基于決策樹技術(shù)的大學(xué)生體測(cè)成績(jī)分析研究

林藝俊　沈良忠

摘要：近幾年來(lái)，大學(xué)生的體測(cè)成績(jī)一直呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，引起了關(guān)注。該文以我校學(xué)生體測(cè)成績(jī)?yōu)閿?shù)據(jù)樣本，利用決策樹ID3算法基于Weka平臺(tái)進(jìn)行處理后得到的影響大學(xué)生體測(cè)成績(jī)的影響因素，提供大學(xué)生提高體測(cè)成績(jī)的參考。

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)挖掘；決策樹；體測(cè)成績(jī)；Weka

中圖分類號(hào)：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2018）02-0230-02

Research on the Score of College Students Physical Test Based on Decision Tree

LIN Yi-jun， SHEN Liang-zhong*

（School of Information Engineering， Wenzhou Business College， Wenzhou 325000，China）

Abstract： In recent years， the score of college students' physical test has been showing a downward trend which attracted much attention. In this paper， the physical test score of our students are used， and the decision tree ID3 algorithm and the software Weka are adopted to analyze the factors influencing the score of physical test， which can provide good suggestions for the student to improve their physical test score.

Key words： Data Mining； Decision Tree； Score of Physical Test； Weka

現(xiàn)代科技的發(fā)展已經(jīng)很大程度上改變了現(xiàn)代年輕人的生活方式，通過電腦以及各種移動(dòng)終端設(shè)備能夠非常方便的獲取各類信息。但是，我們也發(fā)現(xiàn)現(xiàn)在年輕人也越來(lái)越沉迷于網(wǎng)絡(luò)世界，越來(lái)越多的年輕人更變得越來(lái)越宅，積極主動(dòng)參加戶外運(yùn)動(dòng)或者鍛煉的年輕人變得越來(lái)越少。根據(jù)2014年國(guó)民體質(zhì)監(jiān)測(cè)公報(bào)中有關(guān)全國(guó)學(xué)生體質(zhì)與健康調(diào)研結(jié)果，當(dāng)代大學(xué)生身體素質(zhì)與2010年相比繼續(xù)呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，同時(shí)視力不良檢出率又居高不下，繼續(xù)呈現(xiàn)低齡化傾向，而且各年齡段學(xué)生肥胖檢出率持續(xù)上升[1]。相關(guān)研究表明， 19歲到22歲年齡組的男生在速度、爆發(fā)力、耐力等素質(zhì)指標(biāo)持續(xù)下降，女生指標(biāo)也不容樂觀[2]。一直以來(lái)，國(guó)家教育主管部門都非常重視大學(xué)生的身體素質(zhì)健康問題，國(guó)家教委、國(guó)家體委等相關(guān)部門為了鼓勵(lì)和推動(dòng)學(xué)生積極參加體育鍛煉，特意頒布了《國(guó)家學(xué)生體質(zhì)健康標(biāo)準(zhǔn)》，要求各學(xué)校每學(xué)年開展覆蓋本校各個(gè)年級(jí)學(xué)生關(guān)于該《標(biāo)準(zhǔn)》的測(cè)試工作，其中明確指出普通高中、中等職業(yè)學(xué)校和普通高等學(xué)校學(xué)生畢業(yè)時(shí)，如果測(cè)試的成績(jī)達(dá)不到50分者按肄業(yè)處理[3]。

基于當(dāng)代大學(xué)生體質(zhì)情況對(duì)國(guó)家未來(lái)發(fā)展的重要意義，本文使用決策樹算法對(duì)教務(wù)系統(tǒng)中的體測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，希望能夠得出大學(xué)生體質(zhì)健康檢測(cè)成績(jī)中的各項(xiàng)目對(duì)于成績(jī)影響的結(jié)論，提供大學(xué)生在體測(cè)訓(xùn)練時(shí)進(jìn)行參考，指導(dǎo)大學(xué)生通過平時(shí)的加強(qiáng)鍛煉來(lái)增長(zhǎng)體測(cè)成績(jī)中的短板項(xiàng)目，幫助他們通過體質(zhì)健康測(cè)試，順利畢業(yè)。

1 學(xué)生體測(cè)成績(jī)

