基于可穿戴技術(shù)的青少年身體活動(dòng)與睡眠研究
——以某中學(xué)初一學(xué)生為例

張姍姍 趙一帆 于座堂 劉光軍 沈曉靚 湯依 徐凱 戴劍松*

(1.南京師范大學(xué)附屬中學(xué)仙林學(xué)校初中部 江蘇南京 210000;2.南京體育學(xué)院江蘇南京 210014)

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，信息化、智能化的程度不斷提高，人們的生活方式發(fā)生了巨大的變化，體力活動(dòng)逐漸減少，日?；顒?dòng)強(qiáng)度大大降低，大量的靜坐行為成為現(xiàn)代人類生活方式的主要特征之一。通過(guò)對(duì)發(fā)達(dá)國(guó)家資料的統(tǒng)計(jì)分析，發(fā)現(xiàn)個(gè)人生活習(xí)慣因素在慢性非傳染病的病因中占60%?！吧罘绞讲　币呀?jīng)成為危害人類身心健康的頭號(hào)殺手［1］，其中處于青少年時(shí)期的初中生的日?；顒?dòng)情況也受到巨大影響，故應(yīng)重新認(rèn)識(shí)當(dāng)代人的身體健康狀況，這也成為擺在體育及教育工作者面前亟待解決的問(wèn)題。

然而根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，全球有80%的青少年沒(méi)有進(jìn)行足夠的身體活動(dòng)［2］。Schmidt［3］在德國(guó)的報(bào)告評(píng)估顯示，約有20%的青少年的身體活動(dòng)量達(dá)到世衛(wèi)組織的建議。近年來(lái)，黨和政府對(duì)青少年體質(zhì)健康問(wèn)題高度關(guān)注，出臺(tái)了大量相關(guān)文件以促進(jìn)青少年體質(zhì)健康的提升。2021年，中共中央辦公廳、國(guó)務(wù)院辦公廳印發(fā)《關(guān)于進(jìn)一步減輕義務(wù)教育階段學(xué)生作業(yè)負(fù)擔(dān)和校外培訓(xùn)負(fù)擔(dān)的意見(jiàn)》（以下簡(jiǎn)稱“雙減”），從多角度綜合治理，提升學(xué)生健康水平。世界衛(wèi)生組織更是提出“世界上最好的運(yùn)動(dòng)是步行”，為使人人都能參與健身體育活動(dòng)，實(shí)現(xiàn)全民強(qiáng)身健體的愿景，國(guó)家疾病預(yù)防控制局、中國(guó)疾病預(yù)防控制中心、全國(guó)愛(ài)衛(wèi)會(huì)辦公室提出了“健康一二一”行動(dòng)。在青少年生長(zhǎng)發(fā)育的關(guān)鍵階段，充足且規(guī)律的體育運(yùn)動(dòng)會(huì)給兒童青少年帶來(lái)許多健康益處。培養(yǎng)青少年體育鍛煉行為習(xí)慣是一個(gè)循序漸進(jìn)的過(guò)程，需要學(xué)校、家庭和社會(huì)三者相互配合，相輔相成，共同努力。

本文基于“可穿戴設(shè)備+華為Research 云平臺(tái)”監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，調(diào)查南京市某中學(xué)的部分初一學(xué)生以步數(shù)、各強(qiáng)度身體活動(dòng)情況為代表的身體活動(dòng)行為現(xiàn)狀，以期探索初中生身體活動(dòng)、久坐行為及睡眠情況特征及其影響因素，為增加中學(xué)生身體活動(dòng)，促進(jìn)健康提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和參考依據(jù)。

1 研究對(duì)象與方法

1.1 研究對(duì)象

本研究采用隨機(jī)抽樣的方法選取南京某中學(xué)初一年級(jí)114名在校學(xué)生為研究對(duì)象，其中男53名，女生61名，對(duì)其日常生活方式、身體活動(dòng)情況進(jìn)行了調(diào)查。

