阿尔卑斯山区学童的阅读表现与其家庭和学校环境在物理、社会及感知方面的特征之间的关系

《International Journal of Hygiene and Environmental Health》：Reading performance of alpine schoolchildren in relationship to physical, social, and perceptual characteristics of the home and school environments

研究分析了家庭和学校环境的物理、社会及感知特征与8-12岁儿童阅读表现的关系，发现积极家庭关系、高母亲教育、女性、低二手烟暴露及学校自然景观对阅读有正向影响，并通过注意力不集中和自我调节中介。结果显示居住建成环境与阅读正相关，可能因社会经济因素中介，而学校自然景观直接促进阅读。区域差异（北蒂罗尔）和语言因素（德语母语）显著影响结果。

　　本研究探讨了家庭和学校环境的物理、社会和感知特征与儿童阅读表现之间的关系。研究对象为来自奥地利和意大利特伦托地区（Tyrol）的1251名8至12岁的学生，主要通过3分钟内正确读出的句子数量来评估阅读能力。此外，还考虑了教师对儿童自我调节能力和注意力的评价，以及儿童对居住区恢复性特征和安全性的报告，以及母亲对良好家庭关系的评价。研究还收集了社会人口学和生活方式因素，以及通过尿液中的可替宁（cotinine）来测量儿童的被动吸烟暴露情况。研究构建了一个环境评分，涵盖了不透水密度、建模的交通噪音和空气污染等指标。同时，学校周围的自然景观多样性和自然环境，以及是否存在家庭花园，作为可以直接接触的自然因素被纳入研究。通过结构方程模型（SEM）分析了这些变量之间的关系。

研究发现，积极的亲子关系、较高的母亲教育水平、更好的自我调节能力、女性性别、较低的可替宁浓度，以及学校周围较高的自然土地使用，均与更好的阅读表现有关。这些关系受到多种因素的中介作用，包括较高的社区安全性和较低的注意力问题。此外，特伦托地区原住民德语使用者的阅读表现也优于其他群体。暴露于建筑环境和缺乏家庭花园也被发现与更好的阅读表现相关。理解本地的社会经济状况、土地利用和文化模式，有助于更好地解释观察到的复杂关联。

本研究的背景显示，全球有超过6亿儿童在阅读方面缺乏基本的熟练程度，而7.1%的小学儿童患有发展性阅读障碍。阅读能力的下降不仅限于低收入国家，欧洲国家也存在类似现象，但差异较大。目前，奥地利和意大利有29%和35%的成年人阅读能力较低，难以理解包含干扰信息的长文本。然而，从2000年至2006年，这两个国家的阅读表现呈现出下降趋势，这与国际学生评估项目（PISA）的结果一致。阅读能力是儿童在学校早期教育中培养的核心技能之一，涉及复杂的认知过程，如语言理解、单词识别、背景知识和自我调节能力。研究指出，早期阅读表现不佳可能会延续到后期，并预测阅读和数学能力的测试结果。

然而，阅读困难不仅影响学业成功，还与认知和心理情绪问题相关。除了社会经济状况和父母教育水平，家庭结构和关系、支持和参与也是构建自我调节能力和适应性应对策略的关键因素。家庭阅读环境（如大声朗读、共享阅读、家中书籍数量等）已被证明与阅读成就正相关。儿童的阅读和语言能力也可能因性别不同而有所差异，通常女孩表现优于男孩。

此外，注意力和集中力也是影响阅读的重要个体因素。例如，注意力缺陷多动障碍（ADHD）中的注意力问题与较差的阅读和数学表现有关。维持定向注意力和调节情绪与行为的能力，部分取决于周围环境是否有助于恢复适应性能力或诱导压力。一个以交通、空气和噪音污染为主的环境可能限制注意力资源的恢复，并引发心理生理压力，改变神经化学状态，而自然环境则可能发挥相反的作用。已有大量证据表明，儿童暴露于空气污染与学习能力受损有关，但这些关联并不总是稳定。交通噪音暴露对教室的影响也存在差异。相反，自然环境被发现能够支持各种认知功能。在更宏观的层面，区域间的阅读成就差异可以与社会经济状况和城乡梯度有关，同时与教育系统和民族构成也存在关联。

