12～14歲中學生日常體力活動狀況及健身跑對其心肺耐力影響的研究

張海平，劉 興，吳翊馨，高 巖，成 釗

12～14歲中學生日常體力活動狀況及健身跑對其心肺耐力影響的研究

張海平1，劉 興2，吳翊馨1，高 巖1，成 釗3

（1.沈陽體育學院運動人體科學學院，遼寧沈陽110102；2.沈陽體育學院院長辦公室，遼寧沈陽110102；3.沈陽體育學院研究生部，遼寧沈陽110102）

通過三軸加速度計對12～14歲中學生7 d的體力活動監(jiān)測，分析不同活動日學生的體力活動與能量代謝狀況，并依據(jù)輕體力活動的特點，對學生進行12周的周一至周五每天60min、運動強度為50%～70%最大吸氧量的健身跑運動干預(yù)，研究健身跑對中學生心肺耐力的影響，為青少年體力活動的科學指導等提供依據(jù)。體力活動采用三軸加速度計（Actigraph GT3X）測試，最大攝氧量測定采用功率自行車遞增負荷方案。結(jié)果顯示：1）12～14歲中學生日常體力活動行為習慣主要體現(xiàn)在學校學習期間，由時間多少依次為靜坐、輕體力活動、中等強度活動和高強度活動，每天平均代謝當量介于在1～3METs之間，屬輕體力活動。2）每天60 min運動強度為50%～70%最大吸氧量的健身跑對中學生的心肺耐力提高具有明顯的促進作用。

中學生；加速度計傳感器；日常體力活動；能量代謝；健身跑；心肺耐力

近年來，我國青少年的營養(yǎng)狀況不斷改善，但體質(zhì)總體水平卻呈下降趨勢，突出表現(xiàn)為肥胖率的日趨增長、心肺耐力與運動能力的下降。研究表明，體力活動不足是導致青少年體質(zhì)總體水平下降的主要原因［1］。作為測量體力活動的先進手段，加速度傳感器目前已在歐美發(fā)達國家青少年體力活動測量中廣泛應(yīng)用。本研究通過三軸加速度計對12～14歲中學生7 d的體力活動測量，分析不同活動日學生的體力活動與能量代謝狀況，并依據(jù)中學生輕體力活動的特點進行每周5d、每天60min為期12周的健身跑運動干預(yù)，研究健身跑對中學生心肺耐力的影響，為青少年體力活動的科學指導提供依據(jù)。

1 研究對象與方法

1.1 研究對象與加速度計體力活動測試

以沈陽市69中學發(fā)育正常、身體健康的學生為研究對象，以班級為單位登記基本信息后，測學生身高、體重，周一至周日連續(xù)佩戴加速度計7天［2］，周一至周五設(shè)定為學習日，周六至周日設(shè)定為休息日。

加速度計型號為Actigraph GT3X（美國），分辨率12bit A／D轉(zhuǎn)換，采樣頻率30 Hz，采樣間隔為10 s。佩戴部位為身體右側(cè)髂前上棘。每天早晨起床時佩戴，晚上睡覺前摘掉，佩戴期間游泳、淋浴取下，以免淋濕儀器影響功能。

樣本篩選標準：1）每天佩戴10 min以上；2）必須保證有2個學習日和1個休息日的有效數(shù)據(jù)［3］。依據(jù)此標準，共篩選147人有效樣本，其中男生84人、女生63人，基本信息見表1，其中年齡、身高、體重和身體質(zhì)量指數(shù)（BMI）男女之間比較均無顯著性差異。

表1 研究對象基本信息

1.2 健身跑輕體力活動對象的篩選與實施

體力活動強度以代謝當量（梅脫值，METs）來衡量，其中1～3METs屬于輕體力活動［4］。本研究中，中等強度體力活動和高強度體力活動的人數(shù)為0，所有學生體力活動代謝當量的測試結(jié)果均在1～3METs之間，都屬于輕度體力活動。選取60名學生（男生30人、女生30人）作為運動組進行健身跑運動干預(yù)實驗，運動方案為12周的周一至周五每天60 min的健身跑，運動強度為最大吸氧量的50%～70%，心率為130～150次／分。另選取60名學生（男生30人、女生30人）作為對照組，對照組不改變?nèi)粘ｓw力活動和學習習慣。

