本發(fā)明涉及一種基于心率數(shù)據(jù)以及運(yùn)動(dòng)時(shí)間的中小學(xué)生體育鍛煉運(yùn)動(dòng)負(fù)荷的評(píng)價(jià)方法。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，中國(guó)青少年身體素質(zhì)中的一些重要指標(biāo)呈下降趨勢(shì)，令人堪憂(yōu)。我國(guó)中小學(xué)生體能素質(zhì)整體處于下降趨勢(shì)，具體表現(xiàn)為中小學(xué)生超重和肥胖率不斷增加，增長(zhǎng)率在10％左右；我國(guó)青少年身體體質(zhì)嚴(yán)峻現(xiàn)象表明，其除了缺乏科學(xué)合理的膳食結(jié)構(gòu)外，主要原因出在大多數(shù)學(xué)生體育鍛煉運(yùn)動(dòng)負(fù)荷不足造成的。
目前，計(jì)步器、加速計(jì)和心率表是運(yùn)動(dòng)負(fù)荷的監(jiān)控主要工具。計(jì)步器是一個(gè)簡(jiǎn)單的機(jī)械運(yùn)動(dòng)傳感器，它通過(guò)記錄人體在垂直軸向上移動(dòng)的加速和減速測(cè)量步行或跑步時(shí)的步數(shù)，是一種簡(jiǎn)單易用、價(jià)格低廉的體力活動(dòng)客觀測(cè)量方法，近年來(lái)，計(jì)步器(或帶有計(jì)步功能的加速度計(jì))已被應(yīng)用于美國(guó)、加拿大等國(guó)的全國(guó)性體力活動(dòng)調(diào)查。計(jì)步器數(shù)據(jù)易于理解，且佩戴者可直觀看到計(jì)步器所記錄的步數(shù)，計(jì)步器的主要不足之處是它只是簡(jiǎn)單地記錄步數(shù)而不能測(cè)量體力活動(dòng)的強(qiáng)度、運(yùn)動(dòng)持續(xù)時(shí)間或頻率，如不能用于測(cè)量舉重、游泳、自行車(chē)等體力活動(dòng)，由于缺乏準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)方程，即使能夠準(zhǔn)確記錄步數(shù)，也無(wú)法準(zhǔn)確計(jì)算能量消耗。此外，適用于正常步態(tài)的健康人群，極度肥胖、腹部肥胖和步態(tài)異常的人群不適用。
加速度計(jì)是另一種在測(cè)量體力活動(dòng)的流行病學(xué)研究中常用的硬件。佩戴加速度計(jì)可以將佩戴者的運(yùn)動(dòng)情況量化，并通過(guò)轉(zhuǎn)換公式計(jì)算出能量消耗與運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度(低、中、高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng))。加速度計(jì)小巧便攜，長(zhǎng)時(shí)間佩戴不會(huì)感覺(jué)不適，人體運(yùn)動(dòng)的加速度與運(yùn)動(dòng)的強(qiáng)度和能量消耗有關(guān)，加速度計(jì)可探測(cè)人體在不同軸向(單軸加速度計(jì)為垂直軸，三軸加速度計(jì)為垂直軸、矢狀軸、冠狀軸)上運(yùn)動(dòng)的加速度并記錄為加速度計(jì)數(shù)，佩戴加速度計(jì)可以將佩戴者的運(yùn)動(dòng)情況量化，并通過(guò)轉(zhuǎn)換公式計(jì)算出能量消耗與運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度(低、中、高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng))。加速計(jì)的不足之處是其價(jià)格昂貴，僅能滿(mǎn)足小樣本量的研究需求，在國(guó)內(nèi)大部分中小學(xué)校中推廣的可行性不高。另外，加速度計(jì)數(shù)據(jù)需要專(zhuān)門(mén)的軟件進(jìn)行下載和處理，且其數(shù)據(jù)處理相對(duì)復(fù)雜；其次，加速度計(jì)的使用(如采樣間隔、有效數(shù)據(jù)篩選、界值的選擇等)尚缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，妨礙了不同研究間結(jié)果的可比性；加速度計(jì)對(duì)一些體力活動(dòng)不敏感，如騎自行車(chē)、爬樓梯運(yùn)動(dòng)和上肢運(yùn)動(dòng)等，從而可能低估真實(shí)的體力活動(dòng)水平，另外利用加速度計(jì)獲得的不同體力活動(dòng)耗能計(jì)算公式不能通用。
