微量营养素干预对我国西部贫困农村学生身心健康成长的影响研究

微量营养素干预对我国西部贫困农村学生身心健康成长的影响研究

一引言随着我国义务教育法的实施，特别是2006年国家正式免除义务教育阶段学生学费后，城乡学龄儿童义务教育阶段“有学上”的问题得到了较好解决，但城乡学龄儿童完成义务教育阶段学习后接受进一步教育的比例存在巨大差异。尽管有大量文献证明，接受高中或高等教育不仅对获得非农就业机会和提高收入有正面促进作用，而且对家庭收入和社区发展还能产生很强的正外部性，但农村地区后义务教育阶段教育普及程度仍明显低于城市地区。根据相关研究及资料，在2005年80%以上的城市青少年能顺利完成高中阶段教育，但在贫困农村地区，这一比例还不到40%。在一切围绕高考的竞争性教育环境下，很多学者认为，义务教育阶段城乡教育质量差异是导致后义务教育阶段城乡教育差异的重要原因。有研究指出，义务教育阶段城乡学生的标准化测试得分存在显著的差异，城市学生的标准化测试得分显著高于农村学生。和这些研究发现类似，在决定能否上大学的高考中，农村学生在竞争力方面明显低于城市学生。关于农村学生标准化测试得分显著低于城市学生的原因，相关学者做了大量研究。研究表明，导致城乡义务教育阶段学生成绩差异的重要原因包括，城市地区学校基础设施和师资力量显著好于农村地区，农村学生的生均投资额明显小于城市学生等。也有学者指出，城市学生家长的教育水平明显高于农村学生家长，因此更有可能对孩子的学习进行辅导。各级政府也开始意识到城乡教育差距的严重性，已经在基础设施和师资力量等方面加大对农村教育的投入力度，然而一个长期被忽视的问题是农村学生，特别是贫困农村学生存在贫血等营养和健康问题，这也可能会导致他们的学业表现差于城市学生。事实上，缺铁性贫血在发展中国家是一个严重的营养和健康问题，影响着数以亿计的人群，儿童和学生表现得更为严重。长期的缺铁性贫血会导致输送到大脑和身体各重要器官的氧气减少，从而导致学生易疲劳，上课时注意力不集中等，甚至会导致学生认知能力下降。大量研究表明，缺铁性贫血和学生的学业表现存在显著的相关，贫血儿童不仅缺课较多，考试成绩较差，而且受教育程度也偏低。在30多年的快速经济增长后，尽管我国居民的营养摄入状况有显著改善，但贫血仍然是困扰贫困农村地区的一个重要问题。研究表明，贵州省的学生贫血率仍高达50%以上，陕西省则有40%左右的学生存在贫血。上述研究结果表明，要缩小城乡巨大的教育差距，也许仅关注教育还不够，还需要将学生的营养、健康和教育结合起来，通盘考虑。本文的目标是从营养、健康和教育相结合的角度，探索提高贫困农村儿童健康状况和学业表现的可行方法。由于学生成长发育需要蛋白质、脂肪、碳水化合物、维生素和矿物质等多种营养素，因此评价学生营养状况也有身高、体重等众多指标。对于本研究而言，选取什么指标作为贫困农村学生营养、健康和教育研究的切入点显得尤为重要。根据第四次全国营养与健康调查结果，贫困农村儿童低体重和发育迟缓比例显著下降，但微量营养素（如铁、锌和维生素等）缺乏现象仍非常严重。考虑到贫困农村学生贫血的严重程度，贫血对学生学业表现的负面影响，以及由专业人员在学校现场对学生进行贫血检测的可行性，为了完成上述研究目标，本文将学生贫血作为本研究的切入点，详细分析在学校层面对学生开展微量营养素补充干预对学生营养、健康和学业表现的影响。本研究主要包括三个研究内容。首先，根据学生层面血红蛋白检测结果，了解贫困农村地区学生的血红蛋白水平和贫血的分布情况。其次，分析导致学生贫血问题的可能原因及其作用机制。最后，识别学生营养补充方案对提高学生血红蛋白水平（减少贫血）以及学业表现的作用。本研究的一个重要创新在于，将自然科学研究中的随机干预试验方法引入社会科学研究中，在学校层面开展社会干预试验。这一研究方法的核心是将样本学校随机分为两组，根据需要解决的问题，对其中一组样本开展有针对性的干预，另一组作为对照组，不开展任何干预。通过比较干预组和对照组在干预前后的差异，这种研究方法可以很好地克服传统社会科学研究中存在的内生性问题，识别干预方式和干预预期结果间的因果关系及显著性。二样本选择和实验设计（一）样本选择根据本研究的目标，课题组选择陕西省作为样本省。