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体育课不同累积中-大强度体力活动时间对初中生健康体适能及情绪状态影响的实验研究

2015-10-18武海潭

体育科学 2015年1期
关键词:幅度显著性体育课

武海潭,季 浏

1 前言

初中生正处于生长发育的关键时期,参与体力活动对其健康成长具有重要作用,而体力活动不足(Physical Inactivity,PI)将成为21世纪最大的公共卫生问题[12]。研究发现,体力活动不足的行为方式易在少年儿童时期形成,且持续到成年期,易形成久坐的生活方式并影响健康[28]。学生每周5日都在学校度过,体育课是其参与体力活动的主要时段。而达成健身效果不可忽视的一个重要影响因素是运动负荷,即体育课应达到何种运动负荷才能有效地促进学生健康发展?

当前研究表明,青少年参与中-大强度体力活动(Moderate to vigorous intensity physical activity,MVPA)可以改善心血管健康[11,21,29,35]、降低BMI指数[24]。多项研究对学生每日体力活动提供的推荐时间有30min[27]或60 min[16,36,42],并未形成统一认识。然而,学生参加户外休息和体育活动的机会很容易被剥夺[15],相关研究也显示,少年儿童每天MVPA时间并未达到30min的最小推荐量[23]。青少年体力活动水平的缺失已影响他们健康身体的 形 成[14,22],学校对改善学生体力活动水平也逐步重视[13,33],但体育课中学生MVPA水平仍较低[18,19]。

如何让学生获得适宜的体力活动量,对处于义务教育阶段的学生而言,以学校为基础的体力活动干预措施比其他干预措施固有的优势在于,体育课提供活动场地和时间,这是一种制度化的保证,能惠及到更多学生,研究也表明以学校为基础的干预可以促进学生MVPA水平提高[17,26]。MVPA已被广泛认为是促进学生健康体适能发展的价值阈基值,以往研究中由于技术手段的限制不能准确调控学生价值阈区间的运动时间,但也指出在价值阈内运动时间多一点,学生获得锻炼的价值就会大一点[3],结果虽然没有量化但也提供了一种参考。那么,体育课需要价值阈内多少时间的运动才能保证学生健康发展的需要,目前并未给出准确的参考[7]。

本研究在以往研究的基础上,对体育课不同累积MVPA时间进行调控,探究对初中生健康体适能及情绪状态影响的效果。本研究提出以下3点假设:1)体育课不同累积MVPA时间对各班级间运动负荷产生不同效果。2)体育课不同累积MVPA时间对学生健康体适能发展影响不同。3)体育课不同累积MVPA时间对学生情绪状态改善影响不同。本研究力图通过实验研究来论证上述3点假设。

2 实验方法

2.1 实验对象

研究被试为上海市X中学初一年级学生,随机选取5个平行班,4个班级作为实验班级,1个班级作为对照班级,询问学生既往病史、医疗检查、身体状况,排除运动中存在的潜在风险。共有受试对象145人(男78人,女67人,表1)。本研究中对所有学生进行前测、中测、后测,为了研究的准确性,所有学生都将在各项指标进行3次测试,若有学生其中某项指标1次及以上缺测,则该学生在该指标的其他成绩将被剔除。

2.2 实验设计

本研究根据国内、外研究现状,基于实验对象特点,运动强度界定为:小强度心率为小于130次/min,中等强度心率为130~160次/min,大强度心率为160~190次/min。针对学生心率在130~190次/min运动通过SUNNTO遥测心率仪进行实时监控,采用观察法对学生课堂运动时间通过秒表进行记录,根据实验要求达到规定中-大强度运动时间。

表1 本研究实验对象基本情况一览表Table 1 Sampling Distribution

实验干预周期为8周,共进行3次测量,分别为前测(运动前)、中测(实验第4周)、后测(实验第8周)对学生健康体适能及情绪状态指标进行测量,干预频率为每周3节体育课,每节课40min。心理量表测量时间为学生大活动课前统一安排15min时间进行问卷填写,每个班级有一位教师进行指导,问卷进行现场发放和回收。

实验设计为5×2×2的3因素实验设计。3因素为:1)A因素,包括不同 MVPA累积时间,实验研究共进行8周干预,选取初一年级5个平行班,每节体育课学生MVPA累积时间占体育课总时间分别为:30%(±3%),40%(±3%),50%(±3%)和60%(±3%)[即一节40min体育课中,学生参与中-大强度体力活动累积时间为12min(±1.2min),16min(±1.2min),20min(±1.2min),24 min(±1.2min)和对照班不进行干预];2)B因素,即性别因素,分为男生、女生;3)C因素,即时间因素,分为中测进步幅度、后测进步幅度。