1.2 研究方法

1.2.1 實(shí)驗(yàn)法

本次調(diào)查的對(duì)象為南京某中學(xué)初一年級(jí)114 名學(xué)生，要求學(xué)生在日常生活過(guò)程中24 h（除充電及洗澡外）持續(xù)佩戴華為手環(huán)6，并由家長(zhǎng)每日使用該項(xiàng)目的專用APP進(jìn)行數(shù)據(jù)上傳工作。本實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集自2021年12 月7 日至2021 年12 月20 日，共14 天，涵蓋2 個(gè)周末，基本可以代表學(xué)生日常作息模式。本研究要求學(xué)生身體健康，無(wú)明顯生理缺陷和運(yùn)動(dòng)禁忌征，能正常進(jìn)行日常身體活動(dòng)，本人及其家長(zhǎng)愿意配合參與本次調(diào)查。本研究在測(cè)試前已經(jīng)獲得南京體育學(xué)院倫理委員會(huì)的批準(zhǔn)，測(cè)試前的準(zhǔn)備工作嚴(yán)格按照相關(guān)研究程序有序進(jìn)行，并向愿意參與本次調(diào)查的研究對(duì)象的監(jiān)護(hù)人發(fā)放知情同意書(shū)，詳細(xì)介紹本次調(diào)查內(nèi)容和注意事項(xiàng)，在其監(jiān)護(hù)人同意并簽署知情同意書(shū)的情況下，將其納入本研究調(diào)查樣本。

1.2.2 數(shù)理統(tǒng)計(jì)法

手環(huán)通過(guò)藍(lán)牙與華為手機(jī)相連接，用戶在測(cè)試完畢后在手機(jī)上通過(guò)測(cè)試專用APP 上傳數(shù)據(jù)，上傳后的數(shù)據(jù)通過(guò)HUAWEI Research 云平臺(tái)獲取。數(shù)據(jù)包括：在注冊(cè)APP時(shí)填寫(xiě)的身高體重信息；每天的步行數(shù)（采集時(shí)間間隔：1 min）；每日心率（采集時(shí)間間隔：5 s）；每天睡眠時(shí)間。數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析采用統(tǒng)計(jì)分析軟件SAS JMP Pro 17.0.0，數(shù)據(jù)使用平均值±標(biāo)準(zhǔn)差（xˉ±s）來(lái)表示，采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)分析不同性別、不同時(shí)段的各數(shù)據(jù)差異，顯著性水平設(shè)為P＜0.01。

2 研究結(jié)果與分析

2.1 學(xué)生基本情況結(jié)果分析

學(xué)生的基本情況包括身高、體重和身體質(zhì)量指數(shù)（Body Mass Index，BMI）。身體質(zhì)量指數(shù)是國(guó)際公認(rèn)進(jìn)行超重肥胖篩查的基礎(chǔ)指標(biāo)，其計(jì)算公式為BMI=體重（kg）/身高2（m2）。為更貼近于本研究的測(cè)量對(duì)象年齡，身體質(zhì)量指數(shù)參照《國(guó)家學(xué)生體質(zhì)健康標(biāo)準(zhǔn)（2014版）》［4］。表1為初一學(xué)生的BMI標(biāo)準(zhǔn)。

表1 初一學(xué)生的BMI標(biāo)準(zhǔn)

參照《國(guó)家學(xué)生體質(zhì)健康標(biāo)準(zhǔn)（2014版）》對(duì)本次測(cè)量人群進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，結(jié)果如表2 所示。絕大多數(shù)學(xué)生的體重都保持在正常水平內(nèi)，達(dá)標(biāo)率為71.93%。從不同性別來(lái)看，男生的平均身高、平均體重都高于女生的平均水平。男生BMI 的平均值高于女生，男生的超重肥胖率較高，超1/3 的男生存在超重肥胖現(xiàn)象，而女生超重肥胖的概率為16.4%，不及男生的一半。男生中少數(shù)人存在體重過(guò)輕的情況。學(xué)生身高水平與江蘇省城市學(xué)生身高水平接近，體重水平和BMI 水平均高于全省水平。身高體重的發(fā)育情況基本符合這一階段學(xué)生的實(shí)際情況，符合國(guó)內(nèi)當(dāng)前初一學(xué)生的平均生長(zhǎng)發(fā)育水平。女生在青春期伊始，美的意識(shí)開(kāi)始萌發(fā)，可能會(huì)出現(xiàn)注意飲食控制體重的情況，故超重肥胖率較低；而男生正處于青春發(fā)育期，在飲食上可能出現(xiàn)營(yíng)養(yǎng)過(guò)剩的情況，導(dǎo)致超重肥胖率較高。影響青少年肥胖的因素眾多，主要包括遺傳、家庭環(huán)境、飲食、體育鍛煉等因素。另外，不合理的膳食結(jié)構(gòu)和飲食習(xí)慣以及靜坐生活方式等因素促進(jìn)了肥胖的發(fā)生。本次被測(cè)人群基本符合初一階段學(xué)生的健康發(fā)育規(guī)律，但總體的超重及肥胖率偏高，具體原因仍有待進(jìn)一步的深入研究。

