八年級學生體育、心理健康與數學學業成績的多維關系研究

曠乾 劉靜雅

【摘要】本文基于廣西2021年義務教育質量監測數據，首先運用皮爾遜相關系數檢驗各變量之間的相關性，再利用OLS多元線性回歸以及多重中介效應模型探究體育課程實施、體育教師指導對學生心理健康、數學學業成績的多重中介影響，揭示學生體育、心理健康與數學學業成績的多維關系路徑，認為體育課程實施和體育教師指導均可通過心肺功能、心理健康、數學學習狀態等多條路徑促進學生數學學業成績提高，從而為推進義務教育體教融合發展提供參考依據。

【關鍵詞】義務教育質量監測 體育 心理健康 數學學業成績 中介效應 體教融合

【中圖分類號】G63 【文獻標識碼】A

【文章編號】0450-9889（2023）10-0004-07

2020年，國家體育總局、教育部聯合印發《關于深化體教融合促進青少年健康發展的意見》，就加強學校體育工作提出新要求，強調通過深化具有中國特色的體教融合發展，實現青少年體育鍛煉與文化學習協調發展。黨的二十大報告強調，要辦好人民滿意的教育，落實立德樹人根本任務，培養德智體美勞全面發展的社會主義建設者和接班人，發展素質教育［1］。在此背景下，如何通過加強學校體育工作，促進學生“體育—心理—學業”多維融合發展，成為豐富新時代高質量教育體系的重要研究課題。為此，我們在進行相關文獻研究的基礎上，開展了扎實的實證研究。

一、文獻研究

受傳統應試教育思想的影響，人們一般認為，參加體育鍛煉與提高學業成績存在矛盾，因為體育活動會占用學生的學習時間，可能會阻礙學生學業成績的提高［2］。但中小學階段是學生身體發育的關鍵期，這一時期進行體育鍛煉是促進學生身心健康發展最有效的手段［3］。學生缺乏鍛煉會導致體質健康水平下降，引起不良的心理健康狀態［4］。學生定期進行體育鍛煉，不僅可以促進骨骼和肌肉的生長［5］，而且可以提高心肺功能［6］，調節神經活動的靈活性，增強體力和腦力活動的能力，提高心理素質和社會適應能力［7］。國內外諸多學者在研究中發現，體育與數學學業成績之間存在很強的相關性［8］［9］［10］［11］，體育運動不僅不會對學生學業成績提高造成阻礙，反而會促進學生學業成績的提高，尤其對數學學業成績提高有促進作用［12］。

《義務教育體育與健康課程標準（2022年版）》對學生體育運動、體質水平和心態都提出了相應的要求，明確體育運動是基本，體質水平和心態是重點。有研究表明，適量的體育運動可以提高學生的學業水平［13］［14］，且體育鍛煉與學生學業水平之間存在中介機制，體育鍛煉可能通過一個或多個中介變量間接促進學生學業水平的提升［15］［16］。因此，在分析體育鍛煉對學生學習的促進作用時，有必要考慮諸多中介因素的影響。

最初引起關注的中介變量是體質健康因素。Fedewa認為，身體健康狀況的改善可以提高學生的認知能力和學業水平，其中有氧運動的作用最突出［17］。美國、葡萄牙、丹麥學者的縱向追蹤研究一致表明，在各科學業測試中，有氧耐力一直保持良好水平或有所改善的學生獲得的測試成績會更高［18］［19］［20］。Dwyer等認為，學生的心肺功能狀況與其學業成績呈正相關關系［21］［22］，學生可以通過有氧運動增強體能，改善心肺功能狀況，進而促進數學學業成績的提升［23］，而有氧耐力水平低的學生數學學業成績較差［24］、記憶力測試得分更低［25］。因此，體育鍛煉作為提高青少年體質健康水平的重要手段，可能通過改善青少年的心肺功能，達到提高其學業成績的目的。