选择陕西省作为样本省主要基于如下几个方面的考虑。首先，陕西省处在西部贫困地区，有多达50个国定贫困县。其次，陕西省的陕南和陕北地区能很好地代表我国主要的集中连片贫困地区，陕南地区所属的秦巴山区和陕北地区属于黄土高原地区，都是我国主要集中连片贫困地区。在选取样本省之后，在陕西省的50个国家级贫困县中随机选取了8个县作为样本县。为了选取样本学校，课题组首先到各县教育局开展了农村小学基本情况普查。根据普查了解到的信息，在样本县有寄宿条件的农村完全小学中随机选取样本学校。选取有寄宿学生的农村完全小学作为样本学校主要是基于如下考虑：其一，随着人口流动的加快和计划生育政策的实施，农村学龄儿童数量开始减少，很多农村小学陆续被撤。为了解决被撤并学校学生的就学问题，国家开始将一些完全小学逐步配套建设成为寄宿学校，接纳被撤并学校学生就读，导致在寄宿制完全小学就读学生的比例开始逐步增加。其二，根据作者前期的研究，贫困农村地区寄宿学校就读的寄宿学生是最值得关注的脆弱群体，有必要进行重点关注。（二）实验设计在实验设计中，首先需要选取贫困农村学生的营养干预方式。在选择营养干预方式时，项目组在阅读大量国内外文献的基础上，进一步征求国内外营养学家的建议，根据我国贫困农村学生微量营养素缺乏严重的现状，选择富含21种人体生长发育所需的维生素和微量元素（包括铁等）的多维元素片，也就是21金维他多维元素片（有国家正规生产批号和生产许可）作为本研究的干预材料。考虑到贫困农村学生贫血的严重程度，贫血对学生学业表现的负面影响，以及由专业人员在学校现场对学生进行贫血检测的可行性，将血红蛋白水平和贫血状况作为本研究表征学生营养不良的指标。本研究待验证的假说包括两部分：其一，如果给贫困农村地区学生提供富含维生素和微量元素的营养补充品，学生服用半年后他们的健康状况（以血红蛋白水平和贫血为指标）会有所改善；其二，如果给贫困农村地区学生提供富含维生素和微量元素的营养补充品，学生服用半年后他们的学业表现（以标准化数学测试得分）会有所提高。基于上述研究假说，项目组随机选取并分配样本学校。根据相关统计研究，使用密歇根州立大学研究人员开发的实验设计软件进行测算，结果表明，如果在24个学校开展微量营养素补充干预活动，可以满足本研究样本规模的需要。因此，本研究首先随机选取了54个样本学校，然后随机分配其中的24所学校开展微量营养素补充干预，作为干预组。其他30个学校作为对照组，不进行任何干预。54个样本学校中所有的4年级学生都参与本项目，作为样本学生。选取4年级学生作为样本学生，是因为4年级学生可以使用国际通用的标准化数学测试（TheTrendsinInternationalMathematicsandScienceStudy，简称TIMSS测试）对学生的学业表现进行测试。在本研究中，共有54个学校的3020名4年级学生参与项目作为样本学生。其中，干预组学生数量为1417名，占比46.8%。对照组学生数量为1603名，占比53.2%。为了减少不必要的干扰，项目组没有告知样本学校任何有关其他学校的信息，干预前后样本学校校长和老师都不知道其他样本学校参与项目的情况。随机干预试验包括3个主要步骤：首先是开展基线调查，其次是实施干预，最后是实施评估调查。在干预活动开始前，也就是2008年10月项目组对样本学校所有4年级学生进行基线调查。在基线调查结束后，开始了为期半年左右（除去寒假）的干预。最后在为期半年的干预结束后（也就是2009年6月）进行评估调查。在基线调查和评估调查中，项目组将调查员分为6个小组，每个小组负责10个左右的样本学校，收集本研究所需的数据。在每个调查小组中，包括队长1人、医生2人、其他调查员3～4人。医生团队都是西安交大医学院的在读研究生（实习医生），她们负责对学生进行血红蛋白测试。通过对样本学生采集指血，然后使用瑞典生产的HemoCueHb201+便携式分析仪及配套的HemoCueHb201血红蛋白微型反应杯，对样本学生的血红蛋白水平进行检测。根据世界卫生组织的建议，使用血红蛋白测试值＜120g/L作为贫血的检测标准。其他调查员收集样本学生个人（如年龄、性别、寄宿情况等）及家庭（如家长的年龄、教育水平和非农就业等）的基本情况信息，使用国际通用的标准化数学测试（TIMMS）对学生的数学能力进行测试。