对青少年儿童不同运动负荷组合方式的指导建议

武海潭 黄沙海 谢晨

摘 要：体力活动研究近年来越来越受关注，体力活动安排对青少年儿童获得健康效益起到重要作用。从体力活动对健康的影响，体力活动强度、时间和频率与健康效益关系，体适能练习对健康效益的发展3个方面对当前体力活动现状进行梳理。结果表明国内外对体力活动的研究涉及内容应用性强，层次深入细致，对实践具有重要价值。进行科学、合理和有效的体力活动可以使学生在这一过程中获得健康效益。建议体育课应促使学生MVPA累积时间达到体育课总时间50%以上，保持每节课体力活动的连续性；单次练习采用持续性10 min以上运动时间，运动强度达到中等强度（HR>130 bmp）以上，单次间歇性运动总时间达到10 min以上，运动强度达到大强度（HR>150 bmp）；体力活动应设置专门性体适能练习时间，促进学生健康获得全面发展。

关键词：青少年儿童；运动强度；运动时间；健康效益

中图分类号：G804 文献标识码：A 文章编号：1006-2076（2018）03-0082-07

Abstract：The researches on physical activity have attracted more and more attention recently， and the arrangements of physical activities play an important role for youngsters and children to obtain health benefits. This research summarizes the current situation of physical activities from the effects of physical activity on health benefits， the relationship between physical activity intensity， time， frequency and health benefits， the development of physical fitness exercise on health benefits. The results show that the researches of physical activity at home and abroad involve strong applied contents and intensive levels， which has important value on practice. Designing the physical activity scientifically and rationally allows students to obtain health benefits during this process. We recommend physical education should encourage students to accumulate the time of MVPA over 50% of the total time of physical education， which can maintain the continuity of each lesson of physical activity； During one exercise adopts exercise time that lasts for 10 min or more with a medium to strong exercise intensity （HR>130 bmp）， the total time of large intensity intermittent exercise （HR>150 bmp） lasts more than 10 min； Physical education should set up a special time to do exercises of physical fitness， which can boost students to acquire overall improvement.

Key words：adolescents and children； exercise intensity； exercise time； health benefits

青少年參与体力活动的状况并不乐观。12～21岁在校学生中仅有一半的学生参加大强度的体力活动（Vigorous Physical Activity，VPA），有1/4的学生不参加任何体力活动 [1]。体力活动不足与静态活动较多已成为全球性问题，是21世纪最重要的公共健康问题[2]。世界卫生组织（World Health Organization，WHO）发表的关于体力活动有益健康的全球建议中指出，青少年儿童体力活动与体适能水平下降会引起非传染性疾病（Non-communicable Diseases，NCD）的增加[3]。体力活动较少比摄食较多更容易引起肥胖[4]。而青少年儿童期肥胖人群中将有30%～80%可能发展为成年期肥胖[5]，并且有70%的青春期肥胖儿童成年后仍然肥胖[6]，成人肥胖中有80%～86%始发于青少年儿童时期体力活动不足[7]。因此，体力活动已成为促进健康的重要手段。

WHO前总干事布伦特兰博士在世界卫生日大会报告中明确指出，体力活动不足（Physical Inactivity，PI）或久坐生活方式是全世界引起死亡、疾病和残疾的前10项原因之一，全球每年约有190多万人的死亡是PI造成的[8]。青少年儿童超重和肥胖对身体健康引起诸多潜在问题，如会导致柔韧性、爆发力、耐力、肌力低下以及循环系统、代谢能力等下降[9]，显著增加心脏病、糖尿病、脂肪肝、胆囊疾病、高血压和其他与肥胖相关的疾病以及心理疾病等[10-12]。

当前，国内外针对青少年儿童健康促进研究已成为研究焦点，体力活动对促进学生健康发展亟需引起重视，即通过科学、合理的体力活动干预使学生获得健康效益。研究者对体力活动时间、强度、频率等的研究逐步深入。有些学者认为，只有大强度体力活动才能改善健康状态，也有学者认为每日只要进行小强度体力活动就可以促进健康发展[13]，强度大小的差异引起的改善效果可能与体力活动运动负荷安排有关。

本文通过梳理国内外体力活动相关研究，基于“体力活动—健康效益”的关系视角，揭示已有研究成果指导学生参与运动负荷的应用安排，有利于促进学生参与体力活动的科学性、合理性和有效性，对青少年儿童参与体力活动具有指导意义。