除了體質健康因素，體育鍛煉還可能通過提高學生自尊心、自我效能感和心理健康水平而間接影響學生學業表現。體育鍛煉作為一種重要的健康生活方式，對壓力、焦慮和抑郁等具有治療和改善作用［26］，其生理機制在于體育鍛煉能促進人體β-內啡肽的產生和釋放，同時減少腎上腺素和皮質醇等有害物質的活動［27］，激活人的認知思維和情感認知，從而有助于降低負面情緒（如抑郁）發生的概率，提高情緒的穩定性［28］。對學生而言，參加體育運動時間較多者心理壓力更低［29］，積極心態更加突出，自控能力更強［30］。

體育鍛煉與學生的心理健康、良好的學習狀態呈正相關，而積極的學習狀態又與學業成績呈正相關［31］。有學者從心理學角度說明體育鍛煉可能與學生的數學學習狀態存在一定的互動關系，從而對數學學業成績產生積極影響［32］。參加體育鍛煉的學生會有更高的成就需求［33］，覺得生活在自己的掌握之中；會有更加積極的學習心態，處理學習壓力和挑戰會更加得心應手。適當的體育鍛煉能夠激發學生的學習熱情，增強學生的自我效能感，培養學生思維的敏捷性，從而提高學生的學習效率和成績［34］。參加體育鍛煉，有助于學生養成健康的生活方式，減少疾病的發生，從而更加專注地投入學習，養成良好的學習習慣，提高學習興趣［35］，而學習成績提升的最大動因便是學習興趣［36］［37］。因此，“心理健康—學習狀態”很可能在學生體育鍛煉與數學學業成績之間發揮鏈式多重中介作用。

根據上述分析可知，體質健康和心理健康可以為青少年進行學習活動提供基礎保障，而學習狀態是影響個體學習能力的關鍵因素。體育鍛煉不僅能夠改善學生的體質健康狀況，而且可以提升學生的自信心和勇氣，激發學生的學習興趣，進而塑造學生良好的學習習慣。因此，心肺功能、心理健康、數學學習狀態都可能成為體育鍛煉影響數學學業成績的中介變量。

二、實證研究

（一）研究假設

大規模的義務教育質量評估都傾向于選取個體能力發展的關鍵階段如四年級和八年級作為測試年級［38］。我們認為，體育課程和體育教師指導作為學校組織學生進行體育鍛煉的載體和橋梁，都有可能在一定程度上影響學生學業成績。基于此，本研究重點探討體育課程實施和體育教師指導對八年級學生數學學業成績提升的影響，將心肺功能、心理健康、數學學習狀態三個變量作為中介變量，探討其中的中介效應。于是我們建立了如圖1、圖2所示的兩個鏈式多重中介模型，提出如下研究假設：假設1，體育課程實施和體育教師指導都對學生數學學業成績有顯著的正向影響；假設2，心肺功能對學生數學學業成績有顯著正向影響；假設3，數學學習狀態對學生數學學業成績有顯著正向影響；假設4，心肺功能、心理健康、數學學習狀態在體育課程實施促進學生數學學業成績提升過程中發揮中介作用；假設5，心肺功能、心理健康、數學學習狀態在體育教師指導促進學生數學學業成績提升過程中發揮中介作用。

（二）研究設計

本研究使用廣西2021年義務教育質量監測報告中八年級數學、體育和心理健康的相關監測數據，包含廣西111個縣（市、區）的監測數據。

1.變量測量

（1）因變量。學生的數學學業成績應該是一個綜合的概念，從綜合推理能力、問題解決能力和數學學業水平三個方面，使用因子分析法進行數據降維，以在盡可能不損失或減少原始數據信息的情況下簡化變量，從而生成一個綜合的數學學業成績變量（注：KMO的度量值為0.794，Bartlett的球形度檢驗的卡方值較大且具有顯著性，Sig.=0.000，可以進行因子分析），即模型的因變量。其中綜合推理能力和問題解決能力均為數學學業成績的分指標，數學學業水平與這兩個分指標均用數學學業成績達到中等及以上水平的比例代表。

