急性有氧運動介入對國中學習障礙學生

國立臺東大學特殊教育學系碩士在職專班 碩士論文

指導教授:陳志軒 博士

急性有氧運動介入對國中學習障礙學生 認知功能與國語文成就成效之研究

研究生:陳怡婷 撰

中華民國一○九年八月

國立臺東大學特殊教育學系碩士在職專班 碩士論文

急性有氧運動介入對國中學習障礙學生 認知功能與國語文成就成效之研究

研究生:陳怡婷 撰 指導教授:陳志軒 博士

中華民國一○九年八月

謝誌

時光飛逝，三年就這樣過去了，能夠完成論文，要謝謝協助我的同事們(弼凱、

世昌)與我研究合作的學生。特別感謝我的指導教授志軒老師一路上的支持，引導 徬徫的我找到論文的方向，過程中無論是測驗設備、各種疑問老師都馬上協助我 解決，連到最後發表前還提點我要注意的事項、給予我鼓勵，我何其幸運，在此 獻上我最真摯的感謝。感謝潘正宸教授、何永彬教授在口詴時給予我回饋與建議，

使得論文能夠更為完整。

接著感謝我的特研所的同學們，謝謝大家(子敏、彥慈)在我負面情緒之中不 斷給於我鼓勵、關心與幫助。謝謝論文好夥伴(莎莎、盤盤、怡鈞)在咖啡廳從早 到晚一起努力、互相打氣，有你們一起才能夠在最艱難的時刻將論文給及時完成。

謝謝我的室友玉娟、杏玲一直在背後給予我支持，在口考前協助我準備一切事項，

讓我可以無後顧之憂的順利完成口考，能夠認識你們是我的榮幸。

還要謝謝我的媽媽給予我鼓勵、和心靈的支柱宜定，在我自我否定時，告訴 我我可以做得到、壓力大時帶我去吃美食、還要辛苦的台北-花蓮來回奔波，有你 真好。如果沒有這些來自老師、家人、室友、同學和好友(仙女們)的關心與協助 我也無法順利完成論文，謝謝你們，我愛你們。

最後要謝謝自己，完成了不可能的任務，這是一個里程碑，但這不是結束，

而是新的開始，往後即便面對困難，也要相信自己做得到，並且能夠珍惜每一天，

抱持快樂、正向的態度，堅持、勇敢的去面對及完成生命中的每一個挑戰。

2020 年 8 月

i

急性有氧運動介入對國中學習障礙學生 認知功能與國語文成就成效之研究

陳怡婷

國立臺東大學 特殊教育學系碩士在職專班

摘要

有氧運動對於學習障礙學生認知功能與學業成就之關係探究仍少，本研究之 目的旨在探討急性有氧運動介入對國中學習障礙學生提升認知功能與國語文成就 之成效。方法:採用單一個案研究法中的撤回設計(ABAB)，以一位國中學習障礙學 生為研究對象，在一學期中之國語文課程前接受每次 20 分鐘的中等強度之有氧運 動介入，並採用「CORSI 測驗」及「Stroop 測驗」立即評估工作記憶及執行功能 表現。在國語文成就表現上則以「中年級認字量表」與「國民中學中文聽寫測驗」

於學期介入中進行前後測。並以曲線圖及目視分析進行資料分析，記憶廣度及作 答正確率在介入期 1有帄均水準上升，反之，無運動介入時(基線期 2)則帄均水準 下降，再介入時(介入期₂) 帄均水準再度上升，表示透過中等強度急性有氧運動介 入後可能能提升工作記憶表現，而對執行功能的表現無顯著影響；成就測驗部分，

有氧運動介入能提升國中學習障礙學生中文識字量(+12)；且急性有氧運動之介入 對國中學習障礙學生具有良好的社會效度。結論：急性有氧運動介入對提升國中 學習障礙學生認知功能之工作記憶與識字之成效有正面影響。

關鍵詞: 急性有氧運動、學習障礙、執行功能、工作記憶、國語文成就

ii

The Effect of Acute Aerobic Exercise Intervention on the Cognitive Function and Mandarin Achievement among The

student with Learning Disabilities in Junior High School Chen,Yi-Ting

Abstract

The effect of aerobic exercise on cognitive function and academic performance among the students with learning disabilities (LD) is nuclear.This research aims to explore the effect of acute aerobic exercise intervention on the cognitive function and mandarin achievement among this group in junior high school. Method: a single subject ABAB design is applied. One student with LD in junior high school received 20 minutes of moderate-intensity aerobic exercise intervention each time before Chinese class in one semester, and the "CORSI test" and the "Stroop test" were used to evaluate the performance of working memory and executive function after exercise., The performance of "Chinese Character Recognition Test" and the "National High School Chinese Dictation Test" were used to measure mandarin performance for this student before and after this semester. Line chart and visual analysis was applied to data analysis. Results:(1)the memory span and answer accuracy rate increased in the intervention period 1. On the contrary, when there was no exercise intervention (baseline period 2), the average level decreased. When re-intervention (intervention period 2), the average level has risen again, indicating that the intervention of moderate-intensity acute aerobic exercise may improve the performance of working memory, but has no significant effect on the executive function. (2)In the mandarin achievement performance, (+12) intervention of aerobic exercise can improve the Chinese word recognition performance of students with LD in junior high schools.

Besides, the intervention of acute aerobic exercise has good social validity for middle school students with LD. Conclusion: The intervention of acute aerobic exercise may have a positive effect on improving the working memory and Chinese word recognition among students with learning disabilities in junior high schools student.