1 体力活动对健康的影响

体力活动对血浆中胆固醇（TC）的降低具有一定的效果。Randall等对肥胖非裔美国人的研究发现，经过3个月的饮食控制和运动后，TC下降7%[14]。Brain研究发现，一次性大运动量训练24 h后，血浆甘油三酯（TG）显著降低[15]。Bruce等研究发现，II型糖尿病患者经过8周（3次/周）训练后，骨骼肌中TG水平显著降低[16]。运动可以使高密度脂蛋白胆固醇（HDL -c）水平升高，尤其是耐力运动。对肥胖非裔美国人，经过3个月饮食控制和运动后，HDL-c升高5%[14]。

研究表明，体适能通过短期训练得到提高已得到验证[17]。青少年儿童体适能尤其是健康体适能的改善，可以降低其心血管疾病和慢性病（如肥胖、II型糖尿病、骨质疏松症和某些癌症）[18]。有氧适能不足被证明是长期影响身体健康和死亡率的一个独立危险因素[19]，同时，有氧适能对改善心理健康效益具有积极影响[20]。

世界卫生组织建议6～17岁儿童每周至少3天，每次至少参与60 min中—大强度体力活动（Moderate-vigorous Physical Activity，MVPA） [3]。增加体力活动可以改善心血管疾病 （Cardiovascular Diseases，CVD）的风险因素[21]。一周三次20 min走对久坐行为青少年降低心血管疾病风险具有显著作用[22]。国内外相关体力活动干预策略开展，如 PLAY（promoting lifestyle activity for youth）、Shape It Up、“快乐10分钟”等都对学生健康促进起到积极作用。

2 体力活动强度、时间和频率与健康效益关系

2.1 日常体力活动健康效益的研究

运动强度的监测指标主要包含最大摄氧量、梅脱值（Metabolic Equivalent of Energy，MET）和心率。以15～19岁青年为例，大强度运动中，最大摄氧量、梅脫值和心率三者分别为70%～90% VO2max，8～12 MET和155 bmp～180 bmp；中等强度运动中最大摄氧量、梅脱值和心率三者分别为50%～60% VO2max，5.5～6.5 MET和130 bmp～140 bmp；小强度运动中，最大摄氧量、梅脱值和心率三者分别小于40%VO2max，4.5 MET和115 bmp[23]。近百年来，研究证明心率存在最大值的事实，但是连续增加运动强度和训练的适应能力，仍不能突破心率的最大值。研究人员在测量最大心率时，普遍使用的是“最大心率=220-年龄”这一公式，但在长期研究中发现，最大心率估值方面存在很大的误差（7～11 bmp）[24]。

体力活动增加对青少年身体健康具有“剂量—效应”关系，每天15 min MVPA是每天1 min MVPA患代谢综合征危险比的0.68倍，而每天30 min、45 min和60 min的MVPA对应危险比分别为0.45倍、0.34倍和0.23倍[25]，青少年代谢综合征风险随着MVPA时间的增加呈下降趋势。美国心脏协会（American Heart Association，1992）指出，久坐生活方式对冠心病 （Coronary Heart Disease，CHD）风险因素可以通过体力活动进行改变[26]。在消耗能量相等的情况下40%VO2max和80%VO2max运动强度对心肺耐力影响显示，强度偏大，心肺耐力提高较快[27]。

不同体重状况群体的体适能存在差异，正常体重学生比超重、肥胖和较轻体重学生俯卧撑、仰卧起坐的成绩明显好[28]。此外，不同体重状况群体每天MPA情况也存在差异，每天60 min的MPA，超重/肥胖群体中有13%的人能够达到，而正常体重人群则有26%的人能达到[29]。国内外研究表明MVPA对学生身体健康促进具有较好的效果，但MVPA持续时间长短个人意志力扮演着重要角色[30]。

当低强度体力活动（Low Physical Activity，LPA）每周运动时间达到301～420 min，中等强度体力活动（Moderate Physical Activity，MPA）每周90～300 min，大强度体力活动（Vigorous Physical Activity，VPA）每周150 min以上均有助于降低代谢综合征的发生率[31]。显然，体力活动强度对健康水平起着重要作用[20]。研究表明，当体力活动水平达到大强度体力活动（>6 MET），而不是低强度（<3 MET）或中等强度（3～6 MET），对青少年心肺功能提高具有积极效益[32]，这一结果也得到其他研究的证实[33]。

