大學(xué)生健康素質(zhì)綜合評估灰色關(guān)聯(lián)模型研究

李鳳英

(湖北工程學(xué)院 體育學(xué)院，湖北 孝感 432000)

2017年10月18日至24日，中共十九大提出實施健康中國戰(zhàn)略，堅持預(yù)防為主，深入開展愛國衛(wèi)生運動，倡導(dǎo)健康文明生活方式，預(yù)防控制重大疾病。2020年9月，國家體育總局和教育部聯(lián)合印發(fā)《關(guān)于深化體教融合促進(jìn)青少年健康發(fā)展的意見》以來，各地體育部門和教育部門創(chuàng)新思路，多措并舉，針對體教融合的難點、痛點，在保障青少年體育鍛煉時間、暢通體校學(xué)生升學(xué)渠道、豐富青少年體育賽事供給等方面進(jìn)行了探索，積累了經(jīng)驗[1]。作為即將踏入社會的大學(xué)生，肩負(fù)著為經(jīng)濟社會發(fā)展做貢獻(xiàn)的重任，其健康的身體是工作和生活的基礎(chǔ)。然而，據(jù)了解，截至2020年，我國三成大學(xué)生體質(zhì)健康不及格，大學(xué)生健康素質(zhì)現(xiàn)狀堪憂！為改善這種狀況，有必要以高校大學(xué)生體質(zhì)測試數(shù)據(jù)為依據(jù)，在衡量大學(xué)生健康水平的各測試項目標(biāo)準(zhǔn)模式值與影響大學(xué)生健康的各項評估指標(biāo)成績之間建立一個灰色關(guān)聯(lián)模型，運用灰色系統(tǒng)關(guān)聯(lián)分析方法對大學(xué)生健康素質(zhì)灰色系統(tǒng)指標(biāo)值進(jìn)行量化研究，為學(xué)校體育、健康教育和衛(wèi)生等相關(guān)部門提供更準(zhǔn)確的決策信息參考，以便有目的、有計劃、有組織地實施針對性運動干預(yù)與健康教育，以提高大學(xué)生健康水平。

1 大學(xué)生健康素質(zhì)灰色綜合評估的層次結(jié)構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn)模式指標(biāo)

根據(jù)我國高校當(dāng)前采用的大學(xué)生體質(zhì)健康評價體系，用身體形態(tài)(身高、體重)、身體機能(肺活量)、身體素質(zhì)(50 m、立定跳遠(yuǎn)、坐位體前屈、引體向上/仰臥起坐、800 m跑/1000 m跑)三個方面綜合評價大學(xué)生的體質(zhì)健康水平，依次建立大學(xué)生體質(zhì)健康水平綜合評價的層次結(jié)構(gòu)。權(quán)重指數(shù)采用現(xiàn)在試行的《大學(xué)生體質(zhì)健康標(biāo)準(zhǔn)》中對各測試項目的權(quán)重劃分，七個評價指標(biāo)權(quán)重向量為：W=(0.15，0.15，0.2，0.1，0.1，0.1，0.2)T。大學(xué)生體質(zhì)健康灰色綜合評估的層次結(jié)構(gòu)及權(quán)重如圖1所示。其中，身體形態(tài)用身體質(zhì)量指數(shù)(BMI)=體重(kg)/身高(m2) 表示，BMI指數(shù)在17.9～23.9(男生)、17.2～23.9(女生) 的范圍內(nèi)波動，表明身體形態(tài)發(fā)育正常。如果根據(jù)指標(biāo)極性來確定標(biāo)準(zhǔn)模式值的話，那么身體質(zhì)量指數(shù)(BMI)就屬于適中性極性，可取平均值。在衡量大學(xué)生健康素質(zhì)的指標(biāo)體系中，肺活量、立定跳遠(yuǎn)、引體向上/仰臥起坐、坐位體前屈為極大值極性，即高優(yōu)指標(biāo)，取極大值。50 m、800 m跑/1000 m跑為極小值，即低優(yōu)指標(biāo)，取極小值[2]。

