竇 麗，陳華衛(wèi) ，章凌凌，郭洪波

(1.南京林業(yè)大學(xué)體育部，江蘇 南京 210037；2.南京航空航天大學(xué)體育部，江蘇 南京 210016；3.上海財(cái)經(jīng)大學(xué) 體育教學(xué)部，上海 200433)

學(xué)生體質(zhì)的下降引起了黨和國(guó)家以及社會(huì)各界的高度重視。2014年全國(guó)學(xué)生體質(zhì)健康調(diào)查結(jié)果顯示，反映大學(xué)生身體機(jī)能的肺活量和身體素質(zhì)的速度、力量和耐力等總體情況沒有好轉(zhuǎn)或仍存在下降趨勢(shì)[1]。學(xué)校體育活動(dòng)的主要目標(biāo)之一是通過教育提高學(xué)生的體力活動(dòng)并改善其體質(zhì)，學(xué)校是主要的場(chǎng)所，因?yàn)榇髮W(xué)生每天都在學(xué)校度過6～8 h，學(xué)校也有相應(yīng)的課程和體育設(shè)施硬件來提供體力活動(dòng)的機(jī)會(huì)。在以往的眾多研究中，中大等強(qiáng)度持續(xù)訓(xùn)練(moderate-intensity continuous training, MICT)的干預(yù)在提高大學(xué)生體力活動(dòng)水平和體質(zhì)水平方面的長(zhǎng)效性效果并不好[2-3]；也許增加體育課的時(shí)間和頻率是一個(gè)好的方案，但是各種學(xué)業(yè)科目的繁多使得在很多學(xué)校實(shí)施這一方案是不切實(shí)際的。事實(shí)上，設(shè)計(jì)任何一種適合大學(xué)生的體力活動(dòng)和體質(zhì)的長(zhǎng)效運(yùn)動(dòng)方式，既要能夠高效、省時(shí)和安全，又易于在體育課內(nèi)外操作和實(shí)施。

高強(qiáng)度間歇訓(xùn)練(high-intensity interval training, HIIT)是一種時(shí)間小于等于45 s或長(zhǎng)時(shí)間2～4 min，運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度大概在85%最大吸氧量，中間休息時(shí)間10 s至20 s左右的一種鍛煉方式，HIIT主要特點(diǎn)是在短時(shí)間內(nèi)可以完成，相比于傳統(tǒng)的有氧訓(xùn)練，既省時(shí)又容易堅(jiān)持，對(duì)場(chǎng)地要求不高，還具有與有氧訓(xùn)練相同或更好的生理效果[4]。大量的研究顯示[5]，高強(qiáng)度間歇訓(xùn)練在提高運(yùn)動(dòng)成績(jī)、成年人的心肺適能以及減肥等方面具有顯著的作用。曹甍等[6]采用Meta分析的方法，比較HIIT和MICT兩種手段對(duì)健康成年人心肺適能的改善作用，發(fā)現(xiàn)前者提高健康成人心肺適能方面效果更好。Strijcker等[7]研究發(fā)現(xiàn)，對(duì)于肥胖和超重人群，HIIT比持續(xù)的耐力訓(xùn)練對(duì)體適能的影響更大。盡管HIIT在提高代謝健康方面的作用已經(jīng)廣泛得到證實(shí)，但其研究大部分是針對(duì)有訓(xùn)練基礎(chǔ)的人群、運(yùn)動(dòng)員和慢性病人群進(jìn)行的，其用于干預(yù)大學(xué)生健康體適能的相關(guān)研究相對(duì)缺乏，運(yùn)用于大學(xué)體育課內(nèi)外結(jié)合的試驗(yàn)研究更是不多見。

健康體適能是反映個(gè)人執(zhí)行中大強(qiáng)度體力活動(dòng)的能力，是由一系列與執(zhí)行體力活動(dòng)能力相關(guān)的因子(有氧功能、身體成分、骨骼肌功能)組成，是健康的重要標(biāo)志之一，與人的體質(zhì)緊密關(guān)聯(lián)[8]。本研究探討HIIT對(duì)大學(xué)生健康體適能、能量消耗和心率的影響，能夠進(jìn)一步拓展大學(xué)生健康體適能促進(jìn)理論，使體育教育者和大學(xué)生充分認(rèn)識(shí)到HIIT的健康促進(jìn)價(jià)值；實(shí)踐上可為大學(xué)生體質(zhì)健康干預(yù)提供新的視野和方法。