表2 學(xué)生身體形態(tài)基本情況

2.2 身體活動(dòng)情況

2.2.1 步行數(shù)總體情況及男女差異

如表3 所示，南京初一男生的平均步數(shù)為11 773步，女生為8 878 步，男生總體步數(shù)大于女生。無(wú)論是在周末還是上學(xué)日，男生活動(dòng)量都多于女生，女生相比男生活動(dòng)量較低。上海市9～17 歲的青少年步數(shù)的調(diào)查結(jié)果顯示，男生每日平均步數(shù)為7 948 步，女生為7 048步，其步數(shù)明顯高于上海市9～17歲年齡段的平均步數(shù)水平。男生和女生在周末的步數(shù)都明顯少于上學(xué)日的步數(shù)，說(shuō)明學(xué)校的體育課以及課間活動(dòng)等行為切實(shí)有效地提高了學(xué)生身體活動(dòng)水平，體育課的開(kāi)展對(duì)促進(jìn)身體活動(dòng)有重要意義。Tudor-Locke［5］聯(lián)合多國(guó)學(xué)者，以美國(guó)、澳大利亞和瑞典1 954名6～12歲兒童為研究對(duì)象得出結(jié)論，推薦女生步數(shù)每天應(yīng)達(dá)到12 000步，男生應(yīng)達(dá)到15 000步。如果按照這一標(biāo)準(zhǔn)，男生、女生在上學(xué)日和周末的步數(shù)均未達(dá)到，而女生實(shí)際的步行數(shù)更少，說(shuō)明男女生都應(yīng)該加強(qiáng)身體活動(dòng)，尤其是女生。建議體育教師在課堂上進(jìn)一步采取措施，提高女生參與體育活動(dòng)的主動(dòng)性和積極性，督促女生更好地執(zhí)行體育課。同時(shí)，建議學(xué)校提醒家長(zhǎng)，鼓勵(lì)或帶領(lǐng)孩子在雙休日積極參加體育活動(dòng)，努力提高學(xué)生在周末的身體活動(dòng)水平，有效彌補(bǔ)學(xué)生在雙休日活動(dòng)量不足的問(wèn)題。近年來(lái)，國(guó)家和社會(huì)持續(xù)關(guān)注青少年運(yùn)動(dòng)健康，出臺(tái)了系列政策，特別是大課間和“雙減”政策，學(xué)生運(yùn)動(dòng)鍛煉和體質(zhì)健康工作不斷強(qiáng)化，學(xué)生身體活動(dòng)水平已經(jīng)得到了一定程度的改善，呈現(xiàn)良性增長(zhǎng)的變化趨勢(shì)。

表3 平日和周末日均步數(shù)情況

2.2.2 校內(nèi)各身體活動(dòng)時(shí)段的步行數(shù)情況

表4為四種時(shí)段下學(xué)生的步數(shù)及其占日均步數(shù)的比例情況。學(xué)生在學(xué)校內(nèi)學(xué)習(xí)的時(shí)間為早上7：00至晚上18：00，其中多數(shù)時(shí)間學(xué)生處于靜坐學(xué)習(xí)狀態(tài)。學(xué)校開(kāi)設(shè)的體育課、大課間活動(dòng)是學(xué)校日常體育工作的核心，這些時(shí)間段也是青少年產(chǎn)生身體活動(dòng)的重要來(lái)源。從表4可見(jiàn)，學(xué)校在大課間安排的跑操、跳繩等體育活動(dòng)切實(shí)有效地提高了學(xué)生的運(yùn)動(dòng)量，對(duì)提高學(xué)生的身體活動(dòng)水平具有很大貢獻(xiàn)。該數(shù)據(jù)也進(jìn)一步說(shuō)明了女生活動(dòng)量小于男生，結(jié)果具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

表4 校內(nèi)各身體活動(dòng)時(shí)段的步行數(shù)情況

2.2.3 體育課對(duì)當(dāng)天步行數(shù)的影響

有無(wú)體育課當(dāng)天步數(shù)差異情況如表5所示。無(wú)論是男生，還是女生，在上學(xué)日期間，有體育課的當(dāng)天活動(dòng)量大于沒(méi)有體育課的當(dāng)天活動(dòng)量，且具有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。男生的步數(shù)均大于女生，具有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。本研究數(shù)據(jù)說(shuō)明體育課切實(shí)提高了學(xué)生的身體活動(dòng)量，學(xué)校體育在促進(jìn)青少年身體活動(dòng)方面具有不可替代的重要貢獻(xiàn)。其他相關(guān)研究同樣也表明了學(xué)校體育的重要性。海市中小學(xué)生體力活動(dòng)不足及影響因素調(diào)查結(jié)果顯示［6］，學(xué)校體育活動(dòng)的舉辦頻率與初中生身體活動(dòng)參與之間存在正相關(guān)關(guān)系。國(guó)外的研究也表明［7］，學(xué)校良好的體育氛圍及體育活動(dòng)的安排會(huì)幫助學(xué)生更好地完成建議的身體活動(dòng)量。