实验班级设计如下:

实验1班:MVPA累积时间占体育课总时间30%(误差控制在±3%);实验2班:MVPA累积时间占体育课总时间40%(误差控制在±3%);实验3班:MVPA累积时间占体育课总时间50%(误差控制在±3%);实验4班:MVPA累积时间占体育课总时间60%(误差控制在±3%);对照班:进行常规体育课教学,每节课练习密度控制在30%~40%之间[5],不进行专门性干预。

2.3 测试指标

健康体适能指标测量为身体成分测试指标包括体质指数(BMI)、体脂百分比(PBF)和腰臀比(WHR);肌肉力量测试指标包括立定跳远、握力;肌肉耐力指标为1min仰卧起坐;柔韧度测试指标为坐位体前屈;心肺耐力测试指标包括用力肺活量(FVC)、最大随意通气量(MVV)、男子1000m和女子800m跑。情绪状态测量采用心境状态量表(Profile of Mood States),是美国学者麦克奈尔等人编制的一种心境状态自评量表,并由祝蓓里教授1994年进行了修订,称为简式POMS量表。

2.4 主要测试仪器

表2 本研究主要测试仪器一览表Table 2 The main Test Instruments

2.5 数理统计与分析

采用SPSS 16.0对数据进行管理和统计分析。

3 研究结果

3.1 实验监测结果

将各个班级实验对象按照身高、体重、性别进行分组,尽量避免由于被试间差异引起的测量误差,每次体育课前从不同组别中挑选5名实验对象(2男、3女或3男、2女),要求各个班级实验对象在身高、体重、年龄、性别上具有相似性,每次施测前将被试身高、体重、年龄、性别等个人信息及体育课授课时段信息提前录入到加速度计(Actigraph GT3X+),同时将SUNNTO心率带与加速度计进行编码,确定每位施测学生。运用SUNNTO遥测心率仪对体育课进行实时监控,同时监测体育课整体运动负荷,被试体育课监测指标包括:体育课平均心率、平均能量消耗、平均梅脱值(图1、图2、图3)。

图1 本研究体育课平均心率折线图Figure 1.The Average Heart Rate in PE Class

图2 本研究体育课平均能量消耗折线图Figure 2.The Average Energy Consumption in PE Class

图3 本研究体育课平均梅脱值折线图Figure 3.The Average Metabolic Equivalent of Energy in PE Class

结果显示,实验1班、2班、3班、4班学生心率的波动区间较为平稳,体育课的平均心率为实验1班<实验2班<实验3班<实验4班,相比而言,对照班学生心率波动较大(图1)。学生能量消耗、梅脱值与心率指标具有相同趋势(图2、图3)。

各班级间学生在心率、能量消耗和梅脱值之间方差分析显示,均具有非常显著性差异(心率:F=71.747,P=0.000,能 量 消 耗:F=63.001,P=0.000,梅 脱 值:F=61.480,P=0.000)。通过单因素多重比较发现,实验2班、3班、4班学生心率、能量消耗、梅脱值3个指标均与对照班学生具有非常显著性差异。实验1班与对照班在心率指标上具有非常显著性差异,在能量消耗上具有显著性差异,在梅脱值上无显著性差异。实验1班、2班、3班、4班学生在心率、能量消耗和梅脱值上均具有非常显著性差异(表3)。

3.2 不同累积MVPA时间对初中生健康体适能影响的相关结果

依据实验设计以“班级”、“性别”和“时间”为实验处理因子,对5个班级所有学生健康体适能测试指标进步幅度(进步幅度是时间上的进步状况,包括进步幅度1和进步幅度2;进步幅度1=中测–前测,进步幅度2=后测–前测)进行5×2×2的3因素方差分析。

表3 本研究心率、能量消耗、梅脱值的均值、标准差及单因素多重比较情况一览表Table 3 The Mean,Standard Deviation and the Single Factor Multiple Comparison of Heart Rate,Energy Expenditure and Metabolic Equivalent of Energy

3.2.1 不同累积 MVPA时间对初中生身体成分影响的相关结果

图4 本研究各班级学生身体成分指标各阶段进步幅度变化折线图Figure 4.The Variation Diagram of Progress Rate in Students'Body Composition of Various Class at Various Stages of Change of Each Class

