方光新

（銅陵學院，安徽 銅陵 244000）

兩種臺階試驗評定指數(shù)公式的比較研究

方光新

（銅陵學院，安徽 銅陵 244000）

采用文獻資料法、實驗法、數(shù)理統(tǒng)計法、對比分析法等研究方法，運用《國家學生體質健康標準》采用的臺階試驗評定指數(shù)公式和運動醫(yī)學理論重構臺階試驗評定指數(shù)公式，對安徽省部分大學生心血管功能健康狀況進行評定。結果表明，同一臺階試驗中，運動醫(yī)學理論重構新臺階試驗評定指數(shù)公式能彌補現(xiàn)有臺階試驗評定指數(shù)公式的缺陷，且新公式評分等級也更加細化，遵循人體動態(tài)心功能變化規(guī)律。因此，本研究為通過運動負荷來評價人體心血管功能水平提供一種新的計算方法。

臺階試驗；評定指數(shù)；公式；比較；研究

新中國成立以來，黨和國家一直非常關心和重視廣大學生的身體健康，在不同時期先后制定了一系列政策和措施來確保提高青少年體質和健康水平，并于2002年開始在全國試行《國家學生體質健康標準》（以下簡稱《標準》）[2]?！稑藴省分幸?guī)定, 臺階試驗是城市小學五、六年級和初中以上(含大學) 的必測指標。通過這幾年的實施發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)行《標準》中的臺階試驗評定指數(shù)有以下問題：(1)心率恢復緩慢的學生評價高于心率恢復快的學生；(2)臺階試驗測試異常者被評定為心功能正常。盡管這些測得的數(shù)據(jù)在大面積檢測中所占的比例較小，但是產生的負面影響也不小。首先，測試指標影響了學生對臺階試驗評價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階測試中對異常學生的重新診斷歸類和不能及時為其提供科學鍛煉身體的運動處方。

通過實驗研究我們發(fā)現(xiàn)，該公式忽略了測試者脈搏的動態(tài)變化特點。臺階試驗評定指數(shù)＝ 踏臺上、下運動的持續(xù)時間（秒）×100／2×（3次測定脈搏的和），公式只是利用受試者運動后的3次脈搏和來評價心血管功能的健康與否，3個變量作為一個和，3個變量取不同的值可以得到一個和，它只能夠對心血管功能正常的受試者做出好與不好的一般性判斷, 對群體差異的多樣性人群來說，尤其是心動過緩、心率異常兩種狀況無法進行精確判斷。

鑒于以上思考，在體質測試中，依據(jù)運動醫(yī)學理論重構了臺階試驗評定公式。利用同一臺階測試測得的數(shù)據(jù)，探討、修正臺階評定指數(shù)評價心血管功能的缺陷性問題和新的臺階評定指數(shù)的合理性、科學性。本研究旨在為人體通過運動負荷來評價心血管功能水平的試驗提供一種計算方法的參考。

1. 重構臺階試驗評定指數(shù)公式的思路

1.1 重構臺階試驗評定指數(shù)公式依據(jù)

一個健康個體在安靜時脈搏的范圍在60～100次/分，在相同時間、同等運動強度的負荷下，脈搏在恢復期快速恢復到安靜狀態(tài)，脈搏的動態(tài)變化?。ㄟ\動后的脈搏與安靜時脈搏的差值），從醫(yī)學角度分析，此人心臟是健康的、優(yōu)秀的。

1.2 臺階試驗測試表與受試者運動后脈搏趨勢圖

表一是記錄臺階試驗受試者一分鐘安靜脈搏和運動后1～1.5min、2～2.5 min、3～3.5min三次30s脈搏數(shù)。

表1 臺階試驗測試表

圖一是臺階試驗受試者運動后三個時段脈搏（次/min）的動態(tài)變化（△HR1=2M1－安靜心率；△HR2=2M2－ 安靜心率；△HR3=2M3－安靜心率）和脈搏恢復速率（2M1－2M3）

圖一 運動后脈搏動態(tài)變化趨勢圖

1.3 重構臺階試驗評定指數(shù)公式成立的條件

重構臺階試驗評定指數(shù)公式成立需要滿足以下條件。

首先，在相同時間、同等負荷下，受試者臺階運動后脈搏的動態(tài)變化要小（運動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，受試者運動后脈搏在恢復期能快速恢復到安靜狀態(tài)即脈搏的恢復速率（2M1→2M2→2M3→M）越快越好，即（2M1－2M3）差值越大反映心血管功能好，也就是第三次測的脈搏數(shù)（次/min）越靠近安靜脈搏越好。

