基于函數(shù)編程技術(shù)的大學(xué)生體質(zhì)健康自助評價與指導(dǎo)模板程序設(shè)計

楊守民

1 前言

2019年7月，國務(wù)院成立健康中國行動推進委員會，并印發(fā)《健康中國行動(2019—2030年)》，指出：青少年處在生長發(fā)育的關(guān)節(jié)階段，增強青少年體質(zhì)健康是青少年健康成長和全面發(fā)展的需要，到2022年和2030年，青少年學(xué)生體質(zhì)健康優(yōu)良率分別達到50%和60%以上[1]。要達到這一目標(biāo)，有針對性的強化青少年學(xué)生體育鍛煉，增強體質(zhì)健康，方便快捷的體質(zhì)健康評價和指導(dǎo)手段不可或缺。

當(dāng)前，一些網(wǎng)絡(luò)化大型綜合性學(xué)生體質(zhì)健康評價系統(tǒng)多為學(xué)校用戶，對于學(xué)生個人來說并不方便[2]。隨著科技的不斷進步，智能手機和個人計算機的廣泛普及，為學(xué)生生活帶來了無限便利。Microsoft Office Excel廣泛運用于智能手機和計算機上，是大學(xué)生們常用的表格處理軟件，其功能強大，使用方便[3]。運用Microsoft Office Excel設(shè)計一款體質(zhì)健康自助評價與指導(dǎo)的模板程序，實現(xiàn)大學(xué)生體質(zhì)健康的智能評價和定量指導(dǎo)，為大學(xué)生體質(zhì)健康自測自評和有針對性的進行體質(zhì)健康項目鍛煉提供幫助。

2 研究方法

2.1 文獻法

通過查閱大學(xué)生體質(zhì)健康評價與計算機函數(shù)技術(shù)相關(guān)文獻，結(jié)合日常學(xué)生體質(zhì)健康測試工作經(jīng)驗，明確大學(xué)生體質(zhì)健康自助評價與指導(dǎo)模板程序的工作原理和設(shè)計方案。

2.2 系統(tǒng)分析法

運用系統(tǒng)分析的方法，分析大學(xué)生體質(zhì)健康評價與指導(dǎo)模板程序的構(gòu)成、后臺評價標(biāo)準(zhǔn)表與前臺功能模塊及各功能模塊之間的邏輯關(guān)系與關(guān)聯(lián)機制，厘清模板程序的設(shè)計思路。

2.3 函數(shù)編程法

通過Microsoft Office Excel復(fù)合函數(shù)、函數(shù)嵌套等函數(shù)編程技術(shù)的綜合運用，設(shè)計、編寫大學(xué)生體質(zhì)健康自助評價與指導(dǎo)模板程序。

2.4 實驗法

在函數(shù)編程過程中，通過多次調(diào)試、修改和驗證，確保模板程序的有效性與可靠性。

3 模板程序分析與設(shè)計

根據(jù)大學(xué)生體質(zhì)健康測試評價與指導(dǎo)工作實際，基于程序設(shè)計原理，整個模板程序設(shè)計由前臺可視化交互界面、后臺數(shù)據(jù)庫和模板程序函數(shù)構(gòu)成。前臺可視化交互界面用于人機信息交互；后臺數(shù)據(jù)庫用于存儲大學(xué)生體質(zhì)健康評價標(biāo)準(zhǔn)和指導(dǎo)信息數(shù)據(jù)；模板程序函數(shù)用于建立前臺數(shù)據(jù)與后臺數(shù)據(jù)的函數(shù)關(guān)聯(lián)，實現(xiàn)大學(xué)生體質(zhì)健康自助評價與指導(dǎo)。

