身体形态与心肺功能对学生身体素质的影响研究——基于2019年小学高段学生体质健康测试数据进行分析

龙吴平，田青青，李 静

1 研究背景

随着经济的迅猛发展和物质生活的丰富，人们的健康受到了全世界的广泛关注。身体体质是判断身体健康的重要标准之一。人类和公民的健康状况将会直接影响到人类自身，甚至于国家和整个民族。近年来，我国针对加强青少年体质健康相继出台了《关于加强青少年体育增强青少年体质的意见》、《国家学生体质健康标准》等多项政策文件，加大对青少年体质监测监督力度。从80年代起，我国就构建了具有中国特色，依靠学校每五年进行一次的学生体质健康调研制度。2014年全国体质健康调研数据显示，学生身体素质下滑趋势得到一定遏制，但总体形势不容乐观［1］。2020年4月21日，习近平在安康市平利县调研时，提出“文明其精神，野蛮其体魄”，强调了强身健体与体质的重要性［2］。此外，2016年6月23日李克强总理签批，国务院印发了《全民健身计划（2016—2020年）》（以下简称《计划》）。《计划》将青少年作为实施全民健身计划的重点人群，大力普及青少年体育活动，提高青少年身体素质。加强学校体育教育，将提高青少年的体育素养和养成健康行为方式作为学校教育的重要内容，保证学生在校的体育场地和锻炼时间，把学生体质健康水平纳入工作考核体系，加强学校体育工作绩效评估和行政问责，把学生体质健康问题再度成为下一个五年计划中的重点［3］。

2019年7月8日，新中国成立以来最高规格的《中共中央国务院关于深化教育教学改革全面提高义务教育质量的意见》（以下简称《意见》）公开发布。《意见》第一次对义务教育阶段的小学生和初中生做出体质不合格（体育免修生除外）将无法毕业的要求［4］。从2013年11月十八届三中全会提出的“强化体育课和课外锻炼”、2016年5月国办发［2016］27号文件的标题强调的“强化学校体育”，到这次《意见》特别提出的“强化体育锻炼”，三次“强化”其实聚焦的都是学生体质健康［5］。

我国一直以来高度重视学生的体质健康问题，国内外有关学生体质的研究也较为丰富，研究主要集中在城乡男女体质健康的比较和体质健康与学生学业成绩的关系方面，研究并没有得到统一的结论，然而存在以下局限性。第一，大部分研究只是局限于数据分析、单一身体素质及某一身体素质对学业影响层面；第二，缺乏对不同年级、年龄中小学学生的对比性研究；第三，有关体质健康内部要素身体形态、心肺功能与身体素质的相关性、影响和小学生的针对性研究相对较少。因此，本文研究不同身体形态水平与不同心肺功能水平组别学生的体测成绩与身体素质的差异及不同身体形态水平与不同心肺功能水平组别学生身体素质的影响与影响的程度。旨在探索不同身体形态水平、不同心肺功能水平组别学生体测成绩与身体素质的差异及对其身体素质的影响，以引起社会、学校、家庭及家长、体育教师和学生的关注，为学生体质健康水平提供理论依据。

2 研究对象与方法

2.1 研究对象

本研究以整群抽样的方法抽取了四川省成都市青羊区部分小学5、6年级在读学生2019年体质健康测试数据进行分析，内容包括学生年级、性别与体质测试等信息，最终共有4946名学生的数据参与本研究，调查对象基本信息见表1。

表1 学生基本情况（N＝4946）

2.2 研究方法

2.2.1 指标与方法

（1）身体形态指标

本文研究所涉及身体形态指标有身高、体重与BMI（体重（kg）／身高（m）2），学生的BIM评分等级按2018版国家体质健康标准进行评定，可分为正常、低体重、超重与肥胖四个等级。

（2）心肺功能指标

心肺功能主要是指学生在最大吸气后尽力呼气的气量，即肺活量［6］。其评定标准以2018版国家体质健康标准进行评定，学生心肺功能水平可分为四个水平，它们分别为优秀、良好、及格和不及格。

（3）身体素质指标

身体素质是指人体在运动中所表现来的速度、柔软、爆发力、协调性、力量与耐力等机能能力；学生掌握运动技术和提高运动成绩与其身体素质密切相关。本文研究的身体素质主要通过学生体测项目50 m跑、坐位体前屈、仰卧起坐、50米×8往返跑与一分钟跳绳等项目来反映学生的速度、力量、耐力、柔韧和爆发力与协调性等身体素质。为了保证本研究内容的可比性，本文分析的指标均采用学生体测各项目的平均成绩进行分析，各项成绩评定都是按2018版国家体质健康标准进行评定（见表2）。

