《EDUCATIONAL PSYCHOLOGY REVIEW》：Integrating Fractions into Physical Education classes can improve Mathematical Performance in 11–13-Year-Olds - The Basketball Mathematics project
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数学素养，尤其是分数理解，预测儿童的学业成功。身体活动有益于认知和学业表现，将运动融入数学教育可能增强学习。本研究检验了一项基于游戏的篮球数学干预是否能提高儿童对分数的理解。次要目的是探索该方法是否通过促进自主性和能力体验来增强内在动机。这是一项为期两个学年的
数学素养，尤其是分数理解，预测儿童的学业成功。身体活动有益于认知和学业表现，将运动融入数学教育可能增强学习。本研究检验了一项基于游戏的篮球数学干预是否能提高儿童对分数的理解。次要目的是探索该方法是否通过促进自主性和能力体验来增强内在动机。这是一项为期两个学年的学校干预研究，包括309名挪威6-7年级儿童。由于COVID相关偏离原始分配程序，研究结合了整群随机分配和准实验成分。参与者被分配到三组之一：篮球数学干预组（BM）、仅篮球的主动对照组（bCON）或常规体育课的对照组（peCON）。干预持续八周，每周一次60分钟课程。前后测试使用标准化评估和验证问卷评估数学表现、篮球技能和动机。BM组在分数（组别×时间：p < .001）和非分数数学任务（组别×时间：p = .0014）上的改善均显著大于对照组。仅BM组在两个领域从前后测试均有显著改善（分数改善15%：p < .001；非分数任务改善5.4%：p < .001）。与常规课堂数学相比，BM课程期间的即时内在动机、自主性和能力体验更高，但对数学的一般动机保持稳定。BM和bCON组的篮球绕杆运球均有改善。将数学融入身体活动支持学业表现而不损害运动技能发展。BM干预带来了数学理解的提升，且干预组报告在BM课程中有更高的即时内在动机、自主性和能力体验。这些发现强调了身体活动学习的教育价值，以及在不延长教学时间的情况下结合运动和学习的潜力。
**研究背景与问题**
数学素养，尤其是分数理解，被视为儿童学业成功的关键预测指标。已有研究表明，身体活动对认知功能和学业表现具有积极影响，将运动与学科学习整合可能增强学习效果。然而，现有研究多聚焦于低龄儿童（6-12岁），针对青少年群体（11-13岁）的整合干预较少，且缺乏在体育课（PE）中直接融入数学内容、不增加教学时数的实证研究。此外，分数作为数学学习的难点，其教学策略仍需创新。基于此，研究人员设计了“篮球数学项目”，旨在检验通过体育课中的篮球活动整合分数教学，是否能提升儿童的分数理解及整体数学表现，并探索该方式对内在动机的影响。
**研究设计与方法**
本研究发表于《EDUCATIONAL PSYCHOLOGY REVIEW》。研究为学校干预研究，样本来源为挪威奥斯陆地区以外两所学校的309名6-7年级学生（11-13岁），涵盖两个学年（2020/2021和2022/2023）。主要关键技术方法包括：
- **分组设计**：结合整群随机分配与准实验成分（因COVID限制，一所学校的第一年所有班级接受BM干预，第二年作为peCON对照）。参与者分为三组：篮球数学干预组（BM，184人）、仅篮球主动对照组（bCON，43人）和常规体育对照组（peCON，82人）。
- **干预方案**：BM组接受8周、每周一次60分钟的篮球数学课，替代常规体育课；bCON组进行相同格式但无数学内容的篮球训练；peCON组维持常规体育课。数学内容聚焦分数，基于国家课程并适配班级水平。
- **测量工具**：数学表现采用标准化数学诊断测试（MG 6/7），区分分数题与非分数题；篮球技能测试包括绕杆运球和低位投篮；工作记忆通过空间工作记忆（SWM）任务评估；动机评估采用学术自我调节问卷（SRQ-A，测量对课堂数学的一般动机）和即时内在动机量表（IMI，测量BM或课堂数学课程期间的即时体验）。
- **统计分析**：使用线性混合模型，以组别和时间作为固定效应，以受试者、年级和班级作为随机效应，控制基线数学表现和SWM得分。对照组合并以增强统计效力，但篮球技能分析保留三组。
**研究结果**
**数学表现**
通过线性混合模型分析，研究人员发现：
- **分数题**：组别×时间交互作用显著（F(1,388)=31.20, p<.001）。BM组从前后测试改善15%（p<.001），对照组无显著变化（p=.30）。
- **非分数题**：组别×时间交互作用显著（F(1,380)=10.30, p=.0014）。BM组改善5.4%（p<.001），对照组无变化（p=.95）。
该效应在控制基线表现和SWM后仍显著，且敏感性分析（剔除异常值、排除协变量）和不同实施情境（RCT vs. COVID）的比较均表明结果稳健。
**动机**
- **一般动机（SRQ-A）**：BM组和对照组在内在动机、识别调节、内摄调节和外部调节四个分量表上均无显著组间或组内变化。
- **即时动机（IMI）**：BM组在BM课程期间比课堂数学课程显著更高：自主性（+16.33%, p<.001）、能力感（+5.21%, p<.05）和内在动机（+24.37%, p<.001）。
**篮球技能**
- **绕杆运球**：组别×时间交互显著（F(2,256.3)=34.09, p<.001）。BM组（?5.46秒, p<.001）和bCON组（?6.38秒, p<.001）均显著改善，peCON组无变化。BM与bCON间改善幅度无显著差异。
- **低位投篮**：组别×时间交互不显著（F(2,270.8)=0.18, p=.84），所有组均有小幅、一致的改善（时间主效应显著）。
**讨论与结论**
研究人员在讨论中强调，BM干预对数学表现（尤其是分数）的显著提升，可能与身体活动对认知功能（如执行功能）的促进作用、具身学习（Embodied Learning）增强概念表征，以及即时动机体验提升有关。尽管干预未能转化为对课堂数学的一般动机改变，但即时动机的提升表明该方式具有需求支持性。篮球技能的改善说明整合学术内容并未损害运动技能发展。研究存在局限性，包括COVID导致的准实验成分、对照组合并、缺乏长期随访，以及干预组获得了更多数学学习时间，难以分离运动整合的独立效应。
**结论翻译**：本研究表明，将数学与身体活动（此例中为篮球）整合，可在不增加教学时间的情况下支持学业进步。干预组在分数任务及其他数学任务上的提升显著大于对照组，提示存在迁移效应。这些效应在控制基线空间工作记忆（SWM）后仍显著，反映真实的干预学习效果。在动机方面，未观察到对课堂数学的持续性显著变化，但篮球数学课程期间自主性、能力感和内在动机的即时增强证实了研究假设；这些即时差异未转化为对传统课堂数学的更广泛自主动机。干预组和篮球对照组在绕杆运球上改善相似，强调整合学术内容不阻碍运动技能学习。通过重新思考并将学术内容精心融入体育课，教育改进可在不增加教学时数的情况下实现。总体而言，研究结果支持运动与学术学习结合的优势，为身体活动教育效果的日益增长的研究做出贡献。