除了户外环境，室内生活条件同样重要，如被动吸烟。然而，以往的研究往往关注孕期母亲吸烟或使用自我报告方法，而未使用生物标志物，导致结果存在矛盾。少数研究尝试在多暴露框架下分析阅读表现，如Kweon等（2017）、Kuo等（2018）和Claesen等（2021）的研究。例如，社会暴露组（social exposome）包括人口统计学和经济特征、关系动态、文化价值和社会规范，这些因素在空间上被更高层次的社会和政治系统所嵌入。然而，在环境流行病学领域，这些因素通常被视为干扰变量，仅被调整。这使得在理解环境和社会因素如何共同塑造阅读技能发展方面存在重大的跨学科空白。此外，关于建筑环境如何影响阅读的具体路径、注意力和情绪调节的改善作为路径，以及自然和建筑环境组件的综合影响，或儿童对其周围环境的经验和感知的研究仍然有限。儿童的视角与成人不同，他们对物理环境的感知，如社区，似乎解释了与幸福感的大部分关联，并且与父母的感知相比，更显著地与儿童的心理健康相关。具体而言，涵盖恢复能力、安全等方面的总体环境质量可能支持身体活动和心理健康。与环境相关的个体差异，如噪音敏感度，也可能改变儿童对周围环境的反应和影响。

本研究借鉴了奥地利和意大利儿童的可用数据，并结合Bronfenbrenner的生态模型，采用更广泛的视角，探讨了内部、社会和外部因素对阅读表现的影响，包括儿童、父母和教师的评估。研究假设建筑环境、交通相关排放和被动吸烟与阅读表现存在不利关联，而自然环境的可用性和积极的家庭关系则与阅读表现存在保护性关联。进一步假设这些关联可能通过儿童的感知、注意力和自我调节能力进行中介，并且可能因地理区域不同而有所变化。

研究样本包括1251名8至12岁的儿童，来自特伦托地区的49所随机选择的公立学校。研究区域涵盖了多个阿尔卑斯山谷，包括下因河谷、维普谷以及从维普谷辐射出的三个侧谷。该区域以非城市化为主，特点是下因河谷和维普谷地面存在显著交通拥堵，而山体则有大量植被覆盖。气象条件和局部地形在这些山谷之间存在差异，导致声音传播和空气污染扩散模式不同。为了全面了解研究的设计和环境背景，可参考Dzhambov等（2019）的工作。

研究中收集的数据包括从学校进行的阅读测试结果、儿童和母亲的报告以及教师对儿童表现的评估。随后，这些数据被与家庭和学校环境的地理变量进行关联。研究获得了伦理委员会的批准，该委员会为因斯布鲁克医学大学（Medical University Innsbruck）。

阅读表现作为研究结果，采用了标准化的测试值，即在3分钟内正确读出的句子数量。在本研究中，使用了Würzburg安静阅读测试（Würzburger Leise Leseprobe）和Salzburg阅读筛查（Salzburger Lesescreening）。尽管这两种测试在心理测量学上都经过验证，但研究选择了后者，因为其在管理时间、生态效度和区分高表现儿童方面更为高效。测试评估了所谓的基础阅读技能，包括阅读速度和间接的阅读准确性。研究中一致使用了测试版本A1，该版本用于筛查，并采用简单句子。

研究通过一系列问题评估儿童对社区环境的感知，这些问题涉及可用基础设施、场所功能和安全。从中构建了两个量表，衡量“感知社区质量”和“交通安全感知”。在研究中，儿童被要求根据各种因素对社区进行评分，包括开放空间、草地和树木的存在、空气质量、噪音水平、允许自由玩耍的程度、居民对儿童的友善程度，以及社区生活的总体愉悦感。评分范围从1到4（1=完全不正确，2=相当不正确，3=相当正确，4=完全正确）。该量表的内部一致性被认为是可接受的，麦当劳的omega值为0.70。