最大攝氧量測定采用功率自行車遞增負荷方案［5］。功率自行車型號為Monark 839E，轉(zhuǎn)速rpm＝50轉(zhuǎn)／分。最大吸氧量計算依據(jù)美國運動醫(yī)學學會下肢功率車測功計公式：

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計處理

數(shù)理統(tǒng)計由SPSS軟件完成，采用獨立樣本t檢驗和非參數(shù)檢驗進行指標間的比較分析，P＜0.05為有顯著差異，P＜0.01為有非常顯著差異。

2 研究結(jié)果

2.1 12～14歲中學生日常體力活動時間測試結(jié)果

由表2可以看出，12～14歲中學生的日常體力活動時間由多到少依次為靜坐、輕體力活動、中等強度活動和高強度活動。與休息日比較，學生學習日的靜坐時間、輕體力活動時間、中等強度活動時間和高強度活動時間均多于休息日，其中女生學習日的靜坐時間、高強度活動時間明顯多于休息日（P＜0.01），男生學習日的輕體力活動時間、中等強度活動時間和高強度活動時間明顯多于休息日（P＜0.05、P＜0.01）。男、女生學習日比較，女生的靜坐時間明顯多于男生（P＜0.01），而男生的輕體力活動時間、中等強度活動時間和高強度活動時間明顯多于女生（P＜0.01）。男、女生休息日比較，男生的中等強度活動時間和高強度活動時間明顯多于女生（P＜0.01），靜坐時間和輕體力活動時間男、女生之間無顯著性差異。

表2 12～14歲中學生日常體力活動時間測試結(jié)果（單位：分）

2.2 12～14歲中學生日常體力活動強度與能量代謝測試結(jié)果

由表3可以看出，12～14歲中學生學習日的平均代謝當量大于休息日，其中男生的結(jié)果差異最為明顯（P＜0.01）。同時，男生學習日、休息日的平均代謝當量均大于女生（P＜0.01、P＜0.05）。從平均代謝當量結(jié)果看，所有學生體力活動的代謝當量均在1～3METs之間，都屬于輕度體力活動。

表3 12～14歲中學生日常體力活動能量代謝測試結(jié)果

2.3 健身跑對12～14歲中學生心肺耐力影響的測試結(jié)果

由表4可以看出，運動組運動后，12～14歲中學生最大攝氧量的絕對值、相對值都得到了明顯提高（P＜0.05、P＜0.01）；而對照組和運動組的運動前比較與對照組的運動前、后比較，學生最大攝氧量的絕對值、相對值均無顯著性差異。

表4 健身跑對12～14歲中學生最大攝氧量影響的測試結(jié)果

3 討論與分析

3.1 12～14歲中學生日常體力活動現(xiàn)狀分析

研究表明，日常體力活動增加可以降低各種疾病發(fā)生的風險［5］。對于青少年來講，良好的體力活動模式持續(xù)到成年期對預(yù)防后期生活中慢性疾病的發(fā)生非常重要［6］。作為健康生活方式的基礎(chǔ)，體力活動分輕體力活動、中等強度體力活動和高強度體力活動3種，其活動強度可用代謝當量（梅脫值，METs）來衡量，＜1METs為久坐，1～3METs為輕體力活動，3～6METs為中等體力活動，＞6METs為激烈體力活動［4、7］。近年來，中國青少年身體素質(zhì)和心肺耐力出現(xiàn)不同程度下降的主要原因，是體力活動水平下降，而日常體育活動不足或飲食熱量攝取過高，致使青少年肥胖越發(fā)嚴重，一定程度上也影響了青少年的身心健康［8］。因此，掌握青少年日常體力活動時間、強度與能量消耗水平，對于正確指導青少年體育鍛煉、促進青少年生長發(fā)育具有重要意義［9］。

