校園足球?qū)Υ龠M(jìn)青少年體育素養(yǎng)形成的研究
——以天津市中小學(xué)為例

孫玉金

1 引言

體育素養(yǎng)指人類在生命過(guò)程中獲得利于全人生存發(fā)展的運(yùn)動(dòng)要素的綜合，包括體育意識(shí)、體育知識(shí)、體育行為、體育技能、體質(zhì)水平等[1]。青少年的體育素養(yǎng)，是社會(huì)文明進(jìn)步的重要標(biāo)志，是一個(gè)國(guó)家綜合國(guó)力的體現(xiàn)。提高青少年體育素養(yǎng)是“功在當(dāng)代，利在千秋”的偉大工程，全社會(huì)都應(yīng)當(dāng)關(guān)注，學(xué)校體育更加責(zé)無(wú)旁貸，學(xué)校范圍內(nèi)青少年的體育學(xué)習(xí)及體質(zhì)健康狀況等可反映其的體育素養(yǎng)[2-3]，可以說(shuō)學(xué)校體育在培養(yǎng)青少年體育素養(yǎng)方面有著不可替代的作用。而校園足球作為國(guó)家發(fā)展戰(zhàn)略，被作為重點(diǎn)工作全面推進(jìn)，是當(dāng)下我國(guó)各中小學(xué)學(xué)校體育重點(diǎn)工作。因此探尋校園足球與青少年體育素養(yǎng)的相關(guān)性顯得十分重要。去趨勢(shì)互相關(guān)分析法(Detrended Cross-correlation Analysis，簡(jiǎn)稱 DCCA)是對(duì)去趨勢(shì)波動(dòng)分析法(Detrended fluctuation analysis，簡(jiǎn)稱DFA)的一個(gè)拓展和延伸，主要用于對(duì)兩組非平穩(wěn)時(shí)間序列之間的相關(guān)性進(jìn)行分析[4]，校園足球技能與青少年體育素養(yǎng)均是一個(gè)積累性指標(biāo)，各自的提升不可一蹴而就，本文擬運(yùn)用層次分析法(Analytic Hierarchy Process，簡(jiǎn)稱 AHP)和 DCCA 去趨勢(shì)互相關(guān)分析法，探究校園足球與青少年體育素養(yǎng)的相關(guān)性，以便為中小學(xué)依托校園足球，加強(qiáng)為青少年體育素養(yǎng)的培養(yǎng)提供參考依據(jù)。

2 青少年體育素養(yǎng)影響因素重要度評(píng)價(jià)

2.1 層次分析結(jié)構(gòu)模型構(gòu)建

青少年體育素養(yǎng)由青少年的體育知識(shí)、體育意識(shí)、體育行為、體質(zhì)水平、體育技能、體育品德、體育個(gè)性等要素組成，是青少年在遺傳先天性因素的基礎(chǔ)之上通過(guò)后天的社會(huì)因素、環(huán)境以及運(yùn)動(dòng)能力等綜合形成的一種青少年運(yùn)動(dòng)素質(zhì)[5-7]。學(xué)校體育是當(dāng)下我國(guó)提高青少年體育素養(yǎng)的重要路徑。學(xué)校體育具有基礎(chǔ)性、普及性和系統(tǒng)性的特征，目前我國(guó)中小學(xué)各年級(jí)段學(xué)校體育的組織形式主要有以下五個(gè)方面：(1)學(xué)校體育教學(xué)：主要以體育課的形式開展；(2)課外體育活動(dòng)：由學(xué)校為單位組織或者各個(gè)班級(jí)學(xué)生自行組織開展，活動(dòng)的主要目的是進(jìn)行體育鍛煉；(3)各種比賽運(yùn)動(dòng)隊(duì)訓(xùn)練和體育比賽：如班級(jí)比賽、校級(jí)比賽、選拔賽及地區(qū)性或全國(guó)性的體育比賽等；(4)早操和課間操活動(dòng)；(5)制定科學(xué)的作息時(shí)間和保健措施[8-10]。由此，研究學(xué)校體育對(duì)青少年體育素養(yǎng)影響因素重要度的大小問(wèn)題就是分析一個(gè)多目標(biāo)、非結(jié)構(gòu)化的決策問(wèn)題，符合AHP法的適用條件。圖1為運(yùn)用AHP方法對(duì)文獻(xiàn)及收集到的數(shù)據(jù)整理所得的青少年體育素養(yǎng)層次結(jié)構(gòu)模型。