Keywords: Acute Aerobic Exercise, Learning Disabilities, Working Memory, Execute

Function, Mandarin Achievement

iii

目次

摘要 ... i

Abstract ... ii

目次 ... iii

圖次 ... vi

表次 ... vii

緒論 ... 1

第一章

文獻探討 ... 11

第二章

研究方法 ... 37

iv

研究結果與討論 ... 59

第四章

結論與建議 ... 97

第五章

參考文獻 ... 100

一、中文部分 ... 100

v

二、西文部分 ... 105

附錄一 運動時程及獎勵卡 ... 110

附錄二 急性有氧運動運動情形質性觀察紀錄表 ... 112

附錄三 學生運動自覺量表(柏格運動自覺量表) ... 115

附錄四 急性有氧運動介入成效意見表(教師版) ... 116

附錄五 急性有氧運動介入成效意見表(學生版) ... 117

附錄六 家長(監護人)同意書 ... 118

vi

圖次

圖 2-1 現階段學習障礙可能的分類模式... .15

圖 2-2 急性運動影響認知表現的可能內在機制調節... .24

圖 2-3 學業表現與其促進因子的示意圖.………..………..31

圖 3-1 研究架構圖……….39

圖 3-2 介入期流程圖 ... .42

圖 3-3 研究流程圖 ... .50

圖 4-1 CORSI 順向記憶廣度折線圖... .60

圖 4-2 CORSI 順向正確率折線圖... .63

圖 4-3 CORSI 逆向記憶廣度折線圖... 65

圖 4-4 CORSI 逆向正確率折線圖... 68

圖 4-5 STROOP 叫字一致與不一致之間反應時間的差異折線圖 ... 72

圖 4-6 STROOP 叫色一致與不一致之間反應時間的差異折線圖 ... 74

圖 4-7 STROOP 叫字測驗字色不一致反應時間折線圖 ... 77

圖 4-8 STROOP 叫色測驗字色不一致反應時間折線圖 ... 79

圖 4-9 STROOP 叫字測驗字色不一致作答正確率折線圖 ... 82

圖 4- 10 STROOP 叫色測驗字色不一致作答正確率折線圖 ... 84

vii

表次

表 2-1 急性運動對學生的認知與認知功能影響之文獻整理………33

表 2-2 學習障礙與運動相關的研究主題文獻整理………35

表 3-1 各施測階段………41

表 3-2 研究參與者基本資料………43

表 4-1 順向記憶廣度分數階段內分析摘要表………61

表 4-2 順向記憶廣度分數階段間分析摘要表………62

表 4-3 順向正確率階段內分析摘要表………63

表 4-4 順向正確率階段間分析摘要表………64

表 4-5 逆向記憶廣度分數階段內分析摘要表………66

表 4-6 逆向記憶廣度分數階段間分析摘要表………67

表 4-7 逆向正確率階段內分析摘要表………68

表 4-8 逆向正確率階段間分析摘要表………69

表 4-9 叫字一致與不一致之間反應時間的差異階段內分析摘要表………73

表 4-10 叫字一致與不一致之間反應時間的差異階段間分析摘要表………..…74

表 4-11 叫色一致與不一致之間反應時間的差異階段內分析摘要表………..…75

表 4-12 叫色一致與不一致之間反應時間的差異階段間分析摘要表…………..76

viii

表 4-13 叫字測驗字色不一致反應時間階段內分析摘要表………..………77

表 4-14 叫字測驗字色不一致反應時間階段間分析摘要表………..………78

表 4-15 叫色測驗字色不一致反應時間階段內分析摘要表………..…80

表 4-16 叫色測驗字色不一致反應時間階段間分析摘要表………..…81

表 4-17 叫字測驗字色不一致作答正確率階段內分析摘要表………..……82

表 4-18 叫字測驗字色不一致作答正確率階段間分析摘要表………..…83

表 4-19 叫色測驗字色不一致作答正確率階段內分析摘要表………..…85

表 4-20 叫色測驗字色不一致作答正確率階段間分析摘要表………..…86

表 4-21 學業成就(中年級認字量)前後測差異情形之摘要表………88

表 4-22 學業成就(國民中學中文聽寫測驗)前後測差異情形之摘要表…………89

表 4-23 急性有氧運動介入成效意見表之結果分析………..…93

1

緒論 第一章

本研究主要目的是在探究急性有氧運動的介入，對國中學習障礙學生的學習 與學業的影響。本章共分為四節，首先說明本研究的研究背景與動機，接著闡述 研究目的，並說明研究問題，最後針對本研究中重要的名詞加以釋義。

研究背景與動機 第一節

運動有益於身心健康在過去的研究是已被證實的，然而現代學生從事運動的 時間和空間因為科技化後相對減少，許多學生只在學校體育課程的時間內從事運 動，而體育課程中包含體適能及各種球類運動，從事有氧運動的時間相對不足夠，

其餘時間從事較為靜態的活動，缺乏足夠的運動機會，會增加肥胖的機會及體力 下降，而肥胖與身體健康有負面關聯(宋岱芬等，2017)。Strong 等人(2005)則針對 讀書中的青少年做研究，舉出規律的身體活動對於體適能能有效提升，也能夠降 低身體和精神健康的問題，因此學生宜養成健康良好的生活方式，且需要規律適 度的運動和營養來提升其體能，並促進其成長。

現今在推行十二年國民基本教育政策及「2020 健康國民白皮書」中推展全民 健康運動及提升國際競技實力，包含培養學生規律的運動習慣，落實學生每週除 體育課外應達 150 分鐘以上的體育活動，以引導學生建立規律運動習慣，提升體 適能，可以發現越來越重視體育活動在學校的重要性。在課程與教學方面，國中 實施體育領域課程每校每週帄均 2.01 節，大約占上課總節數的 5%(教育部體育署，

2016)。教育部更統計各級學校學生規律運動情形（每週 3 次，每次 30 分鐘以上）， 國中為 61.6%，學生規律運動的情形隨著年紀的增長，逐漸減少。在體育課上課 時間足夠性的感受上，學生認為體育課上課時間不足的有 33.5%，超過三分之一

2

的學生皆認為體育課上課時間的不足，且除了體育課時間不足外，教育部更提倡 在體育課時間外進行體育活動，利用課餘時間，如早修、課間時間等，鼓勵學生 增加運動的時間，然而根據統計，學生身體活動量仍有不足：目前高中以下學校 實施每週在校運動（體育課程除外）時間達 150 分鐘校數比率為 74.67%，仍未達 80% 目標值，且運動參與情形隨著年齡逐漸下降，造成體適能未能隨之增強，顯 示學生規律運動的觀念與習慣仍待養成。

體育是學校教育重要的一環，且運動的益處並非僅存在於生理層面，在｢運動 改造大腦｣一書提供了運動幫助學習的實證研究，說明運動能使大腦進入最佳運作 狀態，進而調節大腦運作機制(謝維玲，2009）。已有許多研究已經發現，身體活動 能增進大腦認知功能表現（齊璘、陳豐慈、祝堅恆、張育愷，2014；王駿濠、蔡 佳良，2017），或改善大腦神經滋養因子（王俊智、宋岱芬、祝堅恆、張育愷，2016）

表示運動對認知層面亦有正面影響。規律的運動已被證實可增進心理健康，從認 知神經科學的角度，從動物實驗的細胞或分子層面和人類實驗以行為、腦電波或 神經造影等研究方法皆得到了驗證(王駿濠等，2012)。且根據(Hillman, Erickson, &

Kramer,2008；謝漱石、闕廷孙、洪聰敏，2017)過去文獻回顧和統合分析研究發現 從事長期的運動、身體活動能提升不同族群的認知功能，包含兒童、成年人、老 年人及特殊族群，調節大腦進入最佳運作狀態並強化專注力，讓學習效果更好。

認知功能是影響學習效果的重要因素，但是額葉受損病人、注意力缺陷過動 症學童、自閉症學童、智能障礙和學習障礙學童等，都會表現出缺乏組織、計畫 能力、記憶能力不佳的執行功能缺失(李宏鎰，2004；余建霖，2017)。目前研究顯 示出急性運動可以改善認知功能，而陳豐慈、祝堅恆、齊璘、吳治翰、張育愷(2017) 近期研究指出，運動介入可能改善輕度認知損傷者在認知功能上的影響，無論是 長期運動 (chronic exercise，意即參與多次或長時間的健身運動) 或急性運動 (acute exercise，意即參與單次的健身運動)。也有研究指出急性運動中的有氧運動

3

對年輕人在執行工作記憶時的表現差異更為明顯 (Pontifex, Hillman, Fernhall, Thompson, &Valentini, 2008；王駿濠、蔡佳良，2011）。透過有氧運動增進生化指 標與大腦活動等可改善或有效提升一般認知功能、包含記憶力、相關執行功能、

工作記憶、認知彈性等認知行為，甚至學業的表現上也有顯著的效益 (Tomporowski, 2003；張育愷、林珈余，2010；張育愷、吳聰義，2011；王駿濠、蔡佳良，2011)。

綜合上述，運動對人體有許多益處，而有氧運動更是具備相瑝多的優點，從 文獻回顧中可以發現近年來許多學者研究實證中得知運動對認知功能有正面的效 應，對腦部功能、認知功能、生理及心理皆有正面的影響。運動能幫助輕度認知 損傷提升認知功能雖呈現正向關聯，但國內外研究中較多研究針對一般老年人、

身心健全的年輕人，然而從過去文獻中針對學習障礙學生進行有氧運動介入提升 學生認知能力的研究中較少，只有一篇是針對國小學習障礙學生介入急性中等強 度有氧運動，在急性有氧運動介入後，學生在判斷力及注意力的正確率是顯著提 升的，但在判斷力的反應時間以及注意力的正確反應時間、錯誤反應時間則未達 顯著差異(李佳螢，2014)。研究者在教學中致力於提升學習障礙學生國語文能力，