在基线调查结束后，项目组马上开展随机干预试验的第二个步骤，也就是对微量营养素补充干预组学生实施干预。在提供微量营养素补充干预的24个样本学校，项目组在发放干预材料后对校长和教师进行了培训。培训的内容包括为什么给学生发放21金维他多维元素片和如何发放21金维他多维元素片等几个方面。为了确保干预方案在样本学校得到有效实施，项目组给学校提供必要的辅助设备，并给班主任提供一点小补贴。三实证研究结果（一）干预前样本学生基本情况在基线调查中，54个样本学校共有3071个学生完成了调查。在2009年6月开展的评估调查中，参加基线调查的3071个学生中有51个学生由于转学、请假等原因没有参加评估调查，有效样本个数为3020。样本缺失率为1.7%，并且在干预组和对照组间没有显著差异。因此，文中只报告3020名参与学生的情况。和国内其他研究结果类似，基线调查表明，我国贫困农村地区学生存在严重的贫血问题（表3-1）。在3020个样本学生中，血红蛋白水平平均值为122.7g/L。根据世界卫生组织推荐120g/L的贫血标准，38.8%的样本地区学生存在不同程度的贫血。也就是说，在贫困农村地区，10个小学生中大约有4个学生罹患贫血这一营养不良导致的疾病。贫困农村学生如此高比例的贫血率表明，通过将营养、健康和教育相结合进行研究，从降低贫血率入手，解决贫困农村儿童的营养健康状况，并进而提高其学业表现，可能是一个可行办法。表3-1样本学生干预前基本特征在基线调查关注的结果变量中，干预组和对照组学生的血红蛋白水平和贫血率有一定差异，但标准化数学测试成绩没有明显差异。微量营养素补充干预组学生的血红蛋白水平为121.7g/L，低于对照组学生的123.6g/L。两组学生间的差异为1.91g/L，并在统计意义上显著。相应的，微量营养素补充干预组学生的贫血率为42.5%，也明显高于对照组学生。微量营养素补充干预组学生和对照组学生在标准化数学测试得分上基本相同，不存在显著差异。尽管干预组和对照组学生血红蛋白水平和贫血率在基线调查时存在差异，但由于本研究通过随机的方式分配样本学校，因此仍然可以很好地识别干预的影响。在学生个体和家庭特征方面，微量营养素补充干预组和对照组之间也没有显著差异。在微量营养素补充干预组，寄宿学生的比例为37.5%，稍大于对照组的34.8%，但这一差异在统计上不显著。微量营养素补充干预组和对照组在年龄和性别构成方面也基本相同，不存在显著差异。家庭特征方面，母亲的教育水平、学生母亲在家居住的比例，以及母亲有自营工商业或正式工作的比例也基本相同，没有显著差异。基线调查数据表明，贫困农村地区寄宿学生和非寄宿学生的营养健康状况存在较大差异（表3-2）。在基线调查时，寄宿学生的血红蛋白水平（121.5g/L）显著低于非寄宿学生的123.3g/L。相对应的，寄宿学生的贫血率（42.1%）也显著高于非寄宿学生（37.0%）。我们的调查数据表明，寄宿学生营养摄入不均衡，是导致这一现象背后的主要原因。调查数据表明，寄宿学生在过去3天吃过一次肉、豆腐和水果的比例仅为16%、36%和24%，远小于非寄宿学生30%、43%和59%的相应比例。而且寄宿学生贫血率显著高于非寄宿生的事实也表明，有必要分析微量营养素干预对寄宿和非寄宿学生影响的异质性。表3-2样本学校寄宿生和非寄宿学生干预前营养、健康和学业情况续表基线调查时，微量营养素补充干预组的寄宿学生和非寄宿学生在血红蛋白水平和贫血率方面基本相同，但在对照组，寄宿学生的血红蛋白水平和贫血状况存在显著差异。在干预组，寄宿学生和非寄宿学生的血红蛋白水平仅相差0.1g/L，贫血率也仅相差0.1%。但在对照组，寄宿学生的血红蛋白水平（121.2g/L）比非寄宿学生的低3.5g/L。相对应的，寄宿学生的贫血率（41.7%）也比非寄宿学生的高9.33%。从样本学生基线调查时的学业表现看，寄宿学生的标准化数学测试得分（满分100分）要稍好于非寄宿学生。在所有样本学生中，寄宿学生的标准化数学测试得分（67.4分）要比非寄宿学生的（65.2分）高2.17分，且差异在1%的水平下显著。