圖1 青少年體育素養(yǎng)層次結(jié)構(gòu)模型Graph 1 Hierarchical structure model of youth sports literacy

2.2 各層次判斷矩陣構(gòu)建

對(duì)體育知識(shí)A1、體育意識(shí)A2、體育行為A3、體育水平A4、體育技能A5、體育品德A6、體育個(gè)性A7、1千米B1、八百米 B2、立定跳遠(yuǎn) B3、跳高 B4、跳繩B5、仰臥起坐 B6、籃球 B7、校園足球 B8、排球B9、早操和課間操B10、科學(xué)的作息時(shí)間和保健措施B11等屬性按照1-9標(biāo)度法進(jìn)行重要性賦值，進(jìn)而構(gòu)造出層次模型中的判斷矩陣。

圖2 青少年體育素養(yǎng)層次結(jié)構(gòu)模型判斷矩陣Graph 2 Judgment matrix of hierarchical structure model of adolescent sports literacy

2.3 層次排序及一致性檢驗(yàn)

通過(guò)求解判斷矩陣來(lái)進(jìn)行一致性檢驗(yàn)和計(jì)算權(quán)向量，其中各判斷矩陣一致性系數(shù)CR的計(jì)算公式如下：

通常認(rèn)為，當(dāng)CR＜0.1時(shí)判斷矩陣的一致性是可以接受的，各判斷矩陣的最大特征根及一致性指標(biāo)如下表1所示。

表1 各判斷矩陣最大特征根及一致性指標(biāo)Table 1 Maximumeigenroot and consistency index of judgment matrix

(1)各判斷矩陣Y、A1、A2、A3、A4、A5、A6、A7的 CR 值分別為 1.12e-16、0.0674、0.0754、0.0729、0.0897、0.0977、0.0714、0.0728 均小于 0.1，各判斷矩陣的一致性是可以接受的；

(2)判斷矩陣Y的權(quán)重向量：Y*=[0.1429，0.1429，0.1429，0.1429，0.1429 0.1429，0.1429] ， 體育知識(shí)、體育意識(shí)、體育行為、體育水平、體育技能、體育品德、體育個(gè)性對(duì)青少年體育素養(yǎng)的權(quán)重相同，均為0.1429；

表2 評(píng)價(jià)指標(biāo)層總排序結(jié)果Table 2 Total ranking results of evaluation index level

3 校園足球技能與青少年體育素養(yǎng)的相關(guān)性DCCA分析

一般而言，校園足球技能主要從學(xué)生對(duì)足球的球感、運(yùn)球能力、踢球、身體素質(zhì)和參加足球比賽的能力等方面來(lái)綜合評(píng)價(jià)學(xué)生[11]，本研究有關(guān)學(xué)生足球技能的數(shù)據(jù)也主要以這幾方面為主，并選用了2016年試用的《學(xué)生足球運(yùn)動(dòng)技能等級(jí)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》，采用分層隨機(jī)抽樣的方法在天津市中小學(xué)校園足球特色學(xué)校、開展校園足球?qū)W校及未開展校園足球的學(xué)校的2 000名學(xué)生中進(jìn)行了測(cè)試，收回有效數(shù)據(jù)1 500份，各測(cè)試項(xiàng)及占比如表3所示：

表3 校園足球測(cè)試項(xiàng)及比例Table 3 Campus football test items and proportion

體質(zhì)健康數(shù)據(jù)則主要依據(jù)學(xué)生體質(zhì)健康的評(píng)價(jià)指標(biāo)，采集學(xué)生形體、身體機(jī)能以及身體素質(zhì)等方面的數(shù)據(jù)。本研究選用2016年修訂的《國(guó)家學(xué)生體質(zhì)健康標(biāo)準(zhǔn)》測(cè)試數(shù)據(jù)，各測(cè)試項(xiàng)及占比如表4所示：項(xiàng)和為：

