基于可穿戴技術的青少年身體活動與睡眠研究
——以某中學初一學生為例

張姍姍 趙一帆 于座堂 劉光軍 沈曉靚 湯依 徐凱 戴劍松*

(1.南京師范大學附屬中學仙林學校初中部 江蘇南京 210000;2.南京體育學院江蘇南京 210014)

隨著現代科學技術的飛速發展，信息化、智能化的程度不斷提高，人們的生活方式發生了巨大的變化，體力活動逐漸減少，日常活動強度大大降低，大量的靜坐行為成為現代人類生活方式的主要特征之一。通過對發達國家資料的統計分析，發現個人生活習慣因素在慢性非傳染病的病因中占60%。“生活方式病”已經成為危害人類身心健康的頭號殺手［1］，其中處于青少年時期的初中生的日常活動情況也受到巨大影響，故應重新認識當代人的身體健康狀況，這也成為擺在體育及教育工作者面前亟待解決的問題。

然而根據統計數據顯示，全球有80%的青少年沒有進行足夠的身體活動［2］。Schmidt［3］在德國的報告評估顯示，約有20%的青少年的身體活動量達到世衛組織的建議。近年來，黨和政府對青少年體質健康問題高度關注，出臺了大量相關文件以促進青少年體質健康的提升。2021年，中共中央辦公廳、國務院辦公廳印發《關于進一步減輕義務教育階段學生作業負擔和校外培訓負擔的意見》（以下簡稱“雙減”），從多角度綜合治理，提升學生健康水平。世界衛生組織更是提出“世界上最好的運動是步行”，為使人人都能參與健身體育活動，實現全民強身健體的愿景，國家疾病預防控制局、中國疾病預防控制中心、全國愛衛會辦公室提出了“健康一二一”行動。在青少年生長發育的關鍵階段，充足且規律的體育運動會給兒童青少年帶來許多健康益處。培養青少年體育鍛煉行為習慣是一個循序漸進的過程，需要學校、家庭和社會三者相互配合，相輔相成，共同努力。

本文基于“可穿戴設備+華為Research 云平臺”監測系統，調查南京市某中學的部分初一學生以步數、各強度身體活動情況為代表的身體活動行為現狀，以期探索初中生身體活動、久坐行為及睡眠情況特征及其影響因素，為增加中學生身體活動，促進健康提供基礎數據和參考依據。

1 研究對象與方法

1.1 研究對象

本研究采用隨機抽樣的方法選取南京某中學初一年級114名在校學生為研究對象，其中男53名，女生61名，對其日常生活方式、身體活動情況進行了調查。

1.2 研究方法

1.2.1 實驗法

本次調查的對象為南京某中學初一年級114 名學生，要求學生在日常生活過程中24 h（除充電及洗澡外）持續佩戴華為手環6，并由家長每日使用該項目的專用APP進行數據上傳工作。本實驗數據采集自2021年12 月7 日至2021 年12 月20 日，共14 天，涵蓋2 個周末，基本可以代表學生日常作息模式。本研究要求學生身體健康，無明顯生理缺陷和運動禁忌征，能正常進行日常身體活動，本人及其家長愿意配合參與本次調查。本研究在測試前已經獲得南京體育學院倫理委員會的批準，測試前的準備工作嚴格按照相關研究程序有序進行，并向愿意參與本次調查的研究對象的監護人發放知情同意書，詳細介紹本次調查內容和注意事項，在其監護人同意并簽署知情同意書的情況下，將其納入本研究調查樣本。

1.2.2 數理統計法

手環通過藍牙與華為手機相連接，用戶在測試完畢后在手機上通過測試專用APP 上傳數據，上傳后的數據通過HUAWEI Research 云平臺獲取。數據包括：在注冊APP時填寫的身高體重信息；每天的步行數（采集時間間隔：1 min）；每日心率（采集時間間隔：5 s）；每天睡眠時間。數據統計分析采用統計分析軟件SAS JMP Pro 17.0.0，數據使用平均值±標準差（xˉ±s）來表示，采用獨立樣本t檢驗分析不同性別、不同時段的各數據差異，顯著性水平設為P＜0.01。

2 研究結果與分析

2.1 學生基本情況結果分析

學生的基本情況包括身高、體重和身體質量指數（Body Mass Index，BMI）。身體質量指數是國際公認進行超重肥胖篩查的基礎指標，其計算公式為BMI=體重（kg）/身高2（m2）。為更貼近于本研究的測量對象年齡，身體質量指數參照《國家學生體質健康標準（2014版）》［4］。表1為初一學生的BMI標準。