（2）自變量。將體育課程實施情況、體育教師指導比例分別作為模型的核心解釋變量。其中體育課程實施情況采用體育周課時數達標（3節及以上）的學校比例代表，體育教師指導比例采用體育教師能做到有講解、有示范、有指導的學校比例代表。

（3）中介變量。第一個中介變量心肺功能的代理變量為學生肺活量達標率。第二個中介變量可從綜合生活滿意、耐挫性水平和樂觀水平三個方面，使用因子分析法整合成一個綜合的心理健康變量（注：KMO的度量值為0.699，Bartlett的球形度檢驗的卡方值較大且具有顯著性，Sig.=0.000，可以進行因子分析）。其中生活滿意采用學生對生活感到滿意的比例代表，耐挫性水平采用學生高耐挫性水平的比例代表，樂觀水平采用學生樂觀水平高的比例代表。第三個中介變量為數學學習狀態，同樣使用因子分析法將數學學習習慣、數學學習自信和數學學習興趣計算為一個表示數學學習狀態變量的綜合值（注：KMO的度量值為0.712，Bartlett的球形度檢驗的卡方值較大且具有顯著性，Sig.=0.000，可以進行因子分析）。其中數學學習習慣采用學生數學學習習慣較好及以上的比例代表，數學學習自信采用學生數學學習自信心較高及以上的比例代表，數學學習興趣采用學生數學學習興趣較高及以上的比例代表。

以上進行的相關變量描述統計分析結果如表1所示。

2.研究方法

為驗證所提出的諸項研究假設，本研究采用OLS多元線性回歸和多重中介效應模型進行實證研究。

首先，運用皮爾遜相關系數檢驗體育課程實施、數學學業成績、心肺功能、數學學習狀態、心理健康之間的相關性，以及體育教師指導、數學學業成績、心肺功能、數學學習狀態、心理健康之間的相關性。

其次，運用多元線性回歸模型分析體育課程實施、心肺功能、數學學習狀態、心理健康對數學學業成績的影響，以及體育教師指導、心肺功能、數學學習狀態、心理健康如何影響數學學業成績。

最后，借助SPSS26軟件運行Bootstrap鏈式多重中介模型，驗證體育課程實施和體育教師指導在影響數學學業成績中是否存在鏈式多重中介效應。上頁圖1、圖2可用于顯示鏈式多重中介效應分析的路徑。

（三）研究結果及結果分析

1.變量的相關分析

分析體育課程實施、數學學業成績、心肺功能、數學學習狀態、心理健康5個變量之間的皮爾遜相關系數，結果如表2所示。由表2可以看出，僅心理健康與心肺功能的相關系數為0且不顯著，其余變量之間均在0.05水平上顯著正相關。由此可初步推斷體育課程實施、心理健康與數學學業成績之間可能存在多維關系。

分析體育教師指導、數學學業成績、心肺功能、數學學習狀態、心理健康5個變量之間的皮爾遜相關系數，結果如表3所示。由表3可以看出，與上表相同的是，僅心理健康與心肺功能的相關系數為0且不顯著，其余變量之間均在0.05水平上顯著正相關。由此可初步推斷體育教師指導、心理健康與數學學業成績之間可能存在多維關系。

2.數學學業成績影響因素的回歸分析

在進行回歸分析前，筆者通過計算方差膨脹因子（VIF）檢驗變量之間是否存在多重共線性問題，結果顯示VIF均小于3，由此排除了多重共線性的存在。運用OLS多元線性回歸模型考察體育課程實施、心肺功能、數學學習狀態、心理健康如何影響數學學業成績，結果如表4所示；考察體育教師指導、心肺功能、數學學習狀態、心理健康對數學學業成績的影響，結果如表5所示。在表4、表5中，模型1為基準模型，模型2至模型4分別增加了心肺功能、數學學習狀態、心理健康變量，模型5為包含所有變量的全模型。

首先，分別分析體育課程實施、體育教師指導對數學學業成績的影響。由表4、表5中模型1的回歸系數均為正數且分別在0.05、0.01水平上顯著可說明：隨著體育課時數達標率和體育教師指導比例上升，學生的數學學業成績會提高。因此，假設1得到驗證。