通过中测、后测进步幅度可以看出,下降幅度为实验4班>实验3班>实验2班>对照班>实验1班,且呈现出下降趋势。体育课MVPA累积时间越高,对学生身体成分改变幅度越大,获得时间效益也最为突出(图4)。不同累积MVPA时间干预结果显示,BMI进步幅度(班级:F=0.089,P=0.986;性别:F=0.002,P=0.962;时间F=0.038,P=0.846),PBF 进步幅度(班级:F=0.071,P=0.991;性别:F=0.000,P=0.989;时间 F=0.090,P=0.765),WHR 进步幅度(班级:F=0.305,P=0.875;性别:F=0.001,P=0.978;时间F=0.127,P=0.721)均不存在显著的“班级”、“性别”和“时间”主效应。

3.2.2 不同累积 MVPA时间对初中生肌肉力量和肌肉耐力影响的相关结果

结果显示,握力体重指数进步幅度(班级:F=0.486,P=0.746;性别:F=0.051,P=0.822;时间F=0.293,P=0.588),立定跳远进步幅度(班 级:F=0.998,P=0.409;性别:F=11.653,P=0.001;时间F=1.055,P=0.305),仰卧起坐进步幅度(班级:F=6.315,P=0.000;性别:F=2.371,P=0.125;时间F=2.591,P=0.109)上仅在立定跳远进步幅度具有“性别”主效应,在仰卧起坐进步幅度上具有“班级”主效应。因此,仅对具有“班级”和“性别”主效应的因变量续后分析进行呈现。

各班级学生握力体重指数呈增长趋势。前、后测相比进步幅度为实验4班>实验3班>实验2班>对照班>实验1班,各班级学生间均无显著性差异。在时间维度上,前测与中测、前测与后测、中测与后测相比均无显著性差异(图5)。

图5 本研究各班级学生握力体重指数各阶段进步幅度变化折线图Figure 5.The Variation Diagram of Progress Rate in Students'Body Mass Index of Various Class at Various Stages

结果显示,各班级学生中实验3班学生立定跳远进步幅度最大,不同性别方面,实验4班男生进步幅度最大,实验3班女生进步幅度最大,实验3班男生在中测进步幅度上与女生具有边缘显著(P=0.078,图6)。

图6 本研究各班级学生立定跳远各阶段进步幅度变化柱状图Figure 6.The Variation Diagram of Progress Rate in Students'Standing Long Jump Results of Various Class at Various Stages

结果表明,在中测进步幅度上,实验4班与对照班学生具有显著性差异(P=0.025<0.05),实验4班学生与实验1班学生具有边缘显著(P=0.095);在后测进步幅度上,实验4班学生与对照班学生具有非常显著性差异(P=0.000<0.001),实验3班学生与对照班学生具有边缘显著(P=0.090),实验4班学生与实验3班学生具有显著性差异(P=0.035<0.05),实验4班学生与实验2班学生(P=0.006<0.01)和实验1班学生(P=0.000<0.001)具有非常显著性差异,实验3班学生与实验1班学生具有边缘显著(P=0.064)。不同性别方面,在中测进步幅度上,实验4班女生与对照班女生具有显著性差异(P=0.047<0.05),实验4班男生与实验1班男生具有边缘显著(P=0.085);在后测进步幅度上,对照班女生与实验4班女生具有非常显著性差异(P=0.001<0.01),对照班女生与实验3班女生具有边缘显著(P=0.083),实验4班女生与实验2班女生具有非常显著性差异(P=0.006<0.01),实验4班女生与实验1班女生具有显著性差异(P=0.011<0.05),对照班男生与实验4班男生具有显著性差异(P=0.044<0.05),实验4班男生与实验1班男生具有非常显著性差异(P=0.005<0.01),实验2班男生与实验1班男生具有边缘显著(P=0.085,图7)。

3.2.3 不同累积 MVPA时间对初中生心肺耐力影响的相关结果

结果显示,学生在用力肺活量(Forced Vital Capacity,FVC)进步幅度(班级:F=5.368,P=0.000;性别:F=0.814,P=0.368;时间:F=4.511,P=0.035),最大随意通气量(Maximal Voluntary Ventilation,MVV)进步幅度(班级:F=19.014,P=0.000;性别:F=0.007,P=0.935;时间:F=9.516,P=0.002),耐 力 进 步 幅 度 (班 级:F=4.423,P=0.002;性别:F=4.944,P=0.027;时间:F=0.946,P=0.332)方面,FVC和 MVV进步幅度上具有“班级”和“时间”主效应,在“性别”上无主效应;耐力进步幅度具有“班级”和“性别”主效应,在“时间”进步幅度上无主效应。耐力进步幅度上具有 “性别”主效应可能是由于测试项目(男生1000m,女生800m跑)不同引起,因此,不进行续后分析。

