Effects of electronic sports games on children's acquisition of basic motor skills in a digital society
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摘要:
目的 评价电子体育游戏对儿童基础运动技能习得的影响，为数字社会背景下儿童基础运动技能的习得提供辅助。 方法 通过检索中国知网(CNKI)、Web of Science、Cochrane Library和PubMed数据库，检索时限设定为2012年3月至2022年3月。利用Cochrane偏倚风险评估工具RoB 2及扩展工具RoB 2 Cluster和ROBINS-I对纳入的研究进行方法学质量评价，运用RevMan 5.3软件进行发表偏倚评价、异质性检验、亚组分析和Meta分析。 结果 共纳入12项研究，包括897名参与者，其中7项随机对照试验、2项整群随机对照试验和3项非随机试验；2项偏倚风险低，8项有一定风险，2项偏倚风险高。12项研究的儿童基础运动技能测量包括物体控制技能、运动技能、协调性、敏捷性和平衡性。Meta分析结果显示，电子体育游戏对儿童基础运动技能的习得具有一定正向效应(SMD=0.81，95%CI=0.46~1.17，P < 0.05)。 结论 儿童可以通过身体活动与数字屏幕产生积极的互动交际行为，进而促进基础运动技能的发展。 Abstract:Objective To evaluate the influence of electronic sports games on children's acquisition of basic motor skills, so as to provide assistance for children's acquisition of basic motor skills in the context of digital society. Methods Computer searches were conducted on CNKI, Web of Science, Cochrane Library and PubMed databases from March 2012 to March 2022. Methodological quality of included studies was evaluated using the Cochrane bias risk assessment tool RoB 2 and the extension tools RoB 2 Cluster and ROBINS-I. Publication bias assessment, heterogeneity test, subgroup analysis and Meta-analysis were performed using RevMan 5.3. Results A total of 12 studies included 897 participants, 7 randomized controlled trials, 2 cohort randomized controlled trials and 3 non-randomized trials. Among them, 2 items had a low risk of bias, 8 items had certain risks and 2 items had a high risk of bias. Measures of basic motor skills in children from 12 studies included object control skills, motor skills, coordination, agility and balance. The results of Meta-analysis showed that electronic sports games had a positive effect on children's acquisition of basic motor skills (SMD=0.81, 95%CI=0.46-1.17, P < 0.05). Conclusion Children can generate positive interactive communication behavior through physical activity and digital screen, and then promote the development of basic motor skills. -