表1 初一學生的BMI標準

參照《國家學生體質健康標準（2014版）》對本次測量人群進行統計，結果如表2 所示。絕大多數學生的體重都保持在正常水平內，達標率為71.93%。從不同性別來看，男生的平均身高、平均體重都高于女生的平均水平。男生BMI 的平均值高于女生，男生的超重肥胖率較高，超1/3 的男生存在超重肥胖現象，而女生超重肥胖的概率為16.4%，不及男生的一半。男生中少數人存在體重過輕的情況。學生身高水平與江蘇省城市學生身高水平接近，體重水平和BMI 水平均高于全省水平。身高體重的發育情況基本符合這一階段學生的實際情況，符合國內當前初一學生的平均生長發育水平。女生在青春期伊始，美的意識開始萌發，可能會出現注意飲食控制體重的情況，故超重肥胖率較低；而男生正處于青春發育期，在飲食上可能出現營養過剩的情況，導致超重肥胖率較高。影響青少年肥胖的因素眾多，主要包括遺傳、家庭環境、飲食、體育鍛煉等因素。另外，不合理的膳食結構和飲食習慣以及靜坐生活方式等因素促進了肥胖的發生。本次被測人群基本符合初一階段學生的健康發育規律，但總體的超重及肥胖率偏高，具體原因仍有待進一步的深入研究。

表2 學生身體形態基本情況

2.2 身體活動情況

2.2.1 步行數總體情況及男女差異

如表3 所示，南京初一男生的平均步數為11 773步，女生為8 878 步，男生總體步數大于女生。無論是在周末還是上學日，男生活動量都多于女生，女生相比男生活動量較低。上海市9～17 歲的青少年步數的調查結果顯示，男生每日平均步數為7 948 步，女生為7 048步，其步數明顯高于上海市9～17歲年齡段的平均步數水平。男生和女生在周末的步數都明顯少于上學日的步數，說明學校的體育課以及課間活動等行為切實有效地提高了學生身體活動水平，體育課的開展對促進身體活動有重要意義。Tudor-Locke［5］聯合多國學者，以美國、澳大利亞和瑞典1 954名6～12歲兒童為研究對象得出結論，推薦女生步數每天應達到12 000步，男生應達到15 000步。如果按照這一標準，男生、女生在上學日和周末的步數均未達到，而女生實際的步行數更少，說明男女生都應該加強身體活動，尤其是女生。建議體育教師在課堂上進一步采取措施，提高女生參與體育活動的主動性和積極性，督促女生更好地執行體育課。同時，建議學校提醒家長，鼓勵或帶領孩子在雙休日積極參加體育活動，努力提高學生在周末的身體活動水平，有效彌補學生在雙休日活動量不足的問題。近年來，國家和社會持續關注青少年運動健康，出臺了系列政策，特別是大課間和“雙減”政策，學生運動鍛煉和體質健康工作不斷強化，學生身體活動水平已經得到了一定程度的改善，呈現良性增長的變化趨勢。

表3 平日和周末日均步數情況

2.2.2 校內各身體活動時段的步行數情況

表4為四種時段下學生的步數及其占日均步數的比例情況。學生在學校內學習的時間為早上7：00至晚上18：00，其中多數時間學生處于靜坐學習狀態。學校開設的體育課、大課間活動是學校日常體育工作的核心，這些時間段也是青少年產生身體活動的重要來源。從表4可見，學校在大課間安排的跑操、跳繩等體育活動切實有效地提高了學生的運動量，對提高學生的身體活動水平具有很大貢獻。該數據也進一步說明了女生活動量小于男生，結果具有統計學意義。

表4 校內各身體活動時段的步行數情況

2.2.3 體育課對當天步行數的影響

有無體育課當天步數差異情況如表5所示。無論是男生，還是女生，在上學日期間，有體育課的當天活動量大于沒有體育課的當天活動量，且具有統計學差異。男生的步數均大于女生，具有統計學差異。本研究數據說明體育課切實提高了學生的身體活動量，學校體育在促進青少年身體活動方面具有不可替代的重要貢獻。其他相關研究同樣也表明了學校體育的重要性。海市中小學生體力活動不足及影響因素調查結果顯示［6］，學校體育活動的舉辦頻率與初中生身體活動參與之間存在正相關關系。國外的研究也表明［7］，學校良好的體育氛圍及體育活動的安排會幫助學生更好地完成建議的身體活動量。

