体育教育中的力量训练与游戏化:一项基于游戏化的儿童抗阻训练计划对学童肌肉健康、运动乐趣及积极性的影响

《Psychology of Sport and Exercise》:Strength and Gamification in Physical Education: Effects of a gamified pediatric resistance training program on muscular fitness, enjoyment, and motivation in schoolchildren

【字体: 时间:2026年03月05日 来源:Psychology of Sport and Exercise 3.3

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  学校体育干预中结合功能HIIT和游戏化对儿童肌肉力量及运动动机的影响研究,显示实验组在肌肉力量(如俯卧撑、立定跳远)和内在动机方面显著优于对照组。

  
佩佩·瓦纳克洛查-阿马特(Pepe Vanaclocha-Amat)| 艾弗里·D·费根鲍姆(Avery D. Faigenbaum)| 贾维尔·莫利纳-加西亚(Javier Molina-García)| 埃米利奥·维拉-冈萨雷斯(Emilio Villa-González)
西班牙瓦伦西亚大学,体育、艺术与音乐教学系

摘要

尽管肌肉健康(MF)与长期健康之间存在密切关联,但大多数儿童仍未能达到体育活动(PA)指南的要求,包括增强肌肉力量的建议。本研究考察了在学校实施的儿童抗阻训练(PRT)FunctionalHIIT计划(无论是否结合游戏化元素)对肌肉健康、身体成分、体育活动水平、参与度和动机的影响。研究选取了来自西班牙瓦伦西亚六所公立学校的254名小学生(127名男孩,127名女孩;平均年龄11.10 ± 0.63岁)作为研究对象,采用群组随机对照试验设计。在为期8周的干预期间,这些学生将分为三组:结合游戏化的PRT FunctionalHIIT组(EG+G)、仅进行PRT FunctionalHIIT组(EG)和对照组(CG)。研究结果通过混合设计因子方差分析(time × group)及Bonferroni校正后的事后检验进行分析。所有肌肉健康指标均显示出显著的时间×组别交互作用(p < 0.001)。两组实验组在肌肉健康各项指标上均有改善,其中EG+G组在俯卧撑、立定跳远和单腿跳远方面的表现显著优于EG组和CG组(p < 0.001)。在参与度、内在动机和自我调节能力方面也观察到显著差异(p < 0.001),EG+G组的参与度和动机水平高于EG组和CG组(p < 0.05)。尽管在身体成分和整体体育活动水平上未观察到明显交互作用,但干预后EG+G组的久坐行为有所减少(p < 0.05)。这些结果表明,在体育课上实施PRT FunctionalHIIT是一种可行且有效的学校干预方法,尤其当结合游戏化元素时,能够有效提升儿童的肌肉健康、参与度和动机。