图7 本研究各班级学生仰卧起坐各阶段进步幅度变化折线图Figure 7.The Variation Diagram of Progress Rate in Students'Sit-up Results of Various Class at Various Stages

通过对“时间”主效应进行分析发现,各指标均呈现出进步趋势,FVC指标在实验3班和4班学生前测与后测均具有非常显著性差异;MVV指标上各班级学生前测与后测具有非常显著性差异,前测与中测相比仅实验2班、3班和4班学生具有非常显著性差异;耐力进步幅度各班级学生在前测与中测具有显著性差异,实验2班、3班、4班和对照班学生前测与后测具有显著性差异。因此,仅对具有“班级”主效应的因变量进行续后分析呈现。

FVC进步幅度“班级”主效应结果显示,中测进步幅度上,各班级学生间均无显著性差异;在后测进步幅度上,对照班学生与实验4班学生(P=0.000<0.001)、实验3班学生(P=0.002<0.01)具有非常显著性差异,实验4班学生与实验2班学生具有非常显著性差异(P=0.001<0.01),实验3班学生与实验2班学生具有非常显著性差异(P=0.000<0.001),实验3班学生与实验1班学生具有边缘显著(P=0.054)。不同性别方面,在中测进步幅度上,各班级男生之间、女生之间均无显著性差异;在后测进步幅度上,对照班女生与实验4班女生具有非常显著性差异(P=0.001<0.01),对照班女生与实验3班女生具有边缘显著(P=0.077),实验4班女生与实验2班女生(P=0.037<0.05)、实验1班女生(P=0.017<0.05)具有显著性差异,实验4班女生与实验3班女生具有边缘显著(P=0.075),对照班男生与实验3班男生(P=0.009<0.01)、实验4班男生(P=0.002<0.01)具有非常显著性差异,实验4班男生与实验2班男生(P=0.018<0.05)、实验1班男生(P=0.013<0.05)具有显著性差异,实验3班男生与实验1班男生(P=0.050)、实验2班男生(P=0.068)具有边缘显著(图8)。研究表明,体育课累积 MVPA时间达到每节课50%以上对学生FVC水平提高具有积极作用。

图8 本研究各班级学生FVC各阶段进步幅度变化柱状图Figure 8.The Variation Diagram of Progress Rate in Students’FVC of Various Class at Various Stages

结果显示,在中测进步幅度上,对照班学生与实验4班学生(P=0.000<0.001)、实验3班学生(P=0.002<0.01)具有非常显著性差异,实验4班学生与实验2班学生(P=0.000<0.001)、实验1班 学生(P=0.000<0.001)具有非常显著性差异,实验4班学生与实验3班学生具有显著性差异(P=0.041<0.05),实验3班学生与实验1班学生具有非常显著性差异(P=0.001<0.01),实验2班学生与实验1班学生具有边缘显著(P=0.059);在后测进步幅度上,对照班学生与实验4班学生具有非常显著性差异(P=0.000<0.001),对照班学生与实验3班学生具有显著性差异(P=0.016<0.05),实验4班学生与实验3班学生具有显著性差异(P=0.023<0.05),实验4班学生与实验2班学生(P=0.001<0.01)、实验1班学生(P=0.000<0.001)具有非常显著性差异,实验3班学生与实验1班学生具有非常显著性差异(P=0.004<0.01),实验2班学生与实验1班学生具有边缘显著(P=0.089)。不同性别方面,在中测进步幅度上,对照班女生与实验4班女生具有非常显著性差异(P=0.000<0.001),实验4班女生与实验3班女生具有显著性差异(P=0.021<0.05),实验4班女生与实验2班女生(P=0.001<0.01)、实验1班女生(P=0.000<0.001)具有非常显著性差异,实验3班女生与实验1班女生具有边缘显著(P=0.067),对照班男生与实验4班男生具有非常显著性差异(P=0.001<0.01),对照班男生与实验3班男生具有显著性差异(P=0.010<0.05),实验4班男生与实验1班男生具有非常显著性差异(P=0.001<0.01),实验3班男生与实验1班男生具有非常显著性差异(P=0.004<0.01);在后测进步幅度上,对照班女生与实验4班女生具有非常显著性差异(P=0.000<0.001),实验4班女生与实验3班女生具有显著性差异(P=0.025<0.05),实验4班女生与实验2班女生(P=0.003<0.01)、实验1班女生(P=0.000<0.001)具有非常显著性差异,对照班男生与实验4班男生具有非常显著性差异(P=0.006<0.01),实验4班男生与实验1班男生具有非常显著性差异(P=0.001<0.01),实验3班男生与实验1班男生具有显著性差异(P=0.011<0.05,图9)。

