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体育网刊2008年第1期
 
运动心率在学校游泳队训练比赛中的应用和研究

2008/1/15 9:51:49 浏览次数 5553  

马秀梅  上海城市管理学院 、上海建设交通党校  上海  200432


摘要:在比较分析学校游泳队训练比赛引入运动心率监测理由的基础上,重点阐述运动心率在训练比赛中多方面的创新应用,并研究得出游泳训练能明显提高迷走神经的张力并使心率减慢、改善心脏神经整体功能的结论。
关键词:学校游泳队 运动心率 应用 研究

    前言
    我校从三年前进行体育教学改革,首先在高职学院和中专部成立了游泳俱乐部,这一教学模式的改革在很大程度上激发了广大学生游泳锻炼的热情。在学生大面积参与的群众基础上,一批游泳尖子进入学校游泳队,游泳成为我校特色体育项目。如何让这些以前并非专业队员的学生在课余科学合理地进行训练、快速提高运动水平,除了训练计划和方法外,运动监测显得相当重要。在经过反复分析、筛选后,我们引入运动心率进行监测取得令人满意的效果。在2006、2007年连续二届上海市学生体育大联赛游泳比赛中,我校都进入总决赛,并荣获团体三等奖及单项第一名等多个奖项。

1 学校游泳队训练比赛引入运动心率监测的原因
    其一,普通学校的游泳队成员既不是专业队退役队员,也不是体育(游泳)特招生。他们的主要任 务是学习,游泳训练和比赛应明确定义为课余活动。由于以前缺乏系统训练,他们的运动机能水平都较低;而运动机能水平高低直接决定其训练和比赛成绩的好坏,由此对运动机能的测试就非常必要。
    其二,学校游泳队的训练计划根据训练目标而制定,而训练目标必须建立在队员的现实状态上,既要避免因训练负荷太小机体未得到应有刺激而没有达到训练目的,又要防止因负荷过大造成机体难以恢复疲劳而影响学习和训练计划的进一步实施。因此,对队员现实状态进行诊断、对具体的训练负荷效应进行检测和反馈、以及防止运动损伤和过度疲劳都十分需要。
    其三,对运动机能和负荷的测试目前有多种方法,作为普通学校的游泳队,我们选择的原则有如下几条:
    一是测试能对运动负荷和生理应激水平进行客观的量化,二者因果关系明确,无关干扰因素较少,尽可能排除个体差异和时变性特点;
    二是这种测试和评价已在训练和比赛中实际试用并有较大认同,而不仅仅是实验室结论;
    三是要求测试手段简便,无创伤,且灵敏度应较高;还要适合游泳训练和比赛在水中操作的特点;
    四是能利用校医院现有设备作监测和进一步研究,尽可能少花钱或不花钱。
    从必要性、可能性和选择原则进行分析和筛选,我们确定“运动心率”是最适合校游泳队训练比赛的运动监测方法。除完全符合选择原则外,我们认为:“运动心率”最显著的特点是心率的变化与运动负荷变化之间有极其明确的因果关系:在递增负荷运动直至次最大负荷运动的相当大范围之内,运动强度与心率呈现线性的平行变化。此外,一面踩水、一面用食指和拇指按颈动脉测心率对于在深水区无法站立的游泳队员也是唯一可行的监测方法。