圖1 大學(xué)生體質(zhì)健康水平綜合評價層次結(jié)構(gòu)及各層次權(quán)重

2 大學(xué)生健康素質(zhì)綜合評估灰色關(guān)聯(lián)模型的構(gòu)建

基于灰色系統(tǒng)理論，采用灰色關(guān)聯(lián)度分析方法創(chuàng)建大學(xué)生健康素質(zhì)灰色評估指標(biāo)；對大學(xué)生健康素質(zhì)各指標(biāo)測定值無量綱化；求各指標(biāo)測定值與標(biāo)準(zhǔn)模式值之間的關(guān)聯(lián)系數(shù)；計算關(guān)聯(lián)度及關(guān)聯(lián)序；創(chuàng)建大學(xué)生健康素質(zhì)綜合評定的灰色關(guān)聯(lián)模型，明確規(guī)律和形成量化結(jié)論。具體步驟如下：

1)收集大學(xué)生健康測試數(shù)據(jù)，確定參考數(shù)列和比較數(shù)列。反映大學(xué)生健康素質(zhì)特征的數(shù)據(jù)序列，稱為參考數(shù)列。參考數(shù)列是一個理想的比較標(biāo)準(zhǔn)，以各指標(biāo)的最優(yōu)值構(gòu)成。記作：X0={X0(k)，k=1，2，…，m}；影響大學(xué)生健康素質(zhì)的因素組成的數(shù)據(jù)序列，稱為比較數(shù)列，記為：Xi={Xi(k)，k=1，2，…，m}，i=1，2，……，n；m為指標(biāo)的個數(shù)，n為被評價對象的個數(shù)。

2)對指標(biāo)分析數(shù)據(jù)進(jìn)行無量綱化處理。由于反映大學(xué)生健康素質(zhì)的各個指標(biāo)單位不同，不便于比較或在比較時難以得到正確的結(jié)論。因此在進(jìn)行灰色關(guān)聯(lián)度分析時，一般都要進(jìn)行無量綱化的數(shù)據(jù)處理。常用的無量綱化處理方法有均值法和初值法，其計算公式分別為：

k=l，2，……，m

3)計算比較序列與參考序列對應(yīng)元素的絕對值差及最大值和最小值。

絕對值差：△0i(k)=|X0(k)-Xi(k)|

(i=1，2，……，n；k=1，2，……，m)

最大值：M=maxmax|X0(k)-Xi(k)|

最小值：m=minmin|X0(k)-Xi(k)|

4)計算每個比較序列與參考序列對應(yīng)元素的關(guān)聯(lián)系數(shù)。

ξ(k)=

3 大學(xué)生健康素質(zhì)灰色系統(tǒng)綜合評估實例解析

根據(jù)上述灰色關(guān)聯(lián)模型構(gòu)建的流程，本文以某高校2021年大三年級共1202名男大學(xué)生體質(zhì)健康測試數(shù)據(jù)為例，按照千分之一的比例隨機抽取12名學(xué)生體測成績，運用灰色關(guān)聯(lián)分析對他們的體質(zhì)健康狀況進(jìn)行綜合評估。12名大三男生體測成績原始數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 某高校12名男大學(xué)生體質(zhì)測試原始數(shù)據(jù)

1)確定標(biāo)準(zhǔn)模式的指標(biāo)集及對原始數(shù)據(jù)的規(guī)范化處理。在表1中，標(biāo)準(zhǔn)模式值是以某高校同年齡同性別的測試成績并結(jié)合影響大學(xué)生健康素質(zhì)的各個不同指標(biāo)的極性確定而成[4-5]。由標(biāo)準(zhǔn)模式值組成的數(shù)據(jù)數(shù)列被稱為參考數(shù)列X0。