图9 本研究各班级学生MVV各阶段进步幅度变化折线图Figure 9.The Variation Diagram of Progress Rate in Students'MVV of Various Class at Various Stages

结果表明,在中测进步幅度上,实验4班学生与实验1班学生具有显著性差异(P=0.046<0.05);在后测进步幅度上,对照班学生与实验4班学生具有非常显著性差异(P=0.006<0.01),对照班学生与实验3班学生具有显著性差异(P=0.031<0.05),实验4班学生与实验1班学生具有非常显著性差异(P=0.002<0.01),实验3班学生与实验1班学生具有显著性差异(P=0.015<0.05)。不同性别方面,在中测进步幅度上,实验4班女生与实验1班女生具有边缘显著(P=0.095),对照班男生与实验4班男生具有边缘显著(P=0.085);在后测进步幅度上,对照班女生与实验4班女生具有非常显著性差异(P=0.002<0.01),对照班女生与实验3班女生具有显著性差异(P=0.018<0.05),实验4班女生与实验2班女生具有显著性差异(P=0.014<0.05),实验4班女生与实验1班女生具有非常显著性差异(P=0.006<0.01),实验3班女生与实验1班女生具有显著性差异(P=0.035<0.05),实验4班男生与实验1班男生具有显著性差异(P=0.031<0.05),实验3班男生与实验1班男生具有边缘显著(P=0.057)。研究结果表明,实验3班和4班女生耐力改善效果显著好于对照班级女生(图10)。

3.2.4 不同累积 MVPA时间对初中生柔韧度指标影响的相关结果

干预结果显示,学生在坐位体前屈进步幅度上(班级:F=0.605,P=0.659,性别:F=0.074,P=0.786,时间:F=1.799,P=0.181)无“班级”、“性别”和“时间”主效应。各班级学生坐位体前屈呈现出进步幅度,但中测进步幅度好于后测进步幅度(图11)。

图10 本研究各班级学生耐力水平各阶段进步幅度变化折线图Figure 10.The Variation Diagram of Progress Rate in Students’Endurance Level of Various Class at Various Stages

图11 本研究各班级学生坐位体前屈各阶段进步幅度变化折线图Figure 11.The Variation Diagram of Progress Rate in Students’Sit and Reach of Various Class at Various Stages

3.3 不同累积MVPA时间对初中生情绪状态影响的相关结果

依据实验设计以“班级”、“性别”和“时间”为实验处理因子,对5个班级所有学生情绪状态进步幅度(进步幅度是时间上的进步状况,包括进步幅度1和进步幅度2;进步幅度1=中测-前测,进步幅度2=后测-前测)进行5×2×2的3因素方差分析。

干预结果显示,学生在紧张、愤怒、慌乱、自尊情绪状态和总体心境困扰(TMD)进步幅度上无“班级”、“性别”和“时间”主效应;在疲劳(F=4.107,P=0.003)、抑郁(F=4.104,P=0.003)、精力(F=5.345,P=0.000)情绪状态进步幅度上具有“班级”主效应。

通过对“时间”主效应进行分析发现,精力情绪状态呈增长趋势,TMD呈下降趋势;试验班级学生在精力情绪状态前、后测相比均具有显著性差异,对照班无显著性差异;各班级学生TMD前、后测相比均具有显著性差异。因此,仅对“班级”主效应进行续后分析。

疲劳情绪状态在“班级”主效应上,中测进步幅度显示,对照班学生与实验3班学生具有显著性差异(P=0.035<0.05);在后测进步幅度上,对照班学生与实验4班(P=0.020<0.05)、3班(P=0.020<0.05)、2班(P=0.038<0.05)学生具有显著性差异,实验4班学生与实验1班学生具有显著性差异(P=0.021<0.05),实验3班学生与实验1班学生具有显著性差异(P=0.021<0.05,图12)。

图12 本研究各班级学生疲劳情绪各阶段进步幅度变化柱状图Figure 12.The Variation Diagram of Progress Rate in Students’Fatigue Emotional of Various Class at Various Stages

