课堂体育活动对小学生能量消耗的影响：基于41项研究的能量成本分析

《Translational Journal of the American College of Sports Medicine》：Impact of Swearing on Exercise Performance and Pain Tolerance: Cultural Perspective

本综述通过系统分析41项研究数据，首次量化评估了课堂体育活动（CBPA）对小学生能量消耗的贡献。研究显示，标准化的20分钟CBPA课程可产生67.5千卡的平均能量消耗，其效益与体育课（PE）和课间休息（recess）相当。这一发现为推广CBPA提供了实证依据，强调了将其纳入综合学校体育活动计划（CSPAP）对促进儿童健康的重要性。建议政策制定者从州和学校层面推动CBPA的强制实施，以有效增加学生日常中等至剧烈强度体育活动（MVPA）时间。

　　

引言

美国儿童体育活动不足的问题日益凸显，仅有21%–28%的6–17岁儿童每天能达到至少60分钟的中等强度体育活动（PA）推荐量。这种不足不仅影响当前健康，还会延续至青少年期和成年期，增加抑郁和心血管代谢疾病等并发症风险。学校作为儿童每天停留约6.5小时的重要场所，在促进体育活动方面具有天然优势。

传统的体育课（PE）虽被寄予厚望，但其实施存在诸多挑战：各州课时标准不一，政策执行缺乏监管，且教学质量参差不齐。系统回顾显示，小学生在体育课中仅33%的时间处于 accelerometer 测量的中等至剧烈强度体育活动（MVPA）状态。为此，综合学校体育活动计划（CSPAP）应运而生，该框架通过课程内外多途径整合体育活动。然而调查显示，仅16%的小学全面落实了CSPAP所有组件。

课堂体育活动（CBPA）作为CSPAP的关键组成部分，被证实能有效增加每日19分钟的MVPA时间。但目前全美仅43%的学校定期开展CBPA，唯一强制实施的科罗拉多州成为例外。专业机构推荐每日开展15–20分钟CBPA，其形式包括运动整合、课堂运动间歇、主动学习等多种模式。两项meta分析分别证实，通过学术教学整合运动片段或课间运动间歇，可使MVPA每日增加2.9分钟和4.3分钟。

尽管CBPA对认知功能和学业成绩的促进作用已有记载，但政策制定者更需直观的健康效益数据。以往研究常使用步数、活动计数等抽象指标，而千卡（kcal）作为能量摄入和消耗的通用单位，更易被公众理解。此前已有研究测算出小学生在1–5年级期间通过PE消耗31,000–45,000千卡，通过课间休息消耗66,000–79,000千卡，但CBPA的能效价值始终缺乏系统评估。

研究方法

本研究经圣地亚哥州立大学机构审查委员会批准（协议编号25-0276），通过对截至2022年发表的8篇CBPA综述进行溯源，获取111项非重复性原始研究。纳入标准包括：研究对象为小学生、采用客观强度测量工具、报告MVPA分钟数/百分比/MET分钟数等可转换数据。最终41项研究符合标准，由两名研究人员独立编码，编码者间信度κ=0.901。

能量消耗计算采用Butte公式：能量成本（kcal）= MET_y × BMR（kcal·min^?1）× 持续时间。基础代谢率（BMR）使用Schofield方程计算，强度指标（MET_y）通过MVPA与非MVPA时间的加权平均值获得。针对各研究不同的CBPA持续时间，结果统一标准化为20分钟课程。对于需要数据转换的研究（如计步器数据通过9000步=60分钟MVPA的公式转换），敏感性分析显示其与直接测量研究无显著差异（t=-0.04, P=0.97）。

统计分析采用 Kolmogorov-Smirnov 检验数据正态性，通过 Mann-Whitney U 检验和 Kruskal-Wallis H 检验比较亚组差异，并计算能量成本与年龄的 Pearson 相关系数。

研究结果

41项研究主要在美国（51%）开展，包含95.5±148.5名干预对象（男性51.2%±10.6%），平均年龄9.1±1.2岁。研究设计以整群随机试验为主（66%），干预类型包括学科整合课程（n=21）、纯运动间歇（n=13）、课程整合运动间歇（n=5）和运动课程（n=2）。测量工具以加速度计（61%）和计步器（29%）为主，CBPA课程平均时长11.0±16.2分钟，其中10分钟课程最常见（39%）。

能量成本呈正态分布（D=0.14, P=0.36），20分钟标准化课程的平均能量消耗为67.47±19.06千卡。亚组分析显示：学科整合课程（64.94±20.24千卡）与纯运动间歇（70.71±17.47千卡）无显著差异（Z=-1.35, P=0.18）；低年级（K-3）、高年级（4-6）和混合年级组间无显著差异（χ²(2)=0.44, P=0.80）；能量消耗与年龄无显著相关（r=0.27, P=0.18）。

讨论与展望

按180天学年计算，每日20分钟CBPA可产生12,145千卡的年消耗量，相当于小学生每日能量需求（1,200–2,200千卡）的3.1%–5.6%。在整个小学阶段（K-5年级），CBPA累计能量消耗达72,868千卡，显著超过PE的45,000千卡上限，接近课间休息的79,000千卡最大值。这表明CBPA与PE、课间休息具有协同增效作用，共同构成CSPAP的三大支柱。

与需要专用场地和专业教师的PE不同，CBPA在普通教室即可实施，且不受课时限制。研究证实其效益在不同年级和课程形式中均稳定存在。尽管美国疾控中心推荐将PA融入学术课程，但政策层面仍存障碍：目前仅科罗拉多州有强制CBPA政策，地方性健康政策常因缺乏资金和问责机制而难以落实。建议借鉴PE政策推广经验，建立包含培训支持和监管体系的CBPA强制政策。

本研究首次系统量化CBPA能量效益，纳入20项国际研究增强结果普适性，千卡单位更利公众传播。局限性包括未进行meta分析、测量工具差异可能影响精度、41.5%研究需数据转换假设等。未来需针对特定人群和教学场景深化研究，为CBPA差异化推广提供依据。

实践应用

本研究为课堂体育活动（CBPA）的政策制定提供了关键实证支持。数据显示其能量消耗效益与体育课（PE）和课间休息（recess）相当，这为将CBPA纳入学校健康政策提供了科学依据。建议倡导者利用这些能量消耗数据，推动州和学区层面出台强制性CBPA政策，并配套相应的教师培训和实施资源。通过将CBPA整合至综合学校体育活动计划（CSPAP）中，可有效增加学生日常中等至剧烈强度体育活动（MVPA）时间，促进儿童健康发展和学业进步。