对于微量营养素补充干预组和对照组，寄宿学生的标准化测试得分分别比非寄宿学生的高1.77分和2.57分，这可能源于寄宿学生有更多的时间在课外复习功课。（二）干预前后样本学生健康和学业表现变化情况在为期半年的干预结束后，项目组于2009年6月对样本学校学生进行了跟踪调查，再次对样本学生的血红蛋白水平进行检测，并使用标准化数学测试（TIMMS）对学生的学业表现进行测试，同时收集项目实施过程中的一些基本信息。通过对比评估调查和基线调查的数据发现，贫困农村地区学生的血红蛋白水平在干预期间有小幅增加（表3-3）。在干预后，3020个样本学生的血红蛋白水平从干预前的122.7g/L增加到干预后的124.8g/L，增加了2.08g/L，干预前后样本学生血红蛋白水平的变化在1%的水平下显著。相对应的，干预后学生的贫血率也有显著下降，从干预前的38.8%下降到干预后的31.7%，下降了7.19%。表3-3样本学校学生干预前后营养、健康和学习变化情况进一步的分析表明，样本学生血红蛋白水平的提高和贫血率的下降主要是由微量营养素补充干预贡献的。对于微量营养素干预组，学生血红蛋白水平从干预前的121.7g/L增长到干预后的124.7g/L，增长了3.08g/L。贫血率从干预前的42.5%下降到干预后的31.7%，下降了10.83%。换言之，通过服用近半年的21金维他多维元素片，有高达1/4的贫血学生远离了贫血困扰。而对照组学生的血红蛋白水平和贫血状况虽然有改善，但改善的幅度远小于微量营养素干预组。对照组学生血红蛋白水平从干预前的123.6g/L小幅增加到干预后的124.8g/L，增长了1.21g/L。相应的，贫血率也从干预前的36.6%小幅下降为干预后的31.6%，仅下降3.98%。对照组学生血红蛋白水平和贫血率的变化，可能更多的是反映了贫困农村地区学生血红蛋白水平和贫血率的季节性变化。值得注意的是，调查数据显示微量营养素干预对提高学生的标准化数学测试成绩有一定的效果。在实施微量营养素干预后，学生的标准化数学测试得分从干预前的65.7分增加到干预后的71.5分，增加了5.8分。而在对照组，虽然在评估调查时，学生的标准化数学测试得分也有所增加（从66.3分增加到70.6分），但增加的幅度仅为4.23分，也小于微量营养素干预组学生标准化数学测试得分增加的幅度。考虑到寄宿学生基线调查时比非寄宿学生存在更为严重的营养（血红蛋白水平）和健康（贫血率）问题，因此本文进一步分析了微量营养素干预对寄宿学生和非寄宿学生的影响及差异（表3-4）。研究结果表明，微量营养素干预对于提高贫困农村地区寄宿和非寄宿学生的血红蛋白水平都有显著作用。微量营养素干预组寄宿学生的血红蛋白水平在干预后增加了2.59g/L，高于对照组寄宿学生的1.78g/L。在微量营养素干预组，非寄宿学生的血红蛋白水平增加了3.36g/L，显著高于对照组的0.90g/L。表3-4样本学校寄宿学生和非寄宿学生干预前后营养、健康和学习变化情况在贫血率方面，不论是寄宿学生还是非寄宿学生，微量营养素干预组贫血率的下降都显著大于对照组。在微量营养素干预组，寄宿学生的贫血率下降了9.43%，显著高于对照组的5.37%。对于非寄宿学生而言，贫血率的下降更高达11.66%，而在对照组学校，下降的幅度仅为3.24%。虽然描述性分析表明，微量营养素干预对寄宿和非寄宿学生血红蛋白水平和贫血率的影响存在一些差异，但这种差异是否显著，需要做进一步的验证。在标准化数学测试得分方面，分析结果表明，微量营养素补充干预对寄宿和非寄宿学生的标准化数学测试得分都有一定的促进作用。在微量营养素干预组，寄宿学生的标准化数学测试得分增加了5.81分，显著高于对照组寄宿学生的提高幅度（4.28分）。对于非寄宿学生，微量营养素干预组的标准化数学测试得分提高了5.79分，比对照组提高的幅度多了1.52分。但微量营养素干预对寄宿学生和非寄宿学生在标准化测试得分方面的影响基本相同。（三）计量模型分析结果及稳健性虽然通过描述性分析可以看出微量营养素干预对贫困农村地区学生的营养、健康和学业表现有显著的影响，但为了控制基线调查时干预组和对照组间一些可以观测到的差异，提高估计效率，文中使用计量经济模型进一步分析了微量营养素干预对贫困农村地区学生营养、健康和学业表现的影响及其异质性。