方光新

（銅陵學(xué)院，安徽 銅陵 244000）

兩種臺(tái)階試驗(yàn)評(píng)定指數(shù)公式的比較研究

方光新

（銅陵學(xué)院，安徽 銅陵 244000）

采用文獻(xiàn)資料法、實(shí)驗(yàn)法、數(shù)理統(tǒng)計(jì)法、對(duì)比分析法等研究方法，運(yùn)用《國家學(xué)生體質(zhì)健康標(biāo)準(zhǔn)》采用的臺(tái)階試驗(yàn)評(píng)定指數(shù)公式和運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)理論重構(gòu)臺(tái)階試驗(yàn)評(píng)定指數(shù)公式，對(duì)安徽省部分大學(xué)生心血管功能健康狀況進(jìn)行評(píng)定。結(jié)果表明，同一臺(tái)階試驗(yàn)中，運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)理論重構(gòu)新臺(tái)階試驗(yàn)評(píng)定指數(shù)公式能彌補(bǔ)現(xiàn)有臺(tái)階試驗(yàn)評(píng)定指數(shù)公式的缺陷，且新公式評(píng)分等級(jí)也更加細(xì)化，遵循人體動(dòng)態(tài)心功能變化規(guī)律。因此，本研究為通過運(yùn)動(dòng)負(fù)荷來評(píng)價(jià)人體心血管功能水平提供一種新的計(jì)算方法。

臺(tái)階試驗(yàn)；評(píng)定指數(shù)；公式；比較；研究

新中國成立以來，黨和國家一直非常關(guān)心和重視廣大學(xué)生的身體健康，在不同時(shí)期先后制定了一系列政策和措施來確保提高青少年體質(zhì)和健康水平，并于2002年開始在全國試行《國家學(xué)生體質(zhì)健康標(biāo)準(zhǔn)》（以下簡(jiǎn)稱《標(biāo)準(zhǔn)》）[2]?！稑?biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定, 臺(tái)階試驗(yàn)是城市小學(xué)五、六年級(jí)和初中以上(含大學(xué)) 的必測(cè)指標(biāo)。通過這幾年的實(shí)施發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)行《標(biāo)準(zhǔn)》中的臺(tái)階試驗(yàn)評(píng)定指數(shù)有以下問題：(1)心率恢復(fù)緩慢的學(xué)生評(píng)價(jià)高于心率恢復(fù)快的學(xué)生；(2)臺(tái)階試驗(yàn)測(cè)試異常者被評(píng)定為心功能正常。盡管這些測(cè)得的數(shù)據(jù)在大面積檢測(cè)中所占的比例較小，但是產(chǎn)生的負(fù)面影響也不小。首先，測(cè)試指標(biāo)影響了學(xué)生對(duì)臺(tái)階試驗(yàn)評(píng)價(jià)有效度的信任以及追求身體健康的積極性。其次，影響了體育教師在臺(tái)階測(cè)試中對(duì)異常學(xué)生的重新診斷歸類和不能及時(shí)為其提供科學(xué)鍛煉身體的運(yùn)動(dòng)處方。

通過實(shí)驗(yàn)研究我們發(fā)現(xiàn)，該公式忽略了測(cè)試者脈搏的動(dòng)態(tài)變化特點(diǎn)。臺(tái)階試驗(yàn)評(píng)定指數(shù)＝ 踏臺(tái)上、下運(yùn)動(dòng)的持續(xù)時(shí)間（秒）×100／2×（3次測(cè)定脈搏的和），公式只是利用受試者運(yùn)動(dòng)后的3次脈搏和來評(píng)價(jià)心血管功能的健康與否，3個(gè)變量作為一個(gè)和，3個(gè)變量取不同的值可以得到一個(gè)和，它只能夠?qū)π难芄δ苷５氖茉囌咦龀龊门c不好的一般性判斷, 對(duì)群體差異的多樣性人群來說，尤其是心動(dòng)過緩、心率異常兩種狀況無法進(jìn)行精確判斷。

