Impact of Age, Sex, Body Constitution, and the COVID-19 Pandemic on the Physical Fitness of German Primary School Children: A Comprehensive Study

《Scientific Reports》：Impact of age, sex, body constitution, and the COVID-19 pandemic on the physical fitness of 38,084 German primary school children

为探究年龄、性别、体质和新冠疫情对儿童身体素质（PF）的影响，研究人员对 38,084 名德国三年级学生展开研究。结果发现这些因素对 PF 各组件影响各异，疫情导致部分 PF 指标下降。该研究为儿童健康发展及体育教育提供了重要依据。

　　在当今社会，儿童的健康成长备受关注，身体素质作为健康的重要指标，更是重中之重。然而，现实却令人担忧。一方面，许多儿童未能达到世界卫生组织推荐的每日体育活动目标，全球约 80% 的儿童和青少年不达标，在德国这一比例也颇高，如研究所在的图林根州就有 69% 的儿童未达标。另一方面，儿童肥胖问题日益严重，不仅降低生活质量，还显著增加成年后患肥胖症及相关非传染性疾病（NCDs）的风险。自上世纪 80 年代以来，儿童心肺功能呈下降趋势，且与肥胖率上升并行。此外，新冠疫情的爆发给儿童健康带来了新的挑战，导致欧洲超重儿童数量增加，但其对儿童身体素质各组件的影响却并不明确。

在这样的背景下，为了深入了解年龄、性别、体质以及新冠疫情对儿童身体素质的影响，来自德国埃尔福特大学教育科学学院运动与运动科学系等多个机构的研究人员展开了一项大规模研究。该研究成果发表在《Scientific Reports》上。

研究人员为开展此项研究，采用了多种关键技术方法。首先，选取了图林根州 2017/18 - 2023/24 学年七个队列的 38,084 名三年级小学生作为样本，这些学生参与了全州健身评估项目 “Bewegte Kinder = Gesündere Kinder”（BeKiGeKi）。研究人员通过父母自愿自我报告获取儿童的身高和体重数据，并运用 EMOTIKON 测试组合对儿童进行身体素质测试，包括耐力（6 分钟跑步）、协调能力（星形跑步）、速度（20 米直线冲刺）、下肢力量（立定跳远，powerLOW）、上肢力量（推球测试，powerUP）和静态平衡（闭眼单腿站立）六项测试。之后，利用回归间断点设计（RDD）和线性混合模型（LMM）对数据进行分析，以评估各因素对身体素质的影响。

研究结果如下：

1. 描述性统计：参与学校和儿童数量总体呈上升趋势，但 2020 年（新冠疫情第一年）有所下降。各队列间儿童的身高、体重和 BMI 均值及标准差无显著差异。通过对六项测试的统计分析发现，COVID-19 疫情对不同测试项目的影响不同，在三项跑步测试中的影响大于其他三项测试，如 powerUP 测试中男孩表现为正向差异，女孩为负向差异，静态平衡测试中男女均为正向差异（即疫情期间表现更好）。
2. 推断统计：
   • 性别和年龄差异：研究结果与勃兰登堡项目高度相似，男孩在耐力、协调、速度、powerLOW 和 powerUP 测试中得分显著高于女孩，但在静态平衡测试中得分较低。所有测试项目的年龄效应均呈现显著的正线性发展，且年龄效应的相对大小和性别差异与勃兰登堡项目相同。
   • 体重指数（BMI）：前四项负重测试与 zBMI 的关系呈倒 U 形三次函数，即低至中等 zBMI 范围的儿童得分最高，随着 zBMI 降低或升高，得分下降，且男孩的曲线比女孩更陡峭，表明 BMI 对男孩的影响更大。同时，BMI 与年龄存在交互作用，超重或肥胖可能会降低年龄增长带来的测试成绩提升。PowerUP 和静态平衡的 zBMI 曲线则有所不同，PowerUP 的表现随 zBMI 增加而提高，且与年龄、性别无显著交互作用；静态平衡的 zBMI 曲线也是倒 U 形，但女孩表现优于男孩。此外，除 PowerUP 外，其他测试中年龄与线性 zBMI 存在显著交互作用，低 zBMI 值时年龄差异明显，随着 zBMI 增加，这种差异减小。
   • 体重和身高：zBMI 与 zMass、zHeight 存在相关性，zBMI 曲线与 zMass 曲线相似，但 zMass 对测试成绩的影响比三次 zBMI 弱。二次 zHeight 在六项测试中有五项呈现倒 U 形曲线，且 zHeight²显著，被纳入 LMM 模型。zMass 和 zHeight 在模型中起到 “校正” 作用，对 PowerUP 的影响与其他五项任务不同，其与 PowerUP 的成绩呈正相关。
   • 长期趋势和 COVID-19 疫情影响：RDD 分析显示，COVID-19 疫情对耐力、协调、powerLOW 和 powerUP 有显著负面影响，且对耐力和 powerUP 的影响存在性别差异，分别体现在男孩和女孩的成绩变化上。同时，疫情期间耐力和协调的斜率比疫情前更正向，但这也可能反映了非疫情相关的长期趋势。速度测试中，疫情前后斜率均为负，疫情影响不显著；静态平衡测试中，疫情影响与性别存在交互作用，女孩在关键日期有小幅度的成绩提升。此外，“更健康” 的学校受疫情负面影响更大，且疫情前成绩趋势较好的学校受疫情负面影响的可能性更大。
   
   
3. 儿童和学校相关的方差成分和相关参数：LMM 模型估计了儿童和学校相关的方差成分（VCs）和相关参数（CPs）。各测试之间的 CPs 表明，耐力、协调、速度、powerLOW 和 powerUP 测试之间存在中度到高度的相关性，powerUP 与其他四项测试的相关性相对较低。学校之间在疫情对关键日期的影响以及疫情前后的线性趋势方面存在显著差异，且与疫情相关的三个效应呈负相关。

研究结论和讨论部分指出，该研究成功复制了之前关于三年级学生年龄和性别对身体素质影响的研究结果，为后续研究儿童身体素质的长期趋势和应对潜在的身体素质下降提供了坚实基础。通过分析体质与不同身体素质组件之间的曲线关系，明确了这些关系对性别和年龄的依赖性，为未来研究提供了基准目标。同时，评估了新冠疫情对身体素质的影响，发现疫情对部分测试项目有负面影响，且 “更健康” 的学校受影响更大，这强调了为所有儿童提供体育活动资源的重要性，揭示了学校之间的差距，呼吁加强体育基础设施建设，保障儿童平等参与体育活动的机会，以促进他们的健康发展和提高未来生活质量。总之，该研究对于教育和社会环境具有重要的指导意义，为制定相关政策和开展预防计划提供了有力依据。