如此。

對此，美國伊利諾伊大學心理系Chaddock-Heyman教授對8~9歲的兒童進行了運動干預：在每次放學後2小時內完成，強度為中等到大強度，周末會鼓勵孩子與家長一起進行戶外運動。9個月後，結果顯示，孩子的注意能力和抑制能力有了顯著提高，並且大腦前額皮層的功能也顯著增強。從神經生理學角度，大腦前額皮層與認知控制功能有關。認知控制影響著個體生活的方方面面，我們在完成日常生活、工作和學習任務時，都需要認知控制能力的參與。

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那麼，認知控制能力究竟對孩子有多重要呢？兒童時期，人腦結構和功能還未發育完全，其認知水平較低，對外界的信息還不能做正確判斷，極易產生問題行為：如無法拒絕誘惑、較衝動等，嚴重者甚至可能會出現成癮行為（網路成癮、藥物成癮等）。

舉一個我們比較熟知的著名心理實驗——延遲滿足任務為例。實驗方法是研究人員找來數十名兒童，每名兒童獨自在一間屋子裡，裡面有他們愛吃的東西（如糖果），並告知他們可以馬上吃掉，但是如果能堅持不吃直到研究人員回來，就會獎勵額外的糖果。可想而知，孩子們一般會難以抗拒糖果的誘惑，想立刻滿足口腹之慾。結果也如此：大多數的孩子沒能堅持到研究人員回來就馬上吃掉了糖果。但有三分之一的孩子成功抑制了誘惑，等到研究人員回來後獲得了額外的獎勵；而三分之二的兒童無法抑制對糖果的慾望，沒能堅持到最後，也無緣獎勵。

後續追蹤這些兒童發現，延遲滿足的能力與學習成績存在正相關，能力較差的兒童難以面對壓力、注意力不集中、學習成績低下，而這些表現均與認知抑制能力相關。因此對於大腦還未發育成熟的兒童來說，他們的抑制功能比成年人更弱，對短期利益和長期利益的評估不夠準確，極易受到外界誘惑的吸引，追求一時的刺激享樂，產生問題行為的概率更大，所以提高兒童的抑制功能顯得尤為重要。

 2.運動可以影響大腦結構

運動除了能夠促進大腦功能，還會影響兒童的大腦生理結構。現在大家都知道「大腦可塑性」這一概念。與家長在日常生活中通過正確引導孩子所觀所感來潛移默化改變孩子行為相類似，人的大腦也會受到外界的影響而產生相應變化。實際上，人們的有意行為均是由大腦發出指令而產生的。那麼運動對兒童大腦結構可塑性的影響具體表現為哪些方面呢？

已有眾多研究者發現，兒童時期，隨著大腦白質纖維束的增加，其認知功能也隨之提高。大腦內的白質纖維束主要起到連接各個腦區灰質結構的橋樑作用，腦區之間的連接性增強意味著大腦的逐漸成熟，合理行為的產生離不開大腦各腦區之間的通力協作。Chaddock-Heyman教授在2014年的研究結果證實了運動對兒童大腦白質結構的促進作用：即有氧體適能越高的孩子，其腦部腦區之間的神經連接性更強。而教授也認為，這種由腦區向腦網路的轉變，對兒童的認知功能和學業成績有重要促進作用。

此外，兒童時期的學習還處於灌輸式、記憶式的學習，由此可見記憶能力對孩子的重要性。那麼多學多背就能夠達到學習的目標嗎？相信眾多家長已經發現，壓力下的死記硬背效果並不明顯。那何不讓孩子在學習之餘來一次運動放鬆呢，既能夠緩解學習的緊張情緒和改善身體不適，又能夠增強記憶能力。後者已經得到了實證數據的支持，研究者發現有氧體適能越高的孩子，其雙側海馬體體積越大，並且記憶任務成績越好，海馬體主要負責學習記憶能力。

 3.如何高效地指導孩子運動？

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那麼現在，你還一邊為孩子的身體素質下降而擔憂，一邊又不願意「犧牲」學習時間而鼓勵孩子進行戶外運動嗎？相信上述的一些「實錘」能夠讓你心悅誠服地接受運動這劑良藥了。

尤其是在今年1月30日，由國家兒童醫學中心、上海交通大學醫學院附屬上海兒童醫學中心牽頭，聯合我校、復旦大學附屬兒科醫院臨床指南製作與評價中心合作完成的國內首部《中國兒童青少年身體活動指南》正式發布（後續以《指南》代指），建議兒童青少年每天進行60分鐘中高等強度的運動。《指南》的發布也表明了我國對促進兒童青少年參與體育運動的決心，同時也是對運動有益於兒童青少年的心理健康、認知功能發展和學業成績的認可。且該指南還專門強調了「久坐不動」的危害，這種危害並不是一次運動就能夠改善的。也就是說，在課間休息時應進行適當的運動。

其實除了規範科學的運動處方外，還可以適當考慮一些精細運動，如手眼協調類的運動等。這些小肌肉群的運動方式一直為人們所忽視。正如文章開頭提出的警示，有些孩子能複述出書本知識，但真正用於實踐時卻缺乏操作技能和動手能力，而後者可能更為重要。

我們拿手眼協調能力為例，在從外界視覺輸入到手部抓取動作完成的整個加工過程中，涉及了視覺和手部在執行一些動作時的配合能力，這種能力也被證實與孩子以後的學業成績相關。這種能力最為基礎也最為重要，如從一歲多能夠自己吃飯開始，到能夠自己穿衣、系扣子、拉拉鏈，再到後期從桌子上拿起一本想看的書等等。在兒童時期我們可以通過訓練，提高孩子的手眼協調能力，如打羽毛球、連續拍球等；還有一些趣味遊戲，如打地鼠。這些都能起到鍛煉孩子視覺和身體運動的發展整合，其中負責大腦視覺腦區和運動區的背側通路也能得到充分發展。總之，無論何種運動方式，只要是恰當的、科學的，都既能促進孩子在運動中掌握操作技能、鍛煉身體素質，又有益於大腦的發育。此外，運動還可以給孩子提供一個充分了解和評價自己能力的途徑。

所以，不要把孩子局限在書桌前，起來運動運動吧！

作者介紹：

周成林，博士、教授、博士生導師，上海體育學院研究生處處長。2016年度入選教育部長江學者獎勵計劃（特聘教授），《運動心理學》和《體育運動心理學》研究生教材編委成員，國家體育總局「運動認知評定與調控」重點實驗室主任。周成林教授長期從事運動認知心理學、體育鍛煉心理學領域的教育與研究工作，為上海體育學院心理學學科學術帶頭人。

（原文刊於《教育家》2018年四月刊上，本文略有刪改）

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