民航飛行學(xué)員航空體育專項器械訓(xùn)練效果實證研究
——基于旋梯訓(xùn)練對基本生理參數(shù)的影響

中國民用航空飛行學(xué)院體育部

人體受到過大或多變的直線加速度或角加速度運動刺激時，常會引起惡心、嘔吐、心跳加速、血壓升高和眩暈等現(xiàn)象[1]，在駕駛或乘坐各類交通工具和宇航器以及參與軍事活動過程中，經(jīng)常會出現(xiàn)上述不適癥狀[2]。從安全角度考慮，這些不良反應(yīng)會極大地影響人體正常完成相關(guān)的工作或任務(wù)。因此，對抗或消除該方面的不良反應(yīng)一直是軍事、航空和航海等領(lǐng)域的研究熱點[3-4]。

生理學(xué)和醫(yī)學(xué)領(lǐng)域研究證實，通過相應(yīng)的訓(xùn)練能夠提高人體適應(yīng)上述環(huán)境的能力，避免出現(xiàn)或減輕不良反應(yīng)，也就是俗稱的習(xí)服。根據(jù)這一特點，軍事航空、航海和民用航空領(lǐng)域都設(shè)計了大同小異的訓(xùn)練方法[5]，能夠提升人體的適應(yīng)能力[6-7]。還有航空類院校的學(xué)者將專項訓(xùn)練與體育課程相結(jié)合，探討了二者的優(yōu)化組合、訓(xùn)練科目選擇和訓(xùn)練強(qiáng)度等問題[8]。本研究通過實驗實證，探討旋梯訓(xùn)練對基本生理參數(shù)的影響，為航空體育器械訓(xùn)練提供可靠的科學(xué)依據(jù)。

一、研究對象、步驟和方法

（一）研究對象

經(jīng)過航空體育器械旋梯訓(xùn)練后，被試人員的生理反應(yīng)。從生理指標(biāo)獲取的難易程度和實用性，主要測量被試者的心率、血壓、自主神經(jīng)反應(yīng)等。另外，實驗過程中也會關(guān)注和記錄被試者的主觀感受。

（二）實驗流程

研究的主要目的是揭示旋梯訓(xùn)練對人體生理參數(shù)的影響，由此實驗流程設(shè)計如下：

1.受試者招募

招募中國民航飛行學(xué)院飛行技術(shù)專業(yè)大一男生100 人，此前未接受過航空體育器械訓(xùn)練（包括旋梯訓(xùn)練、固滾和活滾訓(xùn)練）。

2.技能習(xí)得階段

由從長期從事旋梯訓(xùn)練教學(xué)的專業(yè)體育教師教授使用旋梯的方法（正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)），受試者按照一周 3 次，每次 30 分鐘的計劃進(jìn)行練習(xí)，該階段安排為 30 天。

3.受試者篩選和分組

受試者在技能習(xí)得階段結(jié)束后的第 3 天（期間不進(jìn)行旋梯訓(xùn)練），參加旋梯能力分組測試，測試時間為早上 9：00～11：00。測試前一天，知會所有受試者保證充足睡眠以及測試前進(jìn)食早餐。根據(jù)受試者學(xué)習(xí)技能階段的表現(xiàn)和以往的教學(xué)經(jīng)驗，規(guī)定 3 分鐘，完成 15～20 次，分為 I 組（33 名）；高于 20 次，分為 II 組（50 名）。測試成績低于 15 次者，將不再參與后續(xù)研究，共計11 人。旋梯能力分組測試后 3 天，在未參與劇烈運動的條件下，測量 I 組和 II 組受試者的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)（身高、體重、心率和選擇反應(yīng)時等）。而后，分別完成 1 組×（15 個正轉(zhuǎn)+15 個反轉(zhuǎn)）和 1 組×（20 個正轉(zhuǎn)+20 個反轉(zhuǎn)）后，即刻采集相應(yīng)的生理指標(biāo)（此生理采集點命名為“訓(xùn)練前旋梯運動”）。