表2 不同身体形态与不同心肺功能学生体质测试项目平均成绩

2.2.2 数理统计

本文采用SPSS22.0统计软件对收集到的有关数据进行统计学处理和分析。主要以身体形态水平（BIM等级）与心肺功能水平（肺活量等级）为因子，速度（50米跑）、柔韧（坐位体前屈）、腹部肌肉力量（1分钟仰卧起坐）、下肢爆发力与身体协调性（1分钟跳绳）、耐力（50米×8）等身体素质因变量，采用多因素方差分析比较不同身体形态水平变化、不同心肺功能水平变化组别学生的身体素质的差异，再计算出方差效应量偏Eta2，并根据Eta2的相关标准进行评定。（著性水平以P＜0.05为显著性差异，偏Eta2（小于0.06为小效应量，大于0.06小于0.14为中等效应；大效应的偏Eta2大于0.14）进行评价。）［7］。

3 结果与分析

3.1 身体形态与心肺功能对速度素质的影响分析

小学生速度的快慢与反应能力，可以通过学生50米快速跑完成的时间来判断其好坏［8］。在体质测试项目中占有较大的比重，也是体质测试的必测项目（小学生）。

表3汇总了身体形态水平变化与心肺功能等级水平变化学生体质测试项目50米的平均成绩，从表2中可以看出，身体形态正常、低体重、超重与肥胖等水平组别的学生50米成绩分别为76.9±14.6分、74.2±11.9分、70.5±17.1分与64.2±21.1分，且差异均具有显著性（P＜0.05）；心肺功能水平优秀、良好、及格及不及格等水平组别的学生50米平均成绩分别为77.6±15.5分、75.7±15.9分、72.8±14.9分与62.4±22.5分，且差异均具有显著性（P＜0.05）。数据表明，学生身体形态水平与心肺功能水平变化影响学生体质测试项目50米平均成绩，且影响显著（P1均小于0.05），意味着身体形态水平变化与心肺功能水平变化可以显著影响学生速度素质。

表3 身体形态与心肺功能水平变化对速度素质的影响（N＝4946）

结合效应量数据表明，身体形态超重与肥胖组别学生对其速度素质的影响效应量达到了中等效应，偏Eta2为0.06～0.08＞0.06；正常与低体重组别学生的影响效应较弱，偏Eta2为0.03～0.05＜0.06。但是，心肺功能优秀、良好、及格与不及格等水平组别的学生对速度素质的影响，相对较小，偏Eta2为0.01～0.03。

3.2 身体形态与心肺功能对学生柔韧素质的影响分析

坐位体前屈是大中小学学生体测必测项目。同时，它也是反映人体关节灵活度、肌肉伸展性和身体柔韧性优劣的重要指标之一［9］。

从本文研究数据（表4）中可以看出，身体形态正常、低体重、超重与肥胖等水平组别的学生坐位体前屈平均成绩，分别为79.5±12.2、74.6±11.9、78.7±10.5与77.9±11.6分，且正常与超重水平组别学生坐位体前屈平均成绩差异具有显著P＜0.05，低体重与肥胖组别学生恰恰相反，坐位体前屈平均成绩差异不显著性，P＞0.05；身体形态正常与超重水平组别的学生可以影响其坐位体前屈平均成绩，P1＜0.05且影响显著，低体重与肥胖水平组别学生对其坐位体前屈平均成绩影响不显著（P1＞0.05）。心肺功能水平不及格、及格、良好与优秀等四个组别学生的坐位体前屈成绩随着心肺功能水平的提高而有所提升，成绩分别为76.7±8.3分、78.9±12.3分、77.3±11.3分与81.3±12.3分，且心肺功能优秀与良好组别学生的坐位体前屈平均成绩差异显著（P＜0.05），及格与不及格组别学生的坐位体前屈平均成绩差异不显著，（P＞0.05）；心肺功能优秀与良好组别学生对其坐位体前屈平均成绩的影响显著（P1＜0.05），及格与不及格组别学生对其坐位体前屈平均成绩的影响不显著，P1分别为0.159与0.466（P1＞0.05）。综上这意味着身体形态处于正常、超重与心肺功能优秀、良好水平组别的学生可以显著影响其柔韧素质，P1均小于0.05；身体形态低体重、肥胖与心肺功能及格、不及格水平的学生不能显著影响其柔软素质。从效应量的数据上看，身体形态正常、超重水平与心肺功能优秀、良好水平组别的学生可以显著影响其身体柔韧性，影响效应不大，偏Eta2为0.02～0.03＜0.06。

表4 身体形态与心肺功能水平变化对柔韧素质的影响（N＝4946）

3.3 身体形态与心肺功能对学生协调性和爆发力素质的影响分析

1分钟跳绳是一项非常快速地跳跃运动，是小学5－6年级学生体质测试的必测项目，也是附加分项目。在小学生体质测试中占据主要地位，它能很好地反映学生上下肢协调性和下肢的爆发力，需要学生有一定的耐力才能完成［10］。