“交通安全量表”通过汇总对交通危险和恐惧的三项回答来构建，评分同样使用四点量表。更高的评分表示更高的交通安全感。麦当劳的值为0.55，不是理想的。

“注意力”这一构念通过来自Needleman问卷的四个项目进行测量，这些项目捕捉了DSM-5标准中注意力缺陷多动障碍（ADHD）的注意力标准。这些项目包括工作中的易分心、任务坚持（反向）、组织能力差和白日梦。量表范围从0到4，更高的评分表示更高的注意力。麦当劳的omega值为0.78，因此内部一致性被认为是可接受的。

自我调节能力通过Needleman问卷的另外两个项目进行考察。教师报告了儿童是否过于兴奋和冲动，以及是否容易因困难而沮丧。这两个项目中度相关（r_poly=0.47），并被结合以衡量“较差的情绪自我调节”。

良好的家庭关系通过KINDL问卷中的两个项目进行评估，这些项目反映了儿童在前一周内与父母的关系。母亲对这些问题的回答采用五点量表（1=从不，5=经常）。这两个项目之间的相关性为r_poly=0.73，并被合并为一个量表。

被动吸烟通过儿童尿液中的可替宁作为生物标志物进行测量。母亲被指导正确收集12小时尿液样本。样本在早晨使用10毫升的单次采集瓶进行采集，并迅速返回原容器保存在家庭的冷冻室中。在实验室中，未在2小时内分析的样本被保存在-80°C。样本解冻后在+4°C下恢复，并随后带到室温。通过Bio-Tek Instruments的微板扫描分光光度计，在450nm和650nm双波长下测量样本的吸光度。分析使用了BioQuant的Cotinine Direct ELISA Kits，该方法的检测限为0.7ng/dl。浓度以微摩尔每毫克肌酐（μmol/mol）表示，以补偿尿液密度的变化。

研究还收集了其他协变量的信息，通过儿童及其母亲的问卷完成。社会人口学变量包括儿童的年龄、性别和母亲的教育水平，这些由母亲报告。母亲的教育水平被分为四个类别：基本教育（≤9年）、技术工人、职业培训和高等教育（A-level）。这一分类作为家庭社会经济地位的代理变量。儿童的噪音敏感度通过单项目五点量表（1=完全不敏感，5=非常敏感）进行评估。此外，创建了一个地理变量来表示儿童居住的区域，区分南特伦托（0）和北特伦托（1）。

统计分析采用结构方程模型（SEM）进行，以检验模型是否能够被研究数据复现。模型的测量部分包括建筑环境、学校自然和注意力作为潜在变量。由于模型中的变量并非多变量正态分布，使用了对角加权最小二乘法（DWLS）估计器。回归路径系数使用稳健标准误差进行分析。缺失数据采用成对删除法进行处理，每对协方差使用所有可用对进行估计。间接中介路径的参数标准误差采用delta方法计算，以提高计算效率。当95%置信区间不包含零时，认为存在间接效应。在初始解决方案中，假设了NO?和L_den之间的协方差，以及建筑环境和学校自然之间的协方差。在检查修改指数后，模型被重新拟合，增加了家庭花园和学校自然、母亲教育和区域、家庭关系和交通安全之间的实证和理论一致的协方差。还拟合了一个分组模型，以探索区域特定的影响。

模型拟合评估使用了广泛应用的指标和对应的截断标准，如Hu和Bentler（1999）提出的。这些指标包括非显著的χ2统计量（p>0.05）、比较拟合指数（CFI）≥0.95、根均方误差（RMSEA）≤0.06（90% CI ≤0.06）和标准化根均方残差（SRMR）≤0.08。一个考虑模型复杂性的简约规范拟合指数（PNFI）预期超过0.50。

尽管在解释本生态学研究结果时，我们避免了对点估计的二元统计显著性进行引用，尽管正式接受的α水平为0.05。主要关注的是系数的方向、大小、一致性及精确度。分析使用了StataMP 19和lavaan 0.6–19（R 4.4.1）。