X0=(X0(1)，X0(2)，……，X0(7))=(22.4，4542，7.2，2.60，20.0，12，3.29)。

影響大學(xué)生健康素質(zhì)的各個不同指標(biāo)組成的數(shù)據(jù)序列為比較數(shù)列Xi。

Xi=(Xi(1)，Xi(2)，……，Xi(7))，i=1，2，……，12。

為了科學(xué)地評定大學(xué)生的體質(zhì)健康狀況，就需要將各個學(xué)生的測試項目成績與標(biāo)準(zhǔn)模式值進(jìn)行灰色關(guān)聯(lián)度分析，再通過加權(quán)得到綜合關(guān)聯(lián)度，通過比較關(guān)聯(lián)度的大小綜合進(jìn)行評估。灰色關(guān)聯(lián)分析法是指X0受到多種因素Xi的影響，利用因素Xi對X0的灰關(guān)聯(lián)度來表示Xi對X0影響的方法。在進(jìn)行灰色關(guān)聯(lián)分析之前，有必要對測試的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，使其消除量綱和具有可比性。本文采用原始數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)之比消除量綱，那么參考數(shù)列無量綱化結(jié)果為X0=(1，1，1，1，1，1，1)，比較數(shù)列無量綱化結(jié)果如表2所示。

表2 大學(xué)生體質(zhì)健康指標(biāo)測量數(shù)據(jù)無量綱化結(jié)果

2)計算各指標(biāo)與標(biāo)準(zhǔn)模式值之間的灰色關(guān)聯(lián)度。在灰色關(guān)聯(lián)系數(shù)計算之前，需要先對表2進(jìn)行差值(|X0(k)-Xi(k)|)計算，可得表3，進(jìn)一步計算得：

M=maxmax|X0(k)-Xi(k)|=max(0.7500，0.1667，0.7500，0.4167，0.8333，0.5833，0.9167，0.2873，0.4154，0.9050，0.5833，0.3175)=0.9167

m=minmin|X0(k)-Xi(k)|=min(0.0556，0.0061，0.0491，0.0022，0.0089，0.0139，0.0139，0.0030，0.0000，0.0268，0.0350，0.0179)=0，取分辨系數(shù)ρ=0.05，可得到第一名學(xué)生的灰色關(guān)聯(lián)度值：

ξ(1)=(0+0.5×0.9167)/(0.2001+0.5×0.9167)=0.6961

ξ(2)=(0+0.5×0.9167)/(0.5960+0.5×0.9167)=0.4347

ξ(3)=(0+0.5×0.9167)/(0.0556+0.5×0.9167)=0.8918

ξ(4)=(0+0.5×0.9167)/(0.1346+0.5×0.9167)=0.7730

ξ(5)=(0+0.5×0.9167)/(0.1750+0.5×0.9167)=0.7237

ξ(6)=(0+0.5×0.9167)/(0.7500+0.5×0.9167)=0.3793

ξ(7)=(0+0.5×0.9167)/(0.2584+0.5×0.9167)=0.6395

同理可得其他各值，見表4。

表4 大學(xué)生體質(zhì)健康指標(biāo)測量數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)模式值的灰色關(guān)聯(lián)度