Key words:
- Video games /
- Motor activity /
- Basic motor skills /
- Meta-analysis /
- Child
1) 利益冲突声明 所有作者声明无利益冲突。 -
随着数字产品在家庭、学校和社会的普及化程度日益提高，首次接触数字产品的群体呈低龄化趋势。《青少年蓝皮书：中国未成年人互联网运用报告(2020)》显示，10岁以下儿童平均每天接触数字屏幕时间约4 h[1]。已有研究表明，儿童长期久坐不动面对数字屏幕会对身体、心理和社会交际产生负面影响[2-4]。因此，有学者建议9岁以下儿童每天接触数字屏幕时间不超过60 min[5]。然而，新型冠状病毒感染疫情期间，因网上学习大大延长了儿童数字屏幕使用时间[3]。由此可见，面对突发公共卫生事件，限制儿童使用数字屏幕的可行性会受到一定阻碍。
基础运动技能是指直接或间接影响个人身体活动能力的运动模式，可以提高身体活动参与度，促进生命周期健康发展[6]。已有研究表明，儿童基础运动技能是一个有价值的教育目标，与学习成绩、心理健康及生活质量密切相关[7]。电子体育游戏通过创设虚拟场景，让儿童在使用控制器的同时，带动肢体与数字屏幕进行互动，从而将控制器在空间的移动转化为数字屏幕上看到的场景[8-10]。研究表明，电子体育游戏对基础运动技能水平低或感知能力低的儿童有益，并且在参与电子体育游戏活动时会感到很轻松[11]。如在网球运动中，儿童挥动手臂击球，从运动技能习得的角度看，这种游戏与儿童的互动涉及信息和肢体动作的持续耦合[12]，是促进基础运动技能发展的符号语言。因此，类似游戏导致了一种价值观念的转向，即儿童久坐不动面对数字屏幕有害健康转向儿童与数字屏幕可以产生积极的互动交际行为。基于此，本研究从运动技能习得的视角，系统评估如何通过身体活动应对来自数字屏幕的刺激，进而探究数字屏幕对促进儿童基础运动技能的发展。
1. 资料来源与方法
1.1 检索资源和检索策略
遵循2020年系统评价[13]及系统评价和荟萃分析的首选报告项目(preferred reporting items for systematic reviews and Meta-analyses, PRISMA)2020提出的指南[14]。检索4个数据库：中国知网(CNKI)、Web of Science、Cochrane Library和PubMed，对纳入研究的文献进行筛选。检索策略如下：“数字技术”“久坐行为”“虚拟现实”“可穿戴设备”“电子竞技”“基本运动技能”“协调能力”“平衡能力”。纳入标准：(1)2012年3月至2022年3月发表的中英文文献；(2)参与者为正常发育儿童；(3)采用实验(随机对照实验或整群随机对照实验)或准实验设计，实验组执行数字屏幕干预并与对照组进行比较；(4)测量结果包括儿童的物体控制技能、运动技能、协调性、敏捷性和平衡性。
1.2 文献剔除
将数据库检索确定的文献导入Endnote X9软件中，自动删除重复文献。由2位作者根据标题和摘要对文献进行人工筛选，剔除无关研究，评估剩余全文的合格性，并纳入符合研究标准的文献。2位作者独立完成筛选过程，在每个步骤(即标题/摘要和全文筛选)后进行交叉核验，如果无法达成一致，则第3位作者介入，直至所有作者对提取数据准确性的评价达成共识。
1.3 数据收集
从纳入研究的文献中提取数据并汇编成表格。文献提取以下数据：(1)研究信息(作者、国家和研究设计)；(2)研究样本(样本量、年龄和性别)；(3)实验执行环境；(4)电子体育游戏种类；(5)干预内容；(6)干预持续时间；(7)基础运动技能测量和结果。
1.4 偏倚风险评估
采用偏倚风险评估工具对纳入文献进行方法学质量评价。在随机对照试验中用Cochrane随机试验偏倚风险工具RoB 2第2版评估偏倚风险[15]；在整群随机试验中用RoB 2的扩展工具RoB 2 Cluster评估偏倚风险[16]；在非随机试验中用ROBINS-I工具评估偏倚风险[17]。RoB 2工具包括随机化过程中的偏倚、偏离既定干预措施的偏倚、结局数据缺失的偏倚、结局测量的偏倚和选择性报告结果的偏倚5个偏倚域；RoB 2 Cluster和RoB 2具有相同的偏倚领域，前者增加了1个与识别或招募参与者相关的偏倚领域；ROBINS-I工具包括混杂偏倚、参与者选择偏倚、干预暴露分类偏倚、暴露偏差偏倚、数据缺失偏倚、结局测量偏倚和选择性报告偏倚7个偏倚域。