研究结果表明，样本包括1251名儿童，平均年龄约为9岁，且女性和男性比例大致相等。儿童居住在具有多样化社会经济和环境条件的地区。大多数儿童居住在北特伦托。北特伦托的儿童表现出更好的阅读表现。此外，北特伦托的父母更频繁地报告良好的家庭动态。北特伦托的儿童母亲教育水平较高，而南特伦托的儿童母亲教育水平较低。交通噪音水平在北特伦托较高，而学校周围自然土地较少。然而，NO?水平在北特伦托较低，儿童报告的社区质量感知和噪音敏感度也较高。这些差异虽不显著，但具有一定的代表性。

在区域分层分析中，观察到北特伦托和南特伦托之间存在不同的相关模式。在南特伦托，母亲教育水平较高与居住在更城市化的地区、交通排放和不透水率较高以及家庭花园较少相关。此外，南特伦托的原住民德语使用者与阅读之间没有显著关联，而北特伦托的原住民德语使用者与阅读表现存在正相关。在意大利的双语南特伦托，儿童在学校学习和使用两种语言。相比之下，北特伦托的非原住民德语使用者往往具有移民背景，这与较差的阅读能力有关。然而，比较分析显示，意大利儿童的平均阅读成绩较低。这一发现可以解释为奥地利和意大利不同的教育体系。在奥地利，有显著残疾的儿童被纳入特殊学校（Sonderschule），而意大利则在1977年引入了包容性教育体系。大多数儿童（地区差异）被纳入普通教室，并接受教学助理的额外支持。这可能对普通教室中测量的平均阅读成绩产生了显著影响。这一观察结果与本研究的发现一致。然而，2006年的PIRLS报告指出，意大利儿童的平均成绩高于奥地利儿童。但PISA 2006的结果表明，奥地利和意大利各有一部分学生在水平1或以下。最近的PISA研究显示，奥地利和意大利在过去20年中成人阅读能力有所下降，但意大利的趋势在这些年份中有所波动。因此，整体情况显得更为复杂，无法简单解释。

学校自然与阅读表现之间存在正相关。在巴塞罗那进行的一项研究发现，学校绿化与儿童工作记忆的进展和注意力的减少之间的关联比通勤或居住区绿化更强。尽管其他研究没有专门针对阅读能力，但我们的观察结果与那些显示居住在更绿色的社区和学校周围更高的绿化水平有助于正常行为发展、认知和学术表现的研究结果一致。除了交通基础设施的位移，已被证明与认知和学术表现存在不利关系，由于空气污染和噪音排放，自然学校环境被认为有利于户外身体活动和玩耍。大量研究表明，身体活动对学龄儿童的心理健康和学术表现有积极影响。例如，对6至12岁儿童的31项研究分析显示，即使是一次简单的身体活动也与注意力提升相关，而定期的身体活动则与执行功能、注意力和学术成就改善有关。此外，将课堂时间安排在自然环境中已被证明能促进儿童之间的社会凝聚力。这有助于发展社会支持系统和培养韧性资源，通过亲社会和合作性的玩耍活动。这些活动已被证明能促进儿童之间的沟通、相互信任和情绪调节能力。即使短暂的自然暴露也能有效减少压力，恢复注意力疲劳，并支持家庭成员之间的关系资源恢复。基于现有文献中关于景观多样性的广泛益处，我们推测物种丰富度、恢复性自然声景和人类微生物群等特征可能对阅读表现产生积极影响。

尽管观察到学校自然与家庭花园之间的相关性，但学校和家庭环境的功能相似性并不一定一致。许多农村房屋可能没有花园，但周围仍有草地或森林。此外，在农村研究区域中，家庭花园的存在并不一定代表经济繁荣。母亲教育水平与家庭花园和学校自然之间的相关性为负，这可能掩盖了观察到的关联。然而，花园被发现与较低的被动吸烟暴露有关，而被动吸烟则与更好的阅读表现相关。这与支持居住绿化对物质使用产生积极影响的缓慢增长证据一致。尽管被动吸烟可能作为社会经济地位的另一个代理变量，但其对认知能力和学习的影响仍然值得关注。

