不同水平男大学生3000米跑运动强度和安全风险研究

刘静民 管健

（1、清华大学 北京 100084；2.清华大学附属中学 北京 100016）

1、研究目的

长跑运动可以提高耐力素质，增强学生体质健康，但近年来，学生因为长跑而发生的安全事故时有发生。为使长跑运动在大学生中健康地持续开展，开展本研究，探索不同运动水平大学生在长跑过程中的运动强度和运动负荷变化特点，监督不同水平的大学生在长跑过程中心率变化，了解大学生长跑过程中的运动负荷和安全，以期对长跑运动的持续长效开展发挥积极的作用。

2、测试对象和方法

2.1、测试对象

选择清华大学本科生1-3年级男生600人进行测试，每个年级200人。心率测试和分段计时手环测试数据完整者475人，年龄：20.5±0.7y，身高：1.74±0.03m，体重：68.5±2.6 kg，BMI：22.6±1.8。

2.2、测试方法

2.2.1、测试仪器和指标

（1）采用POLAR TEAM 2团队心率测量系统，每次测量20人。实时监测每名心率带佩带者的运动状态，实时发射接收数据，实时在电脑上显示。指标包括：即时心率、平均心率、最高心率、最低心率、最高心率百分比、每个运动心率区内所用的时间、运动负荷、阈值、能量消耗等。

（2）自行研发“中长跑达标测试系统”，最多可同时对50名学生跑步成绩进行统计及管理。记录指标：长跑过程中完成圈数，每圈时间、累计跑完距离、累计用时、最后成绩总时间等。

2.2.2、测试步骤

采用现场测试的方法对大学生3000米跑过程进行实时心率测量。先进行热身活动，然后受试者统一在心尖附近位置佩戴心率带和传感器，同时左手手腕佩戴分段计时手环。采用设备在线记录的方式，及时回传测试者即刻心率，监测系统采集到的数据导入电脑专用软件进行分析。测试结束后，受试者填写运动调查表，统一回收。

2.2.3、数据处理

利用Excel对测量所得的原始数据进行预处理，剔除无效数据、重复数据等，并对各类不同标准的数据进行归一化处理。统计检验采用SPSS20.0统计学软件，组间比较采用方差分析，两两样本间比较采用独立样本T检验，显著性水平P＜0.05为有显著性差异，P＜0.01为有非常显著性差异。

3、结果与分析

3.1、不同水平学生3000米跑心率特征与分析

所有参加测试学生的平均心率均值为186.44±11.09次/min，最大心率均值为201.09±8.54次/min，最低心率均值为129.29±21.92次/min。根据“最大心率=220-年龄”这一国际认可的公式，测试学生年龄均值为20岁，则学生最大心率均值等于200次/分，与本研究受试者的最大心率均值为201.09次/分非常相近。依据学生3000米跑测试成绩，将学生分为好（＜13分钟）、中（13～15分钟）、差（＞15分钟）三个不同等级，发现不同水平学生的最低心率、平均心率、最大心率、持续时间均有显著性差异。其中成绩差学生的最大心率均值最大，而成绩好学生的最大心率均值最小；成绩差学生的最大心率持续时间最长，成绩好学生的最大心率持续时间最短（见表1）。

表1 不同水平学生之间心率值和持续时间的比较

3.2、不同水平学生3000米单圈跑速特征与分析

不同水平学生3000米跑过程中的单圈速度呈现快起+匀速+冲刺的“U”型节奏。各水平组学生都是出发时第一圈的速度比较快，但整个跑步过程中表现出的特征和规律各不相同：

（1）成绩好组第1圈的速度比中间各圈的平均速度快20%，中间速度明显提升，最后一圈冲刺速度最快，比第1圈还快，说明耐力能力强；

（2）成绩中组第1圈的速度比中间各圈速度均值快20%，第5圈速度突然加快，说明在3000米跑中间试图提升速度，但未长久，一圈后速度又开始下降，最后两圈速度回升，冲刺速度与第一圈相当；

（3）成绩差组第一圈速度不比成绩中组慢，但由于能力水平差，中间各圈速度迅速下降，到第5圈时降到最低，比第一圈速度下降了1/3，第6圈开始缓慢回升，但提升幅度不大，冲刺速度也没有提高多少，已经达到个人耐力水平的极限。

