不同水平男大學(xué)生3000米跑運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度和安全風(fēng)險(xiǎn)研究

劉靜民 管健

（1、清華大學(xué) 北京 100084；2.清華大學(xué)附屬中學(xué) 北京 100016）

1、研究目的

長(zhǎng)跑運(yùn)動(dòng)可以提高耐力素質(zhì)，增強(qiáng)學(xué)生體質(zhì)健康，但近年來(lái)，學(xué)生因?yàn)殚L(zhǎng)跑而發(fā)生的安全事故時(shí)有發(fā)生。為使長(zhǎng)跑運(yùn)動(dòng)在大學(xué)生中健康地持續(xù)開展，開展本研究，探索不同運(yùn)動(dòng)水平大學(xué)生在長(zhǎng)跑過(guò)程中的運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度和運(yùn)動(dòng)負(fù)荷變化特點(diǎn)，監(jiān)督不同水平的大學(xué)生在長(zhǎng)跑過(guò)程中心率變化，了解大學(xué)生長(zhǎng)跑過(guò)程中的運(yùn)動(dòng)負(fù)荷和安全，以期對(duì)長(zhǎng)跑運(yùn)動(dòng)的持續(xù)長(zhǎng)效開展發(fā)揮積極的作用。

2、測(cè)試對(duì)象和方法

2.1、測(cè)試對(duì)象

選擇清華大學(xué)本科生1-3年級(jí)男生600人進(jìn)行測(cè)試，每個(gè)年級(jí)200人。心率測(cè)試和分段計(jì)時(shí)手環(huán)測(cè)試數(shù)據(jù)完整者475人，年齡：20.5±0.7y，身高：1.74±0.03m，體重：68.5±2.6 kg，BMI：22.6±1.8。

2.2、測(cè)試方法

2.2.1、測(cè)試儀器和指標(biāo)

（1）采用POLAR TEAM 2團(tuán)隊(duì)心率測(cè)量系統(tǒng)，每次測(cè)量20人。實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)每名心率帶佩帶者的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，實(shí)時(shí)發(fā)射接收數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)在電腦上顯示。指標(biāo)包括：即時(shí)心率、平均心率、最高心率、最低心率、最高心率百分比、每個(gè)運(yùn)動(dòng)心率區(qū)內(nèi)所用的時(shí)間、運(yùn)動(dòng)負(fù)荷、閾值、能量消耗等。

（2）自行研發(fā)“中長(zhǎng)跑達(dá)標(biāo)測(cè)試系統(tǒng)”，最多可同時(shí)對(duì)50名學(xué)生跑步成績(jī)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)及管理。記錄指標(biāo)：長(zhǎng)跑過(guò)程中完成圈數(shù)，每圈時(shí)間、累計(jì)跑完距離、累計(jì)用時(shí)、最后成績(jī)總時(shí)間等。

2.2.2、測(cè)試步驟

采用現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試的方法對(duì)大學(xué)生3000米跑過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)心率測(cè)量。先進(jìn)行熱身活動(dòng)，然后受試者統(tǒng)一在心尖附近位置佩戴心率帶和傳感器，同時(shí)左手手腕佩戴分段計(jì)時(shí)手環(huán)。采用設(shè)備在線記錄的方式，及時(shí)回傳測(cè)試者即刻心率，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采集到的數(shù)據(jù)導(dǎo)入電腦專用軟件進(jìn)行分析。測(cè)試結(jié)束后，受試者填寫運(yùn)動(dòng)調(diào)查表，統(tǒng)一回收。

2.2.3、數(shù)據(jù)處理

利用Excel對(duì)測(cè)量所得的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，剔除無(wú)效數(shù)據(jù)、重復(fù)數(shù)據(jù)等，并對(duì)各類不同標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化處理。統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)采用SPSS20.0統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件，組間比較采用方差分析，兩兩樣本間比較采用獨(dú)立樣本T檢驗(yàn)，顯著性水平P＜0.05為有顯著性差異，P＜0.01為有非常顯著性差異。