所有工具都包含信号问题以便帮助评估每个领域的潜在偏倚，在RoB 2和RoB 2 Cluster工具中，每个领域的偏倚风险分为低风险、有一定风险和高风险3个等级；而ROBINS-I工具中有低偏倚风险、中等偏倚风险、高偏倚风险、极高偏倚风险和无信息5种可能的结果。为了对纳入研究进行精简评估和综合，将ROBINS-I工具的评级调整为RoB 2工具的评级。因此，低风险保持不变，中等偏倚风险和无信息被列为有一定风险，高偏倚风险和极高偏倚风险被列为高风险；每项研究都有一个总体结果，对应各个领域的最高风险。2名作者独立评估了偏倚风险，并对结果进行交叉检验，如果存在分歧，则第3名作者介入，直至所有作者对偏倚风险的评价达成共识。
1.5 统计学方法
运用RevMan 5.3软件进行文献发表偏倚评价、异质性检验、亚组分析和Meta分析。使用I2检验对各研究进行异质性检验，I2是观察到组间异质性的占比情况，是评价异质性的一个相对指标, 按照25%，50%和75%的界值进行划分，分别代表异质性的低、中、高。采用随机效应模型对多个样本的修正结果进行Meta分析整合，在Meta分析中，纳入指标为连续型变量，选择标准化均数差(standardised mean difference, SMD)为效应尺度标量并计算其95%CI。检验水准α=0.05。
2. 结果
2.1 纳入研究的文献方法学质量评估
检索确定2 551篇文章，删除重复文章后剩余1 985篇，经过标题和摘要筛选后，剩余34篇文章进行全文阅读，其中12篇英文文献符合纳入标准。见图 1。
2.2 文献发表偏倚评价
对纳入研究的文献进行发表偏倚检验，12项文献具有良好的对称性，发表偏倚较小，其整体研究质量较高，均可以纳入Meta分析。见图 2。
2.3 纳入研究的文献基本特征
纳入研究的12篇文献涉及897名儿童，年龄4~16岁，所有研究均招募正常发育儿童。7项研究采用随机对照实验[18-24]，2项采用整群随机实验[25-26]，3项研究采用非随机实验[27-29]，所有研究均采用基线和干预后评估设计。其中评估儿童平衡能力的文献4篇，物体控制技能的文献5篇，全身协调性的文献1篇，运动技能的文献(速度、奔跑和跳跃)2篇[24, 27]；涉及电子体育游戏类型包括Wii游戏机、Xbox Kinect、华硕Xtion PRO、Wii Fit Plus和Xbox360，每天干预时长20~60 min，干预周期6~36周。Mombarg等[18]招募了平衡能力较差，但没有身体或智力缺陷的儿童，Lee等[27]在1个月后对儿童进行了记忆测试。实验组与对照组在研究中进行了不同活动，对照组不进行任何结构化练习。
每次干预均在学校日常活动的不同时间点进行：校内时间、体育课、午休时间。干预由体育老师、研究助理或体育老师和研究助理的组合进行。Janssen[19]研究没有详细说明干预是否受到监督以及受到何种监督。虽然在所有研究中，监督仅限于在游戏中帮助和激励儿童，但Barnett等[26]利用外聘技能教练指导如何提高儿童技能。干预频率为1~40次，干预总时长为300~1 800 min，所有干预措施均使用电子体育游戏作为交互技术。除Lee等[27]使用定制体育游戏站和“守门员”游戏外，其他所有研究均使用市场销售的电子体育游戏和传统体育课游戏。Sheehan等[25]执行了带有计划任务的特定且详细的体育游戏活动列表，以改善儿童基础运动技能。在所有研究中，儿童均参加了多样化的体育游戏，还有儿童在不同体育游戏站之间进行轮换。
儿童基础运动技能测量包括物体控制技能、运动技能、协调性、敏捷性和平衡性。纳入研究中，Gao等[28]和Mcgann等[21]运用儿童大肌肉动作发展测试第二版(Test of Gross Motor Development-Second Edition, TGMD-2)评估儿童身体移动能力，Vernadakis等[22]运用TGMD-2评估儿童控制技能，Sheehan等[23]使用HUR balance trainer 4 (BT4)平衡训练器评估了儿童的平衡性。本研究参照Psotta等[29]的《儿童标准运动协调能力评估测试》第2版(Movement Assessment Battery for Children-Second Edition, MABC-2)和Radanovic等[30]的《布尼氏动作熟练度测试》第2版(Bruininks-Oseretsky Test of Motor Proficiency Second Edition, BOT-2)对儿童基础运动技能进行评估。
