不同水平男大學生3000米跑運動強度和安全風險研究

劉靜民 管健

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

1、研究目的

長跑運動可以提高耐力素質，增強學生體質健康，但近年來，學生因為長跑而發生的安全事故時有發生。為使長跑運動在大學生中健康地持續開展，開展本研究，探索不同運動水平大學生在長跑過程中的運動強度和運動負荷變化特點，監督不同水平的大學生在長跑過程中心率變化，了解大學生長跑過程中的運動負荷和安全，以期對長跑運動的持續長效開展發揮積極的作用。

2、測試對象和方法

2.1、測試對象

選擇清華大學本科生1-3年級男生600人進行測試，每個年級200人。心率測試和分段計時手環測試數據完整者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、測試方法

2.2.1、測試儀器和指標

（1）采用POLAR TEAM 2團隊心率測量系統，每次測量20人。實時監測每名心率帶佩帶者的運動狀態，實時發射接收數據，實時在電腦上顯示。指標包括：即時心率、平均心率、最高心率、最低心率、最高心率百分比、每個運動心率區內所用的時間、運動負荷、閾值、能量消耗等。

（2）自行研發“中長跑達標測試系統”，最多可同時對50名學生跑步成績進行統計及管理。記錄指標：長跑過程中完成圈數，每圈時間、累計跑完距離、累計用時、最后成績總時間等。

2.2.2、測試步驟

采用現場測試的方法對大學生3000米跑過程進行實時心率測量。先進行熱身活動，然后受試者統一在心尖附近位置佩戴心率帶和傳感器，同時左手手腕佩戴分段計時手環。采用設備在線記錄的方式，及時回傳測試者即刻心率，監測系統采集到的數據導入電腦專用軟件進行分析。測試結束后，受試者填寫運動調查表，統一回收。

2.2.3、數據處理

利用Excel對測量所得的原始數據進行預處理，剔除無效數據、重復數據等，并對各類不同標準的數據進行歸一化處理。統計檢驗采用SPSS20.0統計學軟件，組間比較采用方差分析，兩兩樣本間比較采用獨立樣本T檢驗，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、結果與分析

3.1、不同水平學生3000米跑心率特征與分析

所有參加測試學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“最大心率=220-年齡”這一國際認可的公式，測試學生年齡均值為20歲，則學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。依據學生3000米跑測試成績，將學生分為好（＜13分鐘）、中（13～15分鐘）、差（＞15分鐘）三個不同等級，發現不同水平學生的最低心率、平均心率、最大心率、持續時間均有顯著性差異。其中成績差學生的最大心率均值最大，而成績好學生的最大心率均值最小；成績差學生的最大心率持續時間最長，成績好學生的最大心率持續時間最短（見表1）。

表1 不同水平學生之間心率值和持續時間的比較

3.2、不同水平學生3000米單圈跑速特征與分析

不同水平學生3000米跑過程中的單圈速度呈現快起+勻速+沖刺的“U”型節奏。各水平組學生都是出發時第一圈的速度比較快，但整個跑步過程中表現出的特征和規律各不相同：

（1）成績好組第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，說明耐力能力強；

（2）成績中組第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，說明在3000米跑中間試圖提升速度，但未長久，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；

（3）成績差組第一圈速度不比成績中組慢，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，沖刺速度也沒有提高多少，已經達到個人耐力水平的極限。

圖1 不同3000米跑水平大學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米分為一個半圈和七個整圈，后稱為第一圈至第八圈，通過每一圈的成績與實時心率統計得到每一名受試者的每跑完一圈的即時心率，算出平均值。

圖2 男大學生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，約占整個漲幅的73.5%。第三圈和第四圈心率增長幅度開始減小，從第五圈開始到完成整個3000米，后四圈的心率基本趨于平穩，逐漸有所提升（見圖2）。

4、討論

3000米跑是有氧耐力跑運動項目。通過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提供體能基礎保障，還是評價心肺耐力水平的經典項目之一。心率是反映運動安全強度的指標。達到或超過最大心率運動時有危險性。在心臟工作達到極限時，容易觸發心臟的隱性疾患。引發心臟驟停或其他嚴重心臟病，造成猝死。對不同水平男大學生3000米跑過程中跑速與心率之間的關系，分析在跑步過程中不同階段心率和運動強度的變化規律，可以實現對長跑過程中最大心率的實時監測，從而對大學生長跑運動安全性進行評估。研究發現，隨著身體活動水平的上升，最大心率平均值單調遞減，相應的最大心率90%起始時間逐漸滯后。由實驗數據可以得知，針對身體活動水平較低的學生，平均在跑步時間為76.36秒時，他們的心率達到最大心率的90%，相應此時應當開始加強對這些學生跑步過程的風險防范；針對身體活動水平為中的學生，風險防范時間則在89.35秒；身體活動水平較高的學生，風險防范時間則在115.50秒。可以很明顯的看出，身體活動水平高的學生在3000米跑過程中具有更多的優勢。為3000米跑過程中對學生進行風險防范提供了指導性的作用。

通過進一步研究3000米跑過程中分圈平均速度和平均心率的關系，發現前四圈的平均速率－平均心率成明顯的線性關系，后四圈的平均速率－平均心率曲線接近水平，說明3000米跑后半程心率達到平臺期，和速率之間的關系不明顯。成績差學生的最大心率平均值最大，成績好學生的最大心率平均值最小；成績差學生的最大心率持續時間最長，成績好學生的最大心率持續時間最短。從最后一圈沖刺能力上看，成績高組最好，最后一圈沖刺能力最強；成績中組沖刺能力居中；成績差組最后一圈沖刺能力最差。

研究發現，3000米總成績在15min～16min一組的學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超過95%最大心率。到最后沖刺階段心率均值更是接近100%。說明這些學生為了達到14分40秒的及格線，做出了最大的努力。研究認為心率超過180次/分，身體各器官進入超負荷運轉狀態，對有先天性臟器疾病的人存在很大的風險。與成績好組和成績明顯差不能及格的組學生相比，這些學生的努力程度達到或超過百分之百。同時從運動安全性角度看，也是最危險的人群。

從健身角度來看，適宜的運動強度對身體健康水平起著至關重要的作用，鍛煉計劃的核心應該是運動強度的監控。為了更好指導學生進行科學的體育鍛煉，應該以有氧運動為主，以65%～85%最大心率貯備百分比，是提高學生心肺功能最為適宜的運動強度標準。

5、結論

5.1、男大學生3000米跑過程中運動心率呈現快速上升然后維持較高水平特征，運動心率平均值在600米后進入平臺期，達到最大心率的90%以上，并維持到跑步結束后一段時間；

5.2、不同水平男大學生3000米跑成績和運動強度均存在顯著性差異。成績好的男大學生每圈平均跑速最快，但是，運動強度卻呈現相反表現，從最大心率均值、平均心率均值、最低心率均值和90%最大心率持續時間看，水平好的學生均低于水平差的學生，即水平較差男大學生的運動負荷更高，運動強度更大；

5.3、男大學生在3000米跑過程中，少數人的最大心率值達到100%最大心率，且維持比較長的時間，處于相對危險區域，尤其是水平差的學生，在最大心率100%的強度持續運動，可能會產生隱性心臟疾病猝發，存在較高的安全風險。