2 运动心率在学校游泳队训练比赛中的应用
2-1 应用于常规训练。在完成每一项训练计划时,虽然是教练在给队员确定外部负荷,如速度、强度、游距、间歇时间与方式等,但当这些外部负荷作用于队员后,引起队员机体所发生的真实的身体反应程度却因人、因时而异。.文献和训练研究都已证实:心率与运动强度、摄氧量与能量代谢之间存在着显著的线性关系。尤其在递增负荷运动直至次最大负荷运动中,随着负荷强度逐渐加大,能量代谢需求越来越高,摄氧量越来越高,心率也会越来越高,在一般情况下,这一区间的心率变化范围从110 (次/分)上升至 180 (次/分) [1]。由于队员在大多数训练中强度处于次最大强度以内,通过心率实时监控,教练可以不断地掌握队员机体对运动负荷发生反应的生物反馈信息,评价队员在每一项训练项目中的负荷和恢复情况,以便对运动强度随时进行调整,来获得理想的训练效果。
2-2应用于疲劳恢复。每次训练课在布置当天计划前,手测桡动脉心率是掌握队员前次训练后疲劳恢复情况的良好指标[2]。我们的经验数据是:心率较正常纪录数据有5-10 (次/分) 的升高是队员尚未完全恢复的重要迹象。有时候,队员自我感觉已经完全恢复了,但心率却显著高于平日,表明尚未完全恢复。此时假若仍要求该队员按原计划进行一项90%强度6*100M间歇游时,按照教练的意图,队员心率应介于170 (次/分) - 180 (次/分)。但实际会出现:队员主观很累甚至动作变形、难于完成规定强度,但心率却在150 (次/分) - 160 (次/分)较低位之间摆动。这种现象提示.队员体能尚未完全恢复,应该适当降低强度。
2-3应用于停训恢复。心率监测还有助于队员尽快从运动伤病、外出实习实训、参加考试以及女队员例假中得到恢复。我们的实证研究表明:队员在停训一段时间后,体能都会出现不同程度的降低。在没用心率监测时,教练与队员双方都很难觉察到这一点。与疲劳恢复不一样,恢复训练时启用心率监测发现,队员即使在完成打腿划手等较小运动量的准备活动时,主观感觉用力程度也不大,但心率往往测出很高。在队员对运动负荷的自我感觉与对此负荷所发生的实际生理反应不相符合时,教练要利用心率监测制定相应的适应性训练,例如1500M以上的打腿等,让队员建立起与心率反应相匹配的主观用力感觉,并逐步过渡到正常训练。
2-4应用于年龄、性别和持续训练时间的差别。年龄主要影响最大心率。人的最大心率大约为220 (次/分)左右,但会随年龄增加而递减,降低速率约为每年l (次/分)左右。所以,计算最大心率的推算公式为:220减去年龄[3]。但游泳训练可以明显地延缓最大心率的降低速率,使最大心率始终保持在较高水平。我校游泳队训练三年的男队员最大心率平均可达210 (次/分),训练三年的女队员略有降低,但平均也能达到205(次/分),个别女队员(连续二年市学生游泳比赛单项第一名)则达到男队员210(次/分)水平。值得注意的是,在完成同样负荷的次最大强度如4*100M快速游过程中,女队员的心率反而会高于男队员,而且心率的恢复速度也比男队员慢。我们认为,这可能因为女子的心脏体积较小导致每搏输出量较小;要获得同样心输出量,就必须加快心率以补偿每搏输出量不足的原因。因此,要给予女队员多做20次水中深呼吸的补氧和休息。
2-5 应用于打腿和划手动作。我们在实证研究中发现:在完成最大负荷时,单一打腿时的最大心率会明显高于单一划手;而在完成次最大及其以下负荷时,单一划手的心率会明显大于单一打腿,两者差值均达13 -- 15 (次/分)之多。我们认为这与划手比打腿完成动作时心脏的每搏输出量较小而外周血流阻力较大的缘故。因此,我们在二方面作了应用:一方面,在平时游泳训练时,打腿和划手分解游一定要注意最大负荷和次最大及其以下负荷的区别,对全队(男、女)平均和每个队员都要列出4项最大心率作为参照,以便精准确定运动强度。另一方面,应用于比赛时,我们制定的战术是:除蛙泳外,其他三种泳势尤其是自由泳和仰泳,在前65-70%游距(次最大及其以下负荷强度)中,最大程度地加大打腿频率;其后冲刺阶段(最大负荷强度)中则最大程度地加快划手频率,腿部动作只作无意识自由跟随。这二方面的应用大面积地提高了队员成绩并取得比赛的好名次。
2-6 应用于赛前心理压力扰动。压力与情绪能够影响训练和比赛正常的心率,我们注意到,大部分队员在赛前几天心率已较平时逐日加快,这可视为大脑中枢对比赛的应激和预先动员;赛前心率升高幅度与比赛的级别、名次的重要性直接有关。此外,我们还发现赛前心率升高幅度与比赛项目的游距有关:游距越长,赛前心率升高幅度越小。如分别监测参加男子自由泳50米、200米和400米比赛的队员,赛前心率分别为130 (次/分)  120 (次/分)和105 (次/分);对同一队员在不同比赛和不同游距中的监测也有相类似的数据。所有这些都表明心率在有心理压力扰动时会对身体活动水平反映出现偏差。因此,我们在赛前一周用心率评定训练负荷时,会非常注意不要高估队员的负荷强度,同时适当减少训练量和进行心理疏导。对于第一次参加比赛的新队员,除非必要,我们一般安排其报名主项的游距较长的项目,尽量降低心理压力扰动。
2-7应用于训练、比赛时的保温。 外界温度较高时,机体需要加大皮肤血流量加强散热;而外界温度较低时,机体又需要加强产热保持体温。这些都需要机体额外增加能量,并导致心率相应提高。但对于游泳训练和比赛而言,由于始终处于水的物理环境中,低于人体温约10摄氏度的水只会快速降低体温而导致心率升高,因此保温尤其显得重要。在训练的前、中阶段,如有间歇时间稍长,可让队员出水上岸擦干身体;在训练后阶段,由于热量大大耗散,加之水中出汗导致失水和血容量减少,引起每搏输出量减少;为维持心输出量,必然加快心率进行补偿。如心率出现超常,则应果断结束训练计划,避免肝糖元损耗过大对身体的伤害[4]。
比赛期间,则应始终坚持以保暖为主。过去,一些队员习惯在下水做准备活动后,怕麻烦而不更换湿的游泳衣(裤),在看台上观摩直到自己的比赛项目开始。我们经心率测定发现,由于没有保暖,此一期间较更衣穿暖的队员心率上升15-20(次/分),表明热量和体能的无谓耗散,直接影响比赛成绩。为此,我们为每个队员准备6-8件游泳衣(裤)和2套运动服,确保队员在准备活动后、多项比赛中始终保暖。这一应用不但整体提高了队员比赛成绩,而且保护了队员的身体健康。