抑郁情绪状态在“班级”主效应上,中测进步幅度显示,实验3班与对照班(P=0.030<0.05)相比具有显著性差异,实验2班与对照班(P=0.001<0.01)、实验1班(P=0.002<0.01)相比具有非常显著性差异、与实验4班相比(P=0.027<0.05)具有显著性差异;实验4班女生与实验3班女生(P=0.036<0.05)、实验2班女生(P=0.016<0.05)相比具有显著性差异;实验4班男生与对照班男生(P=0.014<0.05)、实验1班男生(P=0.010<0.05)相比具有显著性差异,实验3班男生与实验1班男生相比(P=0.046<0.05)具有显著性差异,实验2班男生与对照班男生(P=0.002<0.01)、实验1班男生(P=0.002<0.01)相比具有非常显著性差异。后测进步幅度显示,实验4班与实验2班相比(P=0.035<0.05)具有显著性差异;实验2班男生与实验1班男生相比(P=0.038<0.05)具有显著性差异(图13)。

精力情绪状态在“班级”主效应上,中测进步幅度上,实验4班学生与对照班学生(P=0.004<0.01)、实验1班学生(P=0.009<0.01)具有非常显著性差异,与实验2班学生(P=0.014<0.05)具有显著性差异;实验4班女生与对照班女生(P=0.002<0.01)、实验3班女生(P=0.002<0.01)、实验2班女生(P=0.006<0.01)具有非常显著性差异,与实验1班女生(P=0.050)具有边缘显著;实验3班男生与实验1班男生(P=0.025<0.05)具有显著性差异。后测进步幅度上,实验4班学生与对照班学生(P=0.005<0.01)具有非常显著性差异;实验4班女生与对照班女生(P=0.001<0.01)、实验3班女生(P=0.003<0.01)和实验2班女生(P=0.001<0.01)具有非常显著性差异,与实验1班女生(P=0.018<0.05)具有显著性差异(图14)。

图13 本研究各班级学生抑郁情绪各阶段进步幅度变化柱状图Figure 13.The Variation Diagram of Progress Rate in Students’Depressed Emotional of Various Class at Various Stages

图14 本研究各班级学生精力情绪各阶段进步幅度变化柱状图Figure 14.The Variation Diagram of Progress Rate in Students’Energy Emotional of Various Class at Various Stages

4 分析与讨论

4.1 不同累积MVPA时间对初中生体育课运动负荷监测结果的分析

通过运用SUUNTO遥测心率仪器和加速度计(Actigraph GT3X+)对学生体育课运动负荷监测,结果显示,实验1班、2班、3班、4班学生运动负荷较为稳定,基本维持在一定区间范围,对照班学生运动负荷波动较大。实验班运动负荷显示:实验4班>实验3班>实验2班>实验1班。各班级学生在心率、能量消耗均具有非常显著性差异,在梅脱值指标上,除实验1班和对照班无显著性差异外,其他班级间均具有非常显著性差异。因此,本研究结果支持假设一,即体育课不同累积MVPA时间对各班级间运动负荷产生不同效果。

4.2 不同累积MVPA时间对初中生健康体适能影响的分析

4.2.1 不同累积MVPA时间对初中生体成分的影响

身体质量指数(BMI)、体脂肪百分比(PBF)和腰臀比(WHR)3个指标,不存在显著性差异,通过中测、后测进步幅度可以看出,下降幅度为实验4班>实验3班>实验2班>对照班>实验1班,且呈现出下降趋势。体育课MVPA累积时间越高对学生身体成分改变的幅度越大。Ness等(2007)研究也发现,11岁男生每天增加15min MVPA,脂肪含量的标准差分数可下降0.25个单位,11岁女生每天增加15min MVPA,脂肪含量标准差可以下降0.15个单位[30]。也有研究表明,60%~75%max强度运动30 min是消耗脂肪的最佳方式[32],指出 MVPA时间增加对人体身体成分改善具有促进作用。青少年代谢综合征风险随MVPA时间的增加呈下降趋势,每天15min MVPA是每天1min MVPA患代谢综合征危险比的0.68倍,且运动时间增加危险率也随之降低[1]。长期有氧运动能降低体脂百分比、腰臀比,也可从根本上解决由肥胖引起的糖尿病[20]。Atlantis等(2006)研究指出,每周155~180min MVPA能够有效地降低超重或肥胖少年儿童身体脂肪含量[10]。