1.1 數(shù)據(jù)獲取

本文以2016年第二學(xué)期我校信息工程學(xué)院大三體質(zhì)測(cè)試成績(jī)作為研究對(duì)象，該數(shù)據(jù)從學(xué)校教務(wù)系統(tǒng)導(dǎo)出，數(shù)據(jù)具有高完整性。由于男生和女生的體測(cè)項(xiàng)目有所不同，故將體測(cè)成績(jī)分兩大部分進(jìn)行處理，同時(shí)刪除姓名，班級(jí)等不必要字段，保留各體測(cè)項(xiàng)目的成績(jī)信息，對(duì)于個(gè)別申請(qǐng)免測(cè)學(xué)生信息進(jìn)行刪除，得到可用數(shù)據(jù)，男生部分189條數(shù)據(jù)記錄，女生部分28條數(shù)據(jù)記錄。部分?jǐn)?shù)據(jù)如表1和表2所示。

1.2 數(shù)據(jù)預(yù)處理

由于本文使用決策樹ID3算法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理[4]，因此需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行離散化處理。體測(cè)最后的總成績(jī)滿分為60分，42分以及以上為及格，42分以下為不及格，以42分為臨界點(diǎn)，將及格的成績(jī)記為“Y”，將不及格的成績(jī)記為“N”，將各項(xiàng)體測(cè)成績(jī)按照大于等于80分記錄為“A”，分?jǐn)?shù)小于80分大于等于60分記錄為“B”，小于60分，即本項(xiàng)目成績(jī)不及格的記錄為“C”，一共將數(shù)據(jù)分割為三個(gè)層次。同時(shí)，將各個(gè)項(xiàng)目的列表名字由中文修改為拼音首字母縮寫，如50米跑修改為“WSM”，立定跳遠(yuǎn)修改為“LDTY”，坐位體前屈修改為“ZWTQQ”，男生1000米跑修改為“YQM”，女生800米跑修改為“BBM”，引體向上修改為“YTXS”，仰臥起坐修改為“YWQZ”，將數(shù)據(jù)再次處理后，如下表格3、表格4所示：

2 決策樹算法

決策樹算法作為數(shù)據(jù)挖掘中的一個(gè)重要部分，它是一種特殊但又非常重要的分類器，通過決策樹我們可以將一組無(wú)序、無(wú)規(guī)則，但是有類別標(biāo)號(hào)的樣本中推倒出決策樹的分類規(guī)則。決策樹包含三種結(jié)點(diǎn)，即根節(jié)點(diǎn)、內(nèi)部節(jié)點(diǎn)、葉節(jié)點(diǎn)。決策樹從根節(jié)點(diǎn)到葉節(jié)點(diǎn)的每一條有向性路徑都對(duì)應(yīng)一條分類規(guī)則，因此利用決策樹可以很好地將未知樣本進(jìn)行分類。基于決策樹技術(shù)進(jìn)行成績(jī)數(shù)據(jù)的分析研究，可以讓數(shù)據(jù)分析結(jié)果更為直觀，便于理解[5]。

3 基于決策樹的體測(cè)成績(jī)分析

本文采用Weka軟件中決策樹ID3算法進(jìn)行決策樹分析，根據(jù)所使用不同屬性的數(shù)據(jù)標(biāo)記按有向邊進(jìn)行連接。由于體質(zhì)測(cè)試男生和女生測(cè)試的項(xiàng)目是不同的，因此將數(shù)據(jù)分開進(jìn)行分析。根據(jù)運(yùn)行結(jié)果，男生數(shù)據(jù)得到的決策樹根節(jié)點(diǎn)為YTXS（引體向上），女生數(shù)據(jù)得到的決策樹根節(jié)點(diǎn)為L(zhǎng)DTY（立定跳遠(yuǎn)），生成的決策樹如圖1和圖2所示。endprint

由生成的決策樹可以刊出，男生體質(zhì)測(cè)驗(yàn)五個(gè)項(xiàng)目中最關(guān)鍵的是引體向上，然后依次是一千米長(zhǎng)跑、立定跳遠(yuǎn)、坐位體前屈和50米短跑；女生體質(zhì)測(cè)驗(yàn)五個(gè)項(xiàng)目中，最關(guān)鍵的是立定跳遠(yuǎn)，然后依次是五十米短跑、800米長(zhǎng)跑、坐位體前屈和仰臥起坐。根據(jù)生成的決策樹模型，可以得出以下結(jié)論：