从表5中可以看出，身体形态正常的学生1分钟跳绳成绩是四个组别学生平中最高的，达到了81.6分，低体重、超重与肥胖等水平组别的学生1分钟跳绳成绩分别为81.5分、78.5分与78.1分，且差异具有显著性（P＜0.05）；身体形态正常、低体重、超重与肥胖等水平组别的学生对影响其1分钟跳绳成绩，P1＝0.000＜0.05具有显著性。心肺功能不及格、及格、良好与优秀等四个水平组别学生的1分钟仰卧起坐成绩随着心肺功能水平的提高而呈上升趋势，成绩分别为79.2±14.7分、78.2±14.0分、81.9±12.9分与83.1±12.8分，且差异具有显著性（P＜0.05）；心肺功能不及格、及格、良好与优秀等四个组别学生对其1分钟跳绳成绩的影响显著（P1＜0.05）。

表5 身体形态与心肺功能水平变化对协调性和爆发力素质的影响（N＝4946）

综上这意味着身体形态水平变化与心肺功能水平变化可以显著影响学生协调性和下肢的爆发力等身体素质。在影响程度方面，只有身体形态肥胖组别的学生对其协调性和下肢的爆发力等身体素质达到中等效应水平，偏Eta2为0.08，其余组别学生对其协调性和下肢的爆发力等身体素质的影响效应比较小。

3.4 身体形态与心肺功能对学生力量素质的影响分析

1分钟仰卧起坐是锻炼学生腰部肌肉力量的有效手段，其成绩优劣是判断学生腰腹肌肉力量好坏的重要指标［11］。

表6数据表明，身体形态处于低体重水平组别的学生1分钟仰卧起坐成绩高于正常体重组别的学生，肥胖与超重组别水平的学生1分钟仰卧起坐成绩呈现相同趋势，成绩分别为86.7±10.7分、86.4±11.3分、79.4±10.8分与78.5±11.0分，且差异具有显著性（P＜0.05）；学生身体形态水平变化对其1分钟仰卧起坐成绩的影响显著（P1＜0.05）。心肺功能不及格、及格、良好与优秀等四个水平组别学生的1分钟仰卧起坐成绩随着心肺功能水平的提高而呈上升趋势，成绩分别为83.4±10.2分、84.4±11.3分、85.7±12.4分与86.3±10.8分，且差异具有显著性（P＜0.05）；学生心肺功能水平变化1分钟仰卧起坐成绩的影响显著（P1＜0.05）。综上这意味着身体形态水平变化与心肺功能水平变化可以显著影响学生腰腹肌肉力量。结合影响效应量的测试数据来看，只有身体形态水平处于超重与肥胖组别的学生对其腰腹肌肉力量影响效应量达到了中等水平，Eta2＞0.06；身体形态正常、低体重组别学生与心肺功能不及格、及格、良好及优秀组别学生对学生腰腹肌肉力量影响效应量偏Eta2仅在0.01～0.02之间，影响效应非常小。

表6 身体形态与心肺功能水平变化对力量素质的影响（N＝4946）

3.5 身体形态与心肺功能对耐力素质的影响分析

50米×8往返跑是一项以无氧工作为主的运动项目，它可以反映学生身体在低氧或者无氧条件下的运动能力，也是评价学生耐力的重要指标［12］。

表7中研究数据显示，学生50米×8往返跑成绩，随着身体形态水平的不断而有所提升，成绩为68.1±15.6（肥胖）、71.7±9.8（超重）、77.1±7.7（低体重）与77.7±10.0（正常），且差异具有显著性（P＜0.05）；身体形态水平变化对学生50米×8往返跑成绩影响，P1＜0.05且影响显著。心肺功能水平不及格、及格、良好与优秀学生的50米×8往返跑成绩，也随着心肺功能水平的提高而有所提升，成绩分别为68.2±16.0分、74.3±9.6分、75.9±10.8分与78.4±11.0分，且差异具有显著性（P＜0.05）；心肺功能水平不及格、及格、良好与优秀组别的学生对其50米×8往返跑成绩的影响显著，P1＜0.05。这意味着身体形态水平与心肺功能水平的变化能显著影响学生的耐力素质。研究影响效应数据显示，身体形态水平变化与心肺功能水平变化对学生耐力素质的影响效应，只有正常水平组别、低体重水平组别、肥胖水平组别与心肺功能优秀水平组别的学生，达到中等效应，偏Eta2分别为0.08、0.074、0.113和0.067；身体形态超重水平组别的学生与心肺功能良好、及格与不及格水平组别的学生对耐力素质的影响效应较小，偏Eta2均小于0.06。