表5 有無(wú)體育課的當(dāng)天步數(shù)差異情況

2.2.4 各強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)時(shí)間情況

表6是學(xué)生不同強(qiáng)度活動(dòng)情況。在本研究中，將心率100次/min以下定義為靜坐行為，心率100～130次/min之間定義為低強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)，心率130次/min以上定義為中高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)。按照世界衛(wèi)生組織的建議，青少年每天至少參加60 min中高強(qiáng)度身體活動(dòng)［8］。由表6可見(jiàn)，無(wú)論男生，還是女生，初一學(xué)生都存在中高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)不達(dá)標(biāo)的情況，雙休日尤其明顯。此前的研究表明，無(wú)論是發(fā)達(dá)國(guó)家，還是發(fā)展中國(guó)家，能達(dá)到體力活動(dòng)推薦量的青少年比例都需要進(jìn)一步提高。中高強(qiáng)度身體活動(dòng)時(shí)間是衡量身體活動(dòng)水平的重要指標(biāo)，Corder［9］的研究表明青少年平均中高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)時(shí)間為41 min，而本研究的結(jié)果表示，南京市初一學(xué)生的高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)情況未達(dá)到這一平均水平。身體活動(dòng)不足往往伴隨著靜坐時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，二者疊加增加了青少年發(fā)生超重和肥胖的概率。學(xué)生在周末和上學(xué)日靜坐少動(dòng)時(shí)間都過(guò)高，上學(xué)期間多數(shù)處于室內(nèi)靜坐學(xué)習(xí)的狀態(tài)，而周末則可能與視屏?xí)r間過(guò)長(zhǎng)以及靜坐狀態(tài)下完成課余作業(yè)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)有關(guān)。由此，學(xué)校體育課的合理設(shè)置就更加重要。從性別上來(lái)看，男女生主要的差異在于學(xué)習(xí)日和周末的中高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)時(shí)長(zhǎng)，男生的中高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)時(shí)長(zhǎng)大于女生。多數(shù)研究都表明［10-11］，男性在青少年時(shí)期的身體活動(dòng)水平明顯高于女性。學(xué)校體育活動(dòng)中，體育課的中高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)部分，女生達(dá)標(biāo)情況通常不如男生，本研究證實(shí)了這一假設(shè)，如何破解女生運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度不夠，讓女生更加積極主動(dòng)地完成體育課的中高強(qiáng)度部分的問(wèn)題，是對(duì)學(xué)校體育面臨的重要挑戰(zhàn)。

表6 學(xué)生身體活動(dòng)各個(gè)強(qiáng)度時(shí)間情況

2.2.5 校內(nèi)期間各種強(qiáng)度活動(dòng)時(shí)長(zhǎng)及其占比情況

表7為學(xué)生在校內(nèi)生活期間幾項(xiàng)主要活動(dòng)中的靜坐、低強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)、中高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)的時(shí)長(zhǎng)及占比情況，主要活動(dòng)主要包括體育課、大課間、課間和午飯時(shí)段。體育課人均中高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)時(shí)長(zhǎng)達(dá)到了18 min，占45.77%，是一天中的中高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)的重要來(lái)源，大課間的中高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)占比也相當(dāng)可觀，體育課和大課間相加提供了一天中70%以上的中高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)，有效促進(jìn)了學(xué)生的運(yùn)動(dòng)量。學(xué)生在課間及午飯時(shí)存在一定量的中高強(qiáng)度及低強(qiáng)度自主活動(dòng)時(shí)間，但靜坐時(shí)長(zhǎng)占比最長(zhǎng)，建議學(xué)生多利用大課間、課間及午飯時(shí)間進(jìn)一步提高自己的活動(dòng)量和活動(dòng)強(qiáng)度。