鑒于以上思考，在體質(zhì)測(cè)試中，依據(jù)運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)理論重構(gòu)了臺(tái)階試驗(yàn)評(píng)定公式。利用同一臺(tái)階測(cè)試測(cè)得的數(shù)據(jù)，探討、修正臺(tái)階評(píng)定指數(shù)評(píng)價(jià)心血管功能的缺陷性問題和新的臺(tái)階評(píng)定指數(shù)的合理性、科學(xué)性。本研究旨在為人體通過運(yùn)動(dòng)負(fù)荷來評(píng)價(jià)心血管功能水平的試驗(yàn)提供一種計(jì)算方法的參考。

1. 重構(gòu)臺(tái)階試驗(yàn)評(píng)定指數(shù)公式的思路

1.1 重構(gòu)臺(tái)階試驗(yàn)評(píng)定指數(shù)公式依據(jù)

一個(gè)健康個(gè)體在安靜時(shí)脈搏的范圍在60～100次/分，在相同時(shí)間、同等運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度的負(fù)荷下，脈搏在恢復(fù)期快速恢復(fù)到安靜狀態(tài)，脈搏的動(dòng)態(tài)變化?。ㄟ\(yùn)動(dòng)后的脈搏與安靜時(shí)脈搏的差值），從醫(yī)學(xué)角度分析，此人心臟是健康的、優(yōu)秀的。

1.2 臺(tái)階試驗(yàn)測(cè)試表與受試者運(yùn)動(dòng)后脈搏趨勢(shì)圖

表一是記錄臺(tái)階試驗(yàn)受試者一分鐘安靜脈搏和運(yùn)動(dòng)后1～1.5min、2～2.5 min、3～3.5min三次30s脈搏數(shù)。

表1 臺(tái)階試驗(yàn)測(cè)試表

圖一是臺(tái)階試驗(yàn)受試者運(yùn)動(dòng)后三個(gè)時(shí)段脈搏（次/min）的動(dòng)態(tài)變化（△HR1=2M1－安靜心率；△HR2=2M2－ 安靜心率；△HR3=2M3－安靜心率）和脈搏恢復(fù)速率（2M1－2M3）

圖一 運(yùn)動(dòng)后脈搏動(dòng)態(tài)變化趨勢(shì)圖

1.3 重構(gòu)臺(tái)階試驗(yàn)評(píng)定指數(shù)公式成立的條件

重構(gòu)臺(tái)階試驗(yàn)評(píng)定指數(shù)公式成立需要滿足以下條件。

首先，在相同時(shí)間、同等負(fù)荷下，受試者臺(tái)階運(yùn)動(dòng)后脈搏的動(dòng)態(tài)變化要?。ㄟ\(yùn)動(dòng)后的脈搏與安靜脈搏的差值），即（2M1-M+2M2-M+2M3-M）數(shù)值越小越好，反映心血管功能好。

其次，受試者運(yùn)動(dòng)后脈搏在恢復(fù)期能快速恢復(fù)到安靜狀態(tài)即脈搏的恢復(fù)速率（2M1→2M2→2M3→M）越快越好，即（2M1－2M3）差值越大反映心血管功能好，也就是第三次測(cè)的脈搏數(shù)（次/min）越靠近安靜脈搏越好。

再次，只要同時(shí)滿足（1）、（2）兩點(diǎn)，此人心臟才是健康的、優(yōu)秀的。

此外，上面兩個(gè)變量的比值正好反映動(dòng)態(tài)心血管功能水平的好壞，數(shù)據(jù)越小表示心功能越好。

1.4 新的臺(tái)階評(píng)定指數(shù)公式構(gòu)建

新的臺(tái)階評(píng)定指數(shù)＝運(yùn)動(dòng)后的3次脈搏數(shù)（次/分）分別與安靜脈搏差的和／運(yùn)動(dòng)后第一次與第三次的脈搏差（次/分）

注：分母為什么不是2(M1－M3）？正常情況是受試者運(yùn)動(dòng)后脈搏數(shù)是依次遞減2M1>2M2>2M3≥M，如果M2>M1或 M3>M2，計(jì)算機(jī)就會(huì)把這次檢測(cè)歸類為異常，有待對(duì)受試者重新診斷歸類，目的使公式具有甄別功能。