为了检验估计效果的稳健性，本文设定了多种模型进行分析。在实证计量经济模型中，本研究最关注的结果变量（因变量）是学生血红蛋白水平和标准化数学测试得分在干预前后的差异。在基本模型中，只有一个自变量，也就是学校是否实施微量营养素补充干预。在这一模型中，由于样本学校是否实施微量营养素补充干预是随机决定的，从而样本学校是否实施微量营养素补充干预和误差项不相关，所以即使没有控制其他因素的影响，估计的系数也无偏且一致的。但在基本模型中，由于没有控制其他变量的作用，估计效率可能会受到影响，因此在计量模型分析时分别加入区域虚变量、学生个人特征（包括学生年龄、性别和是否寄宿学生）和学生母亲（包括母亲是否在家住、母亲教育水平以及母亲是否正式工作人员或自营工商业者）的一些重要特征，以提高估计效率，并在此基础上了解估计结果的稳健性。为了识别实施微量营养素补充干预对寄宿和非寄宿学生影响的异质性，在回归分析中还加入了是否实施微量营养素补充干预和是否寄宿学生的交叉项。计量模型分析结果和描述性分析的结果基本类似，微量营养素干预对学生的血红蛋白水平提高有显著作用（表3-5）。在微量营养素干预对贫困农村学生血红蛋白水平影响的分析中，只有一个自变量的基本模型的估计结果与描述性分析结果完全一样（表3-5，第1列）。估计的系数为1.87，表示在给贫困农村学生服用21金维他多维元素片半年后，微量营养素干预组学生的血红蛋白水平比对照组学生多增加了1.87g/L。这一估计值正好等于微量营养素干预组学生干预后血红蛋白水平的增加值3.08g/L和对照组学生干预后血红蛋白水平的增加值1.21g/L的差（表3-3，第3列）。表3-5微量营养素补充干预对学生血红蛋白水平的影响在控制了地区虚变量等可观测因素的影响后，微量营养素干预对学生血红蛋白水平影响的估计系数有小幅提高（表3-3，第2～5列）。考虑到不同地区在学校管理等各方面可能有不同的政策，因此在模型中添加地区虚变量对地区间的这些差异进行控制。在控制地区虚变量后，估计结果显示，相对于对照组而言，实施微量营养素干预后贫困农村学生的血红蛋白水平可以多增加2.17g/L。通过在自变量中添加是否实施微量营养素补充干预和是否寄宿学生的交叉项，可以看出干预组学校寄宿学生血红蛋白水平提高了3.34g/L（2.45+1.80-0.91），稍大于非寄宿学生的2.45g/L，微量营养素干预对于提高寄宿学生和非寄宿学生血红蛋白水平都有显著影响，但两者之间的差异并不显著。在进一步控制了学生和家长的基本特征后，估计结果显示，实施微量营养素干预对贫困农村学生的血红蛋白水平的影响基本保持在2.42～2.45g/L的水平，变化不大，相当于学生血红蛋白水平提高了0.2个标准差。回归结果表明，女学生、年龄大的学生，以及母亲没有正式工作或不从事自营工商业的学生的血红蛋白水平提高的幅度，显著地比男学生、年龄较小学生，以及母亲有正式工作或从事自营工商业的学生小。因此，除寄宿学生外，贫困农村地区上述几类学生也需要特别关注。伴随着学生血红蛋白水平提高，干预组学生的贫血率有显著下降。实证计量回归模型的结果表明，微量营养素干预对学生贫血率下降有显著的影响，微量营养素干预组学生的贫血率比对照组学生多减少10%左右。由于文章篇幅的原因及避免重复，文中未报告贫血率回归结果。对于本研究关注的另一个方面，也就是微量营养素干预对学生标准化数学测试得分的影响，实证计量模型分析结果和描述性分析的结果也基本类似（表3-6）。在基本模型中，微量营养素干预组学生标准化测试得分的提高幅度比对照组学生高1.52分。标准化测试得分1.52分的提高相当于提高了0.14个标准差，这一差异在1%的水平下显著。换言之，给贫困农村学生服用21金维他多维元素片半年，在学生标准化测试得分上产生的效果相当于按正常的教学安排给学生多上了45天（或1/3个学期）的数学课。表3-6微量营养素补充干预对学生学业表现的影响在控制了地区虚变量等可观测因素的影响后，微量营养素干预对学生标准化数学测试成绩影响的估计系数有小幅下降，不同实证分析模型的估计结果都表明，在给贫困农村学生服用21金维他多维元素片半年后，微量营养素干预组学生的标准化数学测试得分比对照组学生多增加了1.3