4.正式訓(xùn)練和數(shù)據(jù)采集

正式訓(xùn)練時間為三個月，分為兩階段（第 1 個月為第一階段，第 2～3 個月為第二階段）。利用儀器和設(shè)備（見“測試設(shè)備和數(shù)據(jù)采集”）全程監(jiān)控受試者的心率和血壓，并按照實驗設(shè)計，在兩個階段采集受試者的生理指標(biāo)。訓(xùn)練的頻率和強(qiáng)度，具體安排如下：

（1）I 組，訓(xùn)練安排為每周 3 次，每次完成 3 組×（15個正轉(zhuǎn)+15 個反轉(zhuǎn)）。

（2）II 組，訓(xùn)練安排為每周 3 次，每次完成 3 組×（20個正轉(zhuǎn)+20 個反轉(zhuǎn)）。

生理指標(biāo)采集安排在每個階段的最后一周，即第 4 周和第12 周。要求 I 組和 II 組的受試者分別完成1 組×（15 個正轉(zhuǎn)+15 個反轉(zhuǎn)）和 1 組×（20 個正轉(zhuǎn)+20 個反轉(zhuǎn)）后，采集相應(yīng)的生理指標(biāo)，具體采集辦法見“測試設(shè)備和數(shù)據(jù)采集”。另外，在正式訓(xùn)練完成中，I 組和 II 組分別有 5 名和 8 名受試者退出測試。

（三）測試設(shè)備和數(shù)據(jù)采集

1.心率

受試者佩戴心率帶（AH10，Polar，芬蘭）按規(guī)定完成測試，利用心率表（M430，Polar，芬蘭）讀取和記錄運動后即刻的心率。

2.血壓

受試者佩戴腕式血壓計（8900A，魚躍，中國），記錄完成測試后即刻的收縮壓和舒張壓。

3.五次選擇反應(yīng)時

受試者完成測試后，立即完成五次選擇反應(yīng)時測試（FYS-1，上海康為醫(yī)療，中國），并記錄數(shù)據(jù)。

表1 I 組旋梯訓(xùn)練前和旋梯訓(xùn)練兩階段的生理參數(shù)變化（n=28）

表2 II 組旋梯訓(xùn)練前和旋梯訓(xùn)練兩階段的生理參數(shù)變化（n=42）

（四）研究方法

1.專家訪談法

向航空生理學(xué)、運動生理學(xué)和航空院校體育教學(xué)等領(lǐng)域具有副教授及以上職稱專家，經(jīng)驗豐富的民航飛行員（駕齡 10年以上）進(jìn)行訪談。

2.文獻(xiàn)資料法

利用中國知網(wǎng)（CNKI），以“民航飛行學(xué)員”“體能”“航空體育器械”和“旋梯訓(xùn)練”等為關(guān)鍵詞，搜索到 350 多篇學(xué)術(shù)論文進(jìn)行閱讀和梳理，為研究提供了理論支撐。

3.數(shù)量統(tǒng)計法

根據(jù)研究獲得數(shù)據(jù)的特征，采用合理的統(tǒng)計學(xué)方法，并利用 SPSS 21.0 和 EXCEL 處理。

二、結(jié)果

表1表明了 I 組受試者在訓(xùn)練過程中兩個階段的生理指標(biāo)與基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和訓(xùn)練前的差異情況。①心率方面：訓(xùn)練前旋梯運動、訓(xùn)練第一階段和第二階段的心率都與基礎(chǔ)數(shù)據(jù)存在明顯差異；并且上述前三者之間也存在明顯差異。然而，訓(xùn)練后的心率呈現(xiàn)明顯的下降趨勢。② 收縮壓方面：訓(xùn)練前旋梯運動、訓(xùn)練第一階段的收縮壓與基礎(chǔ)數(shù)據(jù)存在明顯差異；訓(xùn)練第二階段的收縮壓與基礎(chǔ)數(shù)據(jù)無明顯差異，與訓(xùn)練前旋梯運動和訓(xùn)練第一階段存在明顯差異。③ 舒張壓方面：四個階段的數(shù)據(jù)之間不存在明顯差異。④五次選擇反應(yīng)時方面：訓(xùn)練前旋梯訓(xùn)練、訓(xùn)練第一階段和第二階段之間不存在差異，都與基礎(chǔ)數(shù)據(jù)存在明顯差異。并且數(shù)據(jù)呈下降趨勢。