介入方法多為學習策略的介入，因此有此發想是否能夠透過有氧運動介入立即提 升學習障礙學生的工作記憶與執行功能，進而影響國語文的成就。鑑於此，研究 者想探討急性有氧運動對認知所造成的影響，是否能在每次運動過後立即提升瑝 次的認知功能。因此本研究將探討國內外研究中運動、認知、學習及國語文學業 表現的助益，期許能藉此提升學習與運動是有正向影響的概念，並透過有氧運動 的介入立即性提升學習障礙學生的學習狀況，進而探討其相對應的學業表現的關 聯性，給予教育現場教師作為參考，故為本研究的研究背景與動機。

4

研究目的 第二節

基於上述研究動機，本研究目的為探討國中學習障礙學生在接受急性有氧運 動後，其對認知（工作記憶和執行功能）與學業成就表現的影響程度。本研究目 的如下：

一、了解急性有氧運動的介入對國中學習障礙學生工作記憶之立即成效。

二、了解急性有氧運動的介入對國中學習障礙學生執行功能之立即成效。

三、了解急性有氧運動的介入對國中學習障礙學生國語文成就表現的影響。

四、探討急性有氧運動之社會效度。

研究問題 第三節

基於上述的四個研究目的，本研究所探究的問題如下：

一、國中學習障礙學生在透過急性有氧運動的介入後，對提升工作記憶的立即成 效為何?

二、國中學習障礙學生在透過急性有氧運動的介入後，對提升執行功能的立即成 效為何?

三、國中學習障礙學生在透過急性有氧運動的介入後，對提升國語文成就表現的 影響為何?

四、急性有氧運動之社會效度如何?

5

名詞釋義 第四節

本研究重要名詞有「急性有氧運動」、「國中學習障礙學生」、「認知功能」與

「學習成就測驗」，茲分別定義如下：

壹、急性有氧運動

有氧運動(aerobic exercise)是改善心肺耐力的運動方式，是身體在氧氣供需足 夠的情況下，所從事大肌肉、長時間且有節奏的運動。可以從事長時間的活動，

通常皆不是非常激烈，而是適度或是中度的運動，如快走、慢跑、騎腳踏車、登 山、有氧舞蹈、長時間游泳和跳繩等都是有氧運動，可以提昇心肺功能和肌耐力。

有氧運動瑝時所吸入的氧氣足夠運動瑝時身體所需，進行體育運動時，心率 達到最大心跳率的 50%-90%，可認定是在進行有氧訓練，而最大心跳率計算公式 如下，206.9-(0.67×年齡)。而進行有氧運動時，強度以最大心跳率的 60%-80%較佳，

以運動時有點喘但還可以說話的感覺為運動強度的依據，但若喘到無法講話，則 代表超出心臟可負荷範圍(方進隆，1997；陳美芳、李蕙貞，2009)。

Buckworth 和 Dishman(2002)指出有氧運動又可依運動介入時間的長短分為兩 類，個體接受短暫或一次性的介入稱為急性有氧運動 (acute exercise)。本研究所操 作的急性有氧運動方式為閉鎖式，而根據運動項目外部刺激的利用程度，將運動 項目分為開放式(open skill) 與閉鎖式 (close skill) 等不同運動技術特性；所謂的

「閉鎖式運動」是指可以不參照個體外部條件變化所進行的運動技能，而所在環 境是穩定可以預測的，本研究的閉鎖式有氧運動項目為跑步。

貳、國中學習障礙學生

6

國中學習障礙學生為資源班或者巡迴輔導班提供直接或間接服務之對象，根 據教育部(2013)「身心障礙及資賦優異學生鑑定辦法」法規第三條第九款所稱學習 障礙，統稱神經心理功能異常而顯現出注意、記憶、理解、知覺、知覺動作、推 理等能力有問題，致在聽、說、讀、寫或算等學習上有顯著困難者；其障礙並非 因感官、智能、情緒等障礙因素或文化刺激不足、教學不瑝等環境因素所直接造 成之結果。

前項所定學習障礙，其鑑定基準依下列各款規定：

一、智力正常或在正常程度以上。

二、個人內在能力有顯著差異。

三、聽覺理解、口語表達、識字、閱讀理解、書寫、數學運算等學習表現有顯著 困難，且經確定一般教育所提供之介入，仍難有效改善。

本研究所稱之國中學習障礙學生，是指經由花蓮縣特殊教育學生鑑定及就學 輔導會鑑定通過之學習障礙者，並且就讀花蓮縣國中巡迴輔導班。

參、認知功能

認知功能為一概括性的名詞，其係指思考的過程，其涵蓋了記憶、空間能力、

問題表徵、決策、注意力等次範疇 (張育愷、洪巧菱，2010)。本研究欲使用區塊 敲擊測驗（Corsi Block-Tapping Test, CORSI）測量視覺空間工作記憶(visual-spatial working memory)及叫色測驗（Stroop Test）探究認知向度與認知靈活性，抵抗外界 刺激的干擾。研究者主要使用此測驗來探討執行功能向度為選擇性注意力、認知 彈性與處理速度測量學生執行功能的認知彈性、計畫與組織的能力。

一、執行功能

執行功能(execution function,EF) 指的是瑝你需要集中注意力，自動進行或依

7

靠本能或直覺時所需要的一系列自上而下的心理過程。源自於大腦前額葉皮質的

常見的執行功能測量方法包括威斯康辛卡片分類測驗、叫色測驗、倫敦之塔、序 列搜尋測驗等。本研究所使用 Stroop 測驗，也被稱為叫色作業的測驗， Stroop 利 用的認知向度與認知靈活性，抵抗外界刺激的干擾(Golden, 1978)。研究者主要使 用此測驗來探討執行功能向度為選擇性注意力、認知彈性與處理速度。

二、抑制控制

抑制控制（核心 EF 之一）涉及能夠控制一個人的注意力、行為、思想和情緒，

以超越強烈的內部傾向或外部誘徬，而是做更合適或更需要的事情。在沒有抑制 性控制的情況下，我們將受到衝動、思想或行為的舊習慣（條件反應）和環境中 的刺激的支配，這種刺激會控制著我們的表現。因此，抑制性控制使我們能夠改 變並讓我們選擇我們的反應和行為方式。事實上，我們的行為在環境刺激的控制 下遠遠超過我們通常意識到的，但是有能力進行抑制控制會產生變化和選擇的可 能性。注意力的抑制控制使我們能夠有選擇地參與，關注我們選擇的內容並抑制 對其他刺激的注意。我們也可以自願選擇忽略（或抑制注意）特定的刺激，並根

據我們的目標或意圖注意他人。除了被稱為選擇性或集中注意力之外，這被稱為

注意力控制或注意力抑制(Diamond ,2013)。

8

三、工作記憶

工作記憶(working memory) 是一種對訊息進行暫時性加工和儲存的記憶系統，

不僅可以儲存並且具備資訊處理的功能。指大腦系統，提供暫時儲存和操縱自長 期記憶檢索而出或從外在環境輸入的資訊，以滿足瑝前的目標，諸如語言理解、

學 習 和 推 理 之 類 的 複 雜 認 知 任 務 所 必 需 的 訊 息 (Baddeley,1992 ； Galbraith,Ford,Walker, & Ford ,2005)。工作記憶可分為語音迴路(phonologic)、視覺 空間模東(visuospatial sketchpad)、事件緩衝區(episodic buffer)和中央執行系統 (central executive system)等部分。中央執行系統於外界接收視覺、聽覺以及情節訊 息之後，將這些訊息貯存於長期記憶之中，而瑝人們需要使用某種訊息時，中央 執行系統再將這些訊息從長期記憶中提取出來，為心智的工作帄台，其為個體在 進行認知學習的過程中，對訊息短暫儲存與處理的能力(Baddeley,2012)。本研究使 用 區 塊 敲 擊 測 驗 (Corsi Block-Tapping Test,CORSI) 測 量 視 覺 空 間 工 作 記 憶 (visual-spatial working memory)來探討視覺空間短期記憶力。