2.4 电子体育游戏中调节变量亚组分析
将电子体育游戏中的干预内容、单次练习时间、练习频率、总时长等4个要素分别设置亚组进行Meta分析，结果显示，4个亚组之间存在一定的异质性，表明电子体育游戏可以在不同程度上对儿童基础运动技能的习得产生正向效应(P值均 < 0.01)。见表 1。
表 1 电子体育游戏中调节变量干预儿童基础运动技能的效应结果Table 1. Effects of regulating variables in electronic sports games on children's basic motor skills调节变量 亚组 文献量 样本量 MD值(95%CI) Z值 P值 干预内容 物体控制技能 4 259 2.51(1.43~3.52) 4.37 < 0.01 运动技能 2 119 1.30(0.51~2.37) 2.52 < 0.01 协调性 1 36 1.75(1.33~2.49) 3.24 < 0.01 敏捷性 1 261 1.55(0.36~2.71) 3.48 < 0.01 平衡性 4 222 2.07(1.42~3.43) 3.09 < 0.01 单次干预时间/min ≤20 2 119 1.24(0.68~1.75) 4.12 < 0.01 21~40 7 651 0.66(0.32~1.24) 4.41 < 0.01 41~60 3 127 2.18(0.65~3.24) 2.31 < 0.01 干预频率/(次·周-1) 1 2 127 0.93(0.23~2.08) 4.17 < 0.01 2~3 7 590 1.85(0.73~2.64) 1.07 < 0.01 4~5 3 180 1.78(0.84~2.49) 2.42 < 0.01 总时长/周 6 6 349 0.71(0.34~2.52) 2.57 < 0.01 8 5 287 1.35(0.64~2.17) 4.21 < 0.01 36 1 261 1.67(0.65~2.47) 3.17 < 0.01 注：MD值为实验组均值与对照组均值的差值。 在干预内容方面，物体控制技能、运动技能、协调性、敏捷性和平衡性的干预效应量具有高度异质性(I2=86.4%，P < 0.01)，干预效应量分别为物体控制技能、运动技能、协调性、敏捷性和平衡性，表明电子体育游戏的干预内容是影响儿童基础运动技能习得的主要因素。单次练习时间方面，≤20，21~40和41~60 min的干预效应量具有中度异质性(I2=62.5%，P < 0.01)，表明单次干预时间是影响儿童基础运动技能习得的重要因素。干预频次方面，1，2~3和4~5次/周的干预效应量具有中度异质性(I2=51.3%，P < 0.01)，表明干预频次可以影响儿童基础运动技能习得。干预总时长方面，6，8和36周的干预效应量具有低异质性(I2=46.4%，P < 0.01)，表明干预总时长也可以影响儿童基础运动技能的习得。见表 1。
2.5 文献偏倚风险等级评估整合
2项研究偏倚风险较低[23, 25]，8项研究存在一定风险[18-21, 23-25, 27]，2项研究偏倚风险高[26, 29]。大多数研究关注选择过程(由随机化过程引起的偏倚或由混杂因素引起的偏倚: 领域1)。在2项整群随机试验中，随机化程序的报告较少，并且一些混杂因素在非随机对照试验中未被考虑。此外，大多数研究没有报告评估者盲化的信息(测量结果的偏倚: 随机对照试验为第4域，非随机试验为第6域)。最后，2项非随机试验报告了如何处理缺失数据，这代表了较高的偏倚风险(由缺失数据引起的偏差：领域5)。随机对照试验使用RoB 2工具进行评估，分组随机对照试验使用扩展工具RoB 2 Cluster进行评估，非随机试验使用ROBINS-I工具进行评估。
2.6 Meta分析整合结果
对纳入研究的文献进行Meta分析整合，多个样本校正的随机效应模型证明，所有研究的合并效应量为[SMD值(95%CI)=0.81(0.46~1.17)，P < 0.05]，电子体育游戏对儿童基础运动技能习得影响SMD的95%CI横线落在无效线的右侧，表明电子体育游戏对儿童基础运动技能习得存在一定的正向效应。见图 3。
图 3 电子体育游戏干预对儿童基础运动技能影响的Meta分析Figure 3. Meta-analysis on the effects of electronic sports games intervention on children's basic motor skills3. 讨论