图1 不同3000米跑水平大学生每圈速度均值曲线

3.2、3000米跑各分段心率特征与分析

将3000米分为一个半圈和七个整圈，后称为第一圈至第八圈，通过每一圈的成绩与实时心率统计得到每一名受试者的每跑完一圈的即时心率，算出平均值。

图2 男大学生3000米跑每圈心率均值曲线

可以看出，从起跑开始的第一圈与第二圈，心率以较大的幅度提高，约占整个涨幅的73.5%。第三圈和第四圈心率增长幅度开始减小，从第五圈开始到完成整个3000米，后四圈的心率基本趋于平稳，逐渐有所提升（见图2）。

4、讨论

3000米跑是有氧耐力跑运动项目。通过3000米跑锻炼既可以使心肺耐力得到迅速提高，也可以为其它体育活动提供体能基础保障，还是评价心肺耐力水平的经典项目之一。心率是反映运动安全强度的指标。达到或超过最大心率运动时有危险性。在心脏工作达到极限时，容易触发心脏的隐性疾患。引发心脏骤停或其他严重心脏病，造成猝死。对不同水平男大学生3000米跑过程中跑速与心率之间的关系，分析在跑步过程中不同阶段心率和运动强度的变化规律，可以实现对长跑过程中最大心率的实时监测，从而对大学生长跑运动安全性进行评估。研究发现，随着身体活动水平的上升，最大心率平均值单调递减，相应的最大心率90%起始时间逐渐滞后。由实验数据可以得知，针对身体活动水平较低的学生，平均在跑步时间为76.36秒时，他们的心率达到最大心率的90%，相应此时应当开始加强对这些学生跑步过程的风险防范；针对身体活动水平为中的学生，风险防范时间则在89.35秒；身体活动水平较高的学生，风险防范时间则在115.50秒。可以很明显的看出，身体活动水平高的学生在3000米跑过程中具有更多的优势。为3000米跑过程中对学生进行风险防范提供了指导性的作用。

通过进一步研究3000米跑过程中分圈平均速度和平均心率的关系，发现前四圈的平均速率－平均心率成明显的线性关系，后四圈的平均速率－平均心率曲线接近水平，说明3000米跑后半程心率达到平台期，和速率之间的关系不明显。成绩差学生的最大心率平均值最大，成绩好学生的最大心率平均值最小；成绩差学生的最大心率持续时间最长，成绩好学生的最大心率持续时间最短。从最后一圈冲刺能力上看，成绩高组最好，最后一圈冲刺能力最强；成绩中组冲刺能力居中；成绩差组最后一圈冲刺能力最差。

研究发现，3000米总成绩在15min～16min一组的学生心率曲线位于曲线簇的最上方，从第3圈开始他们的心率均值已经超过95%最大心率。到最后冲刺阶段心率均值更是接近100%。说明这些学生为了达到14分40秒的及格线，做出了最大的努力。研究认为心率超过180次/分，身体各器官进入超负荷运转状态，对有先天性脏器疾病的人存在很大的风险。与成绩好组和成绩明显差不能及格的组学生相比，这些学生的努力程度达到或超过百分之百。同时从运动安全性角度看，也是最危险的人群。

从健身角度来看，适宜的运动强度对身体健康水平起着至关重要的作用，锻炼计划的核心应该是运动强度的监控。为了更好指导学生进行科学的体育锻炼，应该以有氧运动为主，以65%～85%最大心率贮备百分比，是提高学生心肺功能最为适宜的运动强度标准。

5、结论

5.1、男大学生3000米跑过程中运动心率呈现快速上升然后维持较高水平特征，运动心率平均值在600米后进入平台期，达到最大心率的90%以上，并维持到跑步结束后一段时间；

5.2、不同水平男大学生3000米跑成绩和运动强度均存在显著性差异。成绩好的男大学生每圈平均跑速最快，但是，运动强度却呈现相反表现，从最大心率均值、平均心率均值、最低心率均值和90%最大心率持续时间看，水平好的学生均低于水平差的学生，即水平较差男大学生的运动负荷更高，运动强度更大；

5.3、男大学生在3000米跑过程中，少数人的最大心率值达到100%最大心率，且维持比较长的时间，处于相对危险区域，尤其是水平差的学生，在最大心率100%的强度持续运动，可能会产生隐性心脏疾病猝发，存在较高的安全风险。