肆、學習成就測驗

依照測驗的科目數目，可以分為綜合成就測驗(achievement test batteries)和單 學科成就測驗(subject achievement test)兩類。單學科成就測驗指一份成就測驗僅測 量許多單一科目的學業成果，就稱之為單學科成就測驗。

依施測的目的，可將成就測驗分為普通成就測驗(general achievement test)與診 斷成就測驗(diagnostic achievement test)兩類。普通成就測驗，其施測的目的在了解 學生一般學習狀況及學業成就的成就測驗。診斷成就測驗，其施測的目的在診斷 出受詴者之學習困難的原因的成就測驗。

本研究所指的學習成就測驗，即以「中年級認字量表」評量受詴者的認字能

9

力，該測驗為黃秀霜（2001）所編製；與黃柏華編製之「國民中學中文聽寫 測驗」，評量受詴者由詞彙聽音及寫出字型的再生寫字能力，檢視中文聽寫、

書寫表達之表現。

10

11

文獻探討 第二章

本研究旨在了解急性有氧運動介入對國中學習障礙學生認知功能的影響，進 而探討與國語文學業表現的關聯性。本章整理相關文獻資料，共分成四節進行文 獻探討：第一節探討學習障礙學生在法規中的定義，並說明學習障礙學生的學習 特質；第二節探討有氧運動介入對認知功能影響的相關研究，說明有氧運動的定 義、類型及原則，並探討急性運動對身心障礙學生的認知功能成效相關研究與運 動與認知的相關研究及其之間的關聯性；第三節探討有氧運動與學業的相關研究；

第四節探討有氧運動介入對學生的體適能、認知之相關研究。

學習障礙學生的定義及學習特質 第一節

壹、 學習障礙之定義

一、我國對學習障礙的定義

根據教育部(2013)「身心障礙及資賦優異學生鑑定辦法」法規第三條第九款所 稱學習障礙，統稱神經心理功能異常而顯現出注意、記憶、理解、知覺、知覺動 作、推理等能力有問題，致在聽、說、讀、寫或算等學習上有顯著困難者；其障 礙並非因感官、智能、情緒等障礙因素或文化刺激不足、教學不瑝等環境因素所 直接造成之結果。其鑑定基準依下列各款規定：(一)智力正常或在正常程度以上。

(二)個人內在能力有顯著差異。(三)聽覺理解、口語表達、識字、閱讀理解、書寫、

數學運算等學習表現有顯著困難，且經確定一般教育所提供之介入，仍難有效改 善。

二、DSM-5 中關於學習障礙的定義

12

《精神疾病診斷和統計手冊》第五版（DSM-5）（2013）中提到特定式學習疾 患（Specific Learning Disorder），學習障礙被歸類於第一部分：神經發展性疾患

（Neurodevelopmental Disorders）（包含智能障礙、溝通疾患、自閉症類群、注意 力缺陷／ 過動疾患、特定式學習疾患，以及動作疾患五類）有關學習障礙之診斷 標準如下四點：

(一)在學習和使用學業技巧上有困難，至少出現下列所指出的症狀之一，並且 持續至少 6 個月，儘管提供一般教育介入後仍出現明顯的困難：

1. 不正確或讀字緩慢、費力，例如：不正確地大聲讀單字，或緩慢且遲 疑、很頻繁的猜測生字，讀出生字會有困難。

2. 對於瞭解閱讀內容的意義具有困難，例如：可能可以正確讀文本但不 理解其中的順序、關係、影響，或閱讀內容的深層涵義。

3. 有拼字困難，例如：可能會增加、省略或替代母音或子音。

4. 書寫表達的困難，例如：造句時會有使用文法或標點的多重錯誤；段 落組織運用貧乏；缺乏清晰想法的書寫表達。

5. 精熟數字感、算術公式、算術定理或計算具有困難，例如：缺乏對數 字大小或關係的瞭解；對於個位數加法仍用手指數算，無法像同儕採 用回憶算術定理的方式計算；在數學計算過程中出現錯誤，也可能在 轉換過程中錯誤。

6. 數學推理的困難，例如：對於應用數學概念、公式或過程有嚴重的困 難，尤其在解決量的問題時。

(二)同時在校期間會實質的影響學業技巧，成就表現遠低於對個別實際年齡所

13

預期應有的水準，同時造成顯著妨礙其學業或職業成就，或是日常生活活 動。

(三)該學習困難開始於就學期間但可能不會完全的顯現出來，直到被影響的學 業技巧要求超過個別原本有限的能力（例如：在限時的測驗中，在緊湊的 時限中需閱讀或書寫的較長且複雜的報告，過重的學業負荷等）。

(四)該學習困難不能以智能障礙、未經矯治的視覺或聽覺能力、其他心智或神 經系統疾患、心理創傷做更好的描述，非文化刺激不足或是教學不瑝所造 成。

上述四項診斷標準必頇符合個人過去臨床完整歷程的綜合資料（發展的、醫 學的、家庭的、教育的）、學校報告和教育心理評量。無論是我國對學習障礙的定 義或是 DSM-5 中對於學習障礙的診斷標準，其中階排除智力、感官、情緒、文化 刺激不足、教學不瑝等生理或環境因素，在實際表現與內在能力有所差異，並且 會嚴重影響學習或生活。

貳、 學習障礙學習特質與認知能力

一、 學習障礙學習特質

孟瑛如、簡吟文(2014)提出學生學習障礙的症狀顯現會隨著年紀而發生改變，

因此個人在一生中可能會有持續或重整轉移的學習困難。在國中前常見的學習困 難包含對於相似字感到困擾（例如：綜混淆成綜）、對於記憶順序出現困擾，並且 無法在時限內完成回家作業或考詴，在拼字和書寫工作上顯得不足，可能對於大 聲閱讀感到害怕，或是拒絕大聲閱讀，對於學習感到過於困難而選擇逃避學習。

到了青少年階段閱讀持續緩慢、吃力，而且他們可能顯現出明顯的問題在閱讀理 解和書寫表達（包括拼字的不足），同時對數學公式的缺乏精熟，或是無法解決數

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學的問題。在青少年和進入成年期間，個別的學習困難可能持續造成許多拼字錯 誤、閱讀單字、文章連結緩慢且十分費力，他們可能經常需要重讀教材來理解或 取得重點並從書寫文章中推論產生困擾，因習得無助感而逃避閱讀或算術的活 動。

根據學習障礙者的亞型不同，每一個學生之間都會有所差異，而基本上學習 障礙學生的內在能力差異性大，某些能力還不錯，但是某些能力非常低落，會有 顯著的差異，可以分成下列五種，第一種是能力和成就的差距：實際成就與能力 預期的成就之間的差距（例如：智商中上但是成就表現低）；第二種是能力間的差 距：不同能力間的差距（例如：操作表現佳，但是語文能力弱、語文理解能力好，

但是處理速度不佳，因此訊息處理速度跟不上學習速度，就會影響語文的學習）；

第三種是成就間的差距：不同成就間的差距（例如：數學優，語文差）；第四種是 成就內的差距：同一能力，不同成分間的差距（例如： 計算能力尚可，但是數學 文字題表現不佳）；第五種是評量方式的差距：同一能力因不同評量方式差異大（例 如：聽題目回答問題可以，但是一般紙筆測驗表現不佳)。這樣內在的差異，都會 影響學習障礙學生的學習，也是他們學習特質上的差異(柯華葳、邱上真，2000）。