本研究共纳入12项研究，包括7项随机对照实验，2项整群随机实验和3项非随机实验。研究结果与Mukherjee等[31]的研究不同，后者在没有进行Meta分析的情况下指出数字屏幕对促进儿童基础运动技能习得的证据是不确定的。而本研究将平衡性纳入儿童基础运动技能范畴，因为运动学界将平衡和姿势稳定视为运动学习和控制的基础。由Meta分析整合结果发现，在一些研究中不存在正向效应，或者在某些情况下是负面的。研究还发现，这种正向效应主要是由平衡技能研究[32-34]和Colombo-Dougovito等[35]的研究驱使的。除了平衡技能外，没有发现其他关于儿童基础运动技能差异效应的趋势。
当儿童与电子体育游戏软件进行交互时，通过数字屏幕显示其重心相对于任务环境的追加视觉反馈来持续控制平衡[36]；追加反馈是促进运动学习的关键，能够指导学习者寻找持续维持平衡的解决方案[37]。此外，电子体育游戏提供了高度特异性信息和运动耦合(即儿童的运动和重心位移在数字屏幕中准确显示)，这种耦合是促进儿童基础运动技能学习的两个关键过程，即感知与任务相关信息的协调及动作校准[38]。高任务特异性促进了技能表现向“现实世界”情景的转移，因此，电子体育游戏如果增加追加反馈功能，让儿童自主调节所选游戏的任务难度，将会产生与现实体育课类似的效果。但这并不能说明电子体育游戏可以取代传统体育课，而是一种基于数字屏幕的技术，可以与传统体育课进行互补，多渠道改善儿童基础运动技能，降低久坐屏幕时间带来的危害。儿童可以通过身体活动与数字屏幕产生积极的互动交际行为，进而促进基础运动技能的习得。
本研究存在一定的局限性：(1)纳入研究只有英文文献，可能排除了其他语言发表的研究；(2)Meta分析包括了一般适度的异质性研究，可能会降低效应大小估计的准确性，也可能无法提供电子体育游戏的有效性；(3)由于样本量小，无法对对照组进行的活动类型和不同的基础运动技能进行调节因子分析，因此难以比较不同研究的效果。未来研究可以寻求提高电子体育游戏传感器技术的灵敏度和准确性以及游戏的代表性设计，使其无限接近“现实世界”的运动场景。以这种方式开发的电子体育游戏将产生对“现实世界”具有高度代表性的指定信息，可能会增加电子体育游戏开发的基础运动技能转移到“现实世界”中的体育活动场景。
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图 3 电子体育游戏干预对儿童基础运动技能影响的Meta分析
Figure 3. Meta-analysis on the effects of electronic sports games intervention on children's basic motor skills
表 1 电子体育游戏中调节变量干预儿童基础运动技能的效应结果
Table 1. Effects of regulating variables in electronic sports games on children's basic motor skills
调节变量 亚组 文献量 样本量 MD值(95%CI) Z值 P值 干预内容 物体控制技能 4 259 2.51(1.43~3.52) 4.37 < 0.01 运动技能 2 119 1.30(0.51~2.37) 2.52 < 0.01 协调性 1 36 1.75(1.33~2.49) 3.24 < 0.01 敏捷性 1 261 1.55(0.36~2.71) 3.48 < 0.01 平衡性 4 222 2.07(1.42~3.43) 3.09 < 0.01 单次干预时间/min ≤20 2 119 1.24(0.68~1.75) 4.12 < 0.01 21~40 7 651 0.66(0.32~1.24) 4.41 < 0.01 41~60 3 127 2.18(0.65~3.24) 2.31 < 0.01 干预频率/(次·周-1) 1 2 127 0.93(0.23~2.08) 4.17 < 0.01 2~3 7 590 1.85(0.73~2.64) 1.07 < 0.01 4~5 3 180 1.78(0.84~2.49) 2.42 < 0.01 总时长/周 6 6 349 0.71(0.34~2.52) 2.57 < 0.01 8 5 287 1.35(0.64~2.17) 4.21 < 0.01 36 1 261 1.67(0.65~2.47) 3.17 < 0.01 注：MD值为实验组均值与对照组均值的差值。 
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