表7 在校期間各強(qiáng)度活動(dòng)時(shí)長(zhǎng)及其占比情況

2.2.6 不同性別在校期間各種強(qiáng)度活動(dòng)時(shí)長(zhǎng)情況

由表8 可以看出，男生在各個(gè)時(shí)段參加體育活動(dòng)的積極性要高于女生，尤其在體育課上，女生在參與中高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)時(shí)有所懈怠，故低強(qiáng)度活動(dòng)時(shí)長(zhǎng)會(huì)略高于男生。在體育課實(shí)地調(diào)研期間也發(fā)現(xiàn)部分女生在參與強(qiáng)度較大的體育活動(dòng)時(shí)會(huì)出現(xiàn)會(huì)較早放棄或未盡全力的情況。建議體育老師在體育課上要采取多種方式來(lái)調(diào)動(dòng)女生參與運(yùn)動(dòng)的積極性。課間大多數(shù)學(xué)生仍然選擇在教室里靜坐，極少有人會(huì)在課間活動(dòng)時(shí)心率達(dá)到130次/min以上。建議學(xué)校多鼓勵(lì)學(xué)生課間走出教室，進(jìn)行中低強(qiáng)度的運(yùn)動(dòng)。

表8 不同性別校內(nèi)期間各種強(qiáng)度活動(dòng)時(shí)長(zhǎng)

2.3 睡眠情況

2.3.1 學(xué)習(xí)日及周末睡眠情況

學(xué)生睡眠時(shí)長(zhǎng)情況見(jiàn)表9。經(jīng)統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)，男女生之間學(xué)習(xí)日和周末的全部睡眠時(shí)長(zhǎng)沒(méi)有差別，女生在周末深睡眠時(shí)長(zhǎng)略大于男生。教育部規(guī)定［12］，根據(jù)不同年齡段學(xué)生身心發(fā)展特點(diǎn)，初中生每天睡眠時(shí)間應(yīng)該達(dá)到9 h，然而本次調(diào)查顯示，初中生平常上學(xué)日期間，無(wú)論是男生還是女生，睡眠時(shí)長(zhǎng)都并不能滿足9 h 時(shí)；雙休日學(xué)生的睡眠基本達(dá)標(biāo)。蔡業(yè)鵬［13］研究指出，初中生在上學(xué)期間睡眠不足率為64.38%，初中學(xué)段學(xué)生睡眠不足現(xiàn)象普遍。上學(xué)日睡眠時(shí)長(zhǎng)不足還跟學(xué)業(yè)壓力過(guò)大有關(guān)。

表9 不同性別平日和周末睡眠時(shí)長(zhǎng)情況

2.3.2 身體活動(dòng)量與睡眠時(shí)長(zhǎng)的相關(guān)性

在本研究中，將一天的總步數(shù)大于12 000 步的情況定義為運(yùn)動(dòng)量充足，將總步數(shù)小于12 000 步的情況定義為運(yùn)動(dòng)量不足。對(duì)日常身體活動(dòng)量與睡眠時(shí)長(zhǎng)的關(guān)系做了聯(lián)合調(diào)查，主要結(jié)果見(jiàn)表10。結(jié)果表明：充足的運(yùn)動(dòng)量有助于延長(zhǎng)睡眠時(shí)長(zhǎng)及提高睡眠質(zhì)量，特別對(duì)于男生來(lái)說(shuō)，數(shù)據(jù)具有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，說(shuō)明充足運(yùn)動(dòng)量對(duì)于延長(zhǎng)睡眠時(shí)長(zhǎng)和提高睡眠質(zhì)量均有幫助。

表10 身體活動(dòng)量情況與睡眠時(shí)長(zhǎng)的比較

3 結(jié)語(yǔ)

男生的超重肥胖問(wèn)題較為嚴(yán)重，超重肥胖率達(dá)到了女生的兩倍以上。學(xué)生日常步行數(shù)和中等以上強(qiáng)度身體活動(dòng)時(shí)間仍有待提高。學(xué)生在校期間的體育課、大課間、課間和午飯往來(lái)食堂時(shí)段是身體活動(dòng)的主要時(shí)間段，特別是體育課和大課間承擔(dān)了大部分身體活動(dòng)量，提供了70%以上的中高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)量。學(xué)生在上學(xué)日和周末都存在靜坐時(shí)間較長(zhǎng)的情況，達(dá)到了11 h。男生在總體步數(shù)及中高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)量上顯著大于女生，女生更容易出現(xiàn)活動(dòng)不足的情況。初中生在平常上學(xué)日期間睡眠時(shí)間普遍不足，與此同時(shí)，運(yùn)動(dòng)量較高時(shí)，當(dāng)天的睡眠時(shí)長(zhǎng)和質(zhì)量有所改善。