1.5 重構(gòu)臺(tái)階試驗(yàn)評(píng)定指數(shù)公式的理論依據(jù)

臺(tái)階試驗(yàn)新評(píng)定指數(shù)公式符合運(yùn)動(dòng)生理學(xué)理論，心臟活動(dòng)受心交感神經(jīng)和迷走神經(jīng)的雙重支配，隨著運(yùn)動(dòng)負(fù)荷的加大，心交感神經(jīng)興奮性提高，也就是心臟活動(dòng)加快、加強(qiáng)。受試者心率動(dòng)態(tài)變化數(shù)值（△HR1=2M1－ 安靜心率；△HR2=2M2－安靜心率；△HR3=2M3－安靜心率）隨負(fù)荷量增強(qiáng)而增大。心臟功能好的受試者，同樣負(fù)荷量，心率變化幅度不會(huì)很大（即脈搏的動(dòng)態(tài)變化不大）。運(yùn)動(dòng)結(jié)束后，迷走神經(jīng)緊張性增高，心臟活動(dòng)隨及減慢、減弱。心臟功能好的受試者，同樣負(fù)荷后，心臟恢復(fù)速率較快（脈搏恢復(fù)速率較快），即（2M1－2M3）差值越大心功能越好。新公式中的分子表示心臟受心交感神經(jīng)支配心率的變化幅度，數(shù)值越小越好。分母表示心臟受迷走神經(jīng)支配心率的恢復(fù)速率，差值越大越好。它們的比值正好反映動(dòng)態(tài)心功能變化水平。這個(gè)公式可以用來評(píng)價(jià)受試者任何負(fù)荷時(shí)，心功能的變化恢復(fù)情況（相同時(shí)間，同樣負(fù)荷下，受試者心功能量化評(píng)價(jià)才具有可比性）。

2. 現(xiàn)有臺(tái)階評(píng)定指數(shù)公式和重構(gòu)臺(tái)階評(píng)定指數(shù)公式的比較研究

2.1 測(cè)試對(duì)象

實(shí)驗(yàn)選取對(duì)象為銅陵學(xué)院2015級(jí)大學(xué)生，年齡分布為18－19歲。其中男生120人，身高170.2±5.2cm，體重58±7.3kg；女生110人，身高156±5.5cm，體重48.2±6.3kg。

2.2 測(cè)試儀器

標(biāo)準(zhǔn)臺(tái)階：8個(gè)，電子臺(tái)階儀一臺(tái)，Polar心率表8塊。

2.3 測(cè)試方法

隨機(jī)抽取符合條件的120名男生和110名女生，按照臺(tái)階試驗(yàn)的要求進(jìn)行臺(tái)階測(cè)試，測(cè)試前，專人進(jìn)行安靜心率測(cè)試（連續(xù)測(cè)試兩次，兩次相差不超過一次，否則休息重測(cè)），及時(shí)記錄下安靜心率和運(yùn)動(dòng)后1～1.5min、2～2.5min、3～3.5min三次脈搏數(shù)，數(shù)據(jù)特別異常情況剔除，此次測(cè)得男生有效數(shù)據(jù)113人；女生有效數(shù)據(jù)103人，最后按照臺(tái)階公式和臺(tái)階新公式計(jì)算出每位學(xué)生的PEI（Physical efficiency Index）。

注：新公式求得的臺(tái)階評(píng)定指數(shù)簡(jiǎn)稱臺(tái)階新指數(shù)。

2.4 測(cè)試結(jié)果分析

2.4.1 重構(gòu)臺(tái)階評(píng)定指數(shù)服從正態(tài)分布

x2擬合檢驗(yàn)法是在總體分布為未知時(shí)，根據(jù)樣本來檢驗(yàn)總體分布的假設(shè)。

通過收集男、女大學(xué)生重構(gòu)臺(tái)階評(píng)定指數(shù)數(shù)據(jù)，計(jì)算出2015級(jí)103名女生的均值為4.086， 標(biāo)準(zhǔn)差為1.98，自由度6，求得x2=3.9 0.05，