目前，國內(nèi)運用Actigraph三軸加速度傳感器監(jiān)測青少年學生體力活動并不多見。朱琳等人的研究結(jié)果顯示，高中男生主要以靜態(tài)生活方式為主，且體力活動不足；學習日和休息日的日常體力活動差異明顯［10］。李海燕等人運用SWA運動傳感器對30名中學生體力活動的測量結(jié)果顯示，青少年體力活動水平有明顯的性別差異，且體力活動水平隨年齡增長而下降［11］。本研究中，12～14歲中學生的日常體力活動以靜坐為主，學生平均每天靜坐時間達516.84～575.21 min。靜坐時間過長主要是由于學校和家長更多關(guān)注學生文化課的學習成績，導致學生的學習負擔加重、作業(yè)時間增多等，進而引起學生伏案時間過長。久坐被認為是心血管疾病的獨立風險因素，一定程度上也會影響青少年的身心健康。本研究還顯示，學生的體力活動主要以輕體力活動為主，其中學習日、休息日平均輕體力活動時間分別為208.43～234.73 min和203.72～211.21 min。同時，學生的日常體力活動主要體現(xiàn)在周一至周五的在校學習期間，男生的體力活動多于女生，女生靜坐學習的時間多于男生。就學生體力活動強度來說，學生學習日的平均代謝當量大于休息日，學習日平均代謝當量為1.63～1.79 METs，休息日平均代謝當量為1.61～1.70 METs，顯示所有學生體力活動均屬于輕度體力活動。學習日男生的平均代謝當量大于休息日，有顯著性差異；男生學習日、休息日的平均代謝當量均大于女生，有顯著性差異。結(jié)果顯示，雖然“陽光體育、每天一小時”已逐漸被社會、學校認可和接受，但學校在陽光體育實際開展過程中，還缺乏對體育活動運動量和運動強度的強制要求。此外，學校體育課的運動強度不夠、課間體育活動有效的運動量和運動強度較小、學生學習壓力過大導致的體育活動意識不強等因素都可能是學生體力活動較輕的原因。對于學校來講，減輕學生的課業(yè)壓力，留給學生更多的時間參與體力活動，特別是增加中、高強度的體力活動時間和運動量，對促進學生的體質(zhì)健康尤為重要。

3.2 健身跑對12～14歲中學生心肺耐力影響分析

作為反映人體心肺功能和有氧耐力最具說服力的指標之一，最大攝氧量測定對青少年生長發(fā)育、心肺耐力和運動素質(zhì)等方面的評價具有非常重要的價值。近年來，心肺耐力評價與改善在人體健康與重大疾病死亡風險的關(guān)聯(lián)研究己成為運動健康領(lǐng)域的熱點。

研究表明，體力活動不足和熱量攝入過多是青少年產(chǎn)生肥胖、心肺耐力下降的主要原因［1］，而體力活動和心血管疾病風險也有劑量反應(yīng)關(guān)系［12］。為了更好地促進青少年的體力活動水平和身體健康，一些國家和組織制定了一系列青少年的體力活動指南，提出青少年每天至少進行60 min中高強度的體力活動［13］。教育部、國家體育總局、共青團中央也結(jié)合《學生體質(zhì)健康標準》的全面實施，在全國各級各類學校中廣泛、深入地開展了全國億萬學生陽光體育運動［14］。開展陽光體育運動，要使體育課教學與課外體育活動相結(jié)合，保證學生平均每個學習日有一小時體育鍛煉時間。對中學生而言，體育鍛煉的方式有很多，跑步作為一種很好的有氧鍛煉方式，不僅能夠強化心血管系統(tǒng)和呼吸系統(tǒng)功能，還能有效提高肌肉力量和耐力、靈敏、協(xié)調(diào)等運動素質(zhì)，進而可以促進中學生的身心健康。