1 對(duì)象與方法

1.1 研究對(duì)象與分組

研究對(duì)象為某大學(xué)一年級(jí)男生，根據(jù)新生入學(xué)體檢情況，隨機(jī)抽取身體健康，無心血管及呼吸系統(tǒng)疾病的男學(xué)生共150人，平均年齡18.8歲，經(jīng)本人同意，108人愿意配合完成HIIT訓(xùn)練，嚴(yán)格按照《國(guó)家學(xué)生體質(zhì)健康標(biāo)準(zhǔn)》要求，對(duì)所有學(xué)生的心肺適能(1000 m成績(jī)，最大肺活量)、肌肉適能(立定跳遠(yuǎn)、引體向上)、身體質(zhì)量指數(shù)(body mass index, BMI)進(jìn)行測(cè)試，根據(jù)測(cè)試結(jié)果，將學(xué)生進(jìn)行配對(duì)分為對(duì)照組(54人)和試驗(yàn)組(54人)，兩組之間各體質(zhì)數(shù)據(jù)無明顯差異(表1，表2)，同時(shí)了解兩組學(xué)生的課外體育鍛煉情況，無其它特殊安排可能影響試驗(yàn)結(jié)果的課余體育鍛煉。

Tab. 1 Basic information of test objects n=54)

1.2 研究方法

1.2.1 抗阻有氧HIIT訓(xùn)練方案 本研究采用抗阻有氧HIIT，設(shè)計(jì)8個(gè)徒手動(dòng)作，有提高心肺有氧能力的動(dòng)作，原地高抬腿、開合跳、弓步跳、立臥撐，還包括利用自身體重進(jìn)行的抗阻訓(xùn)練動(dòng)作，有原地深蹲、平板支撐、俄羅斯轉(zhuǎn)體、俯臥背肌。在音樂的伴奏下進(jìn)行一組為4～6 min的訓(xùn)練，每個(gè)動(dòng)作之間有10 s的休息時(shí)間，每次完成2組，每組之間休息2 min。采用遞增式HIIT方案，第1～4周：每個(gè)動(dòng)作持續(xù)時(shí)間20 s。第5～8周，每個(gè)動(dòng)作25 s，第9～12周，每個(gè)動(dòng)作30 s。該方案平均達(dá)到76.57%最大心率，學(xué)生的平均運(yùn)動(dòng)心率達(dá)到151.3 beats/min。

1.2.2 試驗(yàn)方法 試驗(yàn)組在常規(guī)體育課中進(jìn)行1次HIIT，每周課外再進(jìn)行2次HIIT；對(duì)照組進(jìn)行常規(guī)體育課，不進(jìn)行HIIT，同一教師授課。具體實(shí)施方法：試驗(yàn)組實(shí)施HIIT干預(yù)前，利用一節(jié)體育課教會(huì)試驗(yàn)組學(xué)生所需完成的HIIT動(dòng)作要領(lǐng)、完成要求和注意事項(xiàng)之后，試驗(yàn)組學(xué)生每周進(jìn)行課上1次+課后2次，總計(jì)3次的HIIT，共持續(xù)12周。在試驗(yàn)中，為了讓學(xué)生堅(jiān)持這項(xiàng)運(yùn)動(dòng)，給試驗(yàn)組每位學(xué)生佩戴團(tuán)隊(duì)心率監(jiān)測(cè)儀，測(cè)試儀與IPAD連接，測(cè)試者可以隨時(shí)監(jiān)測(cè)學(xué)生在完成HIIT中的心率情況，學(xué)生也可以從投屏清晰地看到自己的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)(實(shí)時(shí)心率，卡路里消耗等)。同時(shí)，在學(xué)生進(jìn)行HIIT中，加入音樂與語音特效的元素，設(shè)計(jì)分組團(tuán)隊(duì)完成8個(gè)訓(xùn)練動(dòng)作，每個(gè)團(tuán)隊(duì)8人，圍成一個(gè)六邊形，每做一個(gè)動(dòng)作，順時(shí)針輪轉(zhuǎn)一個(gè)位置，使訓(xùn)練更加有趣，利于本方案的實(shí)施。試驗(yàn)組學(xué)生均能按照要求盡力完成HIIT。