0.05

說明女生臺(tái)階新指數(shù)是服從正態(tài)分布的。同樣方法計(jì)算出2015級(jí)113名男生的均值為3.76，標(biāo)準(zhǔn)差為1.79，自由度6，求得x2=11.34 < x2(6)=12.59, P>0.05，故認(rèn)

0.05 為男生臺(tái)階新指數(shù)也服從正態(tài)分布。

2.4.2 重構(gòu)臺(tái)階評(píng)定指數(shù)標(biāo)準(zhǔn)等級(jí)劃分

首先規(guī)定各等級(jí)人數(shù)比例：優(yōu)秀10%，良好40%，及格40%，不及格10%。

根據(jù)臺(tái)階新指數(shù)服從正態(tài)分布，2015級(jí)男、女生的均值和標(biāo)準(zhǔn)差，建立男、女大學(xué)生等級(jí)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)（表2、表3）。

表2 大學(xué)女生臺(tái)階新指數(shù)評(píng)定等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

表3 大學(xué)男生臺(tái)階新指數(shù)評(píng)定等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

2.4.3 男、女大學(xué)生臺(tái)階新指數(shù)與現(xiàn)有臺(tái)階評(píng)定指數(shù)評(píng)定等級(jí)對(duì)比

表4顯示，臺(tái)階新指數(shù)等級(jí)評(píng)定女生有8人、男生有3人在測(cè)試時(shí)異常，而臺(tái)階評(píng)定指數(shù)評(píng)價(jià)的卻是正常。

表4 2015級(jí)大學(xué)男、女生評(píng)定等級(jí)人數(shù)表

從表4可知，女生用臺(tái)階評(píng)定指數(shù)評(píng)定優(yōu)秀的有14人；表5對(duì)這14人用臺(tái)階新指數(shù)進(jìn)行等級(jí)劃分，優(yōu)秀的5人，良好3人，及格2人，異常4人。由表5、表6可見，兩種方法評(píng)價(jià)心血管功能健康狀況差別很大。

表5 2015級(jí)女生臺(tái)階評(píng)定等級(jí)人數(shù)用臺(tái)階新指數(shù)進(jìn)行等級(jí)劃分

表6 2015級(jí)男生臺(tái)階評(píng)定等級(jí)人數(shù)用臺(tái)階新指數(shù)進(jìn)行等級(jí)劃分

通過表4、表5、表6三張表可以看出，用兩種方法計(jì)算女生成績(jī)是同一等級(jí)的重合率：優(yōu)秀35.7%；良好34.7%；及格35.1%，不及格33.3%。計(jì)算男生成績(jī)是同一等級(jí)的重合率：優(yōu)秀31.3%；良好38.8%；及格36.4%，不及格50%。說明兩種方法評(píng)定同一臺(tái)階試驗(yàn)成績(jī)，同一等級(jí)重合率低。

2.4.4 兩種指數(shù)評(píng)定方法對(duì)不同測(cè)試者的評(píng)定結(jié)果分析

同一臺(tái)階測(cè)試中， 測(cè)試結(jié)果獲知2015級(jí)女生甲和女生乙的脈搏變化如表7，利用臺(tái)階評(píng)定指數(shù)公式計(jì)算兩女生評(píng)定指數(shù)為51，屬于良好等級(jí)。但運(yùn)動(dòng)生理學(xué)常識(shí)告訴我們，學(xué)生乙為心律失常者，兩者有質(zhì)的區(qū)別，臺(tái)階評(píng)定指數(shù)公式不能區(qū)別三次心率不是依次遞減的狀況。

表7 2015級(jí)女生甲和女生乙的脈搏變化

表8顯示的是試驗(yàn)中2015級(jí)女生丙和丁的脈搏變化，利用臺(tái)階評(píng)定指數(shù)公式計(jì)算出兩女生的評(píng)定指數(shù)為55，等級(jí)是良好，但從心臟恢復(fù)安靜時(shí)的速率情況來說，女生丙在運(yùn)動(dòng)后3～3.5分鐘脈搏基本恢復(fù)到安靜水平，而女生丁在運(yùn)動(dòng)停止后三次脈搏數(shù)變化不大，屬于心率過緩。但是臺(tái)階試驗(yàn)評(píng)定指數(shù)公式?jīng)]有甄別，造成評(píng)價(jià)錯(cuò)誤。