表4 青少年體育素養(yǎng)測(cè)試項(xiàng)及比例Table 4 Test items and proportions of adolescent sports literacy

(1)把校園足球技能等級(jí)序列值與體質(zhì)健康序列值依次劃分成N-n段可重疊的數(shù)值段，每一個(gè)數(shù)據(jù)段內(nèi)含有n+1個(gè)數(shù)據(jù)，每一個(gè)數(shù)據(jù)段的數(shù)據(jù)始于i結(jié)束于i+n[12]。

(2)運(yùn)用最小二乘法對(duì)數(shù)據(jù)段內(nèi)的n+1個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，即得到校園足球技能等級(jí)序列值與體i+n)。

(3)利用計(jì)算各數(shù)據(jù)段內(nèi)殘差序列協(xié)方差的方法消除數(shù)據(jù)段的局部趨勢(shì)，具體的計(jì)算公式如下：

對(duì)計(jì)算所得的所有協(xié)方差求均值并開方，獲得標(biāo)準(zhǔn)去趨勢(shì)波動(dòng)函數(shù)DFA、DCCA耦合波動(dòng)函數(shù)，具體的計(jì)算公式如下：

如果校園足球技能等級(jí)序列值與體質(zhì)健康序列值在某一時(shí)間尺度n上存在某種相互作用，則耦合冪律關(guān)系：

在上述分析結(jié)果的基礎(chǔ)上，持續(xù)在不同的時(shí)間尺度上重復(fù)上面的計(jì)算，則可以得出動(dòng)函數(shù)參量)d。在上述計(jì)算過(guò)程中標(biāo)度指數(shù)d不是一個(gè)恒定的數(shù)值，會(huì)隨著時(shí)間尺度n的改變發(fā)生變化或者是由于數(shù)據(jù)收集時(shí)背景趨勢(shì)場(chǎng)的影響，往往在不同的時(shí)間尺度上會(huì)出現(xiàn)不同的標(biāo)度指數(shù)，從而會(huì)出現(xiàn)折點(diǎn)。本研究選取迭代完全完成后的自相似參量d為記錄值進(jìn)行研究。

d反應(yīng)了兩個(gè)非平穩(wěn)性序列之間相關(guān)性的特征，本研究中反應(yīng)了校園足球技能等級(jí)序列值與體質(zhì)健康序列值間的冪律互相關(guān)水平。如果計(jì)算值d＞0.5，說(shuō)明本研究所選取的兩組序列值之間以冪律形式存在著正相關(guān)關(guān)系，且這種關(guān)系在一定時(shí)間尺度上長(zhǎng)期存在，這也說(shuō)明如果某一個(gè)序列在某個(gè)時(shí)間尺度上存在一個(gè)增長(zhǎng)(減小)趨勢(shì)，則由于兩個(gè)序列之間相互作用的長(zhǎng)期持續(xù)性，使另一組序列在隨后的時(shí)間上也存在增長(zhǎng)(減小)的趨勢(shì)；若計(jì)算值d=0.5時(shí)，則表明本研究所選取的兩組序列值之間不存在互相關(guān)性，即序列之間的關(guān)系是隨機(jī)的；若計(jì)算值d＜0.5，則表明兩個(gè)序列之間存在長(zhǎng)期負(fù)相關(guān)作用，具體情況與d＞0.5時(shí)相反[13]。

圖3 校園足球技能等級(jí)序列值非平穩(wěn)性檢驗(yàn)示意Graph 3 Schematic chart of non-stationarity test for the serial value of campus football skill level

4 校園足球技能與青少年體育素養(yǎng)相關(guān)性分析

通過(guò)對(duì)青少年體育素養(yǎng)形成因素的重要度進(jìn)行評(píng)價(jià)，得出校園足球?qū)ε囵B(yǎng)青少年的體育素養(yǎng)即體育知識(shí)、體育意識(shí)、體育行為、體育水平、體育技能、體育品德、體育個(gè)性的等方面重要性均較大，據(jù)此本文運(yùn)用《學(xué)生足球運(yùn)動(dòng)技能等級(jí)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》測(cè)試數(shù)據(jù)和可反映青少年體育素養(yǎng)狀況的《國(guó)家學(xué)生體質(zhì)健康標(biāo)準(zhǔn)》測(cè)試數(shù)據(jù)，對(duì)校園足球與青少年體育素養(yǎng)的相關(guān)性展開定量研究。

