体育锻炼能够促进青少年的认知能力发展吗？

方超; 黄斌

doi:10.16382/j.cnki.1000-5560.2021.03.008

体育锻炼能够促进青少年的认知能力发展吗？

doi: 10.16382/j.cnki.1000-5560.2021.03.008

方超,
黄斌

南京财经大学公共管理学院，南京 210023

基金项目: 国家社科基金教育学2020年度青年课题“教育结果公平视角贫困家庭子女的义务教育补偿机制研究”（CFA200249）

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- 刊出日期: 2021-03-23

Can Physical Exercise Promote the Development of Teenagers’ Cognitive Ability? An Empirical Study Based on CEPS

College of Public Administration, Nanjing University of Finance and Economics, Nanjing, Jiangsu, 210023

摘要

摘要: 本文利用中国教育追踪调查数据（2014—2015），采用普通最小二乘法、分位数回归以及倾向得分匹配法，实证检验了体育锻炼对青少年认知能力的影响，结果发现：（1）利用普通最小二乘法测得经常参与体育锻炼的青少年在认知能力测试上比不经常参与的青少年高出0.149个标准分，当控制前期能力后，青少年参加体育锻炼的时间每上升1个单位值，能将认知能力提高0.049个标准分；（2）利用分位数回归发现参加体育锻炼对认知能力处于中位数上的青少年具有最强的促进作用，体育锻炼的异质性特征突出表现为“倒V”型曲线，而利用无条件分位数回归发现经常参与体育锻炼能够缩小低–高分位点上认知能力的组内差异；（3）利用Probit模型发现学校作业并非青少年参与体育锻炼的决定因素，看电视、玩网络游戏等课余活动的时间则对青少年参与体育锻炼构成了挤出关系，文化资本、人力资本以及教育期望与青少年的体育运动参与率呈正相关；（4）利用倾向得分匹配法发现体育锻炼影响认知能力的平均处理效应落入[0.095，0.117]的取值区间，而忽视选择性偏差将会高估体育锻炼的净效应。
- 体育锻炼 /
- 认知能力 /
- 青少年 /
- 倾向得分匹配
Abstract: Based on the data of CEPS (2014—2015), this paper empirically tested the impact of physical exercise on adolescents’ cognitive ability using OLS, QR and PSM. It is found that, first, according to OLS, the cognitive ability of adolescents who often participate in physical exercise is 0.149 higher than that of adolescents who do not often participate in physical exercise. When the pre-ability is controlled, the cognitive ability can be improved by 0.049 for every unit increase in the time that teenagers take part in physical exercise. Second, physical exercise has the strongest promoting effect on adolescents whose cognitive ability is in the middle, while the heterogeneity of physical exercise is characterized by “inverted V-shaped” curve by using the method of QR. Regular physical exercise could reduce the intra-group differences in cognitive ability at low and high scores by using the method of UQR. Third, school work is not the decisive factor for teenagers to participate in physical exercise, while watching TV, playing online games and other extracurricular activities constitute an extrusion relationship for teenagers to participate in physical exercise. Cultural capital, human capital and educational expectation are positively correlated with teenagers’ participation rate in physical exercise by using model Probit. Finally, the influence of physical exercise on cognitive ability and its average processing effect fall into the value range of [0.095, 0.117], while ignoring the selective deviation will result in high net effect of physical exercise by using PSM.
- physical exercise /
- cognitive ability /
- teenagers /
- propensity score matching