1.2.3 指標(biāo)測(cè)定 身體成分：測(cè)試指標(biāo)包括身高、體重、腰圍。身高體重使用學(xué)生體質(zhì)健康測(cè)試儀，嚴(yán)格按照《國(guó)家學(xué)生體質(zhì)健康標(biāo)準(zhǔn)》要求進(jìn)行測(cè)試，身高(精確到0.1 kg)體重(精確到0.1 cm)脫鞋測(cè)量，要求學(xué)生穿輕便服裝，腰圍使用專用皮尺貼緊皮膚進(jìn)行測(cè)量(精確到0.1 cm)，根據(jù)體育測(cè)量學(xué)要求嚴(yán)格進(jìn)行。BMI根據(jù)體重(kg)/身高(m2)進(jìn)行計(jì)算，脂肪含量和能量消耗使用IN-body身體成分分析儀測(cè)定。

肌肉適能：測(cè)試指標(biāo)包括引體向上和立定跳遠(yuǎn)。引體向上反應(yīng)上肢肌肉力量，立定跳遠(yuǎn)(精確到0.1 cm)主要反映下肢肌肉力量，采用學(xué)生體質(zhì)健康測(cè)試儀，按照要求測(cè)試計(jì)數(shù)和測(cè)量。

心肺適能測(cè)定：測(cè)試指標(biāo)是肺活量以及1 000 m跑，肺活量采用肺活量測(cè)試儀，測(cè)試最大肺活量，測(cè)試兩次，取最好成績(jī)。1 000 m跑采用人工秒表手動(dòng)測(cè)試(精確到0.01 s)，測(cè)試方法嚴(yán)格按照學(xué)生體質(zhì)健康標(biāo)準(zhǔn)的要求進(jìn)行；采用polar心率團(tuán)隊(duì)監(jiān)測(cè)儀監(jiān)測(cè)學(xué)生運(yùn)動(dòng)心率。

1.2.4 試驗(yàn)儀器與工具 學(xué)生體質(zhì)健康測(cè)試儀(清華同方)，polar心率團(tuán)隊(duì)監(jiān)測(cè)儀，IN-body身體成分測(cè)試儀。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

2 結(jié)果

2.1 HIIT對(duì)身體成分、能量消耗的影響

由表2可知，在試驗(yàn)前，試驗(yàn)組與對(duì)照組相比，BMI、腰圍、脂肪重量、內(nèi)臟脂肪、靜息能量消耗和總能量消耗均無顯著差異。經(jīng)過12周HIIT后，與試驗(yàn)前相比，兩組學(xué)生反映身體成分的指標(biāo)均較試驗(yàn)前下降，未出現(xiàn)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異性，反應(yīng)能量消耗的指標(biāo)均較試驗(yàn)前顯著提高(P<0.05)。12周訓(xùn)練后方差分析結(jié)果顯示，與對(duì)照組比較，試驗(yàn)組反映身體成分的指標(biāo)改善的幅度較大，但沒有顯著性差異，且試驗(yàn)組學(xué)生的能量消耗顯著升高。

Tab. 2 Changes of body composition and energy expenditure of the two groups before and after HITT n=54)

*P<0.05vscontrol group(post)；#P<0.05vsexperimental group(pre)

2.2 HIIT對(duì)肌肉適能和心肺適能的影響

由表3可知，試驗(yàn)前試驗(yàn)組與對(duì)照組相比，立定跳遠(yuǎn)、引體向上、中長(zhǎng)跑和肺活量均無顯著差異。經(jīng)過12周的HIIT后，與試驗(yàn)前相比，試驗(yàn)組學(xué)生的立定跳遠(yuǎn)和中長(zhǎng)跑成績(jī)較試驗(yàn)前顯著提高(P<0.05)，而引體向上和肺活量成績(jī)雖有提高，但統(tǒng)計(jì)學(xué)上并無顯著差異。12周訓(xùn)練后，與對(duì)照組相比，試驗(yàn)組學(xué)生立定跳遠(yuǎn)成績(jī)顯著升高(P<0.05)，引體向上、中長(zhǎng)跑和肺活量提高的幅度較大，但檢驗(yàn)無顯著性差異。兩組學(xué)生在進(jìn)行12周的HIIT的訓(xùn)練后，與試驗(yàn)前和對(duì)照組相比，試驗(yàn)后學(xué)生的安靜時(shí)心率和最大心率都顯著升高(P<0.05)。

Tab. 3 Fitness items of the two groups before and after HITT n=54)

*P<0.05vscontrol group(post)；#P<0.05vsexperimental group(pre)

