新學期伊始，體育教育展現新氣象：許多省市提出每天開設一節體育與健康課；不少地方將課間活動時間延長至15分鐘；一些學校壓縮文化課課時，讓學生走到操場上、陽光下，陶冶身心，鍛煉身體。北京市近日出臺《關于進一步加強新時代中小學體育工作的若干措施》，簡稱“體育八條”，積極落實“中小學生每天綜合體育活動時間不低于2小時”等相關要求，旨在從根本上解決學生體質不強的現狀。
國家為什么如此重視體育運動？開展體育運動需要時間，會影響學業嗎？研究表明，運動不僅能夠強身健體，而且可以改造大腦，促進青少年體腦雙優。
運動如何改造大腦
人的大腦具有可塑性，運動可以提高大腦的分子和細胞水平，優化其結構和功能，塑造出更加聰明的大腦。這一觀點正在被國內外大量研究所證實。
從分子和細胞層面來看，腦源性神經營養因子（BDNF）是一種“大腦的優質營養肥料”,可促進神經新生，擴展樹突棘和軸突等神經結構。美國加州大學卡爾·科特曼教授研究發現，運動和BDNF因子水平之間呈正相關，運動后大腦海馬體中BDNF因子和蛋白表達水平均會升高。
從結構和功能層面來看，大腦包括皮層、邊緣系統、小腦和腦干四部分，其中與學習和認知密切相關的是皮層和邊緣系統。大腦皮層也稱“灰質”，覆蓋在大腦表層，負責信息處理。邊緣系統是皮層下結構與大腦皮層匯合的地方，包括丘腦、下丘腦、海馬體、杏仁核等，其中丘腦和下丘腦發揮調節認知的作用，海馬體是參與記憶的重要結構，杏仁核負責控制情緒。
西班牙格拉納達大學的科研人員通過掃描8—11歲青少年的大腦發現，經常進行有氧運動的孩子，其大腦皮層、海馬體等區域的大腦灰質較多，對應的模仿能力、認知能力、記憶力也較強。
南京體育學院教授陳愛國研究發現，一次30分鐘中等強度的有氧運動能夠改善執行功能，增強抑制控制、工作記憶和認知靈活性。
運動能否提升學習效益
運動對大腦的改造作用正逐漸被證實，那么運動在提升文化學習效益方面表現如何呢？
美國芝加哥的內伯韋爾學區推行了一項著名的教學實驗項目“零點體育課”，因該項目把體育課安排在第一節文化課之前而得名。結果這一實驗取得巨大收益，不僅使學區內的1.9萬名學生變得更健康，而且還讓他們變得更聰明，不僅閱讀能力、理解能力的成績比以往提高了17%左右，更在ACT（美國高考）中取得了優異成績。
早在40年前，清華大學就提出了“8減1大于8”的不等式，即在8小時學習中抽出1小時運動，其學習效益更高。
運動能夠增強青少年學習能力，進而提升其學習效益，有以下三方面原因：
一是運動能提升專注力。美國《神經病學》雜志的一篇報告指出，參加完運動的孩子在學習時專注力更強。二是運動能增強記憶力。德國研究人員發現，人們在運動后學習詞匯的速度比運動前提高了20%，其主要原因在于運動增強了大腦海馬區的活性，使不同區域的神經元相互連通，記憶力得以提升。三是運動能發展執行功能。大腦的執行功能是在完成復雜的認知任務時，對各種基本認知過程進行協調和控制的高級認知過程，包括抑制控制、工作記憶和認知靈活性，執行功能好的青少年在學業上表現更加優秀。
怎樣運動才能實現效益最大化
既然已證實運動能夠改造大腦，提升學習效益，那么怎樣運動才能實現效益最大化呢？
陳愛國團隊榮獲基礎教育國家級教學成果一等獎的研究《體腦雙優：基于體育神經科學的體育實踐課程開發與實踐》，從生理學、動作技能、心理學和社會學4個視角分析體育運動與兒童青少年腦智提升的關系，認為優化運動負荷、學習復雜動作技能、增加情景互動、穩定心理狀態是提升青少年腦智的主要途徑，并通過實驗證實30分鐘以上中等強度、有氧、合作類型的運動效果更佳。該研究的相關課程方案已應用于全國6個省份的83所學校，使8.4萬余名學生的體質、心理和腦健康得到提升。
筆者所在研究團隊基于多元智能理論進行了“體智能”的研究，并采用中國健康體育課程模式的三大關鍵要點開展教學實踐。結果顯示，學生在行為能力和心智能力上均有顯著提升，表明多樣化的體能練習、真實的比賽情境、平均心率在140—160次/分的運動，能促進學生心智能力的發展。
綜合以上研究成果，筆者給出促進青少年體腦雙優的運動建議：
保持適宜的運動負荷。運動要達到中等強度，即運動時的心率達到最大心率的65%—75%，最大心率的計算方式為220減本人年齡。人在跑步時關注的不應是速度有多快，而是心率是否達到中等運動強度。每次運動時間持續30分鐘左右，每天堅持鍛煉最好，即便不能做到每天運動，至少每周運動3次，堅持運動是改造大腦的關鍵。
多進行復雜動作技能為主的運動。人體在做復雜動作時腦神經網絡中的一系列神經元被激發，涉及多個腦區的協同作用，能有效促進執行功能的發展，動作難度越大、動作越精細，對大腦的刺激越明顯。乒乓球、羽毛球、網球等揮拍運動就是以復雜動作技能為主的運動。
多參加游戲或團隊運動。游戲化的運動具有較強的趣味性，甚至產生競爭的快感。團隊運動需要和其他人合作互助，承擔一定角色和責任。運動情境復雜、豐富的運動環境刺激能夠改善認知功能，如參加學校的社團活動，不僅能滿足游戲和團隊比賽的需求，而且在伙伴的支持和鼓勵下，能夠提高參與運動的動力和持續性，有助于養成運動習慣。
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作者丨田來 董翠香（作者單位系華東師范大學）
來源丨中國教育報
編輯丨王越月
編審丨戴琪
