大學(xué)生體質(zhì)健康測(cè)試研究及應(yīng)用

王家君

（汕頭大學(xué)體育部，廣東 汕頭 515063）

一、引言

高等學(xué)校學(xué)生是國(guó)家和未來(lái)社會(huì)的高級(jí)人才，其體質(zhì)的強(qiáng)弱，將直接影響未來(lái)社會(huì)人才的綜合素質(zhì)及民族的振興和國(guó)家的富強(qiáng)。隨著人們生活水平的提高，越來(lái)越多的人開始重視健身。然而作為中國(guó)社會(huì)發(fā)展的中堅(jiān)力量，大學(xué)生身體健康水平多年來(lái)呈下降趨勢(shì)[1]。中國(guó)大學(xué)生的身體健康水平明顯落后于其他國(guó)家[2]。大學(xué)生身體素質(zhì)的下降已成為影響國(guó)家發(fā)展和繁榮的重要問題，因此教育部等部門已出臺(tái)了多項(xiàng)規(guī)定，督促各級(jí)政府及學(xué)校要提高學(xué)生的身體健康素質(zhì)。但是，重要的是能否找到一種方法適合大學(xué)生，學(xué)生可根據(jù)該方法針對(duì)性地提高身體素質(zhì)。這就需要學(xué)校和老師根據(jù)實(shí)際情況，提出相應(yīng)的對(duì)策來(lái)解決[3]。

然而我國(guó)對(duì)學(xué)生的體質(zhì)健康的研究處于剛剛起步的階段，大多停留在根據(jù)既成的結(jié)果，進(jìn)行反向推論的層面。國(guó)外眾多學(xué)者對(duì)于學(xué)生體質(zhì)的探究側(cè)重實(shí)證層面的研究，而從理論層面展開的研究不多，大多研究對(duì)象都會(huì)選用一定規(guī)模的學(xué)生體質(zhì)調(diào)研資料[3]。

綜上所述，當(dāng)務(wù)之急是如何提高大學(xué)生的身體健康水平，現(xiàn)有的國(guó)家學(xué)生體質(zhì)健康標(biāo)準(zhǔn)忽略了不同類型學(xué)生之間的差異，不能很好地反映出學(xué)生的身體健康水平。因此本文在現(xiàn)有研究基礎(chǔ)上，采用多種研究方法對(duì)汕頭大學(xué)本科生體質(zhì)健康測(cè)試成績(jī)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)與分析，學(xué)生樣本分布如圖1所示，得出理工科學(xué)生與文科學(xué)生的差異，并對(duì)體測(cè)項(xiàng)目之間進(jìn)行相關(guān)性分析。結(jié)果表明，這有助于學(xué)生了解自身體質(zhì)健康狀況，合理選修體育課程，增強(qiáng)體質(zhì)狀況，改善自身身體健康，具有現(xiàn)實(shí)意義[4]。同時(shí)，改進(jìn)后的有關(guān)大學(xué)生體測(cè)模型可為高校的廣大師生所借鑒，有助于提高大學(xué)生的身體素質(zhì)。

圖1 各學(xué)科學(xué)生樣本數(shù)量分布圖

二、大學(xué)生體育教學(xué)存在問題與分析

（一）理工科學(xué)生與文科學(xué)生體質(zhì)健康測(cè)試成績(jī)概括分析

下面給出理工科男生和文科男生、理工科女生和文科女生的描述性統(tǒng)計(jì)量表，如表1、表2 所示，以及最后測(cè)試成績(jī)概括如圖2 所示。成績(jī)分析是通過(guò)軟件SPSS 和Matlab 共同完成的。

從表1、表2 及圖2 可以看出，對(duì)于理工科類學(xué)生，不管是男生或者女生，體質(zhì)健康測(cè)試成績(jī)的及格率都比文科類學(xué)生高，并且平均成績(jī)也比文科類學(xué)生分?jǐn)?shù)要高。但在體質(zhì)健康測(cè)試中，無(wú)論是理工科類還是文科類，絕大部分學(xué)生都是僅處于及格的層次，良好人數(shù)所占比例非常低，優(yōu)秀人數(shù)更是少之又少。由表3 可以看出，汕頭大學(xué)學(xué)生體測(cè)的成績(jī)及格率、優(yōu)秀率和良好率比廣東大學(xué)生體質(zhì)健康測(cè)試成績(jī)低，這也反映出汕頭大學(xué)學(xué)生的體質(zhì)健康狀況處于急需加強(qiáng)的狀態(tài)，這同時(shí)也是當(dāng)前大學(xué)生面臨的問題之一，體質(zhì)健康狀況不斷下降，不能很好地把學(xué)業(yè)和體質(zhì)健康兼顧好。