其次，考察心肺功能、數學學習狀態、心理健康對學生數學學業成績的影響。由表4、表5中模型2至模型4的多元回歸結果可以看出，隨著心肺功能、數學學習狀態、心理健康變量的加入，模型的解釋力均有所增強，表明這些因素能夠更好地解釋數學學業成績的提高。具體分析，隨著心肺功能變量的加入，表4和表5中模型2的整體解釋力分別提升至20.58%和22.68%，且回歸系數均為正，這說明，心肺功能越好，數學學業成績越好，因此，假設2得到驗證。數學學習狀態變量的加入使表4、表5中模型3的解釋力分別提升至12.99%、13.85%，并且回歸系數均為正，這說明，數學學習狀態越優秀的學生、數學學業成績越好，因此，假設3得到驗證。雖然心理健康變量的加入使模型4的解釋力增強，但它的回歸系數并不顯著，可能的原因是樂觀水平、耐搓性水平、生活滿意3個指標不能有效測量心理健康狀況。

3.中介效應分析

從回歸結果分析可以看出，隨著心肺功能、數學學習狀態、心理健康因素的加入，體育課程實施和體育教師指導對數學學業成績的影響均在逐漸減弱，表現為在表4、表5的模型5中，體育課程實施和體育教師指導的影響效應已不顯著。初步推斷，可能存在多重中介效應，但中介路徑是否有效還需要進一步檢驗。于是我們運用Bootstrap鏈式多重中介模型，驗證體育課程實施、體育教師指導對學生數學學業成績的影響是否存在鏈式多重中介效應，結果如圖3、圖4所示。

觀察圖3可知：首先，體育課程實施對心肺功能、數學學習狀態和心理健康的預測效果為正，表現顯著（[β]=0.027 8，p<0.05；[β]=0.005 4，p<0.05；[β]=0.008 3，p<0.05）。其次，心肺功能和心理健康對數學學習狀態的預測效果為正，表現顯著（[β]=0.051 9，p<0.01；[β]=0.700 7，p<0.001）。最后，心肺功能、數學學習狀態對數學學業成績的預測效果為正，表現顯著（[β]=0.095 4，p<0.001；[β]=0.405 0，p<0.01）。這表明心肺功能、數學學習狀態可能在體育課程實施與學生數學學業成績之間起著積極的中介作用，可能存在“心肺功能—數學學習狀態”“心理健康—數學學習狀態”兩條中介鏈。數學學習狀態、心肺功能、心理健康均在體育課程實施與數學學業成績之間發揮著積極作用，于是假設4得到驗證。

根據偏差校正的非參數百分位Bootstrap法進行中介效應檢驗，重復取樣5 000次，結果如表6、表7所示。觀察表6可知，體育課程實施通過改善學生心肺功能，可促進學生數學學業成績的提升（[β]=0.002 6，95%置信區間為［0.000 3，0.005 7］）；體育課程實施通過作用于“心理健康—數學學習狀態”，進而促進學生的數學學業成績的提升（[β]=0.002 4，95%置信區間［0.001 4，0.000 5］）；體育課程實施通過改善數學學習狀態，進而促進學生數學學業成績的提升（[β]=0.002 2，95%置信區間［0.000 3，0.005 6］）；體育課程實施還通過作用于“心肺功能—數學學習狀態”，進而促進學生數學成績的提升（[β]=0.000 6，95%置信區間［0.000 1，0.002 0］）。

觀察上頁圖4可知：第一，體育教師指導對心肺功能、數學學習狀態和心理健康的預測效果為正，表現顯著（[β]=0.041 3，p<0.01；[β]=0.011 4，p<0.001；[β]=0.016，p<0.001）。第二，心肺功能和心理健康對數學學習狀態的預測效果為正，表現顯著（[β]=0.035 9，p<0.05；[β]=0.619 1，p<0.001）。第三，心肺功能、數學學習狀態對數學學業成績的預測效果為正，表現顯著（[β]=0.093 9，p<0.001；[β]=0.387 9，p<0.01）。這表明，心肺功能、數學學習狀態可能在體育教師指導與數學學業成績之間扮演著積極的中介角色，可能存在“心肺功能—數學學習狀態”“心理健康—數學學習狀態”兩條中介鏈。數學學習狀態、心肺功能、心理健康均在體育教師指導與數學學業成績之間發揮著積極作用，這與體育課程實施的中介鏈一致，假設5得到驗證。