心率表是使用最為廣泛的運(yùn)動(dòng)負(fù)荷監(jiān)控工具。Suunto、Polar等是目前最常用的胸帶式心率監(jiān)測(cè)設(shè)備，工作原理是通過(guò)佩戴在胸口的胸帶上的傳感器檢測(cè)心動(dòng)電流并無(wú)線傳遞給手表。由于直接放置在胸口上，其檢測(cè)的準(zhǔn)確性比較高也可以實(shí)時(shí)測(cè)量心率，是被廣泛運(yùn)用的一種類(lèi)型的心率表，不足之處是佩戴不便。
為克服心率胸帶不方便佩戴的缺陷和提高佩戴時(shí)的舒適性，眾多的研究機(jī)構(gòu)著手利用腕表式心率表監(jiān)測(cè)心率，市場(chǎng)上已出現(xiàn)多種工作原理不同的心率腕帶，但各種不同測(cè)量原理的心率腕帶心率監(jiān)測(cè)之間存在著較大的誤差率。
心率是反映學(xué)生體育鍛煉強(qiáng)度與能量消耗的重要指標(biāo)之一，可以通過(guò)心率表收集運(yùn)動(dòng)心率和時(shí)間，并推算能量消耗水平。因此，監(jiān)測(cè)中小學(xué)生在體育運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的心率變化狀況是反映運(yùn)動(dòng)負(fù)荷有效果的手段之一，也是反映學(xué)校在開(kāi)展學(xué)生增強(qiáng)學(xué)生體質(zhì)工作的重要依據(jù)之一。
我國(guó)衛(wèi)生部在1998頒布的《中小學(xué)生體育鍛煉運(yùn)動(dòng)負(fù)荷衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)(WS/T101-1998)》中對(duì)運(yùn)動(dòng)負(fù)荷給出的標(biāo)準(zhǔn)則比較詳細(xì)，對(duì)體育課的時(shí)間、運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度提出了更具體的要求，明確規(guī)定體育課和課外鍛煉的合理負(fù)荷是：每次基本部分運(yùn)動(dòng)時(shí)間20-30分鐘；基本部分靶心率在120-200次/分內(nèi)；每周課時(shí)(包括課外鍛煉，小學(xué)45分鐘，中學(xué)50分鐘)不少于5次。但仍有不足，即運(yùn)動(dòng)心率范圍過(guò)于寬泛，未能對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)間內(nèi)不同運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度級(jí)別進(jìn)一步劃分，不利于運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度的評(píng)價(jià)。為通過(guò)提高中小學(xué)生體育鍛煉運(yùn)動(dòng)負(fù)荷來(lái)改善健康，急需從技術(shù)上進(jìn)行科技創(chuàng)新，借助可穿戴式設(shè)備的發(fā)展，利用腕表式心率表監(jiān)控運(yùn)動(dòng)心率、時(shí)間，并以此建立基于心率數(shù)據(jù)的運(yùn)動(dòng)負(fù)荷評(píng)價(jià)方法，讓政府管理部門(mén)、學(xué)校、家長(zhǎng)以及學(xué)生自己實(shí)時(shí)了解青少年學(xué)生體質(zhì)鍛煉效果，以監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)客觀反映青少年體育鍛煉的現(xiàn)狀。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
基于目前沒(méi)有一套完整的基于心率數(shù)據(jù)以及運(yùn)動(dòng)時(shí)間的中小學(xué)生體育鍛煉運(yùn)動(dòng)負(fù)荷的評(píng)價(jià)方法，本發(fā)明設(shè)計(jì)與研發(fā)了運(yùn)動(dòng)負(fù)荷的評(píng)價(jià)方法。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