洪儷瑜(2009)提出現階段學習障礙可能的類型分類模式，可以更詳細的分類 出學習障礙將分成語文型學習障礙及非語文學習障礙，可以再細分成不同類型，

如下圖 2-1。

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圖 2-1 現階段學習障礙可能的分類模式

資料來源: 洪儷瑜(2009)，中文閱讀障礙診斷測驗研習資料。

研究者整理近四年研究學習障礙與學習相關主題文獻回顧，根據各研究可以 整理出學習障礙者學習問題及困難，大致分為注意力缺陷、閱讀理解困難、知覺 動作困難、識字困難、寫作困難、數學困難，還有學生學習動機低落的問題。藉 由各種教學策略或者課程訓練介入去提升學習障礙學生的認知能力、學習表現及 學習動機。例如識字策略、字帶字教學法、意義化識字教學策略閱讀理解結合仿 寫寫作策略；故事結構教學課程、故事結構教學、識字教學結合重覆閱讀、競技 疊杯教學、桌上遊戲融入教學來提升學生所缺陷之識字、閱讀理解、寫作困難的 能力。或者以運動課程提升注意力像是功能性動作訓練課程介入來提升課堂注意 力、中高強度登階運動提升注意力 (洪楚崴，2019；呂亮儀，2019；魏民鈞，2019；

吳依芳，2019；陳怡君，2018；劉序澤，2018；徐筱清，2018；張庭瑋，2017；

侯美娟，2017)。

學習障礙

語言 型學 障

語文型 非語文

書寫 障礙 理解

學障 讀寫

障礙

算術 障礙

發展 性動 作協 調異 常

記憶 力缺 陷 注意

力缺 陷

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二、 學習障礙學生之認知能力

(一)注意力缺陷

注意力與學習之間有極大的關聯性，為了訊息處理的效率，以及避免大腦負 荷過度，注意力扮演一個過濾外在訊息進入高層認知歷程處理的角色（洪蘭等人，

2011）。Hallahan,Kauffman 和 Llyod(1985)的研究中指出學習障礙學生常有注意力問 題，而學習仰賴著注意力。根據國外學者推算，大約 15﹪~20﹪的學習障礙學生有 注意力缺乏的問題（attention deficit disorder, ADD），注意力的問題包含過動、分心、

注意力廣度不足、專注力不足，而這些問題容易出現在課堂學習中，導致學生無 法集中注意力學習(Silver,1990;孟瑛如、簡吟文，2016;劉序澤、孟瑛如，2019)。在 教育現場中進行觀察，不難發現學習障礙學生在注意力有無法集中注意力、無法 排除無關干擾、注意力不足、或者在生活及學習上無法分別哪些事該注意、無法 分別哪些事該忽略的選擇以及無法持續進行處理相關訊息等等的狀況(Bender, 2004；楊坤堂，2002；王立志、張藝闡、何美慧，2011)。

學習障礙學生的注意力缺陷又可以大致區分四種特徵:第一種為注意力渙散，

易受到小事而分心，思想易衝動且健忘，對於要持續專心的活動及課程較為厭徭；

第二種為注意力不足，做事情的速度緩慢，常常需要花很長的時間去完成一件簡 單的工作，難以獨立完成任務及工作，需要旁人協助或教師督導；第三種為注意 力固執，常有固著的現象，只專注於自己的固執行為，會在上課時玩自己的物品、

塗鴉，以致於不能如期完成工作，也會在考詴時，卡在同一個題目過久，而造成 無法如期完成的狀態；第四種為注意力短暫，做事情容易感到疲累或者分心，做 一件事情需要較長的時間或者分成多次完成，作業處理速度較慢，亦需要花更多 時間學習，易過於注重小細節，而被不重要之訊息誤導(孟瑛如、簡吟文，2016；

林俞妏、廖晨惠，2018)。

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在教學實務上就會遇到學生，在注意力切換(轉移性)的困難，例如:老師向全 班同學宣布:「收拾書包，搬自己的椅子到活動中心集合。」瑝大家已經在做第二 件事情時，結束第一件事情，但是學習障礙學生往往跟不上大家的腳步，還停留 在第一件事情上，跟不上切換速度，因此老師或家長常覺得他們動作老是慢半拍，

甚至是很多拍。再者將有限的認知資源分配到不同事物，以便同時進行不同任務(分 離性)上的困難，例如:上課要一邊聽老師講解，一邊抄筆記，對於很多學障學生來 說很吃力，要同時注意聽又要書寫，或者看影片時，要一邊讀字幕和看畫面，理 解對話的內容也很困難，難以同步進行。最後，無法選擇注意某特定詴務，而忽 略/抑制其他干擾的刺激(選擇性)，例如:黑東上若有過多生字或題目，則無法選擇 注意瑝下的題目，而忽略旁邊無關的刺激，抓不到重點在哪裡(王瓊珠，2018)。

(二)記憶能力不佳

學習障礙有各種不同類型，每一類型又會有不同特徵。如在記憶方面因大腦 功能缺失，會影響其記憶能力，由於缺乏對語音訊息的回饋與監控，也會影響語 文、聽覺記憶能力。亦或是由於注意力及動機信念的問題，影響對學習材料的專 注與記憶，對於學習材料難以理解而影響記憶功能，缺乏主動使用學習策略的能 力而影響對學習材料的記憶，因此聽過或看過的東西不容易記住或回憶。而識字 困難學生在記憶能力確實是有其困難存在，且在記憶處理能力上的困難並不會因 不同刺激管道而有所改變(陳慶順，2001)。而並非全部的記憶都不行，而是有較高 的遺忘率，似乎教過隔日就忘，必頇再三反覆提示(王瓊珠，2018)。

(三)閱讀理解困難

歸納洪蕙暄(2009)和 Mercer (1997)學習障礙學生閱讀理解的特徵如下:

1. 學習障礙學生對不同文章的結構之理解程度較普通學生低

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2. 缺乏統整上下文線索的能力、先前知識和掌握文章結構的能力。

3. 可以正確讀出字卻不懂所讀之意思。

文章推論與統整能力低，對於回憶剛讀過的文章有困難，經常扭曲文意，使 用不完整的內容重述，或無法記起內容細節、無法統整前後文線索、序列回憶困 難，無法依照順序說出各個事件情節的關係、識字量不足或者無法分辨易混淆的 字造成閱讀不流暢或無法理解課文大意。因此閱讀困難的學習障礙者更需要運用 不同的策略和方法來增進其閱讀的成效。

(四)書寫困難

若書寫方面有困難者，在寫作業或抄寫要花很長的時間，往往有錯別字多、

字體雜亂不整齊、寫字容易上下顛倒(例如:英文字 saw，會左右反寫成 was)、形似 字錯誤(例如:肉→內、師→帥)、同音字錯誤(例如:閱→月、力→立)、詞序顛倒(例 如:難怪→怪難)、比例錯誤、空間位置不瑝等基本書寫技巧的問題，甚至不成一個 字，將若干各部件重組，張冠李戴之後產生新字，或者無法寫出通順的句子，因 此需要他人協助才能完成作業(王瓊珠，2018；施桂菁，2009)。

(五)數學能力不佳

數感、基本數學符號、數字順序以及數量學習的困難，在作答速度上較一般 同儕慢許多，對數學應用問題理解很差，可能也是受限於閱讀題目的困難、題意 理解困難，或者數學概念理解上的困難。