物理环境并未独立影响阅读表现，而是与社会因素如亲子关系和母亲教育水平并行影响。这些家庭因素通过多种机制影响儿童的阅读能力。例如，社会经济地位较高的父母更可能阅读、鼓励积极的阅读参与，并培养儿童对阅读和整体识字的积极态度和兴趣。这有助于构建支持性的学习环境。此外，儿童的母亲教育水平较高时，儿童的自我调节能力也更好。在奥地利，母亲接受过高等教育的儿童在研究期间得分高于教育水平较低的儿童；而具有移民背景且在家使用非德语的儿童得分较低。积极的家庭关系为儿童提供了缓冲压力的机制，使他们拥有更多的社会资源来应对生活中的挑战和挫折。我们的分析表明，良好的家庭关系可能通过改善自我调节能力和减少注意力问题间接影响阅读表现。支持性、关爱和温暖的育儿方式为儿童创造了一种安全感，促进了亲社会技能的发展，并增强了儿童的自我调节能力。例如，一项对学龄儿童的研究发现，自我调节能力的变化取决于日常生活中亲子互动的质量。自我调节能力也可能在儿童成长过程中因性别不同而有所差异。

总体而言，本研究的结果表明，仅考察个体因素对预防和缓解阅读问题的机制解释是有限的。然而，相关的多暴露研究在语言或发展相关的成果方面较为有限，且结果不一致。这使得在理解各种路径和判断学校及社会的预防和规划潜力方面变得困难。一些研究的零或反直觉结果可能源于对区域文化和地理特征的控制不足和理解不充分。社会暴露组是一个有用的框架，用于理解物理和社会环境如何共同影响阅读等结果。另一个由结果支持的假设是，儿童对环境特征的感知，反映了他们对这些因素如何影响健康的内部化信息和认知表征，这在本研究中得到了体现。儿童可以形成关于环境因素如何影响他们健康的抽象概念，这些概念可能为地方决策过程提供有价值的信息。其他预防途径可能包括将自我调节教学纳入常规课程。

本研究的一个重要方面是未涉及的数字环境，如今占据了儿童大量时间，并可能减少学术表现。例如，社交网络和屏幕时间会与户外活动竞争，而2004-2005年收集的数据时期，儿童的户外活动时间可能比现在更多。然而，数字环境未必对认知和学术成果有害。虚拟与自然接触的机会可能对学习者产生恢复性影响，甚至可能增强那些因残疾或其他情况难以接触自然的儿童的自然体验。

本研究的优势在于其对多个暴露因素的考察，这些因素反映了物理和社会暴露组的各个方面。阅读暴露被测量在两个不同的环境中：家庭和学校周围。此外，研究区域的非城市化程度在文献中较为少见。研究涵盖了85%的当地学校，这些学校在研究区域内随机选择，从而增强了结果的普遍性。使用多种信息来源（即儿童、母亲和教师）在因果路径分析中减少了常见方法偏差。然而，不同的数据来源可能削弱变量之间的关联。例如，父母和教师可能仅了解儿童的显著行为，或在报告中融入自己的主观看法，而儿童可能未考虑所有相关环境特征。

本研究的局限性包括其横断面设计，无法建立直接的因果关系。例如，我们指定了从自我调节到注意力的路径，但认识到这些测量可能属于一个更广泛的个体行为功能的高阶潜在因素。另一个限制是学校交通排放数据不可靠。实际的生物多样性指标也缺失，而土地利用多样性仅作为其粗略的替代指标。我们承认所测试的概念模型可能可以进一步丰富，包含更多的暴露和中介变量。然而，由于数据不可用，我们无法纳入许多变量。例如，我们无法考虑子宫内暴露于神经毒素或压力因素，因此决定不将孕期吸烟纳入模型，因为其与可替宁有强烈关联。此外，家庭学习环境和家庭阅读实践未被测量。未来的研究可能值得探讨这些因素的相互作用。此外，一些未被测量的因素，由于文化和技术的变化，可能在数据收集后几十年才变得显著。在我们的数据集中，有媒体使用的测量，但由于当时媒体暴露水平较低，且社交媒体尚未普及，因此未在分析中使用。因此，我们的发现可能仅描绘了现代儿童面临的信息过载和屏幕时间挑战的部分情况。最后，模型的拟合指标应谨慎解释，因为在DWLS估计器下，某些指标的常规截断值可能偏向于更好的拟合。