表8 2015級(jí)女生丙和女生丁的脈搏變化

根據(jù)新公式對(duì)表7、表8產(chǎn)生的試驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行評(píng)定分析，把甲、乙、丙、丁四位女生的脈搏數(shù)帶入新公式，求得丙的新指數(shù)為1.85，等級(jí)屬于優(yōu)秀；甲的新指數(shù)為4.27，等級(jí)是及格；乙是心率失常者（運(yùn)動(dòng)后脈搏數(shù)如果是M2> M1或M3> M2，計(jì)算機(jī)就會(huì)把這次檢測(cè)歸類到異常）；丁的新指數(shù)為10.88（若用新公式來評(píng)價(jià)心動(dòng)過緩的受試者，公式的分母非常小，造成評(píng)價(jià)指數(shù)特別大，從數(shù)據(jù)中就能判定學(xué)生丁此次測(cè)試屬于異常）。通過臺(tái)階新指數(shù)表明，女生丙心功能最好，其次是甲，乙和丁需重新診斷歸類。臺(tái)階新指數(shù)評(píng)價(jià)的排序正好符合動(dòng)態(tài)心功能變化規(guī)律。

同一臺(tái)階試驗(yàn)中還觀察到男生甲安靜心率和運(yùn)動(dòng)后三次心率依次是：72，78，55，39；男生乙安靜心率和運(yùn)動(dòng)后三次心率依次是：71，71，57，44；他們的臺(tái)階指數(shù)是52，評(píng)價(jià)等級(jí)是及格。而用新公式來評(píng)定，男生甲新指數(shù)是1.64，等級(jí)評(píng)定是優(yōu)秀，男生乙新指數(shù)是2.43，評(píng)價(jià)等級(jí)是良好。新公式在考慮到男生甲和男生乙脈搏的動(dòng)態(tài)變化差別不大情況下，還考慮到脈搏恢復(fù)速率越快（2M1→ 2M2→ 2M3→M）心功能越好，也就是運(yùn)動(dòng)后恢復(fù)期第三次測(cè)的脈搏數(shù)（次/min）越靠近安靜脈搏越好。男生甲第三次脈搏數(shù)2×39次/min 比男生乙第三次脈搏數(shù)2×44次/min更靠近安靜脈搏，故男生甲的新指數(shù)等級(jí)評(píng)定比男生乙好。

從受試者測(cè)得的臺(tái)階數(shù)據(jù)分別用不同的計(jì)算公式進(jìn)行心血管功能的評(píng)價(jià)，評(píng)定等級(jí)結(jié)果不同，我們認(rèn)為，現(xiàn)行的臺(tái)階評(píng)定指數(shù)評(píng)價(jià)心血管功能健康等級(jí)忽略了脈搏的動(dòng)態(tài)變化（運(yùn)動(dòng)后脈搏變化與安靜時(shí)脈搏的差值）以及脈搏的恢復(fù)速率（2M1－2M3），也未考慮個(gè)體差異的多樣性人群，臺(tái)階公式只是利用受試者運(yùn)動(dòng)后恢復(fù)期的3次脈搏和來評(píng)價(jià)心血管功能的健康與否，3個(gè)變量作為一個(gè)和，3個(gè)變量取不同的值可以得到一個(gè)和，也就意味臺(tái)階試驗(yàn)評(píng)定指數(shù)無法區(qū)分運(yùn)動(dòng)后心率恢復(fù)的三種狀況: (1)三次心率依次遞減；(2)三次心率基本不變或遞減很慢；(3)三次心率不是依次遞減 而是第2次心率比第1次心率快或第3次心率高于第2次[10]。這是臺(tái)階公式缺陷性的主要原因。

2.4.5 同一臺(tái)階兩種評(píng)定指數(shù)與心肺功能各指標(biāo)之間的相關(guān)關(guān)系

根據(jù)計(jì)劃，課題組還對(duì)安師大體育系部分學(xué)生的心肺功能進(jìn)行了測(cè)試，獲得男生有效數(shù)據(jù)44人，女生有效數(shù)據(jù)42人，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行了相關(guān)關(guān)系分析，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表9、表10所示：