觀察表7可知：體育教師指導通過改善學生的心肺功能促進學生數學學業成績提升（[β]=0.003 9，95%置信區間為［0.001 3，0.007 5］）；體育教師指導通過改善學生數學學習狀態促進學生數學學業成績提升（[β]=0.004 4，95%置信區間［0.001 3，0.008 8］）；體育教師指導通過作用于“心理健康—數學學習狀態”，進而影響學生的數學學業成績（[β]=0.003 8，95%置信區間［0.000 9，0.009 1］）；體育教師指導還通過作用于“心肺功能—數學學習狀態”，進而影響學生的數學學業成績（[β]=0.000 6，95%置信區間［0.000 1，0.002 0］）。

三、討論與結論

體者，載知識之車而寓道德之舍也。體育作為我國現代教育體系中不可或缺的組成部分，在促進學生身心健康方面一直發揮著重要的作用。在新時代課程改革背景下，體育更被賦予了新的德育和智育任務。如何利用體育提高學生的身心健康水平，進一步提升學生的學業表現水平，已經引發了學界的廣泛關注。本研究基于廣西2021年義務教育質量監測報告中八年級學生數學、體育和心理健康的相關數據，探討八年級學生數學學業成績、體育和心理健康的多維關系，并進一步引入心肺功能、心理健康和數學學習狀態三個中介變量，研討它們在數學學業成績、體育課程實施以及體育教師指導多維關系中的中介效應，得出如下結論。

第一，實施體育課程，強化體育教師指導，促進學生數學學業成績的提升。體育課時達標率高、體育教師指導比例高都會促進學生數學學業成績的提升。

第二，從心肺功能維度看，體育鍛煉可以提高學生心肺功能，進而提升學生數學學習成績。本研究進一步驗證了體育課程實施和體育教師指導均可通過改善學生的心肺功能對學生的數學學業成績提升產生促進作用。青少年若養成良好的體育鍛煉習慣，提高身體素質，則能以更好的狀態投入學習。研究表明，心肺功能強的孩子，大腦灰質較?。?9］，在數學學習方面表現更好［40］。因此，心肺功能在體育課程實施、體育教師指導與數學學業成績之間發揮著中介作用。

第三，體育課程實施以及體育教師指導均可以通過改善學生數學學習狀態對學生數學學業成績產生促進作用。學生在參加專業的體育鍛煉后，身體和大腦的協調能力得到鍛煉和加強，專注力和記憶力得到提升，從而對數學學習狀態產生積極的影響。因此，數學學習狀態在體育課程實施和數學學業成績之間、體育教師指導和數學學業成績之間發揮著中介作用。

第四，“心理健康—數學學習狀態”是體育課程實施和體育教師指導學生數學學業成績提升的中介路徑。教師可以通過加強學生體育鍛煉的強度、規范度，促進學生心理健康水平提升，進而改善學生的學習狀態。在數學學科中，學生的心理健康狀況與學習狀態之間存在密切的關聯。心理健康狀況好的學生更容易集中注意力、保持良好的學習狀態，從而更容易掌握數學知識和技能。此外，體育課程實施和體育教師指導還可以培養學生的自律、耐力和毅力等品質，這些都對學生的數學學習大有裨益。因此，“心理健康—數學學習狀態”在體育課程實施以及體育教師指導與數學學業成績之間發揮著鏈式多重中介作用。

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作者簡介：曠乾（1973— ），教授，廣西全州人，廣西教育研究院院長，主要研究方向為教育管理、教育財政；劉靜雅（1996— ），河南洛陽人，碩士研究生在讀，主要研究方向為教育管理。

（責編 白聰敏）