应用计步器指导大学生有氧跑锻炼的研究①
闵宜鹏 苏丽娜 马少龙 王少君＊
(北方民族大学体育学院 宁夏银川 750021)
摘 要： 本文研究目的是为大学生有氧跑锻炼提供简洁准确的参数指标。本研究以计步器、自感用力程度量表（RPE）和polar心率表对大学生进行有氧跑的运动负荷监测，以确定受试者靶心率（THR）范围内的有氧跑负荷指标，为受试者提供准确的运动参数，指导其进行科学健身。结果显示当男性大学生以166.82步/min进行跑步时锻炼效果最佳。步频参数可以作为普通大学生有氧跑锻炼的有效评价指标，而主观感觉存在偏差。
关键词： 大学生 有氧跑 计步器 运动负荷 RPE
1 研究意义
有氧跑不受时间、环境和同伴等因素影响的优势成为大学生群体中最常见的运动方式之一。有氧跑的强度较低、锻炼者可持续时间较长，能量供应以糖和脂肪酸的有氧氧化供能为主[1]。研究证实有氧跑对大学生的生理和心理健康带来诸多的好处。规律的有氧跑运动，不仅可以稳定心脏的兴奋传导，提高心肌的收缩能力，而且还能提高心肌有氧氧化酶的活性，增大肌细胞的血流量及氧的利用能力[1]；同时，改善机体的能量代谢，有利于大学生身体发育和身体素质提高[2]。此外，有氧跑还可以调节人体的情绪，疏导不良情绪，有利于提高大学生的心理健康水平。
众所周知，在靶心率范围内的运动负荷是最安全而又能够有效地提高有氧适能水平的。但是由于缺乏运动负荷调控相关知识与运动负荷监测工具的实践操作，广大公体生群体对于“靶心率范围内的运动负荷”这个概念是不理解的。同时这也限制了他们对于运动负荷自我调控的意识与能力的发展。所以在公体生群体进行有氧跑锻炼时，很难感受到有效地运动负荷，更加难以达到运动健身的目的。对此现状，学者们研究出了自感用力度（RPE）判定法。RPE的概念是在1970年由瑞典生理学家Borg Gunner提出，他以“心率值=10×RPE值”的设想创造了RPE6-20量表。基于运动过程中心理、生理对运动强度的整体感知与反应，RPE量表已成为目前对运动强度控制、指导最常见的运动感知量表之一[3]。而胡等人发现有氧运动过程中检测心率的变化能够准确反映和及时调整运动强度，使运动者达到并维持在目标心率范围内，从而取得最佳的锻炼效果[4]。
芬兰的POLAR心率表是运动训练中最普遍的仪器，对运动训练负荷检测起着非常重要作用。它为运动训练者提供实时的心率反馈，使其对自身的运动负荷有一个实时的了解，从而可以做到对运动强度、运动时间和运动量的控制[4]。
但是，RPE值是一种主观感受，不同人对于相同量值的强度描述的感受是不同的。这可能会导致到达靶心率的强度感知存在偏差。因此，应用RPE值来确定相对运动负荷是不精确的。虽然Polar心率表能为运动者提供准确的运动负荷反馈，但是其价格昂贵，对于大部分大学生来说是不能实现的。
计步器作为一种新的检测手段，已经被广泛地应用于人体体力活动的研究中，其原理是感应运动中佩戴计步器位置的三维加速度的变化，来记录人体在运动中步频的变化。相对于上千元的Polar心率表，不足百元的计步器可能被大部分学生所接受。而且，一些智能手机的应用也可以记录跑步者在运动中的步数。因此，应用计步器来评价大学生跑步强度变为一种可能。
皮尔逊积矩相关系数的计算结果显示无论是RPE值与运动时的稳定心率还是步频与稳定时的心率都只是存在一种弱相关。原因可能为RPE主观的半定量参数的数据偏移比较大引起的。经计算ERP的变异系数为19.6%，进一步说明了个体之间的差异性比较明显。因此，RPE作为监控运动负荷的指标是存在偏差的。
应用Polar心率表（FT1,Finland）和计步器（Onwalk 100,France）采集受试者在跑步中的实时心率和步频。心率用于受试者是否达到靶心率范围，而计步器用于计算达到靶心率范围时的步频。
如表2所示，受试者跑步进入稳定状态后恒定心率为168次，对应的步频为167步/min，400m的步频和时间分别为365步和128s，RPE值为11。
2 研究方法
2.1 实验对象
筛选北方民族大学非体育专业大学生28名。所有受试者均身体健康，无运动系统、循环系统、呼系系统等影响运动能力的疾病，视力矫正后正常，3d内未饮酒和服用药物。
2.2 实验仪器
本研究应用计步器和Polar心率表来研究大学生在达到阈强度时的步频，从而用步频来指导大学生的有氧跑锻炼。同时，采集跑步者达到靶心率时的RPE数据，对步频和RPE的离散系数进行比较，探索有氧跑评价的有效指标。
所有数据均以平均数加减标准差来表示。使用SPSS 19统计软件进行相关系数计算RPE和运动时稳定心率、步频和运动时稳定心率的相关系数。
2.3 实验步骤
如表1所示，受试者均为男性，年龄在18～23岁之间，BMI指数显示未有偏瘦或体重较轻的受试者。
2.4 统计学方法
通过扩展卡尔曼滤波的方法,在滤除噪声及跟踪信号频率的情况下,我们对卡尔曼滤波输出端的信号通过软件锁相环的算法进行信号的相位锁定,通过仿真分析,经过卡尔曼滤波的改善,锁相环可以输出稳定的参考信号。
