学校因素对儿童青少年体能水平的影响：基于克罗地亚全国样本的多水平模型分析

《Scientific Reports》：School-level variation in physical fitness outcomes among children and adolescents

　　本研究针对克罗地亚儿童青少年体能水平学校间差异不明的问题，开展了学校层面体能变异度的主题研究。通过多水平模型分析15,106名学生的健康相关与技能相关体能数据，发现学校层级是体能变异最主要的来源（如中学横向敏捷性变异度达63.80%），且该变异在控制性别、年级后依然显著。结果揭示了学校环境对青少年体能的决定性影响，为制定针对性校园健康干预策略提供了关键证据。

　　

在当今社会，儿童和青少年的身体健康日益受到关注。规律的身体活动能够改善心肺功能、增强神经肌肉适应性、提高免疫力并促进心理健康（世界卫生组织，2018）。体能（Physical Fitness）作为青少年健康的核心指标，在降低心血管疾病、呼吸系统疾病、肌肉骨骼疾病和糖尿病等多种慢性病风险方面扮演着重要角色（Janssen & Leblanc, 2010; Guthold et al., 2020）。它是一个多维度的概念，既包括健康相关成分（如心血管耐力、肌肉力量、柔韧性和身体成分），也包含技能/表现相关成分（如敏捷性、平衡性、协调性和速度），这些都对儿童青少年的运动发展和体育活动参与至关重要（Ortega et al., 2023）。近期研究甚至表明，青少年时期的有氧适能和神经肌肉适能与其成年后的全因死亡率及癌症相关死亡率存在强关联（Crump et al., 2017; H?gstr?m et al., 2019; Ballin, Nordstr?m, Nordstr?m, 2020）。

学校在促进青少年体能发展方面负有天然责任，尤其是通过常规的体育教育课程（Petru?i? & Novak, 2024）。学校不仅传授知识，更通过健康安全规程、学校政策、同伴互动、课外活动、教师支持以及校园社区氛围等多种途径，深刻影响着学生的健康行为和整体福祉（Deschesnes et al., 2003; Smith, 2003; Eccles and Roeser 2011; Novak, et al., 2024）。然而，尽管有国家层面的体育教育标准，不同学校在设施资源、教学质量、课程实施以及课外体育活动支持方面可能存在巨大差异，这可能导致学生体能水平出现显著的“学校间差异”（School-level variation）。这种差异反映了学校特有的环境、资源和文化的综合影响。理解这种差异的程度和来源，对于设计公平有效的校园健康促进策略、缩小健康差距至关重要。

然而，在克罗地亚，关于学校层面因素与青少年健康相关体能之间关系的研究非常有限，尚无研究系统探讨该国儿童青少年体能结果的学校间变异情况。与斯洛文尼亚等拥有国家体能监测体系的国家相比，克罗地亚缺乏相应的系统性评估。因此，厘清克罗地亚学校间的体能差异，对于识别教育公平差距、确保国家政策在所有学校中得到有效且一致的落实，显得尤为迫切。

在此背景下，由Dario Novak、Arunas Emeljanovas、Rockli Kim、Soohyeon Ko和S.V. Subramanian组成的研究团队，在《Scientific Reports》上发表了题为“School-level variation in physical fitness outcomes among children and adolescents”的研究论文。该研究旨在利用一个大型的、具有全国代表性的克罗地亚学生样本，深入探讨健康相关和技能/表现相关体能结果在学校层面的变异程度。

为了回答研究问题，研究人员主要应用了以下关键技术方法：研究数据来源于克罗地亚体能（CROFIT）项目，这是一个全国性横断面研究，采用按县（County）分层随机抽样的方法，从克罗地亚21个县中随机选择学校，最终样本包括15,106名11至18岁的中小学生。体能测试由体育教师按照标准化协议，在10月、2月和4月分三次进行，测试内容包括身体尺寸（身高、体重、体重指数BMI、体脂百分比）、协调性（多边形后退、180度转体多边形）、速度与协调性（非优势手滚球）、速度（20米冲刺）、敏捷性（侧向敏捷性、横向敏捷性）、灵敏性（往返跑）、柔韧性（坐位体前屈三种变式）、力量（立定跳远、实心球投掷）、肌肉耐力（一分钟仰卧起坐两种变式、一分钟深蹲）以及有氧耐力（根据不同性别和学段进行600米、800米或1000米跑）。数据分析采用了多水平模型（Multilevel Modelling），构建了学生（水平1）嵌套于学校（水平2）、学校嵌套于县（水平3）、县嵌套于地区（水平4）的四层层次结构，通过计算方差划分系数（Variance Partition Coefficient, VPC）来量化体能变异在不同层级（地区、县、学校、个体）的贡献比例，并进一步通过包含性别和年级的调整模型计算方差解释比例（Proportional Change in Variance, PCV），以评估个体特征对学校层面变异的解释程度。