（二）體測(cè)實(shí)際數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析基本理論

表1 理工科男生和文科男生各個(gè)體測(cè)數(shù)據(jù)的描述性統(tǒng)計(jì)量

表2 理工科女生和文科女生各個(gè)體測(cè)數(shù)據(jù)的描述性統(tǒng)計(jì)量

圖2 各個(gè)類型的學(xué)生成績(jī)對(duì)比圖

表3-1 2018 年廣東大學(xué)生體測(cè)成績(jī)統(tǒng)計(jì)（%）

表3-2 汕頭大學(xué)學(xué)生體測(cè)成績(jī)統(tǒng)計(jì)（%）

本文主要運(yùn)用統(tǒng)計(jì)分析中的方差分析、回歸分析和非線性分析等方法，下面列出各個(gè)方法在本文研究中的作用。

方差分析是分析試驗(yàn)（或觀測(cè)）數(shù)據(jù)的一種統(tǒng)計(jì)方法。在研究中，經(jīng)常要分析各種因素之間的交互作用對(duì)研究對(duì)象某些指標(biāo)值的影響[5]。在本文中，利用方差分析來(lái)研究不同類型學(xué)生之間有沒有顯著性差異與各個(gè)體測(cè)項(xiàng)目之間有無(wú)顯著性差異。

回歸分析（regression analysis）是確定兩組或兩組以上變量間關(guān)系的統(tǒng)計(jì)方法[6]?；貧w分析按照變量的數(shù)量分為一元回歸和多元回歸。本文在通常的回歸模型顯著性檢驗(yàn)方法的基礎(chǔ)上進(jìn)一步研究和探討，利用誤差平方和除以自由度對(duì)變異平方和除以自由度進(jìn)行F 檢驗(yàn)，從而更好地探討體測(cè)項(xiàng)目之間有無(wú)相關(guān)性。

非線性分析是指自變量與因變量之間不成線性關(guān)系，而是成曲線或拋物線關(guān)系或不成為定量。非線性關(guān)系是相互作用，而正是這種相互作用，使得整體不再是簡(jiǎn)單地等于部分之和，而是可能出現(xiàn)不同于線性疊加的增益或虧損。因此，在本文研究中，利用此分析可以探討多個(gè)體測(cè)項(xiàng)目之間的關(guān)系。

本文首先對(duì)數(shù)據(jù)中的文理科學(xué)生的體測(cè)平均成績(jī)進(jìn)行了單因素一元方差分析（one-way ANOVA），得出理工科學(xué)生和文科學(xué)生的顯著性差異，接著分別與體測(cè)項(xiàng)目進(jìn)行研究，研究?jī)烧咧g的相關(guān)性。

1.理工科學(xué)生和文科學(xué)生與平均成績(jī)的方差分析。通過(guò)SPSS 對(duì)理工科學(xué)生和文科學(xué)生的體質(zhì)健康測(cè)試平均成績(jī)進(jìn)行方差齊性檢驗(yàn)[7]，顯著性（P 值）均大于0.05，所以可以使用單因素方差分析[8]，如圖3 所示。這里α＝0.05，假設(shè)理工科學(xué)生和文科學(xué)生與平均成績(jī)無(wú)顯著差異。

圖3 理工科學(xué)生與文科學(xué)生顯著性對(duì)比

由理工科男生和文科男生與平均成績(jī)方差分析表中得到顯著性（P 值）大于0.05，即可以表示0 假設(shè)成立，樣本之間的平均成績(jī)不存在顯著性差異。理工科女生和文科女生與平均成績(jī)方差分析表中得到顯著性（P 值）遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于0.05，即可以拒絕0 假設(shè)，說(shuō)明樣本之間的平均成績(jī)存在顯著性差異。