表5 有無體育課的當天步數差異情況

2.2.4 各強度運動時間情況

表6是學生不同強度活動情況。在本研究中，將心率100次/min以下定義為靜坐行為，心率100～130次/min之間定義為低強度運動，心率130次/min以上定義為中高強度運動。按照世界衛生組織的建議，青少年每天至少參加60 min中高強度身體活動［8］。由表6可見，無論男生，還是女生，初一學生都存在中高強度運動不達標的情況，雙休日尤其明顯。此前的研究表明，無論是發達國家，還是發展中國家，能達到體力活動推薦量的青少年比例都需要進一步提高。中高強度身體活動時間是衡量身體活動水平的重要指標，Corder［9］的研究表明青少年平均中高強度運動時間為41 min，而本研究的結果表示，南京市初一學生的高強度運動情況未達到這一平均水平。身體活動不足往往伴隨著靜坐時間過長，二者疊加增加了青少年發生超重和肥胖的概率。學生在周末和上學日靜坐少動時間都過高，上學期間多數處于室內靜坐學習的狀態，而周末則可能與視屏時間過長以及靜坐狀態下完成課余作業時間過長有關。由此，學校體育課的合理設置就更加重要。從性別上來看，男女生主要的差異在于學習日和周末的中高強度運動時長，男生的中高強度運動時長大于女生。多數研究都表明［10-11］，男性在青少年時期的身體活動水平明顯高于女性。學校體育活動中，體育課的中高強度運動部分，女生達標情況通常不如男生，本研究證實了這一假設，如何破解女生運動強度不夠，讓女生更加積極主動地完成體育課的中高強度部分的問題，是對學校體育面臨的重要挑戰。

表6 學生身體活動各個強度時間情況

2.2.5 校內期間各種強度活動時長及其占比情況

表7為學生在校內生活期間幾項主要活動中的靜坐、低強度運動、中高強度運動的時長及占比情況，主要活動主要包括體育課、大課間、課間和午飯時段。體育課人均中高強度運動時長達到了18 min，占45.77%，是一天中的中高強度運動的重要來源，大課間的中高強度運動占比也相當可觀，體育課和大課間相加提供了一天中70%以上的中高強度運動，有效促進了學生的運動量。學生在課間及午飯時存在一定量的中高強度及低強度自主活動時間，但靜坐時長占比最長，建議學生多利用大課間、課間及午飯時間進一步提高自己的活動量和活動強度。

表7 在校期間各強度活動時長及其占比情況

2.2.6 不同性別在校期間各種強度活動時長情況

由表8 可以看出，男生在各個時段參加體育活動的積極性要高于女生，尤其在體育課上，女生在參與中高強度運動時有所懈怠，故低強度活動時長會略高于男生。在體育課實地調研期間也發現部分女生在參與強度較大的體育活動時會出現會較早放棄或未盡全力的情況。建議體育老師在體育課上要采取多種方式來調動女生參與運動的積極性。課間大多數學生仍然選擇在教室里靜坐，極少有人會在課間活動時心率達到130次/min以上。建議學校多鼓勵學生課間走出教室，進行中低強度的運動。

表8 不同性別校內期間各種強度活動時長

2.3 睡眠情況

2.3.1 學習日及周末睡眠情況

學生睡眠時長情況見表9。經統計檢驗，男女生之間學習日和周末的全部睡眠時長沒有差別，女生在周末深睡眠時長略大于男生。教育部規定［12］，根據不同年齡段學生身心發展特點，初中生每天睡眠時間應該達到9 h，然而本次調查顯示，初中生平常上學日期間，無論是男生還是女生，睡眠時長都并不能滿足9 h 時；雙休日學生的睡眠基本達標。蔡業鵬［13］研究指出，初中生在上學期間睡眠不足率為64.38%，初中學段學生睡眠不足現象普遍。上學日睡眠時長不足還跟學業壓力過大有關。

表9 不同性別平日和周末睡眠時長情況

2.3.2 身體活動量與睡眠時長的相關性

在本研究中，將一天的總步數大于12 000 步的情況定義為運動量充足，將總步數小于12 000 步的情況定義為運動量不足。對日常身體活動量與睡眠時長的關系做了聯合調查，主要結果見表10。結果表明：充足的運動量有助于延長睡眠時長及提高睡眠質量，特別對于男生來說，數據具有統計學差異，說明充足運動量對于延長睡眠時長和提高睡眠質量均有幫助。

表10 身體活動量情況與睡眠時長的比較

3 結語

男生的超重肥胖問題較為嚴重，超重肥胖率達到了女生的兩倍以上。學生日常步行數和中等以上強度身體活動時間仍有待提高。學生在校期間的體育課、大課間、課間和午飯往來食堂時段是身體活動的主要時間段，特別是體育課和大課間承擔了大部分身體活動量，提供了70%以上的中高強度運動量。學生在上學日和周末都存在靜坐時間較長的情況，達到了11 h。男生在總體步數及中高強度運動量上顯著大于女生，女生更容易出現活動不足的情況。初中生在平常上學日期間睡眠時間普遍不足，與此同時，運動量較高時，當天的睡眠時長和質量有所改善。