本研究针对学生身体成分改善未得到显著性结果,可能原因是,一方面,由于干预时间较短,短期内难以出现较为明显的效果;另一方面,被试学生身体形态普遍较好,超重肥胖学生个例较少。但研究结果表明,体育课MVPA时间增加对学生身体成分改善起促进作用。

4.2.2 不同累积 MVPA时间对初中生肌肉力量和肌肉耐力的影响

研究显示,MVPA累积时间达到40%以上班级学生肌肉力量和耐力在时间维度上呈进步趋势。握力体重指数和仰卧起坐在后测进步幅度为:实验4班>实验3班>实验2班>对照班>实验1班。立定跳远后测进步幅度为:实验3班>实验4班>实验2班>实验1班>对照班。表明MVPA累积时间达到40%以上学生肌肉力量和肌肉耐力进步幅度大于对照班学生。

在握力体重指数和立定跳远成绩上,各班级学生间无显著性差异。性别主效应上,仅立定跳远指标在中测进步幅度上,男生好于女生具有边缘显著性,其它指标均无男女进步幅度上差异。仰卧起坐指数在后测进步幅度上,实验4班学生与对照班、实验1班、实验2班学生具有非常显著性差异,与实验3班学生具有显著性差异。研究表明,MVPA累积时间达到体育课总时间60%对学生仰卧起坐提高效果显著好于其他班级。

研究表明,MVPA累积时间达到60%对学生肌肉耐力提高具有促进作用。随着运动负荷的增加,机体产生适应性变化,体育课运动负荷的增加有利于学生肌肉力量和肌肉耐力的改善。

《ACSM运动测试与运动处方指南》(第九版)2013年最新研究成果:鼓励进行MVPA,运动开始阶段宜采用中等强度(40%~60%R或HRR),最终将尽可能进行大强度(≥60%R或 HRR),并无上限限制[9],这也表明大强度练习的安全性。针对少年儿童的体力活动也给出了很多健身指导,强调每周至少进行3次较大强度运动[39]。本研究也表明,每周3次体育课保持40%以上MVPA累积时间可以促进学生肌肉力量和肌肉耐力呈增加态势。以学校为基础的体力活动具有很多优点,包括增加身体运动和提高体适能(United Health Foundation,2009)[40],每周3次较大强度的体力活动建议可以在课堂上进行贯彻。

4.2.3 体育课不同累积 MVPA时间对初中生心肺适能影响的分析

在用力肺活量(FVC,L)指标上,实验前、后测相比实验1班、2班、3班和4班学生均出现增高趋势,对照班学生出现下降趋势,但并无男、女之间差异。在后测进步幅度上,实验3班、4班男生与对照班男生具有非常显著性差异,实验4班男生与实验2班男生具有显著性差异。实验4班女生在后测进步幅度上与对照班女生具有非常显著性差异,与实验1班、2班女生具有显著性差异。表明累积MVPA占体育课时间50%以上对学生FVC改善显著好于对照班学生,累积MVPA时间占体育课40%以上可以显著改善女生FVC。

在每分通气量(MVV,L)指标后测进步幅度上为:实验4班>实验3班>实验2班>对照班>实验1班。实验4班男生与对照班和实验1班男生具有显著性差异,实验3班与实验1班男生具有显著性差异;实验4班女生与对照班、实验1班、实验2班女生具有非常显著性差异,与实验3班女生具有显著性差异;各班级无男、女之间显著性差异。虽然实验3班、2班与对照班并无显著性差异,但其增加幅度都超过对照班,说明每节课MVPA时间达到40%以上对学生MVV提高具有促进作用,且随着运动负荷的增加而呈不断上升趋势。前、后测相比,仅实验1班男生无显著性差异,其他班级学生均具有显著性差异。研究结果显示,累积MVPA时间占体育课50%以上对学生MVV提高显著好于对照班学生。

在耐力指标(男1000m,女800m跑)后测进步幅度上,实验4班>实验3班>实验2班>对照班>实验1班,实验4班男生与实验1班男生具有显著性差异,实验4班女生与对照班女生具有非常显著性差异,实验3班女生与对照班女生具有显著性差异,实验4班女生与实验1班、2班女生具有显著性差异。实验2班和实验3班学生与对照班学生之间无显著性差异,但其耐力指数进步幅度都大于对照班,而实验1班则小于对照班,表明体育课MVPA时间达到40%以上对学生耐力水平提高具有积极促进作用,每节课MVPA时间达到30%则导致学生耐力进步幅度较小,但也有所提高,这可能是由于学生生长发育本身带来的运动能力增加,而辅以有效地练习可以使学生运动能力提高得到更为显著性效果。研究表明,累积MVPA时间占体育课50%以上对学生耐力水平提高显著好于对照班学生。