研究结果

学校层面是体能变异最主要的背景来源

在未调整任何协变量的基础模型中，方差划分系数（VPC）显示，对于绝大多数体能指标，学校层面解释的变异比例显著高于地区和县层面。在小学阶段，除了身体尺寸指标（如体重VPC=1.74%， BMI VPC=1.00%）的学校间变异较小外，其他体能指标的学校层面变异相当可观，范围在5.08%至51.14%之间。例如，600米跑（VPC=51.14%）和800米跑（VPC=44.29%）的变异主要来自于学校差异。在中学阶段，学校层面的变异更为突出，范围从6.35%（体重）到惊人的63.80%（横向敏捷性）。这表明，学生就读于哪所学校，对其体能水平有着至关重要的影响，远超过其所在更广泛的地理区域（县或地区）的影响。这一发现有力地支持了研究假设H1。

控制个体特征后学校间变异依然显著

即使在校正了性别和年级这两个重要的个体层面协变量后，许多体能指标的学校层面变异仍然保持显著。通过比例方差变化（PCV）分析发现，对于身体成分指标（如小学阶段的体重PCV=71.21%，体脂百分比PCV=41.44%），性别和年级能够解释相当一部分学校间差异。然而，对于大量的技能相关和健康相关体能指标，这些个体特征的解释力有限，甚至出现负的PCV值（如小学20米冲刺PCV=-155.28%，非优势手滚球PCV=-121.69%），这表明加入协变量后，未被解释的学校间方差反而增加，突显了学校层面存在强烈的、独立于学生性别和年级的特有因素在起作用。在中学阶段，调整模型对部分体能指标（如立定跳远PCV=67.00%，实心球投掷PCV=84.39%）的学校变异解释度较高，但仍有不少指标（如横向敏捷性PCV=-199.85%）的学校间差异未被个体特征所解释。这验证了研究假设H2，即学校层面的变异在考虑个体差异后依然存在。

中小学均存在显著的学校层面变异

研究结果显示，无论是小学还是中学，学校层面的体能变异都是一个普遍且显著的现象。虽然在具体数值上有所不同（例如，中学阶段的变异幅度总体更大），但这一模式在两个教育阶段都清晰可见。这表明，从儿童期到青春期，学校环境对体能发展的影响持续存在，并非特定于某个学业阶段。这一发现支持了研究假设H3，强调了在整个基础教育阶段关注学校环境公平性的重要性。

研究结论与讨论

本研究首次在克罗地亚的大型人口样本中，系统评估了多种健康相关和技能/表现相关体能结果的学校层面变异。研究结果一致地支持了所有三个研究假设：学校层面是体能变异最主要的背景来源；这种变异在调整个体层面协变量后依然显著；并且这种变异模式在小学和中学阶段均持续存在。

这些发现具有重要的理论和实践意义。在理论层面，它证实了学校作为青少年健康社会化重要场域的核心作用。学校间的体能差异可能源于一系列复杂的、未在本研究中直接测量的学校层面因素，例如体育教育课程的质量与实施频率、体育设施与设备的可用性、课外体育活动的组织与参与机会、学校的体育文化氛围、体育教师的专业水平以及学校所在社区的社会经济背景等。先前的研究也支持这些推论，表明拥有更优质体育课程、更完善设施、更多课外活动机会的学校，其学生的体能水平通常更高（Villa-González et al., 2022; Rocliffe et al., 2024）。克罗地亚直至2024年才首次将全国性体能评估列为强制性政策（Buru?i?, Bai?, Leko, 2024），本研究正好为这一政策的实施及其后续评估提供了关键的基线数据和科学依据。

在实践层面，本研究结果强烈提示，要减少青少年体能差距、促进健康公平，干预措施必须瞄准学校环境。这意味着需要采取综合性的、多层次的策略，确保所有学生，无论其就读学校的社会经济背景或资源如何，都能获得高质量的体育教育和充足的体育活动机会。这包括制定和实施有效的学校体育政策、投资改善体育设施、加强体育教师专业发展、丰富课外体育活动项目，并营造支持积极生活方式的校园文化。

本研究的局限性包括其横断面设计无法推断因果关系、未测量生物年龄可能影响同年龄个体间的变异、由体育教师而非研究人员收集数据可能引入测量误差、以及数据收集处于COVID-19 pandemic背景下可能对体能水平产生影响。此外，未能直接测量具体的学校特征变量限制了对其背后机制的深入探讨。未来的研究应采用纵向设计，并纳入详细的学校环境测量指标，以更清晰地揭示学校因素影响体能发展的具体路径。

尽管如此，本研究的优势在于其利用了来自真实体育教育环境的大规模、多维度体能数据集，样本量大且具有全国代表性。它深化了我们对学校环境在塑造青少年健康结局中作用的理解，为克罗地亚乃至其他类似背景国家的公共卫生政策制定者、教育管理者和健康促进工作者提供了宝贵的科学证据，指明了通过学校环境干预来提升下一代整体健康水平的重要方向。