心率指标在大学生有氧耐久跑训练中的应用

房 辉

（南京邮电大学， 江苏 南京 210023）

耐力素质是指有机体克服体力活动中所产生的疲劳的能力［1］。 耐力素质对个体的心肺功能有重要影响， 心肺功能是指呼吸系统、 循环系统和骨骼肌系统在持续体力活动中摄取、 分配和使用氧气的能力， 心肺功能是一个强有力的、独立的非传染性疾病和死亡预测因素［2］。 长期以来， 我国大学生的体质与健康状况都不是很理想， 耐力素质低下的问题尤为显著， 2014 年全国学生体质与健康调研结果显示，与2010 年相比， 城市男生、 乡村男生的1000 米跑成绩分别平均下降5.77 秒、 5.48 秒， 乡村女生的800 米跑成绩平均下降 1.66 秒［3］。 而 2019 年全国学生体质与健康调研结果显示， 全国学生的身高、 体重、 胸围等发育指标持续向好，肺活量水平全面上升， 在身体柔韧性、 力量、 速度和耐力等方面， 中小学生出现了好转， 但是大学生仍然没有出现好转［4］。 因此， 切实提高大学生的耐力素质已刻不容缓。 有氧耐久跑训练已被证明是提升耐力素质的有效方法， 而如何科学地进行耐久跑训练不仅关乎训练的效率性， 还关乎训练的安全性。 提升耐力素质需要坚实的有氧能力基础，有氧耐久跑训练是构建有氧能力基础的重要方法。 心率是训练中经常涉及的指标， 借助心率指标不仅有助于控制运动强度， 还有助于监测恢复情况， 由此可以达到提高训练表现、 减少运动损伤和避免过度训练等效果。

1 有氧耐久跑训练的强度层级划分与目标心率区间的对应关系

有氧耐久跑训练可以简要划分为三个强度层级； 低强度有氧耐久跑训练、 中等强度有氧耐久跑训练和高强度有氧耐久跑训练。 低强度有氧耐久跑训练旨在提升肌肉重复有氧运动的能力， 重点在于提高机体利用脂肪氧化供能的效率。 中等强度有氧耐久跑训练旨在提升肌肉在不超过无氧阈值强度的情况下以更快的速度重复有氧运动的能力，重点在于提高机体在减少碳水化合物 （糖原和葡萄糖） 供能的同时最大限度地利用脂肪氧化供能来提高机体对氧耗的耐受性。 高强度有氧耐久跑训练旨在提升肌肉以更快的速度经济性地重复有氧运动的能力， 运动强度往往需要控制在接近无氧阈值强度的临界范围， 重点在于发展较高节奏重复有氧运动的能力， 增强容忍不断增加的氧耗和乳酸堆积的能力， 发展机体在较高努力水平上优化使用氧气和碳水化合物供能的能力。

耐久跑训练的每一个强度层级都需要在一个特定的目标强度范围内才能得到最佳的发展， 低于目标强度范围的训练将无法提供该训练目标所需的刺激， 而超过目标强度范围的训练将会导致适应不良， 如增加受伤的风险、 过早达到峰值或导致过度训练。 而目标强度范围的控制可以借助心率指标来确定， 心率指标是监控运动强度最简单和最有效的方法。 一般情况下， 可以用最大心率 （Maximum Heart Rate;MHR） 值的百分比来表征运动强度， 目标强度范围由此可以转换为目标心率区间［5］。 耐久跑训练的强度层级与目标心率区间的对应关系大致为： 低强度有氧耐久跑训练（＜60%MHR）， 中等强度有氧耐久跑训练 （60%~75%MHR），高强度有氧耐久跑训练 （75%~85%MHR）。 运用心率指标的优势在于监测方便， 而从目标心率区间也可以简便地判断出耐久跑训练时的努力水平、 速度、 主要能量来源和能量系统等 （见表 1）。 实际上， 最大摄氧量 （VO2max） 水平最能反映大学生的耐力素质， 运用最大摄氧量的百分比来设定运动强度则更为精准。 原因在于， 心率只是衡量心血管系统分配氧气时的状态特征， 而最大摄氧量则衡量了包括心血管系统、 呼吸系统以及骨骼肌系统使用氧气时的状态特征。 在有氧运动中， 心率和摄氧量都会随着运动强度的增加而增加， 然而这两个变量的反应模式是不同的。 一般情况下， 心率会在运动初期急剧攀升， 但随着运动的进行，在运动强度稳定的前提下， 心率会趋向稳定甚至会出现下降， 而最大摄氧量在运动初期上升缓慢， 但随着运动的进行， 在运动强度稳定的前提下， 最大摄氧量依然会缓慢上升直至趋向稳定。 尽管心率和最大摄氧量都会随着运动强度的增加而增加， 但它们的反应并不完全是线性的， 例如，在较低的运动强度下， 两个变量都以类似的方式 （线性）增加， 但在较高的运动强度下， 心率反应趋于平缓， 而最大摄氧量反应则继续攀升。 最大摄氧量的测量需要精密仪器的协助， 这在普通高校的体育教学中是很难操作的， 但实验研究已经总结了运动中心率与最大摄氧量的基本对应关系， 这为使用心率指标来表征运动强度创造了更好的理由 （见表2）。 因此， 借助心率指标非常有助于体育教师对大学生的耐久跑训练进行有效指导。