3.1 前臺可視化交互界面

根據(jù)模板程序前臺可視化交互界面的視覺可觀性、信息易讀性和交互友好性需要，模板程序前臺可視化交互界面底色分為白色和灰色部分，白色部分為可編輯區(qū)域，用于輸入各類數(shù)據(jù)，灰色部分為鎖定區(qū)域，不可進行任何編輯和更改，用于顯示模板程序自動生成的評價結(jié)果與指導(dǎo)信息；同時，為了直觀顯示學(xué)生各項成績評價得分，得分成績的顯示設(shè)計為不同顏色標(biāo)有準(zhǔn)確數(shù)字的數(shù)據(jù)條顯示，如圖1所示。

圖1 模板程序的前臺界面設(shè)計

前臺可視化交互界面由信息模塊、評價模塊和指導(dǎo)模塊3個基本功能模塊構(gòu)成，其中，信息模塊主要用來填寫學(xué)生的基本信息和測試成績，分別有學(xué)生的姓名、年級、性別、身高、體重、肺活量、50米跑成績、立定跳遠成績、坐位體前屈成績、800/1000米成績、仰臥起坐/引體向上成績，是評價學(xué)生成績的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)[4]；評價模塊通過各評價模塊函數(shù)，建立信息模塊數(shù)據(jù)與評價標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)之間的函數(shù)關(guān)聯(lián)，實現(xiàn)對學(xué)生各項體質(zhì)健康成績進行準(zhǔn)確自動化評價；指導(dǎo)模塊通過指導(dǎo)模塊函數(shù)，建立學(xué)生各項體質(zhì)健康成績與指導(dǎo)信息數(shù)據(jù)之間的函數(shù)關(guān)聯(lián)，實現(xiàn)學(xué)生各項體質(zhì)健康成績的進一步分析，并提出達到更高一級評價等級的量化指導(dǎo)信息，如表1所示。

表1 模板程序功能模塊設(shè)計

3.2 后臺數(shù)據(jù)庫

根據(jù)《國家學(xué)生體質(zhì)健康標(biāo)準(zhǔn)》內(nèi)容，后臺評價標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫可分為9個數(shù)據(jù)表：男生BMI標(biāo)準(zhǔn)、女生BMI標(biāo)準(zhǔn)、大一大二男生單項標(biāo)準(zhǔn)、大一大二女生單項標(biāo)準(zhǔn)、大三大四男生單項標(biāo)準(zhǔn)、大三大四女生單項標(biāo)準(zhǔn)、男生加分標(biāo)準(zhǔn)和女生加分標(biāo)準(zhǔn)和總得分等級表[5]。各評分標(biāo)準(zhǔn)表中除了包括《國家學(xué)生體質(zhì)健康標(biāo)準(zhǔn)》中所含字段外，基于后期成績評價函數(shù)設(shè)計的需要，還擴充了“50米跑負替換”、“1000米跑負替換(秒)”、“800米跑負替換(秒)”等字段，如表2所示。

表2 評價標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫設(shè)計

同時，為了準(zhǔn)確對比、分析學(xué)生當(dāng)前各項目成績與及格線、良好線、優(yōu)秀線之間的具體關(guān)系情況，并根據(jù)具體差距為指導(dǎo)學(xué)生對各項目進行鍛煉，進一步提高成績給出定量化指導(dǎo)信息，模板程序后臺設(shè)計了指導(dǎo)信息數(shù)據(jù)庫，內(nèi)含指導(dǎo)信息數(shù)據(jù)表，包含字段如表3所示。

表3 指導(dǎo)信息數(shù)據(jù)庫設(shè)計

3.3 模板程序函數(shù)

模板程序函數(shù)由評價模塊函數(shù)和指導(dǎo)模塊函數(shù)組成，評價模塊函數(shù)分為得分函數(shù)和等級函數(shù)。這些函數(shù)通過VLOOKUP、if等函數(shù)的嵌套組合，進行函數(shù)編程[6]，最終完成不同測試項目成績的評價，給出鍛煉指導(dǎo)信息。

3.3.1 評價模塊函數(shù)舉例

3.3.1.1 “BMI”成績評價函數(shù)