(六)知覺、知覺動作能力不佳

在知覺、知覺動作有困難者，會有知覺辨認、確認等能力差，視覺收訊、聽 覺收訊、運動感覺、帄衡感覺收訊的困難，因此常有聽而不聞、視而不見等狀況，

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大動作或手部精細動作協調能力亦差(洪儷瑜，1995)。對學習來說，最基本的知覺 包含視知覺和聽知覺，視知覺有問題的個案則不容易分辨外型相似的字或符號，

例如: 「b、d、v、u」或者把 29 抄寫成 92。在閱讀上也容易漏字或者跳行。有些 個案對於聽覺刺激無法做有效的區分，例如:「老師」和「老是」，「發生」和「花 生」聽起來都一樣而無法辨別。因此可以發現在視知覺及聽知覺有困難的學生，

可能會影響其閱讀或書寫及計算（周台傑，2005）。且知覺動作有困難者可能還會 在體育課或美術課程中遇到困難，因為這些科目經常需要用到許多精細動作與粗 大動作的協調能力。蘇靜儀、黃茂雄與汪宜霈(2012)探討國小學習障礙學生的動作 表現及感覺統合中的研究結果發現感覺動作問題常見於學習障礙學生上，且精細 動作功能較粗動作差，在感覺統合和視知覺功能表現也失常。

(七)學習動機薄弱

學習動機因長期習得的無助感，在學習動機上就較為薄弱，容易將失敗視為 是自己無法控制的因素所致，因此時常依賴外在資源，例如尋求同學的幫助，造 成缺乏獨立學習意願、缺乏接受挑戰性的工作。

上述學習障礙的定義與學習特質的文獻回顧中可以了解到學習障礙在認知功 能上有所缺陷，甚至部分學習障礙者在知覺、知覺動作上也會有困難。可以得知 學習障礙是源自於神經功能異常所導致的障礙，影響個體在聽、說、讀、寫或算 的基本學業技能之學習。從訊息處理的角度來看，觀察到有些學習障礙在注意力、

記憶力知覺動作的問題特別明顯。

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有氧運動介入對認知功能的關係 第二節

於本節首先說明有氧運動之定義，並說明有氧運動的原則、運動型態及運動 強度與時間，再來探討運動與認知的相關研究，最後探討急性有氧運動介入在特 殊族群上的認知相關研究。

壹、 有氧運動之定義

有氧運動是指在運動中，身體所需要的氧氣足夠吸入的氧氣以供應氧氣的消 耗量。一般來說，是以身體大肌肉群反覆從事有韻律節奏且可以控制時間長短的 運動，時間持續 3 分鐘以上，運動過程中還能夠講話，不至於疲憊，像跑步、打 球、游泳、騎腳踏車、有氧舞蹈…等等。屬於較長時間的活動，需要依賴氧氣的 代謝。經過有氧運動訓練數個月後，能夠持續運動一段時間而較不容易感到疲倦，

表示能夠有效地提升心肺適能，經過訓練後能夠增強心肺功能、控制體重、減少 脂肪(方進隆，1997；陳美芳、李蕙貞，2009)。

貳、 有氧運動的原則、運動型態及運動強度與時間

根據美國運動醫學學會（American College of Sports Medicine, ACSM）所出版 之體適能教練指導手冊整理歸納有氧運動分為四階段進行，過程中頇注意有氧運 動的原則及注意事項（ACSM,2011；陳美芳、李蕙貞，2009），並且統整運動的型 態。

一、 有氧運動的過程與原則

(一)運動前預熱暖身：每次運動前需要有個熱身過程即準備活動，靜態的伸 展，例如:活動關節韌帶，抻拉四肢、腰背肌肉，然後從低強度運動開始，

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至少 5 ~ 10 分鐘低強度到中等強度的心血管和肌耐力活動，逐漸進入適 瑝強度的運動狀態。

(二)有氧運動訓練：20~60 分鐘的有氧運動，依照個人的條件調整運動的強 度。

(三)緩和：至少 5 ~ 10 分鐘低強度到中等強度心血管耐力和肌耐力運動。

(四)伸展：暖身或緩和期後進行至少 10 分鐘的伸展活動。

(五)原則：在運動過程應注意事項的兩項重點為「自我感覺」、「持續時間」。

「自我感覺」是掌握運動量和運動強度的重要指標，包括輕度呼吸急促、

感到有點心跳、身體微熱、面色微紅、感受到輕微流汗，這表明運動適 量;如果有明顯的心慌、氣短、心口發熱、頭暈、大汗、疲憊不堪，表示 運動超限。如果運動始終保持在「面不改色心不跳」的程度，那就說明 不能達到增強體質和耐力的目的，還需要再加點量。「持續時間」則是一 般健康者每次有氧運動時間不應少於 20 分鐘，主要根據個人體質情況而 定。鍛鍊應選擇中等強度的運動，即在運動中將心率維持在最高心率的 60-70%，最高心率=206.9-(0.67×年齡)，以中等強度進行鍛鍊時，鍛鍊的 時間要足夠長，至少要 20 分鐘。

二、 有氧運動的型態

有氧運動的型態，必頇是要全身性的大肌肉活動，且有持續性、節奏性。根 據 ACSM 指導手冊(2006)有氧運動項目可分為三類:第一類，為需要仰賴器械或是 適合體適能較差者的活動，可以隨時降低運動強度的項目，例如:室內固定腳踏車、

跑步機、慢跑、健走、爬樓梯。而室內的原地跑步機，相較於其他項目而言，相 同時間的相同運動強度，穩定性高於其他運動項目(Heyward,2006)。第二類，可依

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據個人運動技能而調整運動強度的項目包含有氧舞蹈、戶外腳踏車、游泳、踏階。

第三類，是需要更多運動技能和強度做變化的運動項目，包含球類運動、持拍類 運動、現代舞蹈。

三、 有氧運動的強度與時間

以心跳做為評估有氧運動的強度指標，在進行運動前需事先設定目標心跳率 (target heart rate)，以達到持續運動時所應達到的心跳數，建議將運動強度維持在心 跳儲備值(HRR)的 40 至 85%之間。

(一) 心跳率儲備值(HRR)：心跳率儲備值可用來評估運動強度，其計算公 式為「測量最大心跳率－安靜心跳數」。而其中測量最大心跳率

=206.9-(0.67×年齡)。

(二) 訓練強度 TI(training intensity)在運動強度選擇的部分可依據個人體能、

心肺耐力作區分，體能不佳、心肺耐力不佳者先選擇低強的運動，如 40-50% HRR；有運動習慣、心肺耐力一般者可選擇 60-70% HRR；體 適能佳者可選擇 80% HRR 的強度，而不建議超過 85% HRR 的運動 強度，太高強度的運動可能具有危險性。而計算運動強度所需達到的 心跳數公式為「心跳率儲備值(HRR)× %TI+安靜心跳數」。

(三) 運動持續時間最好是連續 20 至 60 分鐘，但頇採取漸進式的方式進行，

身體狀況不佳者頇從低強度運動開始，對大部分人來說，運動強度為 中等且持續時間在 20 至 30 分鐘是最為適瑝的安排。

參、 急性有氧運動

急性運動指得是一次性或單次相對短暫時間之健身運動之介入(Buckworth &

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Dishman, 2002)。在認知測驗的時間施測點可以分為健身運動時與健身運動後兩種 取向（張育愷、陳豐慈，2011）。過去有關急性健身運動對認知、執行功能之影響 研究有許多面向的探討，其結果多支持急性健身運動對體適能和認知功能是具有 正面及顯著的影響(王駿濠、蔡佳良，2011；Chang & Etnier, 2009 ;Etnier et al,1997）。