本研究中，通過最大吸氧量評價中學生心肺耐力，并依據(jù)50%～70%最大吸氧量所對應(yīng)的心率監(jiān)控學生健身跑運動強度，使學生心率在130～150次／min之間。12周的健身跑運動干預(yù)后發(fā)現(xiàn)，運動組學生最大吸氧量的絕對值和相對值都得到了明顯的提高。運動組男生的最大攝氧量的絕對值平均由1.81 L／min提高到2.06 L／min（P＜0.05）、相對值平均由33.97 ml／min／kg提高到38.41 ml／min／kg（P＜0.05）；運動組女生的最大攝氧量的絕對值平均由1.49 L／min提高到1.71 L／min（P＜0.01）、相對值平均由31.28 m l／min／kg提高到35.77 ml／min／kg（P＜0.01）。結(jié)果顯示，12周的周一至周五每天60 min運動強度為最大吸氧量的50%～70%健身跑，對輕體力活動中學生的心肺耐力提高具有明顯的促進作用。因此，在學校陽光體育的開展中，每天堅持60 min運動強度為50%～70%最大吸氧量的健身跑不僅可以改善心肺適應(yīng)能力、提高心肺耐力水平，同時，隨著體力活動量的增加，心血管疾病危險的累積效應(yīng)就會漸弱，這對促進青少年學生的身心健康具有非常重要的意義。

4 結(jié)論

1）12～14歲中學生日常體力活動行為習慣主要體現(xiàn)在學校學習期間，由時間多少依次為靜坐、輕體力活動、中等強度活動和高強度活動，每天平均代謝當量介于在1～3METs之間，屬輕體力活動。

2）每天60 min運動強度為50%～70%最大吸氧量的健身跑對中學生的心肺耐力提高具有明顯的促進作用，并為中學生陽光體育活動的科學指導提供了一定的理論依據(jù)。

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［13］U.S.Department of Health and Human Services.2008 Physical Activity Guidelines for Americans［R］.www.health.gov／paguidelines.

［14］教育部、國家體育總局和共青團中央.教育部國家體育總局共青團中央關(guān)于開展全國億萬學生陽光體育運動的決定［Z］.教體藝［2006］6號.

責任編輯：郭長壽

Status of Daily Physical Activity and Impact of Fitness Running on the Cardiopu lmonary Endurance in M iddle School Students of 12 to 14 Years

ZHANG Haiping1，LIU Xing2，WU Yixin1，GAO Yan1，CHENG Zhao3
（1.School of Exercise Human Science，Shenyang Sport University，Shenyang 110102，Liaoning，China；2.Director’s Office，Shenyang Sport University，Shenyang 110102，Liaoning，China；3.Graduate Department，Shenyang Sport University，Shenyang 110102，Liaoning，China）

Through using the triaxial accelerometer to monitor 12 to 14 yearsm iddle school students’physical activity for seven days，the paper analyzed students’physical activity and energy metabolism in the different days.The studentswere intervened for 60 m inutes a day for 12 weeks from Monday to Fridy of running exercise that50%～70%of themaximum oxygen exercise intensity based on the characteristics of low physical activity，researching fitness running on students cardiorespiratory endurance，and providing the basis for scientific guidance of students｀physical activity.Physical activity used the triaxial accelerometer（Actigraph GT3X）to test，and determ ination of V·O2maxused power bicycle incremental load plan.The results show：1）Middle school students daily physical activity behavior ismainly reflected in school learning.According to how long time，physical activity is divided into static life，light physical activity，moderate intensity and high intensity activities in turn，daily averagemetabolic equivalent is betw een in 1～3 mets，belonging to light physicalactivity.2）The fitness running w ith 60 m inutes per day of 50%～70%of themaximum oxygen exercise intensity has obvious role in promoting students’cardiopulmonary endurance.

middle school students；accelerometer sensor technology；daily physical activity；energymetabolish；fitness running；cardiopulmonary endurance

G804.49

A

1004－0560（2016）01－0093－04

2015-11-27；

2016-01-09

國家科技部科技支撐計劃課題，編號：2012BAK21B02－02；遼寧省社會科學規(guī)劃基金項目，編號：L15BTY007；沈陽體育學院重點資助學科研究方向建設(shè)項目資助。

張海平（1964—），男，教授，博士，主要研究方向為體質(zhì)與健康、運動性疲勞與骨骼肌微損傷。

劉 興（1963—），男，教授，博士，主要研究方向為體育教育訓練學。E－mail：liuxingbc＠sohu.com。