试验注册信息

ClinicalTrials.gov(NCT06145529),注册日期:2023年11月24日

引言

越来越多的证据表明,体育活动(尤其是中等至高强度的体育活动,MVPA)对促进青少年健康至关重要。MVPA与身体健康(如心肺功能、肌肉力量和身体成分)、心理健康以及社会发展的改善密切相关(Piercy等人,2018年;Poitras等人,2016年),同时也有助于提高认知功能和学业表现(Muntaner-Mas等人,2024年)。近年来,许多基于证据的学校干预措施被开发出来,旨在增加儿童和青少年的MVPA,尤其是在体育课上,这些措施对学生的体育活动水平和健康状况产生了积极影响(Hollis等人,2017年;Lonsdale等人,2013年;Wong等人,2021年)。
然而,尽管已有这些积极效果,并且学校环境中增加MVPA的兴趣日益高涨,许多青少年仍未能达到世界卫生组织推荐的每日至少60分钟MVPA的标准,其中包括每周至少进行3天的肌肉和骨骼强化锻炼(Bull等人,2020年)。全球仅有27%至33%的青少年达到了MVPA目标(Aubert等人,2022年),而最近的一项大规模荟萃分析显示,仅有约38%的青少年达到了肌肉强化活动的建议标准(García-Hermoso等人,2025年)。COVID-19大流行进一步加剧了体育活动的减少,限制了学校和社区层面的活动(Neville等人,2022年),其负面影响在随后几年持续存在(Hurter等人,2022年)。因此,儿童时期较低的MVPA水平与心血管疾病风险增加、肥胖、运动技能差以及身体素质低下有关(Faigenbaum等人,2020年)。
在这种背景下,人们越来越关注直接影响青少年健康的关键体育健康因素。其中,肌肉健康(MF)——一个涵盖力量、爆发力和肌肉耐力的综合概念(Stricker等人,2020年)——被认定为当前和未来健康状况的重要决定因素(García-Hermoso等人,2022年)。系统评价强调了促进肌肉健康对青少年的广泛益处,包括肌肉力量和耐力的提升、运动表现、身体成分、体重指数(BMI)、骨密度、血压和血脂水平的改善(Stricker等人,2020年;Valle-Mu?oz等人,2022年)。此外,肌肉健康还有助于基本运动技能和身体素养的发展,这些技能和素养支持复杂的协调性动作,与认知和社会发展密切相关(Valle-Mu?oz等人,2025年)。
现有证据表明,全球范围内青少年的肌肉健康水平仍然较低(Chulvi-Medrano等人,2020年;Faigenbaum等人,2023年)。这令人担忧,因为体育活动习惯往往长期持续存在,从而增加了日后出现长期健康问题、慢性疾病和功能能力下降的风险(García-Hermoso等人,2022年)。值得注意的是,青少年时期肌肉健康水平低与运动技能差、功能受限以及一种称为“儿童动力不足”的状况有关,这种情况可能导致儿童长期力量不足和终身健康受损(Faigenbaum等人,2020年)。
鉴于此,迫切需要设计和实施基于证据的干预措施来增加MVPA、提升肌肉健康并改善青少年健康。值得注意的是,当代研究指出,针对小学儿童的抗阻训练(RT)不仅能够增强肌肉健康,还能提高基本运动技能、运动质量和长期体育活动依从性,成为全面运动发展的基石(Faigenbaum等人,2020年;Lloyd等人,2014年)。在这方面,儿童抗阻训练(PRT)是一种有效且安全的策略,能够改善心血管健康、血脂状况、胰岛素抵抗、骨密度、肌肉力量和运动技能(Valle-Mu?oz等人,2025年;Villa-González等人,2023年)。学校环境,特别是体育课,为肌肉健康干预和积极生活方式的推广提供了理想的条件,包括结构化的教学时间、安全且设备齐全的环境以及具备适当教学能力的教师(Bull等人,2020年;欧盟委员会/EACEA/Eurydice,2013年)。
在这种背景下,功能性高强度间歇训练(FunctionalHIIT)是一种有前景的RT方法。它强调通过自重训练进行的高强度多功能关节运动,针对主要肌肉群,并逐步增加难度,适用于不同健康水平的人群,旨在提升整体身体素质和运动表现(Engel等人,2019年;Feito等人,2018年)。最新荟萃分析表明,HIIT是一种高效的时间利用策略,能有效改善青少年的心肺健康,包括心肺功能、胰岛素敏感性和血压等指标(García-Hermoso等人,2016年;Duncombe等人,2022年)。此外,学校层面的HIIT干预表明,即使是在短时间内进行的高强度训练也能有效提升青少年的心血管健康和肌肉健康(Bauer等人,2022年;Bossmann等人,2022年;Weston等人,2016年),同时有助于达到每日至少60分钟的MVPA建议标准(Sperlich等人,2018年)。
然而,传统体育课上的动机和参与度往往存在挑战,因此新的方法论尝试旨在更好地将学习内容与21世纪教育背景下的学生兴趣和期望相结合(Arufe-Giráldez等人,2025年;Fernández-Río等人,2020年)。其中,游戏化——利用游戏机制和动态来激发学生的学习兴趣——已成为教育中的强大工具(León-Díaz等人,2019a)。在学校环境中应用游戏化基于自我决定理论和成就目标理论,认为积分、徽章和进度指标等元素可以通过支持学生的能力、自主性和归属感来提升他们的动机(Ryan & Deci,2020年;Sailer等人,2017年)。在体育课上应用游戏化干预可以整合游戏元素、游戏动态或结构化的游戏叙事,从而增强学生的动机、参与度和学习体验(Becerra-Fernández等人,2025年;Fernández-Río等人,2020年)。研究表明,这种方法能够积极影响学生的参与度、动机和学业表现(Prieto-Andreu等人,2022年),最新证据表明,游戏化的体育干预能够显著提升学生的心理中介变量和体育活动水平(Becerra-Fernández等人,2025年)。
虽然PRT和游戏化已分别进行了研究,但对其联合对学校年龄段儿童肌肉健康、参与度和动机影响的全面评估仍较为缺乏。鉴于当前儿童对肌肉强化锻炼建议的依从性较低(García-Hermoso等人,2025年),以及PRT(特别是FunctionalHIIT,Engel等人,2019年)和游戏化策略(Arufe-Giráldez等人,2025)的巨大潜力,迫切需要评估在体育课上结合PRT和激励策略(如游戏化)的干预措施的有效性。
因此,本研究旨在:(1)评估在学校体育课上实施的结合或不结合游戏化的FunctionalHIIT计划对肌肉健康的影响(主要结果);(2)考察其对小学生身体成分、参与度和动机的影响(次要结果)。研究假设认为,参与结合游戏化PRT干预(EG+G)的儿童在肌肉健康、身体成分、参与度和动机方面将比非游戏化PRT组(EG)和对照组(CG)有更显著的改善。