一種基于心率數(shù)據(jù)以及運(yùn)動(dòng)時(shí)間的中小學(xué)生體育鍛煉運(yùn)動(dòng)負(fù)荷的評(píng)價(jià)方法，包括運(yùn)動(dòng)心率、運(yùn)動(dòng)時(shí)間采集、傳輸、分析及體育鍛煉運(yùn)動(dòng)負(fù)荷評(píng)價(jià)；運(yùn)動(dòng)心率和時(shí)間利用腕表式心率表采集，數(shù)據(jù)傳輸至服務(wù)器，通過(guò)服務(wù)器分析運(yùn)動(dòng)鍛煉的時(shí)間、心率，并在網(wǎng)站平臺(tái)以及手機(jī)APP上進(jìn)行儲(chǔ)存和展示，網(wǎng)站設(shè)定不同層級(jí)的權(quán)限，管理者、教師和學(xué)生都能夠在網(wǎng)站上查看運(yùn)動(dòng)鍛煉的時(shí)間、心率、運(yùn)動(dòng)負(fù)荷分值。家長(zhǎng)可以通過(guò)手機(jī)APP上查看運(yùn)動(dòng)鍛煉的時(shí)間、心率、運(yùn)動(dòng)負(fù)荷分值。
所述的運(yùn)動(dòng)鍛煉時(shí)間、心率反映了運(yùn)動(dòng)鍛煉的運(yùn)動(dòng)負(fù)荷情況，但是非專(zhuān)業(yè)人士無(wú)法通過(guò)簡(jiǎn)單的鍛煉時(shí)間、心率來(lái)判斷運(yùn)動(dòng)鍛煉的效果。因此我們利用訓(xùn)練沖量的計(jì)算方法，把每次運(yùn)動(dòng)鍛煉的時(shí)間、心率轉(zhuǎn)換成分值，讓非專(zhuān)業(yè)人士也能理解運(yùn)動(dòng)鍛煉的效果。計(jì)算方法為：
1)最大心率：HRmax＝208－0.7×年齡；
2)安靜心率：在清醒、不活動(dòng)的安靜狀態(tài)下的心率；
3)訓(xùn)練心率：在運(yùn)動(dòng)鍛煉過(guò)程中的平均心率(心率區(qū)間在129-187的平均心率)；
4)訓(xùn)練時(shí)間：運(yùn)動(dòng)鍛煉經(jīng)過(guò)的時(shí)間(心率區(qū)間在129-187的總時(shí)間)；
5)心率比值：(訓(xùn)練心率-安靜心率)/(最大心率-安靜心率)
6)加權(quán)因子：Y男＝e1.92心率比值，Y女＝e1.67心率比值；
7)訓(xùn)練沖量：訓(xùn)練時(shí)間×心率比值×加權(quán)因子；
8)運(yùn)動(dòng)負(fù)荷分值：男生分值＝1.2×訓(xùn)練沖量，女生分值＝1.39×訓(xùn)練沖量；
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)：
1)基于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和可移動(dòng)式穿戴設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了運(yùn)動(dòng)心率的收集、儲(chǔ)存、分析，為監(jiān)控體育鍛煉的效果提供了工具；
2)實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生長(zhǎng)時(shí)間的體育鍛煉運(yùn)動(dòng)負(fù)荷準(zhǔn)確的、個(gè)體化的監(jiān)控，進(jìn)而準(zhǔn)確掌握每名學(xué)生一定周期內(nèi)、一定群體學(xué)生完成的鍛煉活動(dòng)的質(zhì)量。
3)促進(jìn)學(xué)校體育工作發(fā)展，提高對(duì)體育鍛煉的重視程度；
附圖說(shuō)明
圖1為基于心率數(shù)據(jù)以及運(yùn)動(dòng)時(shí)間的中小學(xué)生體育鍛煉運(yùn)動(dòng)負(fù)荷的評(píng)價(jià)方法工作示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。
一種基于心率數(shù)據(jù)以及運(yùn)動(dòng)時(shí)間的中小學(xué)生體育鍛煉運(yùn)動(dòng)負(fù)荷的評(píng)價(jià)方法，利用腕表式心率表采集運(yùn)動(dòng)心率、時(shí)間，數(shù)據(jù)傳輸至服務(wù)器，通過(guò)服務(wù)器分析運(yùn)動(dòng)鍛煉的時(shí)間、心率，經(jīng)過(guò)一系列的計(jì)算將運(yùn)動(dòng)負(fù)荷轉(zhuǎn)換為百分制分值，并在網(wǎng)站平臺(tái)以及手機(jī)APP上儲(chǔ)存、展示，政府管理部門(mén)、學(xué)校、家長(zhǎng)以及學(xué)生自己能夠了解、對(duì)比體育鍛煉的效果。