表9 大學(xué)男生心肺機(jī)能評(píng)價(jià)指標(biāo)相關(guān)關(guān)系一覽表（n=44）

表10 大學(xué)女生心肺機(jī)能評(píng)價(jià)指標(biāo)相關(guān)關(guān)系一覽表（n=42）

最大吸氧量是醫(yī)學(xué)界和體育界共同認(rèn)可作為反映心血管系統(tǒng)功能水平最有說服力的校標(biāo)，根據(jù)表9、表10得知，重構(gòu)的臺(tái)階心功能評(píng)定指數(shù)與最大吸氧量、男生1000米女生800米成績(jī)、肺活量呈顯著的線性關(guān)系。

3. 結(jié)論

3.1 臺(tái)階試驗(yàn)是一項(xiàng)較好檢測(cè)人體通過運(yùn)動(dòng)負(fù)荷來評(píng)價(jià)心血管功能水平的試驗(yàn)，現(xiàn)有臺(tái)階評(píng)定指數(shù)能正確評(píng)價(jià)學(xué)生的心血管機(jī)能，為學(xué)生確定適宜的體育鍛煉計(jì)劃提供客觀的依據(jù)，但是現(xiàn)有臺(tái)階試驗(yàn)評(píng)定指數(shù)對(duì)受試者運(yùn)動(dòng)后心率恢復(fù)區(qū)分度不足。

3.2 通過實(shí)驗(yàn)研究表明，重構(gòu)臺(tái)階試驗(yàn)評(píng)定指數(shù)公式修正了現(xiàn)有臺(tái)階試驗(yàn)評(píng)定指數(shù)的缺陷，其等級(jí)排序遵循動(dòng)態(tài)心功能變化規(guī)律，評(píng)分等級(jí)也更加細(xì)化，因此，重構(gòu)臺(tái)階試驗(yàn)評(píng)定指數(shù)公式為人體通過運(yùn)動(dòng)負(fù)荷來評(píng)價(jià)心血管功能水平提供了一種更加科學(xué)的計(jì)算方法。

3.3 重構(gòu)臺(tái)階試驗(yàn)評(píng)定指數(shù)公式更加關(guān)注受試者運(yùn)動(dòng)后心率恢復(fù)狀態(tài)，而運(yùn)動(dòng)后心率恢復(fù)的快慢是評(píng)價(jià)受試者心血管功能的重要指標(biāo)之一，因此，重構(gòu)臺(tái)階試驗(yàn)評(píng)定指數(shù)公式對(duì)于受試者心血管功能評(píng)定更加全面。

[1]教育部、國家體育總局關(guān)于實(shí)施《國家學(xué)生體質(zhì)健康標(biāo)準(zhǔn)》的通知[Z].教體藝[2007]8號(hào),2007-07-04.

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Research on the Comparison Between Two Formulas of the Assessment Index of Step Experiment

Fang Guang-Xin
（Tongling University,Tongling Anhui 244000,China）

The assessment results coming from making use of the formula of step experiment assessment index based on such approaches as reference approach, experiment approach, statistics approach, comparison and analysis approach and The National Standards of the Students' Physical Health to evaluate the cardiovascular system and health conditions of some college students of Anhui province and the results from using the formula of step experiment assessment index based on sports medicine theory reconstruction show that in the same step experiment, the new formula can make up for the flaws of the old formula, and the grading of the new formula is more detailed, following the dynamic changing law of human heart function. Therefore, this research provides a calculation method for evaluating levels of human cardiovascular function through sports load.

step experiment; assessment index; formula; comparison; research

G804.49

A

1672-0547(2016)05-0097-05

2016-11-17

安徽省省級(jí)質(zhì)量工程教學(xué)研究項(xiàng)目(2013jxxm223)

方光新(1969-),女,安徽黃山人,銅陵學(xué)院講師,碩士,研究方向:體育教育訓(xùn)練學(xué)和體質(zhì)健康。