3 运动心率在学校游泳队训练比赛中的研究
3-1运动心率反映机体综合的生理应激水平。运动训练中运动负荷的构成应包括生理性构成与心理性构成,但二者最终的和客观的表现则都是生理机能的改变。因此,对运动负荷的研究和评价应从客观的生理学指标和规律出发,而不能以外部行为或训练控制手段甚或以队员主观的感受来描述和评价,这也是我们选取运动心率进行客观评价的原因。
而在具体应用时,则要突破单纯反映身体活动强度的局限,用心率来全面表示机体综合的生理应激水平。从压力与情绪能够影响比赛前和训练中的心率,说明心率指标变化所反映的内容不能完全以身体活动的物理强度来解释,而是包括了生理紧张或生理反应的应激,这种应激就是一种生理及心理因素的综合结果。因此,我们经实证研究认为:用“生理应激水平”来定义运动心率较为适宜和全面。
3-2 游泳训练能使迷走神经张力显著增高。我们从游泳训练可以明显地延缓最大心率的降低速率、使最大心率保持在较高水平的事实推测,游泳对心脏整体功能的提升有较大的、正相关的推动作用。但心脏的活动同时受到交感神经和副交感神经的双重支配,而心率又是自主神经在窦房结水平相互作用的反映,游泳训练主要促进了心脏哪部分功能呢?
目前较为一致的观点认为:植物神经系统与机体生理和心理应激密切相关,心率变异性的频谱分析(HRV)可以反映人体迷走\交感系统功能活动的强度和均衡性。所谓心率变异性是指连续心跳间瞬时心率的微小涨落,HRV主要是通过动态心电图的连续记录结果,分析心搏间期(R-R)变化信息背后的生理规律 [5]。因此,我们的研究从HRV着手。
这个实验采用校医院现有的设备XDH-3型心电图机,实验组为已连续游泳训练二年以上、有完整运动心率记录的男女队员各3人,对照组为刚进入校游泳队的男女新生各3人。采集机体Ⅱ导联心电信号、采集256个心动周期,将心电信号输人装有心率变异性实验采集卡的计算机,计算机与心电图机通过SMUP-PC多功能接口(复旦大学生命科学学院研制)进行模数转换和R波检测,由计算机获取R-R间期及计算R-R间期的标准差,剔除早搏及干扰,并经人工校正。计算机直接选取心率、SDRR和HRV频域各参数,并作功率频密度分析。
实验分安静和有运动负荷二种状态测试。两组安静时心率就有显著差异,实验组安静时心率明显低于对照组,这说明二年以上的游泳训练可以使心脏每搏输出量增加,安静时可用较低的心率来满足机体代谢的需要。加运动负荷后,实验组在游泳训练达到一定的运动强度后心率才成线性增加,而对照组则训练刚开始心率就快速增加;表明实验组的心脏功能随心脏储存量提高而持续加强,相应其耐力和机体能力的发挥维持时间也较长。
SDRR主要代表心率的瞬时波动性,实验组较对照组有显著提高,表明二年以上的游泳训练可以有效改善自主神经系统的平衡状态,能够更有效的建立迷走神经与交感神经的对立统一关系。
无论是安静和有运动负荷,实验组较对照组心率都有显著降低得到HRV频域分析结果的支持。通过频域分析,发现实验组的功率谱的总面积TP较对照组有增加显著,由于TP代表植物神经整体的整合功能,TP增高表明二年以上的游泳训练可以使整体的植物神经调节功能增强。最为重要的是:代表迷走神经张力的HF成分,实验组较对照组增高非常显著;而与迷走神经和交感神经均有关系的LF成分并无明显改变,因而实验组的LF/HF比值较对照组显著变小。性别方面,实验组和对照组男女生各实验比值均有显著性差异。一般认为心率快慢差异性的发生基础是自主神经对心率的调节作用。在生理状况下,心脏接受交感神经和迷走神经的双重调节,如果交感神经的张力升高伴随迷走神经张力的下降,都会引起心室颤动、IA值下降,引发心动过速与猝死。实验结果表明游泳训练后迷走神经的张力显著增高,而交感神经的张力无明显变化。表明二年以上的游泳训练能明显提高迷走神经的张力并使心率减慢,改善了心脏神经的整体功能状态,提高了心脏的自我保护机制。这对确立游泳为我校的健康体育、终身体育、特色体育项目奠定了坚实的理论基础。


参考文献:
[1] 王瑞元. .运动生理学〔M].北京:人民体育出版社,2002.:76-78.
[2] 佘军标等.一些生理生化指标与主观疲劳感相结合在游泳训练中的监控作用[]].北京体育大学学报,2000 (2):189-190.
[3] 董国珍. 运动负荷的计算方法及其运用[]].沈阳体育学院学报,1988(3):33
[4] 兰润生. 体育与健康教程[M].厦门:厦门大学出版社,2002:88-90.
[5] 罗小兵,朱寄天. 心率变异性分析及其在体育运动中的应用[]]. 成都体育学院学报,1997(3):69.


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