1990年，ACSM从提高健康体适能角度出发，首次提出“有规律的运动”[34]，这一建议得到后来研究者的证实，并且发现规律性参与MVPA能提高体适能水平且对身体健康带来很多益处[32]。1998年ACSM在第三次公布的运动方案推荐中，在运动时间上也有所增加，建议每天进行至少60 min的体力活动[35]。从人体生理学角度看，人体有600多块肌肉附着在骨骼上，主要参与运动的肌肉达400多块，要想让这些肌肉都得到锻炼，每次运动时间至少保持在20 min以上[36]。美国航空航天局的研究表明，不锻炼的肌肉很快失去力量，在48～72小时内必须再次使用肌肉以重建良好的效能[36]。库珀认为，人体在运动时心率要达到150 bmp水平上至少运动5 min才能达到锻炼效果[36]，持续性5 min中等强度以上运动对青少年促进心肺功能发展也具有促进作用[37]，且随着运动时间的增长锻炼效果也在增加。

2.2 体育课体力活动健康效益的研究

美国2010年在全民健身国家健康指南中就明确提出，学校体育课学生MVPA时间至少要达到一节课的50%，并建议每天安排一节体育课[38]。美国青少年儿童的心血管健康实验（Child and Adolescent Trial for Cardiovascular Health，CATCH）中对体育课MVPA时间要求达到体育课总时间的40%，并运用体适能教学时间观察系统（System for Observing Fitness Instruction Time，SOFIT）进行课堂跟踪评价，观测学生MVPA运动时间情况。结果显示，干预组学生体育课运动时间比对照组明显增加，且衍生到日常活动中学生大强度运动显著高于对照组[39]。此外，美国生活方式教育活动计划项目（Lifestyle Education for Activity Program，LEAP）干预中，对体育课学生MVPA累积时间也规定不少于课堂总时间的50%，这也促进学生进行中—大强度体力活动[40]。国内学者在该领域也进行首次研究，发现体育课中60%累积MVPA时间对肌肉耐力改善具有显著效果，50%以上累积MVPA时间显著改善心肺耐力（武海潭、季浏，2015）[41]。而现实情况却不理想，调查显示学生在体育课中MVPA累积时间占课堂总时间的36%[42]，达到推荐标准的40%或50%还存在一些困难。因此，必须通过有效地设计和组织才能保证学生体育课中MVPA时间。

2.3 持续性与间歇性体力活动健康效益的研究

早在60年代，德国的生理学家就开始探讨间歇性运动和持续性运动对人体心肺功能的影响。持续性运动是指在一次运动时间内，参与者持续运动直到完成某项体力活动。间歇性运动则是把单次长时间运动分为多次进行的短时间运动，同时其运动强度通常维持在较高水平上，在相邻的运动之间就形成恢复期，在此期间休息或以较低的强度进行运动，这样就形成一种比较灵活的运动形式[43]。间歇性体力活动通常比持续性体力活动更灵活和更有吸引性。间歇性运动有益于人体心血管健康，且不少实验将其与持续性运动进行锻炼效果的比较。相比持续性运动而言，间歇性运动可更好地提高冠心病患者的心血管健康程度[44]。但是，在能量消耗相当的前提下，间歇性运动和持续性运动对降低冠心病风险具有相同的效果[45]。

早在1995年，美国疾病控制中心和运动医学会就推荐成人每天（或尽可能每天）以中等强度进行运动，累积时间要达30 min 以上[46]。在总时间一定情况下，每天持续性走（30 min/day）与间歇性走（3×10 min/day）相比，持续性走对减少体脂百分比、焦虑和情绪障碍效果更好[47]。因此，持续性和间歇性运动健身效果存在差异。同时，持续性体力活动比间歇性体力活动对个体参与体力活动的坚持性更好[48]。Donnelly等研究发现，在60%～75%最大有氧能力运动中，一次持续性30 min运动与2次间歇15 min运动相比，持续性30 min运动在降低体脂百分比和脂肪重量上具有显著性作用，而2次间歇性15 min运动没有显著性效果[49]。