表1 有氧耐久跑训练的强度层级划分与目标心率区间的对应关系

表2 心率与最大摄氧量表征运动强度的基本对应关系

2 最大心率的确定

虽然可以通过控制心率区间来控制运动强度范围， 但心率区间的控制效度如何， 关键取决于最大心率的准确确定。 准确计算大学生个体的最大心率， 是提高耐久跑训练针对性、 科学性、 有效性和安全性的前提。 但和最大摄氧量的计算一样， 最大心率的计算也会遇到技术难题。 在科学研究领域， 已经开发出了一些简易预估最大心率的公式， 例如MHR=220-年龄； MHR=210- （0.5×年龄）； 男性 MHR=202-（0.55×年龄）； 女性 MHR=216- （1.09×年龄）［5］。 可以看出， 不同的公式在预估最大心率方面还是有不少误差的， 而幸运的是， 有实验数据表明， 有氧耐久跑中的最大心率很接近公式 MHR=220-年龄的预估值， 误差大致为±10-12 次［5］。但由于个体差异的存在， 最大心率的预估值与实际值肯定会存在误差， 为了能够更为准确地预估大学生个体的最大心率， 有科学研究者开发一个基于场地的跑步实验， 实验程序为： 跑步者在400m 跑道上慢跑2 圈热身， 然后尽全力跑完 1 圈， 步行间歇 2min， 然后尽全力再跑完 1 圈， 步行间歇2min， 然后尽全力再跑完1 圈， 最后记录的心率值将是最大心率的一个非常好的参考值［5］。 体育教师在计算大学生个体的最大心率时， 如果为了安全或便捷而采取保守的策略， 可以直接借鉴MHR=220-年龄这个公式来预估， 但如果需要更加准确地区分大学生个体的最大心率， 则可以采取上述实验来进行预估。 此外， 体育教师也可以借助大学生的主观感受来协助判断， 例如可以让大学生进行对应自觉疲劳程度量表 （Rating of Perceived Exertion； RPE） 中10 级强度的跑步测试来预估其最大心率。

3 低强度有氧耐久跑训练

低强度有氧耐久跑训练是构建有氧耐力基础的前提，低强度有氧耐久跑训练要求大学生进行长时间的不间断跑步， 从而降低体脂、 控制体重、 促进心血管的适应性。 低强度有氧耐久跑训练对于大学生而言应该是非常轻松的，只需付出较少的努力即可完成， 大学生在低强度有氧耐久跑训练中是可以保持轻松交谈甚至可以唱歌的。 低强度有氧耐久跑训练的重点在于时间 （不少于20min） 而非速度和距离， 对于体能水平较差的学生， 允许以跑走结合的方式来完成， 但最好的方式还是采取持续性的、 稳态的长时间慢跑。 低强度有氧耐久跑训练一般不会给大学生的机体带来较大的冲击， 神经疲劳和肌肉酸痛的现象基本不易出现。因此， 低强度有氧耐久跑训练每周可以安排较多次数， 每次时间控制在20-40min 为宜。 低强度有氧耐久跑训练的最大障碍在于， 大学生可能会对这种持续低强度的慢跑形式感到枯燥乏味， 因此需要体育教师运用一些方式方法来调动大学生的积极性， 例如规划新颖的跑步路线， 允许大学生结对跑、 听着音乐跑等等。