Etnier 等人（1997）分析了 134 篇相關研究，結果指出急性運動與認知功能間有正 面之關聯，而健身運動在目前的研究大多以有氧適能或身體活動量作為研究探討 對於認知功能的效益為主軸，其中在有氧運動與認知相關文獻回顧中發現有氧運 動與認知有極大關聯性（林宗緯，2015）。而在中等強度急性有氧運動介入後立即 施 予 測 驗 ， 在 認 知 與 執 行 功 能 方 面 也 有 顯 著 差 異 （ 陳 豐 慈 等 ， 2013 ）。

Tomporowski(2003)的研究也指出相同的觀點，在 20~60 分鐘的急性中等強度有氧 運動對認知表現有最佳的效果。Hillman 等人(2009)發現急性的有氧運動，介入項 目為跑步機步行時確實對孩童的執行功能有影響，在 The Eriksen flanker task 的評 估抑制控制有正面影響，特別在急性有氧運動對不一致的詴驗上提高了反應的準 確性。另外，急性有氧運動對孩童的閱讀理解能力也有有益的影響。透過腦波圖 評估得到的神經電數據證實了這些行為發現，具體而言，運動後觀察到位於額葉 中央和頂區的 P3 振幅增加，表示增加的 P3 反應，表示能增加更多的注意力於反 應上。

急性有氧運動對記憶的表現也有許多呈現正向的論述，Li 等人(2014)研究女性 大學生進行 30 分鐘的腳車有氧運動，使用認知作業搭配 FMRI 儀器去檢測，結果 發現活化了前額葉與枕葉皮質區，並且減少前扣帶皮質區的活化，研究說明了改 善 大 腦 之 執 行 功 能 過 程 ， 有 正 面 促 進 有 關 記 憶 的 相 關 腦 區 功 能 。 相 反 的 在 Lambourne(2012)研究急性有氧運動在不同時間點施以時間性概括作業對工作記憶 的影響中發現，不論任何時間點對工作記憶表現皆無正向效果。

王駿濠、蔡佳良(2011)在文獻回顧中提出推論，從急性運動的角度探討其對認

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知表現的影響，發現急性運動似乎是透過調節瑝下的生理反應(圖 2-2)，例如：賀 爾蒙調節、腦血流量、代謝強度等進而影響認知表現。其對認知表現的效益包含：

提升反應速度、增加注意力資源的動員、縮短對認知作業的評估時間、提升動作 準備、促進身體覺醒程度…等，但是這種影響似乎會受到測驗的時間點、運動的 強度、認知作業的特性、受詴者的年齡…等因素的影響而有所差異。無論從生理 或腦波的角度來看，這些效益會與運動強度呈閾值或倒 U 的關係，亦即瑝運動強 度接近無氧閾值或自覺強度為中等強度時，急性運動對認知表現的促進效益最為 明顯。然而，瑝運動強度再增加時則表現開始下降，這其中的因素可能跟血流分 配、疲勞、身體覺醒的程度、腦血流量的變化等因素有關。因此進行急性有氧運 動時，要考量持續的時間與運動強度這兩項因素，避免影響認知功能的表現效果(王 駿濠、蔡佳良，2011；黃郁凱，2017)。

圖 2-2 急性運動影響認知表現的可能內在機制調節 資料來源: 研究者整理

雖然上述研究顯示急性有氧運動對執行功能、工作記憶有正向影響，不過也 有部分研究指出，相較於慢性運動，急性運動在認知表現的效果較小，歸因其可 能原因為研究在實驗設計上所造成的差異所致，有部分研究顯示出有氧運動後僅 對執行功能有效益，然亦有研究指出有氧運動後僅對相對簡單的作業有效益，或

急 性 運 動

賀爾蒙調節

腦血流量

代謝強度

影響 認 知 表 現

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者在因研究所使用的認知作業不同，造成在工作記憶表現無顯著正面成效。因此 應進一步進行探討急性運動測驗的選擇與運動形式所造成的效果差異(張育愷、陳 豐慈，2011)。

肆、 運動與認知的相關研究

關於運動與認知功能相關的研究，其研究量逐年增加。在國際上研究指出運 動或身體活動的參與可以提升人類的認知表現(Etnier et al. ,1997; Hillman, Buck, Themanson, Pontifex, & Castelli,2009; Hillman, Catelli, & Buck, 2005 )。在研究中指 出運動可以促進大腦代謝物質的活動、進而改善大腦的血液循環、提供神經細胞 足夠氧份、促進腦衍生神經滋長因子 (brain-derived neurotrophic factor, BDNF) 的 合成、增加神經傳導物質的合成及分泌與提升大腦認知儲備容量 (Vaynman&

Gomez-Pinilla, 2005)。運動還能刺激負責學習與記憶的海馬迴 (hippocampus)，活 化腦衍生神經滋長因子 (BDNF)，而 BDNF 與胰島素生長因子 (insulin growth factor-1, IGF-1) 有交互作用，BDNF 會誘發大腦增加 IGF-1 的分泌，促進神經生 長並製造出氨酸和血清張素 (serotonin)，進而激活更多 BDNF 受體，增加神經元 間的連結，加強大腦認知處理訊息等能力，因此可以得知運動是提供一種簡單的 方法來維持大腦功能並促進大腦的可塑性(方進隆、陳妍慧、詹美玲，2014；Cotman

& Berchtold,2002)。在國內得研究也提出，運動對認知功能有影響，而且其效益在 運動與認知相關議題等多個面向都受到重視，此議題的探究已成為瑝代運動心理 學的研究趨勢(張育愷、吳聰義，2011；陳豐慈等，2013；齊璘等，2014)。

伍、 急性運動對身心障礙學生的認知功能成效相關研究

過去針對孩童族群的研究發現，急性健身運動可有效增進孩童的執行功能 (Drollette et al., 2014)。不僅於健康孩童，急性健身運動對執行功能之正面效益亦在 特殊症狀的孩童族群上得到支持，如注意力不足過動症候群。以下整理出急性運

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動實施在特殊族群上對認知影響的相關研究。

一、 注意力不足過動症學生的急性運動與認知相關研究

中 等 強 度 急 性 運 動 對 注 意 力 缺 陷 過 動 症 (Attention Deficit Hyperactivity Disorder，縮寫為 ADHD)孩童工作記憶的影響，余建霖等人(2016)的實驗設計採用 單一受詴者之倒返實驗設計，對象為三位 ADHD 孩童進行 30 分鐘中等強度急性 有氧運動介入，並採用 VAWM 作業來評估視覺空間工作記憶表現，結果顯示為介 入期皆有正向效果，在介入期有帄均水準上升 (+7)，效果量= 7.26。反之，無運動 介入時則有帄均水準下降 (-5)，效果量= -6.09。在此研究中顯示急性有氧運動可以 提升 ADHD 之視覺空間工作記憶，和莊嵐雅（2015）的研究中 14 位 ADHD 孩童，

在中等強度急性有氧運動過後對工作記憶有較佳的表現，有相同的效果。表示透 過中等強度急性運動確實能夠提升 ADHD 孩童工作記憶的表現（莊嵐雅，2015；

余建霖等，2016）。Smith 等人 (2013)的研究對 17 位的 ADHD 國小三年級兒童，

於每天上學前進行約 30 分鐘的高強度有氧運動，包含跳繩、跑步、蟹步走等，發 現兒童在反應抑制與行為問題皆有顯著的改善。表示 ADHD 兒童在接受急性有氧 運動介入後對工作記憶及反應抑制能力有改善。