3 討論

本研究的主要目的是探討HIIT對(duì)大學(xué)生體適能、能量消耗和心率的影響，盡管研究的部分結(jié)果沒有顯著的統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，但在學(xué)生體適能測(cè)試指標(biāo)的對(duì)比統(tǒng)計(jì)中顯示，試驗(yàn)組的測(cè)試結(jié)果與試驗(yàn)前相比均有不同程度的提高，與對(duì)照組相比也有提高，而且參加HIIT的學(xué)生的身體成分較對(duì)照組有改善。在實(shí)施HIIT的12周中，明顯看出學(xué)生在經(jīng)過4周的訓(xùn)練后，已經(jīng)從當(dāng)初完成較累的狀態(tài)完全適應(yīng)并輕松完成HIIT，說明HIIT的訓(xùn)練對(duì)學(xué)生的體能水平有改善作用。

已有的研究結(jié)果表明，HIIT是一項(xiàng)安全高效的運(yùn)動(dòng)，HIIT對(duì)健康人群和患有心血管疾病人群的心肺功能和心血管系統(tǒng)均有較好的促進(jìn)作用[9]，其效果比長(zhǎng)時(shí)間有氧運(yùn)動(dòng)方式的效果要好，且未有報(bào)道受試對(duì)象出現(xiàn)嚴(yán)重不良反應(yīng)。這說明HIIT 的安全性和接受性都初步得到證實(shí)，而且由于其運(yùn)動(dòng)時(shí)間較短，相對(duì)來說更容易堅(jiān)持，有利于保持運(yùn)動(dòng)持久性[10]。Costigan等[11]研究表明，HIIT后學(xué)生的心肺適能提高。本研究中，經(jīng)過12周的HIIT干預(yù)后，試驗(yàn)組長(zhǎng)跑成績(jī)較對(duì)照組有了大幅度的提高；與試驗(yàn)前相比，HIIT組中長(zhǎng)跑成績(jī)平均提高了11 s(P<0.05)，且肺活量成績(jī)大幅提高，雖無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異性，但提高的幅度較對(duì)照組學(xué)生提高的幅度大，與試驗(yàn)前相比顯著提高(P<0.05)，說明參加HIIT方案能有效改善學(xué)生的心肺耐力水平。HIIT方案中既有有氧運(yùn)動(dòng)的動(dòng)作設(shè)計(jì)還包括自身抗阻動(dòng)作的設(shè)計(jì)，HIIT每個(gè)動(dòng)作之間有10 s的間歇，使學(xué)生在運(yùn)動(dòng)中保持較高的運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度和負(fù)荷，有利于促進(jìn)心肺耐力和提高最大吸氧量。Talanian JL等[12]研究表明，2周HIIT后青年女性全身脂肪氧化能力提高了36%，骨骼肌線粒體羥酯酰輔酶a脫氫酶的活性顯著提高，總肌漿膜脂肪酸結(jié)合蛋白含量顯著增加，HIIT可促進(jìn)脂肪酸氧化能力。本研究結(jié)果HIIT方案提高學(xué)生中長(zhǎng)跑成績(jī)和最大肺活量可能與12周的HIIT提高學(xué)生的骨骼肌有氧代謝能力或最大吸氧量的提高有關(guān)，具體的機(jī)制需要進(jìn)一步的試驗(yàn)研究來證實(shí)。

高BMI與一些代謝疾病如糖尿病密切相關(guān)，BMI的降低對(duì)健康具有重要的意義。研究表明[13]，HIIT對(duì)肥胖和超重人群的身體成分有顯著的改善作用，且具有時(shí)效性。HIIT后可以提高人體的基礎(chǔ)代謝率，增加總能量消耗，從而減脂，且這種效果在運(yùn)動(dòng)后24 h仍然存在。本研究結(jié)果顯示，HIIT后，試驗(yàn)組學(xué)生的BMI與對(duì)照組和試驗(yàn)前比較有減少，但沒有統(tǒng)計(jì)學(xué)上的差異，這與Herget等[14]研究結(jié)果一致，而靜息能量消耗和總能量消耗顯著提升，且與對(duì)照組存在顯著性差異。Martins 等[15]研究表明，12周HIIT可以顯著降低肥胖青年的體重、腰圍、臀圍和軀干大腿的脂肪，顯著提高軀干的去脂體重。Zhang H等[16]研究表明，HIIT方案可有效減少肥胖女青年的腹部皮下脂肪和腹部?jī)?nèi)臟脂肪。本研究結(jié)果顯示，試驗(yàn)組腰圍減少，脂肪重量和內(nèi)臟脂肪也下降，但未出現(xiàn)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，分析原因，可能是HIIT的訓(xùn)練方案與側(cè)重點(diǎn)不一樣，亦或是與研究對(duì)象性別、年齡和是否肥胖超重的差異有關(guān)，HIIT對(duì)大學(xué)男生身體成分的影響還需要做進(jìn)一步的專業(yè)試驗(yàn)室指標(biāo)測(cè)試。本研究結(jié)果提示，HIIT方案可以顯著提高大學(xué)男生的基礎(chǔ)代謝率，增加總能量消耗，這對(duì)減脂和預(yù)防肥胖有重要作用，雖然反映BMI和脂肪重量等指標(biāo)未出現(xiàn)顯著差異性，但改善的幅度較對(duì)照組要大得多，說明體育課加入HIIT可以促進(jìn)和改善學(xué)生的體質(zhì)健康水平。