美国运动医学会和心脏学会在大量既往研究的基础上发布体力活动与公共健康的更新建议（2007年），明确提出成年人每周至少有3天、每天进行30 min中等强度有氧运动，形式上完全可以采取3×10 min方式，即在一天当中进行3次运动、每次运动持续10 min，这也明确指出每次运动的持续时间为10 min[50]。Daniel Schmidt等人（2001）研究发现，在3×10 min，2×15 min和1×30 min的学生以75% 最大心率，进行为期12周体力活动实验干预后，3×10 min累积活动与其他干预组对超重女性限制热量期间的减肥和有氧适能具有相似的结果，即持续10 min以上的体力活动对身体有氧适能具有着积极效果[51]。Catenacci等人（2010）研究也证实，运动持续时间长（T≥10 min）比运动持续时间短（1 min≤T≤9 min）对减肥效果更好[30]。武海潭等人（2017）研究发现，持续性10 min、15 min大强度运动和持续性15 min中等强度运动对改善初中生肌肉力量和肌肉耐力具有促进作用[37]。体力活动干预的有效性是增加体力活动的持续时间，然而仅有0.5%～1%的人每次运动时间持续10 min以上[52]。

Mark和Janssen对2498名（8～17岁）青少年日常MVPA运动总量控制后，发现持续运动时间次数（T≥10 min）最高的1/4人群是最低1/4人群超重几率的0.55倍；持续运动时间缩小后（T≥5 min），运动次数最高的1/4人群是最低1/4人群超重几率的0.38倍；而运动时间在1～4 min之间的人群，运动后并没有显著效果[53]。此外，MVPA持续运动时间与降低BMI和腰围也具有很强的联系。研究表明，持续10 min以上MVPA在降低BMI效果上是10 min以下MVPA效果的近4倍；持續10 min以上MVPA在降低腰围效果上是10 min以下MVPA效果的近3倍[54]。累积非持续性MVPA对增加个体体力活动水平和降低BMI和腰围可能具有一定的效益。但是，持续10 min以上MVPA对降低BMI和腰围更具有时间效率[54]。在50%最大摄氧量情况下，间歇性走（10 min/h，4 h）比持续性走（40 min）在高血压前期管理上更有效[55]。

虽然有间歇性运动在运动期采用与持续性运动相同的强度，但通常是在运动期以较高强度、间歇期以较低强度进行的间歇性运动，即高强度间歇性运动（High-intensity Interval Training，HIIT），是接近于或大于最大摄氧量强度（如≥90%VO2max）进行重复多次相对较短时间（如10 s～5 min）一种有效率的运动方式，是更为常见的运动形式[56]。在相同时间情况下，在低—中强度体力活动 （Light-to-Moderate Physical Activity，LMPA）的间歇性运动比持续性运动对久坐青少年的身体健康具有更加显著的作用[57]。HIIT已在竞技运动和大众健身运动中得到广泛应用[58]。HIIT只需要较少的运动时间就可以达到与低强度长时间运动同等的能量消耗[59]。

持续性运动和间歇性运动实验结果差异的原因，可能许多研究在比较持续性运动和间歇性运动效果时，运动总量未保持一致[60]，运动效果差异可能是运动负荷产生差异的原因。另外，多数研究中间歇性运动方案通常采用较高的运动强度[60]。因此，间歇性运动具有更好效果可能是与运动强度高密切相关[61]。也有研究指出，在保持间歇性运动和持续性运动强度相同时，运动效果仍有明显区别[55]。如采用中等强度持续性跑和间歇性跑发现，在运动强度、运动时间、恢复时间相同情况下，能量消耗和底物代谢存在一定差异，持续性跑运动期能耗高于间歇性跑运动期能耗，恢复期能耗低于间歇性跑恢复期能耗，间歇性跑恢复期糖氧化量高于持续性跑恢复期糖氧化量 （张勇，2010） [62]。持续性运动与间歇性运动都对餐后血脂 （Postprandial Lipemia，PL）起到显著降低的作用[63]。