3、結(jié)果與分析

3.1、不同水平學(xué)生3000米跑心率特征與分析

所有參加測(cè)試學(xué)生的平均心率均值為186.44±11.09次/min，最大心率均值為201.09±8.54次/min，最低心率均值為129.29±21.92次/min。根據(jù)“最大心率=220-年齡”這一國(guó)際認(rèn)可的公式，測(cè)試學(xué)生年齡均值為20歲，則學(xué)生最大心率均值等于200次/分，與本研究受試者的最大心率均值為201.09次/分非常相近。依據(jù)學(xué)生3000米跑測(cè)試成績(jī)，將學(xué)生分為好（＜13分鐘）、中（13～15分鐘）、差（＞15分鐘）三個(gè)不同等級(jí)，發(fā)現(xiàn)不同水平學(xué)生的最低心率、平均心率、最大心率、持續(xù)時(shí)間均有顯著性差異。其中成績(jī)差學(xué)生的最大心率均值最大，而成績(jī)好學(xué)生的最大心率均值最?。怀煽?jī)差學(xué)生的最大心率持續(xù)時(shí)間最長(zhǎng)，成績(jī)好學(xué)生的最大心率持續(xù)時(shí)間最短（見表1）。

表1 不同水平學(xué)生之間心率值和持續(xù)時(shí)間的比較

3.2、不同水平學(xué)生3000米單圈跑速特征與分析

不同水平學(xué)生3000米跑過(guò)程中的單圈速度呈現(xiàn)快起+勻速+沖刺的“U”型節(jié)奏。各水平組學(xué)生都是出發(fā)時(shí)第一圈的速度比較快，但整個(gè)跑步過(guò)程中表現(xiàn)出的特征和規(guī)律各不相同：

（1）成績(jī)好組第1圈的速度比中間各圈的平均速度快20%，中間速度明顯提升，最后一圈沖刺速度最快，比第1圈還快，說(shuō)明耐力能力強(qiáng)；

（2）成績(jī)中組第1圈的速度比中間各圈速度均值快20%，第5圈速度突然加快，說(shuō)明在3000米跑中間試圖提升速度，但未長(zhǎng)久，一圈后速度又開始下降，最后兩圈速度回升，沖刺速度與第一圈相當(dāng)；

（3）成績(jī)差組第一圈速度不比成績(jī)中組慢，但由于能力水平差，中間各圈速度迅速下降，到第5圈時(shí)降到最低，比第一圈速度下降了1/3，第6圈開始緩慢回升，但提升幅度不大，沖刺速度也沒(méi)有提高多少，已經(jīng)達(dá)到個(gè)人耐力水平的極限。

圖1 不同3000米跑水平大學(xué)生每圈速度均值曲線

3.2、3000米跑各分段心率特征與分析

將3000米分為一個(gè)半圈和七個(gè)整圈，后稱為第一圈至第八圈，通過(guò)每一圈的成績(jī)與實(shí)時(shí)心率統(tǒng)計(jì)得到每一名受試者的每跑完一圈的即時(shí)心率，算出平均值。

圖2 男大學(xué)生3000米跑每圈心率均值曲線

可以看出，從起跑開始的第一圈與第二圈，心率以較大的幅度提高，約占整個(gè)漲幅的73.5%。第三圈和第四圈心率增長(zhǎng)幅度開始減小，從第五圈開始到完成整個(gè)3000米，后四圈的心率基本趨于平穩(wěn)，逐漸有所提升（見圖2）。

4、討論

3000米跑是有氧耐力跑運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目。通過(guò)3000米跑鍛煉既可以使心肺耐力得到迅速提高，也可以為其它體育活動(dòng)提供體能基礎(chǔ)保障，還是評(píng)價(jià)心肺耐力水平的經(jīng)典項(xiàng)目之一。心率是反映運(yùn)動(dòng)安全強(qiáng)度的指標(biāo)。達(dá)到或超過(guò)最大心率運(yùn)動(dòng)時(shí)有危險(xiǎn)性。在心臟工作達(dá)到極限時(shí)，容易觸發(fā)心臟的隱性疾患。引發(fā)心臟驟?；蚱渌麌?yán)重心臟病，造成猝死。對(duì)不同水平男大學(xué)生3000米跑過(guò)程中跑速與心率之間的關(guān)系，分析在跑步過(guò)程中不同階段心率和運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度的變化規(guī)律，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)長(zhǎng)跑過(guò)程中最大心率的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，從而對(duì)大學(xué)生長(zhǎng)跑運(yùn)動(dòng)安全性進(jìn)行評(píng)估。研究發(fā)現(xiàn)，隨著身體活動(dòng)水平的上升，最大心率平均值單調(diào)遞減，相應(yīng)的最大心率90%起始時(shí)間逐漸滯后。由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以得知，針對(duì)身體活動(dòng)水平較低的學(xué)生，平均在跑步時(shí)間為76.36秒時(shí)，他們的心率達(dá)到最大心率的90%，相應(yīng)此時(shí)應(yīng)當(dāng)開始加強(qiáng)對(duì)這些學(xué)生跑步過(guò)程的風(fēng)險(xiǎn)防范；針對(duì)身體活動(dòng)水平為中的學(xué)生，風(fēng)險(xiǎn)防范時(shí)間則在89.35秒；身體活動(dòng)水平較高的學(xué)生，風(fēng)險(xiǎn)防范時(shí)間則在115.50秒?？梢院苊黠@的看出，身體活動(dòng)水平高的學(xué)生在3000米跑過(guò)程中具有更多的優(yōu)勢(shì)。為3000米跑過(guò)程中對(duì)學(xué)生進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)防范提供了指導(dǎo)性的作用。