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图 1 各变量在认知分位点上的变化趋势

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图 2 核密度函数图

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表 1 所涉变量的统计描述

变量名	变量定义	处理组（N=4468）		控制组（N=3027）		双T
变量名	变量定义	均值	标准差	均值	标准差	双T
认知能力	2015年认知能力测试的标准化得分	0.469	0.011	0.210	0.014	−14.365^***
基期能力	2014学年认知能力测试的标准化得分	0.157	0.013	−0.028	0.015	−9.515^***
体育锻炼时间	每周参加体育锻炼时间平均值的对数	3.141	0.011	2.168	0.015	−54.455^***
完成作业时间	较短（2小时以下）=1；较长（2小时以上）=0	0.511	0.007	0.581	0.009	6.038^***
上网和看电视时间	较短（1小时以下）=1；较长（1小时以上）=0	0.664	0.007	0.640	0.008	−2.181
对健康的感知	不好（很不好、不好、一般）=1；好（比较好、很好）=0	0.328	0.007	0.379	0.009	4.660^***
对身材肥胖的感知	有些瘦（很瘦、有点瘦、不胖不瘦）=1；有点胖（有点胖、很胖）=0	0.623	0.007	0.623	0.009	0.028
对学业压力的感知	无压力（毫无压力、有点压力、一般）=1；有压力（较大、很大）=0	0.723	0.007	0.667	0.008	−5.365^***
健康教育课	小学时上过=1；未上过=0	0.694	0.007	0.600	0.009	−8.617^***
家庭经济条件	较差（非常和比较困难）=1；较好（中等、比较富裕、很富裕）=0	0.123	0.005	0.186	0.007	7.668^***
文化资本	藏书量较少（很少、较少、一般）=1；较多（比较多、很多）=0	0.590	0.007	0.723	0.008	12.202^***
母亲受教育程度	教育层级定序变量	4.166	0.031	3.673	0.033	−10.820^***
父亲受教育程度	教育层级定序变量	4.527	0.031	4.026	0.033	−10.948^***
教育期望	教育层级定序变量	7.033	0.022	6.723	0.029	−8.579^***
性别	男生=1；女生=0	0.492	0.007	0.537	0.009	3.943^***
年龄	2015–出生年份	14.5	0.010	14.6	0.013	4.908^***
BMI	体重/身高²	19.4	0.058	19.1	0.065	−2.495
民族	汉族=1；少数民族=0	0.924	0.004	0.908	0.005	−2.574
户籍	农业户口=1；非农户口（非农、居民户口）=0	0.487	0.007	0.582	0.009	8.316^***
独生子女	独生子女=1；非独生子女=0	0.494	0.007	0.396	0.009	−8.537^***
注：**p<0.01，p<0.1。

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表 2 基准回归估计结果

变量	方程（1）	方程（2）	方程（3）
基期能力	—	—	0.385^***（0.019）
是否经常参加体育锻炼	0.149^***（0.027）	—	—
体育锻炼时间	—	0.073^***（0.014）	0.049^***（0.012）
完成作业时间	−0.126^***（0.026）	−0.119^***（0.026）	−0.098^***（0.021）
上网和看电视时间	0.212^***（0.024）	0.218^***（0.024）	0.161^***（0.022）
对健康的感知	0.023（0.020）	0.036^*（0.020）	0.020（0.018）
对身材肥胖的感知	−0.052^***（0.019）	−0.051^***（0.019）	−0.023（0.017）
对学业压力的感知	0.088^***（0.019）	0.091^***（0.020）	0.056^***（0.017）
健康教育课	−0.047^*（0.024）	−0.045^*（0.023）	−0.019（0.021）
家庭经济条件	−0.172^***（0.036）	−0.172^***（0.038）	−0.116^***（0.034）
文化资本	−0.138^***（0.022）	−0.140^***（0.022）	−0.091***（0.021）
母亲受教育程度	0.018^***（0.007）	0.018^***（0.007）	0.011^**（0.005）
父亲受教育程度	0.027^***（0.007）	0.027^***（0.007）	0.017^***（0.006）
教育期望	0.104^***（0.007）	0.103^***（0.007）	0.068^***（0.006）
个体特征	YES	YES	YES
固定效应	YES	YES	YES
常数项	1.932^***（0.289）	1.858^***（0.291）	1.397^***（0.256）
R²	0.2111	0.2096	0.3566
注：（1）括号内为聚类到学校的稳健标准误；（2）*p<0.01，p<0.05，*p<0.1；（3）个体特征包括性别、年龄、民族、户籍、独生子女以及BMI。