4 中等强度有氧耐久跑训练

中等强度有氧耐久跑训练是构建有氧耐力基础的关键，中等强度有氧耐久跑训练要求大学生进行长时间的不间断跑步， 从而提高心血管的适应性和优化脂肪供能的效率。中等强度有氧耐久跑训练对于大学生而言应该是轻松的，只需付出适度水平的努力即可完成， 大学生在中等强度有氧耐久跑训练中是可以保持交谈的。 除了采取持续性的、稳态的长时间跑步外， 对于有氧耐力基础较好的大学生，体育教师可以采取一种被称为 “心率法特莱克” 的有氧耐久跑训练方法， 即在跑步过程中打破稳态， 通过变速跑的变化， 让有氧耐久跑的速度有快有慢， 快时将心率提升至接近75%MHR， 慢时将心率降至接近60%MHR。 构建有氧耐力基础通常需要2~3 个月的时间， 在此期间， 体育教师需要特别注意是每周跑量的增幅控制， 一般情况下， 每周跑量的增幅最好不要超过上周跑量的10~15%［5］， 而每周的训练频次也应有控制， 开始时一周安排2~3 次训练就足够，随着大学生有氧耐力水平的提高， 可以逐步提升至一周安排4~5 次训练， 但需要控制好训练和休息的间歇安排。

5 高强度有氧耐久跑训练

高强度有氧耐久跑训练是提升大学生有氧耐力跑水平的关键， 高强度有氧耐久跑训练需要接近无氧阈值的强度刺激 （75%~85%MHR）， 这个运动强度要求大学生进行较快速度的有氧耐久跑， 这对机体的耐受力和肌肉的强壮度提出了较高的要求。 高强度有氧耐久跑训练对于大学生而言具有一定的挑战性， 大学生在高强度有氧耐久跑训练中仍然可以交谈， 但往往只能以词汇短语的方式而非整段句子的方式进行交谈， 因为此强度层级的有氧耐久跑训练需要大学生加快呼吸频率以保障氧气的供应和二氧化碳的排出。体育教师在指导大学生进行高强度有氧耐久跑训练时， 要特别强调呼吸系统与运动系统的配合， 同时还需要注意增加一些肌肉力量训练［6］。 此阶段的训练通常也需要 2~3 个月， 每周训练一般安排3 次， 每次训练的时间最好不少于30min。 在具体方法选择方面， “心率法特莱克” 的有氧耐久跑方法在此阶段可以继续运用， 而更为常用的方法是间歇训练法， 在运用间歇训练法时， 可以组合多种间歇方案，例如3000m 的高强度有氧耐久跑训练， 可以划分为 3 个1000m 的间歇跑或5 个600m 的间歇跑等。 高强度有氧耐久跑训练可以采取持续跑的方式进行训练， 也可以采用间歇跑的方式进行训练， 持续跑的方式更适合体能水平不高的大学生， 而间歇跑的方式更适合体能水平较高的大学生。

6 静息心率的应用

相对于最大心率、 运动中实时心率测量的困难， 测量静息心率是相对容易操作的， 而且静息心率一般会在一段时间内保持相对稳定， 并较少受到年龄因素的影响。 静息心率是指人体在完全静止状态下的心率， 通常在晨起后几分钟、 尚未起身活动时测量比较准确， 正常的静态心率范围应在 50-90 次/分钟 （bpm）［7］。 测量静息心率的意义在于，它可以反映大学生的体能水平和恢复状况。 一般情况下，较低的静息心率与较好的体能水平相对应， 通过系统的有氧耐久跑训练， 大学生的静息心率应该会呈现出逐步降低的趋势， 因为心肌能力得到增强、 每搏输出量得到增加，因此静息心率也是反映有氧耐久跑训练成效的一个参考指标。 静息心率的变化也与有氧耐久跑训练后的恢复状况有关， 在有氧耐久跑训练后出现静息心率的些许升高属于正常现象， 因为机体正在努力修复受损的组织， 但如果静息心率升高的幅度超过了正常范围 （增加8~10 次以上） 且连续几天都出现升高的趋势， 则意味着需要增加休息、 补充营养， 以避免过度训练。 需要注意的是， 过高的温度、 过大的压力以及不规律的睡眠等情况也会极大地影响静息心率。 因此， 当运用静息心率来监测恢复状况以支持有氧耐久跑训练计划的实施时， 要考虑此类因素的影响。 体育教师要教授大学生如何准确地测量自己的静息心率， 并鼓励他们详细记录静息心率的变化趋势， 以便体育教师更好地规划和调整有氧耐久跑训练计划。

7 结语

在促进大学生耐力素质提升方面， 有氧耐久跑训练是简单易行且效果显著的方法。 应用心率指标、 参照心率区间有助于区分不同强度的有氧耐久跑训练， 这为有氧耐久跑训练的针对性、 科学性、 有效性和安全性提供了保障。最大心率的确定对目标心率区间的确定有重大影响， 静息心率的确定则对监测恢复状况有重要意义， 因此体育教师需要采取多种方法来尽可能准确地予以确定。