4.1 數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化

由于學(xué)生足球運(yùn)動(dòng)技能等級(jí)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)與國(guó)家學(xué)生體質(zhì)健康標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)具有不同的量綱，在分析時(shí)如果采用原始指標(biāo)值，就會(huì)突出數(shù)值較高的指標(biāo)在研究過(guò)程中的影響，削弱數(shù)值較低指標(biāo)的作用，因此，本研究對(duì)原始數(shù)據(jù)的序列值進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。

4.2 非平穩(wěn)性檢驗(yàn)

在數(shù)據(jù)收集過(guò)程中，會(huì)出現(xiàn)所收集到數(shù)據(jù)的高相關(guān)度僅僅是因?yàn)槎咄瑫r(shí)隨著時(shí)間有向上或者向下的變動(dòng)趨勢(shì)，它們之間并沒(méi)有真正的聯(lián)系。這會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)中趨勢(shì)項(xiàng)、季節(jié)項(xiàng)無(wú)法消除，進(jìn)而影響數(shù)據(jù)進(jìn)行殘差分析的結(jié)果。為了分析校園足球技能序列值與體質(zhì)健康序列值沒(méi)有隨機(jī)趨勢(shì)或者確定趨勢(shì)，避免在后續(xù)計(jì)算中出現(xiàn)“偽回歸”現(xiàn)象，影響結(jié)果分析，本文采用時(shí)間序列趨勢(shì)圖的方法判斷校園足球技能數(shù)據(jù)與體質(zhì)健康數(shù)據(jù)的非平穩(wěn)性。

圖4 體質(zhì)健康序列值非平穩(wěn)性檢驗(yàn)示意Graph 4 Schematic diagram of non-stationarity test of physical health sequence value

如圖3、圖4所示，校園足球技能的等級(jí)序列值及學(xué)生體質(zhì)健康的序列值均表現(xiàn)出非平穩(wěn)性，即所收集到的數(shù)據(jù)是有效的，可以被用作數(shù)據(jù)分析。

4.3 校園足球技能與體育素養(yǎng)DCCA去趨勢(shì)分析—相關(guān)性分析

通過(guò)對(duì)學(xué)生足球運(yùn)動(dòng)技能等級(jí)序列值與國(guó)家學(xué)生體質(zhì)健康標(biāo)準(zhǔn)序列值進(jìn)行相關(guān)性分析得出如表5所示的結(jié)果。

由校園足球技能與體質(zhì)健康自相似參量結(jié)果分析可知：五年級(jí)男生、五年級(jí)女生、六年級(jí)女生、七年級(jí)男生、七年級(jí)女生、八年級(jí)男生、八年級(jí)女生、九年級(jí)男生、九年級(jí)女生以及高一女生的校園足球技能與體質(zhì)健康自相似參量結(jié)果d＞0.5，呈現(xiàn)出時(shí)間序列的長(zhǎng)程正相關(guān)性，說(shuō)明校園足球技能的表現(xiàn)與學(xué)生體育素養(yǎng)呈現(xiàn)出正相關(guān)的表現(xiàn)；六年級(jí)男生以及高一男生校園足球技能與體質(zhì)健康自相似參量結(jié)果d＜0.5呈現(xiàn)出時(shí)間序列的長(zhǎng)程負(fù)相關(guān)性，說(shuō)明當(dāng)下校園足球技能的表現(xiàn)與學(xué)生體育素養(yǎng)呈現(xiàn)出負(fù)相關(guān)的表現(xiàn)。

表5 校園足球技能與體質(zhì)健康自相似參量結(jié)果Table 5 Self-similarity parameter result of school football skills and physical health

4.4 校園足球技能與體育素養(yǎng)matlab路徑銜接—原因分析

2次輸入校園足球技能序列以及六年級(jí)、七年級(jí)學(xué)生體質(zhì)健康序列值，得出如圖5所示的校園足球培養(yǎng)路徑1示意圖：

圖5 校園足球培養(yǎng)路徑1相關(guān)性示意Graph 5 Relevance schematic diagram of training path 1 of campus football