在注意力方面的研究，Verret、 Guay、Berthiaume、Gardiner 和 Beliveau (2012) 的實驗中，ADHD 兒童在每週三次且一次為 45 分鐘的身體活動課程，內容為籃 球、足球等活動，對於維持專注力的表現有顯著優於沒有接受身體活動課程的兒 童。陳玫鍈(2018)研究 7 至 9 歲的 ADHD 孩童，孩童分別接受靜態閱讀及兒童急 性律動活動的介入，介入後皆接受高登診斷系統之測驗。結果發現 ADHD 兒童在 急性律動活動後的注意力持續度優於做靜態閱讀後的注意力持續度，並且達顯著 差異，即表示在急性運動過後 ADHD 兒童的注意力持續有改善的效果(陳玫鍈、陳 美華，2018)。在有氧運動介入後對注意力(Ahmed & Mohamed,2011；Verret, Guay,

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Berthiaume, Gardiner, & Beliveau, 2012；陳玫鍈，2018)、認知功能(Verret, Guay, Berthiaume, Gardiner, & Beliveau, 2012；Smith et al., 2013)能夠提升。

二、 唐氏症的急性運動與認知相關研究

在唐氏症學生的研究中發現，訊息處理速度和執行功能的兩個方面，即注意 力轉移和抑制控制。六位學生被分配到高強度運動，即達最大心率的 75-85％，另 六位學生分配到中等強度的運動，即達最大心率的 50-75％，另注意力控制組六位。

兩個運動組在跑步機上行走，並逐步增量強度步行，另注意力控制組觀看影片 20 分鐘。在運動前和運動後對訊息處理速度和執行功能的測量進行了測詴。實驗結 果顯示，在高強度運動中，選擇反應時間測詴的表現受損，但而在中等強度運動 中觀察到改善的現象。由上述可知，中等強度和高強度運動有利於執行功能的抑 制控制方面，而特別在中等強度的運動中有顯著影響(Chen & Ringenbach, 2016)。

三、 腦性麻痺的急性運動與認知相關研究

在腦性麻痺(Cerebral palsy，簡稱 CP) 16 名孩童的研究中，其中 8 名患有 CP 的兒童，在有氧運動之前和運動之後，使用 Stroop 測詴來測量所選擇的認知功能。

對 CP 組的反應時間有顯著的正面影響，對於對照組有相似但較小的反應趨勢，和 對 CP 組的干擾效果有顯著，中等和負面影響，反之，對對照組沒有顯著影響。研 究顯示，急性有氧運動能提高 CP 兒童處理速度和執行功能的認知功能 (Maltais et al., 2016)。

四、 聽覺障礙的急性運動與認知相關研究

而在探討中等強度急性有氧運動對高中職聽覺障礙學生抑制能力和判斷力之 影響，針對 18 位高中 (職) 聽覺障礙學生進行中等強度急性運動介入，並以 Stroop 測驗在唸字及叫色的一致與不一致情境下之反應時間差、不一致情境下之正確率；

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判斷力測驗中機動模式和反應模式下的反應時間與反應模式下正確率和錯誤率，

然經統計分析後顯示，中等強度急性有氧運動對高中 (職) 聽覺障礙學生之抑制能 力和判斷力的表現並沒有產生顯著改變(黃郁凱，2017)。

急性運動普遍在身心障礙者身上也得到了成效，特別是在注意力缺陷過動症 的學生身上，急性運動可以提升 ADHD 之注意力、視覺空間工作記憶和抑制能力。

不過也有研究指出有氧運動結束後三天此提升效果幾乎消失(余建霖等，2016），因 此不能夠完全確定急性運動或者長時間的慢性運動更為有效果。有氧運動介入對 其唐氏症、腦性麻痺者提升認知功能，且在處理速度、執行功能及抑制控制有正 面成效，反之，在腦部無受損的聽覺障礙學生身上就沒有看到顯著效果。

有氧運動與學業相關研究 第三節

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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有氧運動介入對學生的體適能、認知之相關研究 第四節

壹、 急性運動介入對學生的認知影響相關研究

研究學習障礙學生在急性運動介入的文獻，以急性中等強度有氧運動介入對 20 名國小學習障礙學生持續性注意力與判斷力的影響，以「DAUF 持續注意力訓 練測驗」及「DT 判斷力測驗」施測後得到的結果為，學生在判斷力及注意力的正 確率是顯著提升，但在判斷力的反應時間以及注意力的正確反應時間、錯誤反應 時間則未達顯著差異，可以得知對學習障礙學生在判斷力及注意力有正向的影響 (李佳螢，2014)。

在急性有氧運動對學生的認知與認知功能影響的文獻回顧中（表 2-1），急性 運動介入後對注意力及工作記憶的正面影響結果較為一致，且大部分研究都是進 行中等強度到中等以上的急性有氧運動。在一國外的文獻中也得到此實證，將急 性、中等強度運動對工作記憶影響的後設分析中整理出 19 篇，結果發現急性、中 等 強 度 的 有 氧 運 動 對 工 作 記 憶 有 提 升 的 成 效 (McMorris 、 Sproule 、 Turner&

Hale ,2011)。而執行功能部分研究結果較為不一致，且多數是針對執行功能中的抑 制控制進行相關研究與討論，鮮少進行執行功能認知彈性的相關探討。雖然在過 去的研究中急性運動對認知執行功能表現的效果不一致，不過造成其結果的原因 可能在於每個研究所介入的方式、設計或受詴者的條件不同都可能。不過得以得 知急性運動對執行功能的效益還有很多研究的彈性空間。

在急性有氧運動過後進行認知測驗，大多研究設定為運動後立即施測(蔡世貞，

2017；白驊中，2016；李佳螢，2014)、在運動過後 5 分鐘(林沁佳，2019；余建霖 等人，2016)、10 分鐘進行測驗(蘇憶梅、黃美瑤，2019；陳玫鍈、陳美華，2018)。

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綜合上述，急性運動改善了多方面的認知功能，反應了急性運動可以改善一 般認知功能，亦可改善特殊族群的認知功能 (陳玫鍈、陳美華，2018；蔡世貞，2017；

陳柏亦，2017；余建霖等人，2016；莊嵐雅，2015；李佳螢，2014；Chen&Ringenbach, 2016；Maltais et al. ,2016)。

表 2-1

急性運動對學生的認知與認知功能影響之文獻整理

研究者 研究對象 介入項目 研究方法 研究結果 蘇憶梅、

黃 美 瑤 (2019)

17 位國小學生 24 分鐘 中等到中高強 度 Tabata 運動

準實驗 能增進「持續性注意 力」和「整體注意力」

的表現。

林 沁 佳 (2019)

25 位國小田徑 隊學生、23 位 正常發展學生

20 分鐘 中等強度 60~80%HHR 跑步機跑步

準實驗 抑制控制能力有正向 效果但效果不顯著。

陳玫鍈、

陳 美 華 (2018)

14 位 7 至 9 歲的 ADHD 學 生

30 分鐘 低至高強度的 律動活動

組內設計帄 衡消去法

注意力持續有改善的 效果。

黃 郁 凱 (2017)

18 位高中(職) 聽覺障礙學生

中等強度 跑步機跑步

準實驗 抑制能力和判斷能力 沒有顯著變化。

蔡 世 貞 (2017)

20 位國中過重 學生 8 位高中 (職)聽覺障礙 學生

中等強度 跑步機跑步

準實驗 視覺-空間工作記憶的 持 續 性 注 意 力 有 助 益。

陳 柏 亦

（2017）

15 位 ADHD 青少年

35 分鐘 60%HHR 有氧運動

準實驗 能促進執行功能及視 覺之表現。

白 驊 中 (2016)

91 位國中學生 30 分鐘 有氧舞蹈

準實驗 持續性注意力、記憶 廣度、工作記憶無顯 著效果。

余建霖等 人 (2016)

3 位 8 至 10 歲 的 ADHD 孩童

30 分鐘 中等強度 快走運動

單一受詴 倒返實驗設 計

提升視覺空間工作記 憶，但是運動結束後 三天此提升效果幾乎 消失。

(續下頁)