综上所述，体力活动强度、时间和频率对促进学生体适能发展是一个重要变量。相关研究显示，体育课作为青少年儿童参与体力活动的重要时段，对促进学生身体健康发展具有较好制度化保障。在保障体育课运动负荷稳定维持在50%以上累积MVPA时间是一个有效的策略，对促进学生健康体适能发展具有重要价值。已有运动指南在体力活动时间总量上已给出建议，但目前相关指导建议对一次体力活动时间的界定还较为模糊。要保障学生参与体力活动的有效性，应在单次运动时间上进一步明晰。相关研究报告显示，无论持续性运动还是间歇性运动，有效运动强度保持在MVPA范围内，10 min以上运动时间是一个关键节点。

3 体适能练习对健康效益的发展

体适能练习对学生体力活动水平的提高具有促进作用。Moazzami和Khoshraftar（2011） [17]对195名不经常参与体育运动的女大学生，每周进行2次体适能练习（60分钟/次，共16周），练习开始前先进行10 min热身活动，然后进行40 min主要项目练习（包括拉伸练习、力量练习、肌肉耐力、灵敏和力量），活动中间休息10 min。项目先从小强度练习逐渐过渡到大强度练习。干预前后，被试1英里跑、折返跑、俯卧撑、仰卧起坐、纵跳成绩提高25%～50%。Faigenbaum等人（2007）对男生（12～17岁），每周训练2次（90分钟/次，共6周），采取增强式抗阻训练（Plyometric and Resistance Training，PRT）和抗阻训练（Resistance Training，RT）。PRT组在抗阻训练后进行增强式练习，RT组在抗阻训练后进行静态拉伸练习，实验前后测试纵跳、跳远、抛实心球、9.1米短跑、折返跑和柔韧性等数据，PRT组成绩与RT组在跳远、抛球、折返跑项目测试成绩上具有显著差异，增强式训练比静态拉伸对学生可能具有更好的作用[64]。Faigenbaum等人（2001）以未经过训练的学生（8.1±1.6岁）为实验对象，对其肌肉力量和局部肌肉耐力进行4组不同的抗阻训练（共8周，2次/周），即高负荷-低次数训练组（Heavy-load Low-repetition，HL），中等负荷-高次数训练组（Moderate-load High-repetition，ML），混合训练组（Complex，CX），健身球训练组（ Medicine Ball，MB）和控制组（Control Group，CT）。实验后，ML组和CX组与CT组相比，学生局部肌肉耐力显著增加，学生最大力量分别提高16.8%和16.3%，表明多次重复练习对学生肌肉力量和局部肌肉耐力的效果较明显[65]。Rengasamy（2012）对马来西亚中学女生体育课进行干预 （每周2次，共10周），实验组在常规体育课8 min热身结束后，立即加入4个循环练习方式，内容与健康体适能的四要素相关，实验后学生心肺耐力（Cardiovascular Endurance）和灵敏性（Flexibility）具有显著性改善[66]。Spiegel等人（2006）对美国4个州16所学校，四到五年级69个班级的1 013名学生进行为期6个月的实验研究，干预组学生每天一节体育课中加入MVPA 10 min专门性有氧练习循环，实验后干预组学生BMI显著降低[67]。张葆欣等人（2012）结合“阳光体育”运动创编健身关节操对中学生125人进行为期10 周柔韧素质和平衡能力练习，研究显示，中学生腰部、髋关节以及肩部柔韧性大幅度提高，同时静态站立平衡能力也有显著性提高[68]。

目前，并未有针对青少年儿童体适能练习的相关指导建议，学生在体适能练习上还未形成统一意识。相关研究显示，体适能练习对促进学生体适能发展和提高具有显著作用，针对性练习对提高学生特定體适能水平具有十分凸显的效果，对青少年儿童身体均衡发展具有良好效益。

4 总结

国内外对体力活动的研究涉及内容应用性强，层次深入细致，对实践具有重要的价值。科学、合理的体力活动建议可以使学生在这一过程中获得健康效益，以下几点对今后青少年儿童参与体力活动具有指导意义。

4.1 体育课应促使学生MVPA累积时间达到体育课总时间50%以上，保持每节课体力活动的连续性。

4.2 单次练习采用持续性10 min以上运动时间，运动强度达到中等强度（HR>130 bmp）以上，单次间歇性运动总时间达到10 min以上，运动强度达到大强度（HR>150 bmp）。

4.3 体力活动应进行专门性体适能练习，以促进学生健康获得全面发展。

参考文献：

[1]U.S.Department of Health and Human Services [USDHHS].Physical activity and health：A report of the surgeon general[M].Atlanta，1996，GA：USA.