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表 3 异质性分析结果（条件分位数回归）

变量	$ \tau =0.1 $	$ \tau =0.25 $	$ \tau =0.5 $	$ \tau =0.75 $	$ \tau =0.95 $
基期能力	0.570^***（0.018）	0.507^***（0.015）	0.377^***（0.011）	0.288^***（0.012）	0.184^***（0.017）
体育锻炼时间	0.027^*（0.015）	0.039^***（0.011）	0.057^***（0.010）	0.039^***（0.011）	0.027^*（0.016）
完成作业时间	−0.120^***）（0.030）	−0.082^***（0.019）	−0.090^***（0.020）	−0.067^***（0.017）	−0.073^***（0.024）
上网和看电视时间	0.175^***（0.033）	0.176^***（0.020）	0.151^***（0.020）	0.117^***（0.020）	0.099^***（0.024）
对健康的感知	−0.034（0.035）	0.023（0.021）	0.022（0.016）	0.030（0.019）	0.013（0.025）
对身材肥胖的感知	−0.056^*（0.029）	−0.003（0.025）	−0.027（0.019）	−0.021（0.023）	−0.032（0.034）
对学业压力的感知	0.049（0.034）	0.062^***（0.022）	0.040^**（0.020）	0.093^***（0.020）	0.069^**（0.028）
家庭特征	YES	YES	YES	YES	YES
个体特征	YES	YES	YES	YES	YES
常数项	1.019^**（0.434）	0.714^***（0.278）	1.379^***（0.229）	1.834^***（0.242）	1.943^***（0.297）
Pseudo R²	0.2695	0.2572	0.1945	0.1539	0.1398
注：（1）括号内为自举法标准误；（2）家庭特征包括家庭经济条件、文化资本、母亲受教育程度、父亲受教育程度以及教育期望，个体特征包括性别、年龄、民族、户籍、独生子女以及BMI；（3）*p<0.01，p<0.05，*p<0.1。

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表 4 异质性分析结果（无条件分位数回归）

变量	$ \tau =0.1 $	$ \tau =0.25 $	$ \tau =0.5 $	$ \tau =0.75 $	$ \tau =0.95 $
基期能力	0.531^***（0.030）	0.582^***（0.027）	0.328^***（0.013）	0.241^***（0.013）	0.255^***（0.024）
体育锻炼时间	0.098^***（0.023）	0.094^***（0.019）	0.040^***（0.010）	0.018^**（0.009）	0.0003（0.014）
完成作业时间	−0.184^***（0.035）	−0.155^***（0.034）	−0.084^***（0.018）	−0.058^***（0.017）	−0.017（0.030）
上网和看电视时间	0.171^***（0.039）	0.283^***（0.037）	0.160^***（0.020）	0.119^***（0.017）	0.075^***（0.027）
对健康的感知	0.004（0.036）	0.003（0.033）	0.017（0.019）	0.031^*（0.018）	0.081^***（0.030）
对身材肥胖的感知	−0.083^**（0.039）	−0.046（0.035）	−0.010（0.020）	0.003（0.019）	0.034（0.031）
对学业压力的感知	−0.010（0.040）	0.080^**（0.036）	0.057^***（0.019）	0.084^***（0.019）	0.10^***（0.028）
家庭特征	YES	YES	YES	YES	YES
个体特征	YES	YES	YES	YES	YES
常数项	0.262（0.495）	1.735^***（0.406）	1.336^***（0.224）	1.505^***（0.196）	1.512^***（0.301）
Pseudo R²	0.1530	0.2309	0.2365	0.1610	0.0669
注：（1）括号内为自举法标准误；（2）家庭特征包括家庭经济条件、文化资本、母亲受教育程度、父亲受教育程度以及教育期望，个体特征包括性别、年龄、民族、户籍、独生子女以及BMI；（3）*p<0.01，p<0.05，*p<0.1。

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表 5 体育锻炼参与率的Probit估计结果

变量	系数	Z值	平均边际效应	Z值
基期能力	0.034（0.022）	1.54	0.009（0.006）	1.54
体育锻炼时间	1.045（0.032）^***	32.99	0.295（0.006）^***	53.17
完成作业时间	−0.056（0.034）	−1.62	−0.016（0.010）^*	−1.68
上网和看电视时间	0.050（0.036）	1.38	0.015（0.010）	1.51
对健康的感知	0.010（0.036）^***	2.75	0.289（0.010）^***	2.80
对身材肥胖的感知	0.059（0.038）	1.55	0.016（0.011）	1.48
对学业压力的感知	0.066（0.038）^*	1.76	0.020（0.011）^*	1.84
健康教育课	0.102（0.036）^***	2.85	0.028（0.010）^***	2.79
家庭经济条件	−0.115（0.049）^**	−2.32	−0.034（0.014）^**	−2.42
文化资本	−0.068（0.040）^*	−1.71	−0.020（0.011）^*	−1.82
母亲受教育程度	0.008（0.012）	0.63	0.002（0.003）	0.67
父亲受教育程度	0.010（0.012）	0.75	0.003（0.003）	0.81
教育期望	0.009（0.012）	0.78	0.003（0.003	1.05
性别	−0.320（0.036）^***	−9.00	−0.090（0.010）^***	−9.11
年龄	0.006（0.026）	0.023	0.0002（0.007）	0.04
BMI	0.009（0.005）^*	1.86	0.003（0.001）^*	1.83
户籍	0.035（0.040）	0.88	0.009（0.011）	0.85
民族	0.10（0.063）	1.58	0.029（0.018）	1.65
独生子女	−0.005（0.038）	−0.14	−0.001（0.011）	−0.011
常数项	−3.032（0.433）^***	−7.00	—	—
对数似然值	−3710.387		—	—
Pseudo R²	0.2661		—	—
注：（1）括号内为稳健标准误；（2）*p<0.01，p<0.05，*p<0.1。