表7 身体形态与心肺功能水平变化对耐力素质的影响（N＝4946）

4 讨论

由于体育锻炼时间的减少，学生体质有所下降。2020年4月21日，习近平在安康市平利县调研时，提出“文明其精神，野蛮其体魄”，强调了强身健体与体质的重要性［13］。

近年来，国内外有关研究体质与学业关系的研究较多，如韩国、美国与澳大利亚等的研究表明：考试通过率最高的学生为体质健康达标的学生［14－21］，学生学业成绩表现的提升与学生体质健康的改善有关［22－24］。江苏与台湾的研究发现，体质健康优秀的学生学业成绩优于偏胖与偏瘦的学生，女生的影响更为明显［25］［26］；从幼儿阶段，这种身体形态与学业有关的差异就已经开始［27］。然而，有关身体形态与心肺功能对学生身体素质影响的研究相对较少，笔者只查阅到了有关运动对学生身体形态、心肺功能及身体素质的影响，研究表明：坚持为期两个半月的有氧运动能改善体质较差学生的身体素质和心肺功能［28］；8周规律运动能改善体质较差的大学生的身体素质和心肺功能［29］；身体形态水平超重与肥胖学生的运动素质都没有正常学生的好［30］。

本研究可能是国内为数较少的针对学生身体形态与心肺功能对身体素质影响的研究。研究表明，身体形态正常水平与心肺功能优秀水平的学生50米跑成绩、坐位体前屈成绩、1分钟仰卧起坐、1分钟跳绳成绩与50米×8往返跑成绩均优于其他组别的学生，同时，也说明了身体形态与心肺功能水平处于正常与优秀组别的学生速度、柔韧性、力量、爆发力与耐力等身体素质均优于其他组别的学生，呈现出身体形态与心肺功能水平越高体测成绩与身体素质越好的趋势；身体形态处于肥胖、超重与低体重、肥胖组别学生的坐位体前屈成绩与1分钟仰卧起坐成绩与心肺功能处于不及格组别学生的1分钟跳绳成绩除外，至于为什么会出现身体形态水平越低，坐位体前屈成绩、1分钟仰卧起坐成绩反而高与心肺功能不及格组别学生1分钟跳绳成绩优于及格组别学生这一现象，本文尚未对其进行研究，这需要后续的相关研究来解释和探讨这一问题。

本研究还发现，不同身体形态水平与不同心肺功能水平的学生对其速度素质、协调性和爆发力素质、力量素质与耐力素质等身体素质影响是显著的（P1＜0.05），且影响程度也各不相同，其中超重对学生的速度素质的影响达到中等效应，Eta2为0.063；肥胖对学生速度素质、协调性和爆发力与耐力等身体素质的影响达到了中等效应，Eta2分别为0.084、0.079与0.113；低体重与优秀对学生耐力素质的影响也达到了中等效应。相对于中等效应身体形态正常与心肺功能良好、及格与不及格对学生速度、柔软、力量、爆发力与耐力等身体素质的影响较小，偏Eta2均小于或等于0.06。此外，研究数据提示，随着身体形态与心肺功能水平等级的升高不仅可能提升学生体质健康水平，也可能提高学生的身体素质。

5 结论

1.身体形态正常与心肺功能优秀组别学生的体质测试项目50米快速跑、坐位体前屈、1分钟跳绳与50米×8往返跑的成绩优异其他组别的学生，1分钟仰卧起坐成绩除外。

2.身体形态对学生速度、反应能力、协调性、爆发力和耐力等身体素质的影响显著，P1＜0.05；心肺功能水平变化对学生速度、反应能力、协调性、爆发力和耐力等身体素质的影响也显著，P1＜0.05。

3.身体形态正常与低体重组别学生对其耐力素质的影响效应量达到了中等效应，偏Eta2分别为0.08与0.074；超重组别学生对其速度素质与力量素质的影响效应量达到了中等效应，偏Eta2分别为0.063与0.086；肥胖组别学生对其速度素质、协调性和爆发力素质、腰腹肌肉力量与耐力素质的影响效应量也达到了中等效应，偏Eta2均大于0.6；身体形态正常、超重与心肺功能优秀、良好组别学生对其柔韧性影响效应不大，偏Eta2为0.02～0.03＜0.06。

4.心肺功能水平变化对学生速度、反应能力、协调性、爆发力和耐力等身体素质具有显著影响，偏Eta2小于0.6，效应相对较小；但优秀组别学生对其耐力素质的影响效应到达中等水平，偏Eta2为0.67。

5）学生身体形态与心肺功能的改善可在一定程度提高学生体质健康测试项目成绩与学生速度、柔韧性、爆发力、力量和耐力等身体素质。