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

此外，上面兩個變量的比值正好反映動態(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 新的臺階評定指數(shù)公式構建

新的臺階評定指數(shù)＝運動后的3次脈搏數(shù)（次/分）分別與安靜脈搏差的和／運動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動后脈搏數(shù)是依次遞減2M1>2M2>2M3≥M，如果M2>M1或 M3>M2，計算機就會把這次檢測歸類為異常，有待對受試者重新診斷歸類，目的使公式具有甄別功能。

1.5 重構臺階試驗評定指數(shù)公式的理論依據(jù)

臺階試驗新評定指數(shù)公式符合運動生理學理論，心臟活動受心交感神經和迷走神經的雙重支配，隨著運動負荷的加大，心交感神經興奮性提高，也就是心臟活動加快、加強。受試者心率動態(tài)變化數(shù)值（△HR1=2M1－ 安靜心率；△HR2=2M2－安靜心率；△HR3=2M3－安靜心率）隨負荷量增強而增大。心臟功能好的受試者，同樣負荷量，心率變化幅度不會很大（即脈搏的動態(tài)變化不大）。運動結束后，迷走神經緊張性增高，心臟活動隨及減慢、減弱。心臟功能好的受試者，同樣負荷后，心臟恢復速率較快（脈搏恢復速率較快），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支配心率的恢復速率，差值越大越好。它們的比值正好反映動態(tài)心功能變化水平。這個公式可以用來評價受試者任何負荷時，心功能的變化恢復情況（相同時間，同樣負荷下，受試者心功能量化評價才具有可比性）。

2. 現(xiàn)有臺階評定指數(shù)公式和重構臺階評定指數(shù)公式的比較研究

2.1 測試對象

實驗選取對象為銅陵學院2015級大學生，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 測試儀器

標準臺階：8個，電子臺階儀一臺，Polar心率表8塊。

2.3 測試方法

隨機抽取符合條件的120名男生和110名女生，按照臺階試驗的要求進行臺階測試，測試前，專人進行安靜心率測試（連續(xù)測試兩次，兩次相差不超過一次，否則休息重測），及時記錄下安靜心率和運動后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，最后按照臺階公式和臺階新公式計算出每位學生的PEI（Physical efficiency Index）。

注：新公式求得的臺階評定指數(shù)簡稱臺階新指數(shù)。

2.4 測試結果分析

2.4.1 重構臺階評定指數(shù)服從正態(tài)分布

x2擬合檢驗法是在總體分布為未知時，根據(jù)樣本來檢驗總體分布的假設。

通過收集男、女大學生重構臺階評定指數(shù)數(shù)據(jù)，計算出2015級103名女生的均值為4.086， 標準差為1.98，自由度6，求得x2=3.9 0.05，

0.05

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

0.05 為男生臺階新指數(shù)也服從正態(tài)分布。

2.4.2 重構臺階評定指數(shù)標準等級劃分

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

根據(jù)臺階新指數(shù)服從正態(tài)分布，2015級男、女生的均值和標準差，建立男、女大學生等級評定標準（表2、表3）。

表2 大學女生臺階新指數(shù)評定等級標準

表3 大學男生臺階新指數(shù)評定等級標準

2.4.3 男、女大學生臺階新指數(shù)與現(xiàn)有臺階評定指數(shù)評定等級對比

表4顯示，臺階新指數(shù)等級評定女生有8人、男生有3人在測試時異常，而臺階評定指數(shù)評價的卻是正常。

表4 2015級大學男、女生評定等級人數(shù)表

從表4可知，女生用臺階評定指數(shù)評定優(yōu)秀的有14人；表5對這14人用臺階新指數(shù)進行等級劃分，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，兩種方法評價心血管功能健康狀況差別很大。

表5 2015級女生臺階評定等級人數(shù)用臺階新指數(shù)進行等級劃分

表6 2015級男生臺階評定等級人數(shù)用臺階新指數(shù)進行等級劃分

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

2.4.4 兩種指數(shù)評定方法對不同測試者的評定結果分析

同一臺階測試中， 測試結果獲知2015級女生甲和女生乙的脈搏變化如表7，利用臺階評定指數(shù)公式計算兩女生評定指數(shù)為51，屬于良好等級。但運動生理學常識告訴我們，學生乙為心律失常者，兩者有質的區(qū)別，臺階評定指數(shù)公式不能區(qū)別三次心率不是依次遞減的狀況。