表2表明了 II 組受試者在訓(xùn)練過程中兩個階段的生理指標(biāo)與基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和訓(xùn)練前的差異情況。①心率方面：訓(xùn)練前旋梯運動、訓(xùn)練第一階段和第二階段的心率都與基礎(chǔ)數(shù)據(jù)存在明顯差異；且上述前三者之間也存在明顯差異。訓(xùn)練后的心率呈現(xiàn)明顯的下降趨勢。②收縮壓方面：訓(xùn)練前旋梯運動、訓(xùn)練第一階段和第二階段的收縮壓與基礎(chǔ)數(shù)據(jù)存在明顯差異；訓(xùn)練第二階段的收縮壓與訓(xùn)練前旋梯運動和訓(xùn)練第一階段存在明顯差異；訓(xùn)練第一階段與訓(xùn)練前旋梯運動無明顯差異。③舒張壓方面：訓(xùn)練前旋梯運動與基礎(chǔ)數(shù)據(jù)存在明顯差異；其他三者之間無明顯差異。④五次選擇反應(yīng)時方面：訓(xùn)練前旋梯運動、訓(xùn)練第一階段和第二階段都與基礎(chǔ)數(shù)據(jù)存在明顯差異；訓(xùn)練第二階段與訓(xùn)練前旋梯運動存在差異，與訓(xùn)練第一階段無明顯差異。

三、討論

旋梯作為航空體育器械的一種，主要用于人體的旋轉(zhuǎn)訓(xùn)練，其生理基礎(chǔ)是通過旋梯訓(xùn)練，人體對旋轉(zhuǎn)環(huán)境能夠產(chǎn)生習(xí)服。

從數(shù)據(jù)來看，無論 I 組（對旋轉(zhuǎn)相對不適應(yīng)）和 II 組（對旋轉(zhuǎn)相對適應(yīng)）的人群在經(jīng)過旋轉(zhuǎn)訓(xùn)練后，旋梯運動后的即刻心率和收縮壓與訓(xùn)練前旋梯運動和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)存在明顯差異，心率方面的變化與其他學(xué)者的研究結(jié)果相符合[9]。這種差異變化，以及心率和收縮壓降低的變化趨勢，都與通常情況下地面訓(xùn)練的心率和收縮壓的表現(xiàn)保持了一致。另外，除 II 組受試者訓(xùn)練前旋梯運動后舒張壓與基礎(chǔ)數(shù)據(jù)存在差異外，兩組受試者的舒張壓在其他各階段的變化都不存在明顯變化，這說明舒張壓對旋轉(zhuǎn)強(qiáng)度（G 值）刺激不敏感。而且從心率數(shù)據(jù)來看，經(jīng)過旋梯訓(xùn)練后人體產(chǎn)生習(xí)服，實驗采取的旋梯訓(xùn)練強(qiáng)度相對于人體逐漸減小。

選擇反應(yīng)時主要體現(xiàn)了人體的認(rèn)知過程。值得注意的是，經(jīng)過旋梯訓(xùn)練后，人體的反應(yīng)時雖整體有所提升，但并未得到實質(zhì)性的改善，并且與基礎(chǔ)數(shù)據(jù)存在較大差異。

四、結(jié)語

（1）旋梯訓(xùn)練對于人體心血管系統(tǒng)能夠產(chǎn)生習(xí)服作用，旋梯訓(xùn)練能有效滿足飛行學(xué)員的心血管系統(tǒng)的訓(xùn)練。

（2）旋梯訓(xùn)練過程中，可以將生理學(xué)指標(biāo)應(yīng)用到飛行學(xué)員的航空體育器械訓(xùn)練中，用于判斷學(xué)員的訓(xùn)練狀態(tài)和效果。

（3）認(rèn)知過程對飛行員處理突發(fā)事件或情況至關(guān)重要，但旋梯訓(xùn)練對于人體的認(rèn)知過程并未見明顯改善；因此對這方面的訓(xùn)練研究，需做進(jìn)一步探討。