3 研究结果
第一，让受试者充分了解实验目的和实验过程，学习Polar心率表、计步器、RPE量表的使用。第二，让受试者佩戴心率表测量安静时心率。第三，计算受试者的靶心率范围，并要求受试者在跑步进入稳定状态后将心率控制在靶心率范围。第四，要求受试者在达到靶心率后，继续维持5min该强度的运动。第五，在运动后即刻，让受试者报出自己的RPE值。
⑧对车辆进行控制和安全服务管理，使用先进的电子管理和控制技术，进行车辆以及行人的防撞预警，显示交通的基本状况，对车辆进行状态监测，实现不同车辆之间的通讯。
RPE和运动时稳定心率、步频和运动时稳定心率的相关系数分别为0.291和0.211。
表1 受试者的一般信息
表2 有氧跑进入靶心率范围的测试结果
4 讨论
运动负荷的掌控不仅决定着运动效果，而且影响着人们心理和生理的发展与提高。运动负荷不够，达不到理想的健身效果；运动负荷过量，可能会损害身心健康。故运动负荷的自我调控成为了运动过程中十分重要的部分。靶心率即目标心率或有效心率，是指通过有氧运动提高心血管循环系统的机能时有效而安全的运动心率，也是判断有氧运动的重要依据。RPE作为根据运动者自我感觉疲劳来衡量相对运动负荷的指标，结合了心理与生理因素，运用数值来使运动者进行自我判定。而在本文中，对于实验的应用也是基于实现运动负荷的自我监控而设计。
纲要在调研基础上，对全省水利旅游资源、经济社会发展、水源水工程建设、水文化历史传承、水利风景区建设现状等进行了深入对比分析；研究提出了“十二五”全省水利风景区建设的指导思想、基本原则、目标任务、建设总体构想，突出区域特点明确了11个市（区）建设发展重点；按水利风景区建设任务估算投资19亿元，研究明确了资金筹措办法；从6个方面明确了保障措施。
职业农民培育是当前农业农村工作的重要内容，各级政府尤其是基层政府（县镇）应成立专门的领导机构，领导、协调各职能部门做好制定全局性的培育计划。各部门应高度重视、密切配合、积极参与，保证各部门既有分工、又有合作，并做好学前动员、学后跟踪调查和典型事迹宣传等工作，做到有目标、有计划、有考评、有奖惩、有措施，确保教育培训工程顺利实施，为新型职业农民教育培训提供组织保障。
步频与稳定时心率的相关性较低的原因可能与个人运动能力有关。跑步能量的节省化与个人的跑步技术、下肢肌肉力量、心肺耐力水平有关。受试者跑步技术越好，下肢力量和心肺耐力水平越高，其在同样跑速下的心率越低。因此，步频的增加不是心率提高的敏感性参数。
计步器作为一种常用的体力活动测量工具，不仅廉价而且简易好操作。其工作原理是感应垂直加速度，其输出结果即累计步数。计步器的应用在研究和干预人群体力活动方面具有广泛的应用价值，国外学者已对其展开大量研究[5]。在大学生群体中，当步频达到（166.82±13.43）步/min时，就可以达到这个年龄段的靶心率。而大学生跑步时以前述的运动强度维持15min左右，就能够安全而又有效的达到运动健身目的，提高有氧适能水平。
5 结论
大学生有氧跑锻炼中，应用计步器以166步/min的强度进行锻炼可以有效地提高自身的有氧运动水平，而应用RPE结果作为监测指标存在偏差。
所谓“医养结合”就是指将医疗资源与养老资源结合起来，实现资源效率的最大化，使养老机构既具有养老功能又具有医疗功能，是一种把生活照料与医疗服务融为一体的新型养老模式。然而，广西在“医养结合”工作方面进展缓慢，地方政府及相关部门没有按照“医养结合”的本质要求来研究和制订实施方案，因此，包括营利性养老服务机构在内的广西各类养老服务机构的“医养结合”工作没有太大起色。
参考文献
[1] 邓树勋,王健,乔德才,等.运动生理学（第3版）[M].北京:高等教育出版社,2015.
[2] 杨昌林,邹国林,罗时文.浅析有氧跑为主的锻炼对大学男生体质的影响[J].体育与科学,1990(1):40-42.
[3] 钟伯光,赵亚楠.RPE 6-20量表预测最大摄氧量的实验研究进展[J].武汉体育学院学报,2011,45(9):36-40.
[4] 胡少娟.简析Polar心率表在健身运动中的应用研究[J].运动,2014(8):39-40.
[5] 戴剑松,李靖,顾忠科,等.应用计步器测量日常体力活动的研究[J].中国组织工程研究与临床康复,2008,12(35):6883-6887.
中图分类号： G808
文献标识码： A
文章编号： 2095-2813(2019)11(a)-0034-02
DOI： 10.16655/j.cnki.2095-2813.2019.31.034
①基金项目： 北方民族大学中央高校基本科研业务费专项资金资助（项目编号：2018XYSTY01）。
作者简介： 闵宜鹏（1996—），男，汉族，湖南常德人，本科，主要从事体育教学方面的研究工作。
通讯作者： 王少君（1984—），男，汉族，陕西周至人，硕士研究生，讲师，研究方向：运动生物力学与健康促进，E-mail：shaojunwang@aliyun.com。