由表4中的灰色關(guān)聯(lián)系數(shù)，可知每個體質(zhì)健康衡量指標(biāo)與學(xué)生體質(zhì)健康水平的關(guān)聯(lián)度，關(guān)聯(lián)度越大，表明它對體質(zhì)健康的影響就越大。比如01號學(xué)生，對體質(zhì)健康水平影響比較大的有50 m跑、立定跳遠(yuǎn)和坐位體前屈。表明速度、下肢爆發(fā)力和柔韌性這些身體素質(zhì)指標(biāo)是提高學(xué)生體質(zhì)健康水平較為關(guān)鍵的因素。表4中的數(shù)據(jù)還顯示，雖然01號學(xué)生的引體向上和肺活量與標(biāo)準(zhǔn)模式值之間關(guān)聯(lián)系數(shù)都在0.5以下，但也不可忽視，因為根據(jù)當(dāng)前學(xué)生身體健康發(fā)展?fàn)顩r，學(xué)生的上肢力量及心肺功能有呈下降趨勢，所以仍然應(yīng)該引起高度重視。再比如09號學(xué)生，灰色關(guān)聯(lián)系數(shù)從大到小排名前三的分別是引體向上、1000 m跑和50 m跑。說明此位學(xué)生的上肢力量、心血管功能及速度與體質(zhì)健康關(guān)系較大，應(yīng)引起足夠的重視。

R11=1/12(0.6961+0.7857+0.9032+0.7918+…+0.9624)=0.8508

R21=1/12(0.4347+0.7703+0.6490+0.9952+…+0.5908)=0.6822，同理計算出：R31=0.8778，R32=0.7965，R33=0.6610， R34=0.5476， R35=0.7906。根據(jù)各項指標(biāo)關(guān)聯(lián)度大小排序：R31?R11?R32?R35?R21?R33?R34，即50 m跑，身高、體重，立定跳遠(yuǎn)，1000 m跑，肺活量，坐位體前屈和引體向上[6]。說明影響12名男大學(xué)生體質(zhì)健康水平的主要因素是速度素質(zhì)、身體形態(tài)及下肢爆發(fā)力。這與文獻(xiàn)[7]的研究結(jié)果基本吻合。盡管柔韌性和上肢肌肉力量對體質(zhì)健康的影響最弱，但這或許跟她們在測試之前的短期訓(xùn)練準(zhǔn)備有關(guān)，所以并不能因此而忽視這方面的堅持鍛煉。

3)計算綜合關(guān)聯(lián)系數(shù)及關(guān)聯(lián)序。根據(jù)大學(xué)生體質(zhì)健康各指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)計算身體形態(tài)、身體機能和身體素質(zhì)各指標(biāo)的關(guān)聯(lián)系數(shù)(R1、R2和R3)及綜合關(guān)聯(lián)度R。其中R1=R11，R2=R21，R3=R31×0.2+R32×0.1+R33×0.1+R34×0.1+R35×0.2，綜合關(guān)聯(lián)度R=(R1×0.15)+(R2×0.15)+(R3×0.7)所得，見表5。

表5 大學(xué)生體質(zhì)健康各指標(biāo)關(guān)聯(lián)系數(shù)及綜合關(guān)聯(lián)度

按照綜合關(guān)聯(lián)度的大小得到12名學(xué)生的體質(zhì)健康水平由優(yōu)到劣的排名： R04?R02?R08?R12?R07?R09?R11?R06?R05?R10? R03?R01。

4 結(jié)束語

運用灰色關(guān)聯(lián)模型綜合評估大學(xué)生的健康素質(zhì)狀況，通過關(guān)聯(lián)系數(shù)大小判斷衡量大學(xué)生健康的指標(biāo)對其健康水平的影響程度，明確自己的健康等級及個體間的排名，可以讓學(xué)生充分了解自己的體質(zhì)健康水平和個體間的差異，從而強化學(xué)生的健康意識，有針對性地進(jìn)行體育鍛煉。而且，這種灰色關(guān)聯(lián)方法在大學(xué)生體質(zhì)測試及健康數(shù)據(jù)分析中的應(yīng)用，有效地解決了各項目測試在換算成分?jǐn)?shù)的過程中造成的原始信息丟失和評價標(biāo)準(zhǔn)不合理造成的區(qū)分度不夠等問題，相對于傳統(tǒng)的數(shù)理統(tǒng)計方法而言，此方法對樣本數(shù)據(jù)要求量不大，計算簡單易行，結(jié)果客觀、可靠，因而值得推廣應(yīng)用。