Jabbour等[17]研究表明，HIIT方案可以有效提高青年人和老年人有效熱效力，改善肌肉效率。本研究結(jié)果顯示，對(duì)照組與試驗(yàn)組的肌肉適能均有不同程度提高。反應(yīng)上肢背部的肌肉適能的引體向上成績(jī)?cè)贖IIT前兩組間無明顯差異，經(jīng)過12周試驗(yàn)后，對(duì)照組學(xué)生從初始5.55個(gè)提高到 6.01個(gè)，試驗(yàn)組學(xué)生從初始的5.86個(gè)提高到6.53個(gè)，明顯看出試驗(yàn)組學(xué)生提高的幅度較對(duì)照組多。反應(yīng)下肢肌肉適能的立定跳遠(yuǎn)項(xiàng)目，對(duì)照組與試驗(yàn)組12周訓(xùn)練后均提高了成績(jī)，且試驗(yàn)組提高的幅度明顯大于對(duì)照組，兩組間有明顯的統(tǒng)計(jì)學(xué)差異性，說明HIIT對(duì)肌肉適能的影響作用較為顯著，可能與所測(cè)指標(biāo)與訓(xùn)練內(nèi)容的選擇有關(guān)。Tsitkanou S等[18]研究表明，8周HIIT和抗阻訓(xùn)練后，青年男性的肌肉力量和反應(yīng)下肢力量的股四頭肌肌肉的橫斷面積和I型II型肌纖維顯著提高，HIIT還可以提高肌肉的毛細(xì)血管密度和有氧能力，而抗阻訓(xùn)練則使股四頭肌發(fā)力速度下降，可能與股外側(cè)肌肉的結(jié)構(gòu)發(fā)生改變有關(guān)。Buckley 等[19]研究表明，6周多模式的HIIT對(duì)健康女性的肌肉力量有改善作用，既能提高其有氧能力也能提高其無氧能力，1RM的深蹲、硬拉和跳遠(yuǎn)成績(jī)，但是單一的HIIT產(chǎn)生的作用沒有多模式HIIT顯著，說明不同形式的HIIT對(duì)肌肉適能的影響效果不同。因此，今后的研究可加強(qiáng)探討不同方案的HIIT長(zhǎng)期干預(yù)和加大抗阻運(yùn)動(dòng)量后對(duì)肌肉適能的作用研究。

隨著社會(huì)節(jié)奏的加快，缺乏時(shí)間成為影響普通人群運(yùn)動(dòng)鍛煉的因素之一，如何花更少的時(shí)間達(dá)到同樣或更佳的運(yùn)動(dòng)鍛煉效果成為眾多普通人群追求的目標(biāo)，HIIT運(yùn)動(dòng)節(jié)奏的不斷變化可避免運(yùn)動(dòng)鍛煉的枯燥。Costigan SA等[20]研究表明，在學(xué)校體育課中加入8～10 min的HIIT，可以有效提高青少年學(xué)生的認(rèn)知水平和心理健康，執(zhí)行力和自我效能感提高，而反應(yīng)抑郁的因子水平下降。本研究HIIT方案對(duì)試驗(yàn)組學(xué)生的靜息心率、最大心率有明顯的作用，提高靜息能量消耗和總能量消耗，提示HIIT對(duì)心臟產(chǎn)生了較好的刺激，促進(jìn)新陳代謝。上述研究表明，在學(xué)校體育中實(shí)施HIIT對(duì)學(xué)生的體質(zhì)和健康有明顯的促進(jìn)作用，對(duì)學(xué)生的認(rèn)知和心理健康也有一定的促進(jìn)效益，HIIT可以廣泛引入到大學(xué)體育中成為體育教學(xué)、課外鍛煉和大學(xué)生競(jìng)技訓(xùn)練的內(nèi)容。

綜上所述，HIIT是一種高效、安全的運(yùn)動(dòng)方式；HIIT花費(fèi)時(shí)間少，能有效增加能量消耗，提高和改善肌肉和心肺功能，增加最大心率和安靜時(shí)心率。