壹、 認知與學習、學業的關聯
有許多的研究證明，運動時會產生三種激素：多巴胺（dopamine）、血清素
（serotonin）與正腎上腺素（norepinephrine）。這三種神經傳導物質都會幫助學生 學習。多巴胺是正向的情緒物質，人在快樂情境下學習較有效果；血清素可以幫 助記憶，正腎上腺素可以使學生專注力增強(Meeusen &Meirleir,1995)。
Singh、Uijtdewilligen、Twisk、Mechelen 和 Chinapaw(2012)運動除了對有益身 體健康也和精神健康有關連，而現今研究顯示運動與增強腦功能和認知也有關聯，
從而對學習成績上產生正面的影響。定期參加體育活動還可以改善孩子在課堂上 的行為，增加更好地專注於這些學業課程的機率。頭腦是透過改變其功能和結構 特性的神經可塑性來適應不斷變化的需求，從而導致學習和掌握技能。在人類和 動物研究上一致性的證據表明，運動促進某些大腦結構的神經可塑性，從而促進
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認知功能。動物研究已經確定了神經發生，突觸發生，血管生成和神經營養因子 釋放的增強，表示介入運動訓練有益於認知作用的神經機制。綜合上述，運動可 能 會 觸 發 促 進 神 經 可 塑 性 的 過 程 ， 從 而 增 強 個 人 通 過 行 為 適 應 來 應 對 學 習 (Hotting&Roder,2013)。
在國內研究中也發現，運動對於兒童的工作記憶、抑制控制、視覺處理與認 知轉換，不論是在認知作業表現或是核磁共振成像在現今的研究中皆有發現正向 關係(林志謙、謝潄石， 2016)。而透過運動的參與能夠改善大腦及認知功能表現，
而此效益亦能從孩童的認知及學業上的表現觀察到(王駿濠等，2012)。據洪儷瑜 (2009)和曾世杰(1996)的研究中發現序列記憶與識字之間有顯著的相關，且能夠區 分不同國語文成就組的學生，工作記憶與中文閱讀或識字之間也有密切的關係，
且可以有效區別不同閱讀能力的學生。工作記憶與孩童課業表現的關係已被證實，
並有學者提出工作記憶的好壞與課業表現是有某種程度上的關係（Bull & Scerif, 2001;Monette et al., 2011）。執行功能與學習、學業也是有相關聯，Blair和Razza (2007)研究 111 名兒童發現執行功能的抑制性控制與早期數學和閱讀能力有密切相 關性。
貳、 運動與學業的關聯
Taras(2005)的評論認為，運動可能會產生一些正面影響，但長期的學習成績改 善尚無定論，此文獻提供了關於運動與學習成績之間的不確定性證據。Hillman 等 人(2009）研究 20 名 9 歲的學生介入中等強度急性運動對學校學業表現所涉及的認 知應用方面的影響，實驗使用跑步機行走 20 分鐘後進行認知測詴，包含注意力控 制的行為和神經電指標，於不介入急性有氧運動也進行認知測詴和隨後的認知測 詴，結果顯示有氧運動後相對於休息時間，在學業成績測詴中表現更好，結果得 出，急性中等強度的有氧運動可以改善學生對注意力的認知控制，並進一步支持
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將中等強度的有氧運動作為增加注意力和學習的一個促成因素。Singh等人 (2012) 進行了系統性的研究，發現運動與學業成績之間的縱向關係，雖然在縱向研究中 運動與學校成績之間的因果關係呈現正相關，但許多研究並未證明何種運動類型 和強度的運動與學業產生關連性最強。文獻中也出現了其他幾項研究，表明運動 與 學 習 成 績 之 間 存 在 正 相 關 關 係(Field,Diego,&Sanders,2001; Lindner,2002)。 Hillman等人(2009)和 Wilkinson(1993)的研究都指向，急性運動在學業成績上有正 面助益，觀察到改善閱讀成績提高，但拼寫和數學成績則不受影響。也有研究觀 察到在慢性有氧運動與數學成績的提高有關（Castelli et al., 2007; Coe et al., 2006）
但是說明用於評估學業成就這一方面的儀器可能不足夠敏感以檢測急性運動帶來 的細微改善。
儘管一些研究還沒有觀察到 運動與學業成績之間存在關聯(Tomporowski, Davis, Miller&Naglieri, 2008)，但尚無已發表的報告表明這些因素之間存在負相關 關係。有良好運動習慣與學業成績有正相關，甚至有研究指出，把部分學科的上 課時間改為運動課程，不但不會影響孩童的成績表現之外，反而能提高學習的效 率以及課業表現（Sallis, 2010）。Donnelly 和 Lambourne(2011）則提出針對運動
／身體活動、有氧／心肺適能、肥胖、認知功能及學業表現提出彼此之間的關係 圖（圖 2-3）。在國內的研究中有相同的結果，給予兒童中高強度的有氧運動訓練，
可以促進一般孩童注意力、執行功能，甚至學業上之成就表現(黃瑞祥等，2017)。
綜觀而言，絕大多數研究顯示運動能力與學習能力有相關性，而縱貫的研究 更支持了運動與學業表現的關聯性，運動與學習及認知的發展過程有一定的關聯 模式（陳弘順、黃意文、乃慧芳，2011）。不過尚未有研究表示運動與哪一項學業 表現有最大的關聯性。簡單而言，運動或體育課並不會影響學生的學業表現，相 反地，增加體育課時數或提高身體活動的時間可以提升學生的身體適能、上課學 習能力，甚至助於學生的學業表現。
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圖 2-3 學業表現與其促進因子的示意圖。引自“Classroom-based physical activity, cognition, and academic achievement,” by J. E. Donnelly & K. Lambourne, 2011, Preventive Medicine, 52(1), p. S37.
有氧/心肺適能
運動/身體活動
身體脂肪 認知功能 學業成就
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