表7 2015級女生甲和女生乙的脈搏變化

表8顯示的是試驗中2015級女生丙和丁的脈搏變化，利用臺階評定指數(shù)公式計算出兩女生的評定指數(shù)為55，等級是良好，但從心臟恢復安靜時的速率情況來說，女生丙在運動后3～3.5分鐘脈搏基本恢復到安靜水平，而女生丁在運動停止后三次脈搏數(shù)變化不大，屬于心率過緩。但是臺階試驗評定指數(shù)公式沒有甄別，造成評價錯誤。

表8 2015級女生丙和女生丁的脈搏變化

根據(jù)新公式對表7、表8產生的試驗現(xiàn)象進行評定分析，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，等級屬于優(yōu)秀；甲的新指數(shù)為4.27，等級是及格；乙是心率失常者（運動后脈搏數(shù)如果是M2> M1或M3> M2，計算機就會把這次檢測歸類到異常）；丁的新指數(shù)為10.88（若用新公式來評價心動過緩的受試者，公式的分母非常小，造成評價指數(shù)特別大，從數(shù)據(jù)中就能判定學生丁此次測試屬于異常）。通過臺階新指數(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。臺階新指數(shù)評價的排序正好符合動態(tài)心功能變化規(guī)律。

同一臺階試驗中還觀察到男生甲安靜心率和運動后三次心率依次是：72，78，55，39；男生乙安靜心率和運動后三次心率依次是：71，71，57，44；他們的臺階指數(shù)是52，評價等級是及格。而用新公式來評定，男生甲新指數(shù)是1.64，等級評定是優(yōu)秀，男生乙新指數(shù)是2.43，評價等級是良好。新公式在考慮到男生甲和男生乙脈搏的動態(tài)變化差別不大情況下，還考慮到脈搏恢復速率越快（2M1→ 2M2→ 2M3→M）心功能越好，也就是運動后恢復期第三次測的脈搏數(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)等級評定比男生乙好。

從受試者測得的臺階數(shù)據(jù)分別用不同的計算公式進行心血管功能的評價，評定等級結果不同，我們認為，現(xiàn)行的臺階評定指數(shù)評價心血管功能健康等級忽略了脈搏的動態(tài)變化（運動后脈搏變化與安靜時脈搏的差值）以及脈搏的恢復速率（2M1－2M3），也未考慮個體差異的多樣性人群，臺階公式只是利用受試者運動后恢復期的3次脈搏和來評價心血管功能的健康與否，3個變量作為一個和，3個變量取不同的值可以得到一個和，也就意味臺階試驗評定指數(shù)無法區(qū)分運動后心率恢復的三種狀況: (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]。這是臺階公式缺陷性的主要原因。

2.4.5 同一臺階兩種評定指數(shù)與心肺功能各指標之間的相關關系

根據(jù)計劃，課題組還對安師大體育系部分學生的心肺功能進行了測試，獲得男生有效數(shù)據(jù)44人，女生有效數(shù)據(jù)42人，并對數(shù)據(jù)進行了相關關系分析，實驗結果如表9、表10所示：

表9 大學男生心肺機能評價指標相關關系一覽表（n=44）

表10 大學女生心肺機能評價指標相關關系一覽表（n=42）

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

3. 結論

3.1 臺階試驗是一項較好檢測人體通過運動負荷來評價心血管功能水平的試驗，現(xiàn)有臺階評定指數(shù)能正確評價學生的心血管機能，為學生確定適宜的體育鍛煉計劃提供客觀的依據(jù)，但是現(xiàn)有臺階試驗評定指數(shù)對受試者運動后心率恢復區(qū)分度不足。

3.2 通過實驗研究表明，重構臺階試驗評定指數(shù)公式修正了現(xiàn)有臺階試驗評定指數(shù)的缺陷，其等級排序遵循動態(tài)心功能變化規(guī)律，評分等級也更加細化，因此，重構臺階試驗評定指數(shù)公式為人體通過運動負荷來評價心血管功能水平提供了一種更加科學的計算方法。

3.3 重構臺階試驗評定指數(shù)公式更加關注受試者運動后心率恢復狀態(tài)，而運動后心率恢復的快慢是評價受試者心血管功能的重要指標之一，因此，重構臺階試驗評定指數(shù)公式對于受試者心血管功能評定更加全面。

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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

安徽省省級質量工程教學研究項目(2013jxxm223)

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