上海城区7～17岁学生20米往返跑成绩和最后跑速变化分析

邹志春 陈佩杰 庄洁

上海体育学院（上海 200438）

青少年体质下降是世界性问题，其中耐力素质下降更是问题焦点，美国、加拿大等关于学生心肺耐力水平下降的研究屡见报道［1-3］。2005年《中国学生体质与健康监测》公报显示［4］，我国广大青少年在身体形态水平继续提高的基础上，其心肺耐力、肌肉力量等素质明显下降。我国教育部和国家体育总局于2002年颁发的《学生体质健康标准》（试行方案）中用来测试心肺机能的台阶试验的有效性受到质疑［5-7］。国外研究者采用20米往返跑测试（20 meter shuttle run test，20-mSRT）评价有氧能力已有几十年历史，20-mSRT是一种亚极限负荷的有氧能力推广测试方法［8］，也称渐进性心血管有氧耐力跑（progressive aerobic cardiovascular endurance run ，PACER），在原理上接近心肺功能的实验室测试，国内外多项研究均证实20-mSRT评价学生有氧能力的有效性和可靠性［7，9，10］。在青少年有氧耐力水平逐年下滑的国际背景下，为清楚了解我国青少年学生有氧耐力水平现状，也为今后与国际研究比较，本研究采用20-mSRT测试了上海市中小学生有氧能力水平，为现行青少年体质健康评价中的心肺机能检测研究提供参考。

1 对象与方法

1.1 研究对象

采取分层随机整群抽样方法，随机抽取上海市闵行、徐汇、闸北、卢湾、奉贤和浦东6个区7～17岁在校小学、初中和高中男、女学生共4687名参与本研究测试。在知情同意前提下对自愿参与本测试的受试者进行筛查，首先结合其学校当年体格检查和病史回顾，筛选体检合格、身体健康无疾病者参与素质测试。按年龄、性别分组，受试者年龄按实验当天实足年龄计算。7～17岁各年龄段最后统计有效样本4284名（男2168名，女2116名）。

1.2 实验方法

1.2.1 测试流程和指标

将研究对象按性别分成两大组，测试现场按年级分组，测试时着轻便运动鞋和运动装。先按照2005年上海市学生体质与健康调研方法［11］测试身高、体重等形态指标，准备活动后再进入20米往返跑测试，各年龄段按男、女性别分别测试。

1.2.2 20米往返跑测试方法

按Leger测试方法［12］，由经过专门培训的运动人体科学工作人员完成20-mSRT测试。测试用CD由美国库柏有氧研究所Fitnessgram测试组提供，为Leger和Lambertmin创立的20米节奏跑原始录音带［9］。受试者完成准备活动后进入20-mSRT测试，同时对受试者的测试动机及测试环境条件等容易影响测试结果可靠性的各种因素进行了控制。受试者在相隔20米的两条线之间进行由慢到快的往返跑，跑步节奏完全由音乐节拍器控制，在听到CD音乐带中“笛”样哨音指令后开始向对面跑，到达后停止，等待下一声“笛”样哨音，初始跑速为8.5 km/h，每过1 min节奏加快一级（stage），速度增加0.5 km/h，其中第1、2、3、4、5…… 各级（stage）对应的跑距分别是7×20米、8×20米、8×20米、8×20米、9×20米……［12］。受试者跑步频率不断加快，当经反复鼓励，受试者连续3次不能在规定时间内按要求踏上或踏过端线，或感到确实无法坚持运动时停止测试。以跑单程20米一次记录为1 lap，跑20米往返一次记录成绩为2 laps，以此类推记录最终成绩，运动终止时完成的最大速度为最后跑速（running speed at the f nal completed stage of the 20-mSRT），按以下公式［12］计算：MAS=8.5+0.5×运动终止时达到的最高级别（stagemax）。

1.3 统计学分析

由SPSS15.0统计软件对所有数据进行处理，结果用均数±标准差（ ± s）表示。采用单样本Kolmogorov-Smirnov方法对所有受试者20-mSRT成绩、最后跑速频数分布进行正态检验，采用Shapiro-Wilk对男女生各年龄段身高、体重和体质指数的频数分布进行正态检验；对不同年龄、性别以及二者的交互作用对20-mSRT成绩和最后跑速的影响进行多因素方差分析；各年龄段组间均数两两比较采用多重比较；不同性别20-mSRT成绩、不同性别最后跑速比较采用独立样本t检验；分别对男女生20-mSRT成绩、最后跑速的差值95%置信区间进行估计分析；显著性检验水平为P < 0.05。

2 结果

表1和表2显示，单样本Kolmogorov-Smirnov方法对所有受试者20-mSRT成绩、最后跑速的频数分布进行正态检验，P < 0.05；采用Shapiro-Wilk对男女生各年龄段身高、体重和体质指数的频数分布进行正态检验，均P < 0.05。