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表 6 样本整体平衡性

样本	Pseudo R2	LR chi2	p>chi2	MeanBias	MedBias	B	R	Var
匹配前	0.034	360.29	0.000	15.1	15.7	44.5^*	1.02	83
最近邻匹配	0.001	17.56	0.485	1.9	1.7	8.9	1.01	33
近邻匹配	0.000	5.78	0.997	0.9	1.0	5.1	0.93	17
半径匹配	0.000	1.59	1.000	0.5	0.4	2.7	1.03	17
核匹配	0.000	3.92	1.000	1.1	0.9	4.2	1.15	17
马氏匹配	0.007	87.53	0.000	4.1	3.7	19.7	1.32	83
注：*表示匹配不成功。

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表 7 协变量的平衡性检验

变量名	匹配状态	处理组	控制组	偏误减少（%）	绝对值削减	t值
基期能力	匹配前	0.157	−0.027	21.8	87.0	9.42^***
基期能力	匹配后	0.157	0.133	2.8	87.0	1.35
完成作业时间	匹配前	0.511	0.581	−13.9	80.3	−6.03^***
完成作业时间	匹配后	0.511	0.50	2.7	80.3	1.29
上网和看电视时间	匹配前	0.663	0.640	5.2	80.9	2.24^**
上网和看电视时间	匹配后	0.664	0.669	−1.0	80.9	−0.47
对健康的感知	匹配前	0.327	0.379	−10.9	88.4	−4.74^***
对健康的感知	匹配前	0.327	0.333	−1.3	88.4	−0.61
对学业压力的感知	匹配前	0.723	0.666	12.4	98.2	5.38^***
对学业压力的感知	匹配后	0.723	0.724	−0.2	98.2	−0.11
家庭经济条件	匹配前	0.123	0.186	−17.5	94.7	−7.69^***
家庭经济条件	匹配后	0.123	0.127	−0.9	94.7	−0.48
文化资本	匹配前	0.589	0.724	−28.5	96.3	−12.27^***
文化资本	匹配后	0.589	0.585	1.0	96.3	0.47
教育期望	匹配前	7.033	6.727	19.3	96.7	8.45^***
教育期望	匹配后	7.033	7.023	0.6	96.7	0.32
注：（1）*p<0.01，p<0.05，*p<0.1；（2）因篇幅有限，省略家庭特征中的父母受教育程度以及个体特征的平衡性检验报告。

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表 8 体育锻炼影响认知能力的平均处理效应估计

匹配策略	匹配状态	处理组	控制组	平均处理效应	t值
K最近邻匹配	匹配前	0.468	0.211	0.257	14.28^***
K最近邻匹配	匹配后	0.464	0.384	0.084	3.33^***
K近邻匹配	匹配前	0.468	0.211	0.257	14.28^***
K近邻匹配	匹配后	0.468	0.365	0.104	4.94^***
半径匹配	匹配前	0.468	0.211	0.257	14.28^***
半径匹配	匹配后	0.468	0.356	0.112	5.77^***
核匹配	匹配前	0.468	0.211	0.257	14.28^***
核匹配	匹配后	0.468	0.352	0.117	6.10^***
马氏匹配	匹配前	0.468	0.211	0.257	14.28^***
马氏匹配	匹配后	0.468	0.373	0.095	5.62^***
注：***p<0.01。

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表 9 敏感性检验

Gamma	Sig+	Sig−	t-hat+	t-hatSig−	CI+	CISig−
1.1	3.7e-08	0	0.079528	0.160856	0.05067	0.18992
1.2	0.001981	0	0.042609	0.198128	0.01369	0.227472
1.3	0.279105	0	0.00864	0.23258	−0.020431	0.261936
1.4	0.938098	0	−0.022767	0.264288	−0.052009	0.293735
1.5	0.999783	0	−0.051972	0.293698	−0.081245	0.323299
1.6	1	0	−0.079136	0.32117	−0.108699	0.351029
1.7	1	0	−0.104708	0.346981	−0.134505	0.376975

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参考文献(33)

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