通過(guò)進(jìn)一步研究3000米跑過(guò)程中分圈平均速度和平均心率的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)前四圈的平均速率－平均心率成明顯的線性關(guān)系，后四圈的平均速率－平均心率曲線接近水平，說(shuō)明3000米跑后半程心率達(dá)到平臺(tái)期，和速率之間的關(guān)系不明顯。成績(jī)差學(xué)生的最大心率平均值最大，成績(jī)好學(xué)生的最大心率平均值最??；成績(jī)差學(xué)生的最大心率持續(xù)時(shí)間最長(zhǎng)，成績(jī)好學(xué)生的最大心率持續(xù)時(shí)間最短。從最后一圈沖刺能力上看，成績(jī)高組最好，最后一圈沖刺能力最強(qiáng)；成績(jī)中組沖刺能力居中；成績(jī)差組最后一圈沖刺能力最差。

研究發(fā)現(xiàn)，3000米總成績(jī)?cè)?5min～16min一組的學(xué)生心率曲線位于曲線簇的最上方，從第3圈開始他們的心率均值已經(jīng)超過(guò)95%最大心率。到最后沖刺階段心率均值更是接近100%。說(shuō)明這些學(xué)生為了達(dá)到14分40秒的及格線，做出了最大的努力。研究認(rèn)為心率超過(guò)180次/分，身體各器官進(jìn)入超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，對(duì)有先天性臟器疾病的人存在很大的風(fēng)險(xiǎn)。與成績(jī)好組和成績(jī)明顯差不能及格的組學(xué)生相比，這些學(xué)生的努力程度達(dá)到或超過(guò)百分之百。同時(shí)從運(yùn)動(dòng)安全性角度看，也是最危險(xiǎn)的人群。

從健身角度來(lái)看，適宜的運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度對(duì)身體健康水平起著至關(guān)重要的作用，鍛煉計(jì)劃的核心應(yīng)該是運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度的監(jiān)控。為了更好指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)的體育鍛煉，應(yīng)該以有氧運(yùn)動(dòng)為主，以65%～85%最大心率貯備百分比，是提高學(xué)生心肺功能最為適宜的運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)。

5、結(jié)論

5.1、男大學(xué)生3000米跑過(guò)程中運(yùn)動(dòng)心率呈現(xiàn)快速上升然后維持較高水平特征，運(yùn)動(dòng)心率平均值在600米后進(jìn)入平臺(tái)期，達(dá)到最大心率的90%以上，并維持到跑步結(jié)束后一段時(shí)間；

5.2、不同水平男大學(xué)生3000米跑成績(jī)和運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度均存在顯著性差異。成績(jī)好的男大學(xué)生每圈平均跑速最快，但是，運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度卻呈現(xiàn)相反表現(xiàn)，從最大心率均值、平均心率均值、最低心率均值和90%最大心率持續(xù)時(shí)間看，水平好的學(xué)生均低于水平差的學(xué)生，即水平較差男大學(xué)生的運(yùn)動(dòng)負(fù)荷更高，運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度更大；

5.3、男大學(xué)生在3000米跑過(guò)程中，少數(shù)人的最大心率值達(dá)到100%最大心率，且維持比較長(zhǎng)的時(shí)間，處于相對(duì)危險(xiǎn)區(qū)域，尤其是水平差的學(xué)生，在最大心率100%的強(qiáng)度持續(xù)運(yùn)動(dòng)，可能會(huì)產(chǎn)生隱性心臟疾病猝發(fā)，存在較高的安全風(fēng)險(xiǎn)。