BMI由身高和體重數(shù)據(jù)手動輸入后自動生成，BMI自動生成后，模板程序?qū)ζ溥M行自動評價，在評價函數(shù)中，得分函數(shù)設(shè)計為：G5=IF(I2=1,VLOOKUP(F5,男生BMI!A$2:C$8,2,TRUE),VLOOKUP(F5,女生BMI!A$2:C$8, 2,TRUE))；等級函數(shù)設(shè)計為：H5=IF(I2=1,VLOOKUP(F5,男生BMI!A$2:C$8,3,TRUE), VLOOKUP(F5,女生BMI!A$2:C$8,3,TRUE))。

3.3.1.2 “50米跑”成績評價函數(shù)

50米跑成績由手動輸入后，模板程序?qū)ζ溥M行自動評價，在評價函數(shù)中，得分函數(shù)設(shè)計為：G7=IF(G2<42.5,IF(I2=1,VLOOKUP(D15,大1.2男生標(biāo)準(zhǔn)!J$2:M$22,3,TRUE),VLOOKUP(D15,大1.2女生標(biāo)準(zhǔn)!J$2:M$22,3, TRUE)),IF(I2=1,VLOOKUP(D15,大3.4男生標(biāo)準(zhǔn)!J$2:M$22,3,TRUE),VLOOKUP(D15,大3.4女生標(biāo)準(zhǔn)!J$2:M$22,3,TRUE)))，等級函數(shù)設(shè)計為：H7=IF(G2<42.5,IF(I2=1, VLOOKUP(D15,大1.2男生標(biāo)準(zhǔn)!J$2:M$22,4,TRUE),VLOOKUP(D15,大1.2女生標(biāo)準(zhǔn)!J$2: M$22,4,TRUE)),IF(I2=1,VLOOKUP(D15,大3.4男生標(biāo)準(zhǔn)!J$2:M$22,4,TRUE),VLOOKUP(D15,大3.4女生標(biāo)準(zhǔn)!J$2:M$22,4,TRUE)))。

3.3.1.3 總成績評價函數(shù)

總成績評價由模板程序自動生成，在評價函數(shù)中，總得分函數(shù)設(shè)計為：G12=IF(I2=1,ROUND(G5*0.15+G6*0.15+G7*0.2+G8*0.1+G9*0.1+G10*0.2+G11*0.1+E19+G19,1),ROUND(G5*0.15+G6*0.15+G7*0.2+G8*0.1+G9*0.1+G10*0.2+G11*0.1+D19+F19,1))，總等級函

數(shù)設(shè)計為：H12=VLOOKUP(G12,總得分等級!A$1:B$9, 2,TRUE)。

3.3.2 指導(dǎo)模塊函數(shù)舉例

3.3.2.1 “BMI”成績指導(dǎo)函數(shù)

以學(xué)生當(dāng)前BMI成績與及格線、良好線、優(yōu)秀線分別進行自動化對比，分析出具體差距，提出定量化指導(dǎo)信息，指導(dǎo)函數(shù)設(shè)計為：I5=IF(P5="",“您的成績已經(jīng) 優(yōu)秀 啦”,IFS(K5<=F5,“再進步”&ABS(L5)&“成績就及格啦”,M5<=F5,“再進步”&ABS(N5)&“成績就良好啦”,O5<=F5,“再進步”&ABS(P5)&“成績就優(yōu)秀啦”))。

3.3.2.2 “50米跑”成績指導(dǎo)函數(shù)

以學(xué)生當(dāng)前50米跑成績與及格線、良好線、優(yōu)秀線分別進行自動化對比，分析出具體差距，提出定量化指導(dǎo)信息，指導(dǎo)函數(shù)設(shè)計為：I7=IF(P7="",“您的成績已經(jīng)優(yōu)秀啦”,IFS(K7<=F7,“再進步”&ABS(L7)&“秒”&“成績就及格啦”,ABS(M7)<=F7,“再進步”&N7&“秒”&“成績就良好啦”,O7<=F7,“再進步”&ABS(P7)&“秒”&“成績就優(yōu)秀啦”))。

3.3.2.3 總成績指導(dǎo)函數(shù)