表2 上海女生身高、体重、体质指数与20-mSRT测试结果

（1）20-mSRT成绩

多因素方差分析结果显示，至少有一个年龄段的20-mSRT成绩与其它组有显著性差异（F = 124.050，P = 0），性别对20-mSRT成绩有显著影响（F = 241.869，P = 0），年龄和性别对20-mSRT成绩的影响有交互作用（F = 24.790，P = 0）。

多重比较分析结果显示：男生除7岁与8岁年龄组、16和17岁年龄组20-mSRT成绩变化不明显（P > 0.05）外，其它年龄组间20-mSRT成绩比较有显著差异（P < 0.05），8～16岁男生20-mSRT成绩随年龄增长而增加。女生7～13岁各年龄组间均值比较有显著差异（P < 0.05），但14～17岁组间差异不明显，女生7～13岁20-mSRT成绩随年龄增长而增加，14岁后随年龄增长变化不明显。

独立样本t检验结果显示：男女生两样本方差齐性检验，F = 715.205，P = 0，采用校正t检验后，t = 21.184，P = 0；男生和女生20-mSRT成绩差值的95%置信区间为（8.427，10.145），即男生20-mSRT成绩优于女生。

（2）最后跑速

多因素方差分析结果显示，至少有一个年龄段的20-mSRT最后跑速与其它组有显著性差异（F= 126.205，P = 0），性别对最后跑速有显著影响（F = 235.411，P = 0），年龄和性别对最后跑速的影响有交互作用（F = 22.519，P = 0）。

多重比较分析结果显示：男生除7岁与8岁年龄组、16和17岁年龄组20-mSRT最后跑速变化不明显（P > 0.05）外，7～17岁其它年龄组间最后跑速比较有显著差异（P < 0.05），8～16岁男生最后跑速随年龄增长而增加。女生7～13岁各年龄组间均值比较有显著差异（P < 0.05），但14～17岁组间差异不明显，女生7～13岁最后跑速随年龄增加而增长，14岁后随年龄增长变化不明显。

独立样本t检验结果显示：男女生两样本方差齐性检验，F = 632.611，P = 0，采用校正t检验后，t = 19.553，P = 0；男生和女生最后跑速差值的95%置信区间为（0.4766，0.5828），即男生20-mSRT最后跑速大于女生。

3 讨论

本次横断面研究显示上海城区8～16岁男生和7～13岁女生20-mSRT成绩和最后跑速均随年龄增长而增加，表明了上海城区儿童青少年有氧耐力随年龄增长而自然提高的趋势。Armstrong的横断面研究［13］显示，青少年有氧耐力随年龄增长而提高，Tomkinson的研究［14］也显示7～16岁的男生和女生（n = 39239）1600米跑成绩随年龄增长可分别提高35%和21%，男生持续改善直到15岁，而女生稳定在13岁水平。尽管该研究测试指标与本研究不同，但儿童青少年运动负荷推广测试项目20mSRT、1600米跑与逐级递增负荷跑台或功率自行车所直接测定的峰值摄氧量都存在较高的评价效度［15］，故认为本研究结果与Tomkinson研究吻合。但纵向随访研究［16］却显示随年龄增长，男孩相对峰值摄氧量相对稳定，而女孩下降约30%。也有研究显示［17］随着年龄增长，长距离跑更经济、更节省化，这意味着以同样的跑速，年龄大的孩子跑得更远；或者同样距离跑得更快。这些结果表明这方面仍需大量研究。

本研究中男生20-mSRT成绩和最后跑速高于女生且有显著性差异，可能与青春期性激素有关［18］。性别差异引起身体脂肪组织和瘦体重构成发生明显变化，且受性激素影响，青春期男、女生机体血红蛋白浓度差异，可能是影响男、女生有氧耐力水平的重要因素［19，20］。但也有研究提示，在日常体力活动水平相同的前提下，有氧耐力水平低下，疾病风险增加，但是一般情况下女生最大摄氧量低于男生，并不认为与增加的健康风险有关，而与女生自身生理机能有关［21］。美国FITNESSGRAM效标参考标准明确了不同年龄、性别儿童青少年在最大摄氧量低于某水平时与成年后的健康风险增加相关［22］，同时标准也体现了女生最大摄氧量与男生比相对较低的生理特征。

Olds等人［23］统一规范，整理分析了1981年到2003年37个国家的109项20米往返跑研究原始数据（n=418206），结果显示青少年有氧耐力呈逐年下降趋势。本研究中上海男生各年龄段20-mSRT最后跑速与Olds等报道的同龄青少年最后跑速水平较接近，女生的最后跑速明显快于文献报道平均水平。但因为纵向随访研究资料欠缺，上海地区青少年有氧耐力素质与国际比较变化趋势相关研究尚待深入。

4 总结

本次横断面研究显示，上海城区8～16岁男生20-mSRT成绩和最后跑速均随年龄增加而增长，女生7～13岁20-mSRT成绩和最后跑速随年龄增加而增长，14岁后随年龄增加增长不明显，提示上海城区儿童青少年有氧耐力素质随年龄增长而增加的趋势。上海城区7～17岁中小学生同龄男生20-mSRT成绩和最后跑速均大于女生，提示性别对儿童青少年有氧素质有影响。

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