4次輸入校園足球技能序列以及六年級(jí)、七年級(jí)、九年級(jí)以及高一學(xué)生體質(zhì)健康序列值，得出如圖6所示的校園足球培養(yǎng)路徑2示意圖，表6為校園足球技能與體質(zhì)健康自相似參量結(jié)果。

表7 校園足球技能與學(xué)生體質(zhì)健康冪律互相關(guān)水平計(jì)算結(jié)果Table 7 Calculating results of power law correlation level between school football skills and students'physical health

圖6 校園足球培養(yǎng)路徑2相關(guān)性示意Graph 6 Relevance schematic diagram of training path 2 of campus football

表6 校園足球技能與體質(zhì)健康自相似參量結(jié)果Table 6 Self-similarity parameter result of school football skills and physical health

路徑銜接計(jì)算結(jié)果顯示，男生與女生校園足球技能與體質(zhì)健康自相似參量結(jié)果的平均值較大，說(shuō)明校園足球銜接路徑2為優(yōu)選路徑，即在建立小學(xué)、初中、高中的校園足球培養(yǎng)路徑銜接后，男生、女生的自相似參量均表現(xiàn)為正相關(guān)，說(shuō)明在升學(xué)銜接過(guò)程中，校園足球的開展可能存在脫節(jié)的現(xiàn)象。

4.5 校園足球技能與體育素養(yǎng)冪律互相關(guān)水平分析

根據(jù)路徑銜接的分析結(jié)果，本研究依據(jù)冪律互相關(guān)分析制定出具體培養(yǎng)路徑，即由校園足球技能與體育素養(yǎng)冪律互相關(guān)水平計(jì)算結(jié)果以及校園足球技能與學(xué)生體育素養(yǎng)的相關(guān)性確定校園足球開展的具體培養(yǎng)路徑，結(jié)果如表7所示。

續(xù)表5

通過(guò)表5分析得出五年級(jí)學(xué)生與校園足球技能一級(jí)、六年級(jí)學(xué)生與校園足球技能二級(jí)、七年級(jí)學(xué)生與校園足球技能三級(jí)、九年級(jí)學(xué)生與校園足球四級(jí)、高一年級(jí)學(xué)生與校園足球五級(jí)之間的相關(guān)性水平即FDCCA(s)值較高。

5 結(jié)論

通過(guò)層次分析結(jié)構(gòu)模型構(gòu)建、各層次判斷矩陣構(gòu)建、層次排序及一致性檢驗(yàn)對(duì)青少年體育素養(yǎng)影響因素的重要度進(jìn)行分析。結(jié)果顯示，校園足球?qū)ε囵B(yǎng)青少年的體育知識(shí)、體育意識(shí)、體育行為、體育水平、體育技能、體育品德、體育個(gè)性的權(quán)重分別為0.276、0.2807、0.2748、0.3184、0.2695、0.2733、0.2736，指標(biāo)層組合權(quán)重中校園足球權(quán)重最大，為0.281，說(shuō)明校園足球?qū)Υ龠M(jìn)青少年體育素養(yǎng)各維度形成的影響比較大。通過(guò)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化、非平穩(wěn)性檢驗(yàn)驗(yàn)證數(shù)據(jù)的有效性，對(duì)校園足球技能與學(xué)生體質(zhì)健康之間的相關(guān)性進(jìn)行分析。結(jié)果顯示，五年級(jí)學(xué)生達(dá)到校園足球技能一級(jí)指標(biāo)、六年級(jí)學(xué)生達(dá)到校園足球技能二級(jí)指標(biāo)、七年級(jí)學(xué)生達(dá)到校園足球技能三級(jí)指標(biāo)、九年級(jí)學(xué)生達(dá)到校園足球四級(jí)指標(biāo)、高一年級(jí)學(xué)生達(dá)到校園足球五級(jí)指標(biāo)，說(shuō)明校園足球能夠促進(jìn)青少年體育素養(yǎng)培養(yǎng)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。