以學(xué)生當(dāng)前總成績與及格線、良好線、優(yōu)秀線分別進行自動化對比，分析出具體差距，提出定量化指導(dǎo)信息，指導(dǎo)函數(shù)設(shè)計為：I12=“您成績突破最快的項目是”&SUBSTITUTE(S5,“：”,“抓緊練習(xí)吧!”)。

4 模板程序效能檢測

4.1 環(huán)境的適應(yīng)性檢驗

將模板程序在不同Windows版本計算機操作系統(tǒng)上進行實驗，模板程序均能良好運轉(zhuǎn)，將模板程序在不同Android版本移動智能設(shè)備系統(tǒng)上進行實驗，模板程序同樣均能良好運行，證明了模板程序具有良好的環(huán)境適應(yīng)性。

4.2 數(shù)據(jù)的可靠性檢驗

隨機抽取2021年某高校100名學(xué)生的體質(zhì)健康成績對模板程序進行驗證，模板程序評價結(jié)果與教育部學(xué)生體質(zhì)健康網(wǎng)數(shù)據(jù)進行對比，準(zhǔn)確率100%，指導(dǎo)信息數(shù)據(jù)經(jīng)計算、統(tǒng)計，準(zhǔn)確率100%，充分驗證了模板程序成績評價與指導(dǎo)信息的數(shù)據(jù)可靠性。

4.3 操作的快捷性檢驗

隨機抽取某高校20名學(xué)生，分兩組對自己的體質(zhì)健康測試成績進行評價和指導(dǎo)，第一組10名同學(xué)作為實驗組，采用模板程序進行評價和指導(dǎo)，第二組10名同學(xué)作為對照組，采用人工查表進行評價和指導(dǎo)，經(jīng)過對比實驗,實驗組同學(xué)完成自己的體質(zhì)健康測試成績評價與指導(dǎo)，用時平均為16.8秒，而對照組同學(xué)完成自己的體質(zhì)健康測試成績評價與指導(dǎo)，用時平均為272.6秒，實驗組的效率是對照組的16.2倍。充分驗證了模板程序具有良好的交互快捷性。

5 結(jié)論

基于函數(shù)編程技術(shù)，設(shè)計的大學(xué)生體質(zhì)健康自助評價與指導(dǎo)模板程序，由前臺可視化交互界面、后臺數(shù)據(jù)庫和模板函數(shù)構(gòu)成。前臺可視化交互界面包含三個基本功能模塊：信息模塊、評價模塊和指導(dǎo)模塊；后臺數(shù)據(jù)庫由評價標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫和指導(dǎo)信息數(shù)據(jù)庫兩個數(shù)據(jù)庫構(gòu)成，分別包含9個評價標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)表和1個指導(dǎo)信息數(shù)據(jù)表。整個模板程序通過8個成績評價復(fù)合函數(shù)語句及8個成績指導(dǎo)復(fù)合函數(shù)語句，分別建立各模塊數(shù)據(jù)與后臺數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)，實現(xiàn)大學(xué)生體質(zhì)健康的單項及綜合成績智能評價，提出達到更高一級評價等級的量化指導(dǎo)信息。

模板程序前臺可視化交互界面各功能模塊區(qū)域分明，評價結(jié)果數(shù)圖并茂，指導(dǎo)信息簡明清晰，具有良好的人機交互性、視覺可觀性、信息易讀性。實驗表明：(1)模板程序在計算機Windows系統(tǒng)及智能移動設(shè)備Android系統(tǒng)中均可良好運行，具有良好的環(huán)境適應(yīng)性；(2)模板程序的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確率為100%，具有較高的數(shù)據(jù)可靠性；(3)實驗組的效率是對照組的16.2倍，模板程序具有良好的交互快捷性。模板程序可以有效方便大學(xué)生體質(zhì)健康自測自評，指導(dǎo)大學(xué)生有針對性的進行體質(zhì)健康鍛煉，進一步提高體質(zhì)健康測試成績。