① 男生體質(zhì)測(cè)驗(yàn)起主導(dǎo)因素的是引體向上，其作為一項(xiàng)力量和耐力型的測(cè)驗(yàn)，主要考驗(yàn)?zāi)猩现∪獍l(fā)展水平，握力和上肢力量需要克服自身重力才能完成一次。如果能在該項(xiàng)目上拿到及格以上，對(duì)于通過體育測(cè)試就能較為輕松，但是目前大部分的男生引體向上及格并不是特別多。一千米長(zhǎng)跑項(xiàng)目次之，在長(zhǎng)跑項(xiàng)目上獲得優(yōu)良就能基本上讓體測(cè)順利通過。如果男生在引體向上、一千米長(zhǎng)跑、立定跳遠(yuǎn)這3個(gè)項(xiàng)目上都無(wú)法獲得單項(xiàng)及格，那么即使另外的2個(gè)項(xiàng)目能夠及格，也無(wú)法拿到體測(cè)成績(jī)及格。

② 女生體質(zhì)測(cè)驗(yàn)占主導(dǎo)地位的是立定跳遠(yuǎn)，如果立定跳遠(yuǎn)能拿到良好以上，體測(cè)及格會(huì)較為輕松，如果立定跳遠(yuǎn)單項(xiàng)不及格，那么很有可能會(huì)導(dǎo)致體測(cè)不及格的情況。50米短跑次之，女生在爆發(fā)力上較男生來(lái)說相對(duì)弱一些，如果能在該單項(xiàng)上及格，也能比較容易通過測(cè)試。此外，女生特定的仰臥起坐測(cè)試，對(duì)于女生的成績(jī)影響基本可以忽略。

③ 無(wú)論是男生還是女生來(lái)說，立定跳遠(yuǎn)和長(zhǎng)跑的成績(jī)?cè)隗w測(cè)中都較為重要，如果能夠在這兩個(gè)項(xiàng)目上拿到較好的成績(jī)，體測(cè)及格也會(huì)較為容易。平時(shí)，立定跳遠(yuǎn)只需要一塊平地即可練習(xí)；現(xiàn)代大學(xué)校園基本都有田徑場(chǎng)，長(zhǎng)跑的訓(xùn)練也比較容易，建議學(xué)生可以每天抽空進(jìn)行慢跑活動(dòng)，慢慢調(diào)整自己的步伐，通過持續(xù)的鍛煉提升長(zhǎng)跑成績(jī)。

④ 坐位體前屈作為男女都需要測(cè)試的項(xiàng)目，盡管男生的柔韌性相較于女生相對(duì)較弱，但在體質(zhì)檢測(cè)中對(duì)于主導(dǎo)項(xiàng)目和次主要項(xiàng)目能夠拿到較好成績(jī)的同學(xué)來(lái)說，坐位體前屈的成績(jī)并沒有特別大的影響，但是對(duì)于前兩項(xiàng)中下游的同學(xué)還是有一定影響的，建議大學(xué)生在空閑時(shí)候可以多做作立正后觸摸腳尖的運(yùn)動(dòng)。

4 結(jié)束語(yǔ)

近年來(lái)，大學(xué)生身體素質(zhì)持續(xù)呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)已經(jīng)引起了相關(guān)教育主管部門的重視，各個(gè)也在出臺(tái)相關(guān)的制度鼓勵(lì)學(xué)生積極參與體育鍛煉。本文利用決策樹技術(shù)對(duì)我校學(xué)生體測(cè)成績(jī)進(jìn)行了深入挖掘，通過決策樹模型對(duì)當(dāng)前的體測(cè)成績(jī)所反映的情況進(jìn)行了分析，同時(shí)提出了如果加強(qiáng)體測(cè)成績(jī)的建議，對(duì)學(xué)校教學(xué)管理部門以及學(xué)生的都有積極的參考意義。

參考文獻(xiàn)：

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[3] 中華人民共和國(guó)教育部.教育部關(guān)于印發(fā)《國(guó)家學(xué)生體質(zhì)健康標(biāo)準(zhǔn)（2014年修訂）》的通知 [Z]教體藝[2014]5號(hào)（2014-7-7）

[4] 李四海，張忠文. WEKA中的Id3決策樹算法[J]. 長(zhǎng)春大學(xué)學(xué)報(bào)，2011，21（2）：67-69.

[5] 黃德才.數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)與數(shù)據(jù)挖掘教程[M].清華大學(xué)出版社，2016.endprint