美国在2010年健康人全面健身国家健康指南中就明确提出[41],学校学生体育课 MVPA运动时间至少要达到一节课的50%,并建议每天安排一节体育课。本研究结果也得出相似结论,学生MVPA累积运动时间达到50%以上对学生心肺功能提高显著好于对照班学生。

4.2.4 不同累积 MVPA时间对初中生柔韧度影响的分析

各班级学生柔韧度实验前、后测相比,无班级差异、性别差异和时间差异。说明体育课不同累积MVPA时间对学生坐位体前屈改善效果上并无显著性影响,坐位体前屈是身体柔韧度有效反映指标之一,而柔韧度提高可能与练习内容和拉伸方式具有较大相关性,运动负荷对其影响则相对较小。

4.3 不同累积MVPA时间对初中生情绪状态影响的分析

本研究结果显示,在紧张、愤怒、抑郁、慌乱、自尊和总体心境困扰(TMD)上与对照班学生均无显著性差异。在疲劳情绪状态上,体育课累积MVPA占体育课时间40%以上对学生疲劳情绪状态改善效果显著好于对照班;在精力情绪状态上,体育课累积MVPA时间达到体育课总时间60%对女生精力情绪状态改善效果非常显著的好于对照班女生。

由于情绪获得具有短暂性和波动性,并且情绪效益在一次练习后持续时间仅为2~4h[31],因此,本研究中并未对学生各分量表情绪状态产生显著影响,仅在精力和疲劳情绪上与对照班学生具有显著性差异。相关研究表明,情绪对学生体适能水平产生影响,对学生进行愉快情绪诱导后其体适能水平要明显好于悲伤情绪诱导组和无情绪诱导组[6]。良好的情绪状态,有助于促进个体对活动的内部动机,提高个体的活动效率(刘微娜,季浏,2009)[4],这也可能进一步促进体适能水平提高,同时,学生情绪状态的改变可能与其生理指标的变化有关,规律性的运动能够促进大脑分泌“快乐激素”—内啡肽(endorphin)[38],在内源性阿片肽介导运动可改善不良情绪状态[34]。30min以上和中等强度以上运动可以促进内啡肽的产生,有氧运动比无氧运动更容易促进内啡肽产生[2]。也有研究发现,有氧练习干预后在焦虑、紧张、抑郁、自信、压力情绪状态上均无显著差异[25],这可能与每次干预时间有关。相关研究表明,在45min课程中(3次/周,干预3个月)安排17.5min中等强度(最大心率的60%~80%)进行干预,对产后女性由情绪不良状态改善为无情绪不良状态[8]。Thayer等研究发现,进行5~10min的练习也会导致积极的情绪变化[37],这也为体育课堂教学进一步优化提供参考,使得体育课在改善学生情绪状态上能够起到积极作用。

5 结论与建议

5.1 结论

1.体育课中累积MVPA时间增加有助于提高课堂运动负荷,且促进课堂运动负荷维持在较为稳定区间。

2.体育课不同累积MVPA时间增加对身体成分和肌肉力量改善具有促进作用,60%累积MVPA运动时间对肌肉耐力改善显著好于对照班,50%以上累积MVPA运动时间显著改善心肺耐力,不同累积MVPA时间对柔韧度改善无显著性影响。

3.体育课累积MVPA时间占课堂时间40%以上对学生情绪状态改善具有促进作用,其中,40%以上累积MVPA时间对学生疲劳情绪状态改善效果显著好于对照班学生,60%累积MVPA时间对女生精力情绪状态改善效果非常显著好于对照班女生。

5.2 建议

1.体育课程教学中应关注学生体力活动时间,促进学生中-大强度体力活动达到体育课总时间50%以上。教学中要“精讲、多练”,促进学生的“练”。关注运动质量,减少课程中低效运动时间,提高中-大强度运动时间比例,控制好大强度运动时间。

2.根据学生对运动负荷适应情况可逐渐增加运动负荷,让学生不断获得持续的运动刺激。体育课教学中应适当安排一些补充性练习或专门性体适能练习,促进学生健康体适能的全面发展。

3.关注学生情绪状态改善,教学中促进学生累积MVPA时间达到40%和50%的课程时间。同时,采用多种组织形式和教学方法让学生产生良好的心理效益。

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