伦理审批与参与同意

本研究遵循《赫尔辛基宣言》及其后续修订版,适用于涉及人类受试者的研究。该研究已在ClinicalTrials.gov(NCT06145529)注册,注册日期为2023年11月24日,并获得了德雷塞尔大学机构审查委员会(2107008697)和瓦伦西亚大学人类研究伦理委员会的批准(批准编号:UV-INV_ETICA-2681359)。在参与研究之前,已从家长或法定监护人处获得了书面同意。

社会人口统计特征

表1展示了按干预组和性别划分的参与者社会人口统计特征。样本包括254名小学生(127名男孩,127名女孩;平均年龄11.10 ± 0.63岁),各组在社会人口统计变量上无显著差异,但EG组和EG+G组中拥有大学学历的父亲比例较高,且EG+G组中居住在公寓中的女孩比例高于男孩。

研究组与评估时间点对肌肉健康(主要结果)的交互作用和主要效应

主要结果总结见表2。所有肌肉健康指标均显示……

讨论

本研究考察了在学校体育课上实施的结合或不结合游戏化的FunctionalHIIT计划对青少年肌肉健康的影响(主要结果),以及对身体成分、体育活动水平、参与度和动机的影响(次要结果)。总体而言,两组实验条件均在多个肌肉健康指标上表现出改善,显著的时间×组别交互作用表明变化取决于组别分配,而非其他因素。

结论

RETRAGAM研究表明,结合游戏化的学校功能性高强度间歇训练(FunctionalHIIT)计划可能是一种有效的策略,能够改善青少年的肌肉健康、参与度和动机。这些发现突显了将激励设计元素融入抗阻训练干预中的潜在心理价值。

CRediT作者贡献声明

埃米利奥·维拉-冈萨雷斯(Emilio Villa-González):撰写 – 审稿与编辑、初稿撰写、数据可视化、方法论设计、数据分析、概念化。佩佩·瓦纳克洛查-阿马特(Pepe Vanaclocha-Amat):撰写 – 审稿与编辑、初稿撰写、资源准备、项目管理、方法论设计、调查实施、概念化。贾维尔·莫利纳-加西亚(Javier Molina-García):撰写 – 审稿与编辑、数据可视化、监督。艾弗里·D·费根鲍姆(Avery D. Faigenbaum):撰写 – 审稿与编辑、数据可视化、监督

未引用的参考文献

Demetriou等人,2019年;Fischer等人,2016年;León-Díaz等人,2019年;Tercedor等人,2017年。

利益冲突声明

作者声明没有潜在的利益冲突。

资金支持

本研究未获得任何外部资金支持。

利益冲突声明

? 作者声明没有已知的可能影响本研究结果的财务利益或个人关系。

致谢

我们感谢参与研究的学校,特别是他们的领导团队和体育教师对RETRAGAM干预的支持。特别感谢参与研究的同学们,他们的贡献使这项研究具有重要的教育和健康意义。
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