2.理工科學(xué)生和文科學(xué)生與體測(cè)項(xiàng)目的方差分析。身體的對(duì)稱性和營(yíng)養(yǎng)狀況可以通過(guò)體型來(lái)體現(xiàn)，這也反映了學(xué)生的生長(zhǎng)發(fā)育水平。體重指數(shù)（BMI）是用體重（千克）除以身高（米）的平方來(lái)測(cè)量的，這是國(guó)際上常用的脂肪水平和健康狀況的測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)[9]。立定跳遠(yuǎn)主要檢測(cè)測(cè)試者的彈跳能力與爆發(fā)力，五十米跑主要檢測(cè)測(cè)試者的反應(yīng)能力、速度素質(zhì)與爆發(fā)力[10]。男子一千米跑、女子八百米跑主要測(cè)試學(xué)生的耐力素質(zhì)，引體向上主要運(yùn)用上肢力量與握力，克服自身重力牽拉身體向上完成一個(gè)動(dòng)作[11]。引體向上也是檢測(cè)肌肉耐力水平的一個(gè)代表性項(xiàng)目。仰臥起坐主要運(yùn)用人體腰腹和背部肌肉來(lái)完成動(dòng)作，有助于鍛煉核心力量，也是反映腰腹肌肉耐力的一項(xiàng)運(yùn)動(dòng)[12]。通過(guò)對(duì)理工科學(xué)生和文科學(xué)生與體測(cè)中各個(gè)項(xiàng)目的方差分析，進(jìn)一步得出兩者之間的差異。如圖4 所示。

圖4-1 理工科男生和文科男生與體測(cè)項(xiàng)目的顯著性對(duì)比

圖4-2 理工科女生和文科女生與體測(cè)項(xiàng)目的顯著性對(duì)比

通過(guò)SPSS 對(duì)理工科學(xué)生和文科學(xué)生與體測(cè)各項(xiàng)目進(jìn)行方差齊性檢驗(yàn)，顯著性（P 值）均大于0.05，所以可以使用單因素方差分析。在方差分析中，理工科男生和文科男生在身高、體重、肺活量和坐位體前屈等體測(cè)項(xiàng)目中的顯著性（P 值）均大于0.05，表示0 假設(shè)成立，樣本之間不存在顯著性差異，而在其余體測(cè)項(xiàng)目中，立定跳遠(yuǎn)、引體向上、五十米跑和一千米跑的顯著性（P 值）均小于0.05，表示拒絕0 假設(shè)，樣本之間存在顯著性差異。

在理工科女生和文科女生與體測(cè)項(xiàng)目的方差分析中，理工科女生和文科女生在身高、體重、肺活量、坐位體前屈、仰臥起坐等體測(cè)項(xiàng)目中的顯著性（P 值）均大于0.05，表示0 假設(shè)成立，樣本之間不存在顯著性差異；剩下的體測(cè)項(xiàng)目，如立定跳遠(yuǎn)、五十米跑和八百米跑的顯著性（P 值）均小于0.05，表示拒絕0 假設(shè)，樣本之間存在顯著性差異。

由以上結(jié)果可得理工科男生在立定跳遠(yuǎn)、引體向上、五十米跑和一千米跑等體測(cè)項(xiàng)目中成績(jī)明顯優(yōu)于文科男生，這反映出理工科男生身體素質(zhì)比文科男生更好。理工科女生在立定跳遠(yuǎn)、仰臥起坐、五十米跑和八百米跑等體測(cè)項(xiàng)目中成績(jī)明顯也優(yōu)于文科女生，這也反映出理工科女生身體素質(zhì)比文科女生略好。總體而言，理工科學(xué)生的身體素質(zhì)比文科學(xué)生的好。

因此，學(xué)生可以根據(jù)專業(yè)、性別找到自身所處類別的標(biāo)準(zhǔn)，得到自己想要的結(jié)果，也可以清楚地知道自身還有哪些方面需要提升，通過(guò)咨詢專業(yè)人士或者老師，聽取相應(yīng)的建議并采取措施，即可改善不足之處。接著，就可以進(jìn)行后續(xù)相關(guān)性分析。

三、大學(xué)生體質(zhì)健康測(cè)試相關(guān)性分析研究

前文得出理工科學(xué)生與文科學(xué)生差異所在，但僅這些是不夠的，還要用統(tǒng)計(jì)分析基本理論來(lái)研究體測(cè)項(xiàng)目之間的關(guān)系。

接下來(lái)將研究大學(xué)生體質(zhì)健康測(cè)試回歸及非線性相關(guān)分析。應(yīng)用前文提及的改進(jìn)后的回歸分析理論及非線性相關(guān)理論，更能反映出學(xué)生的實(shí)際情況。

（一）大學(xué)生體質(zhì)健康測(cè)試回歸分析

1.身高和體重一元回歸分析?；谇拔乃龅幕貧w分析理論，現(xiàn)在給出一元回歸模型公式，如x 表示身高，y 表示體重，分別給出男女生身高體重?cái)?shù)據(jù)圖，再調(diào)用Matlab 中的工具箱對(duì)身高體重做一元回歸分析，其中，身高是自變量，體重是因變量，擬合效果圖如圖5 所示。

由圖可知，身高和體重呈現(xiàn)正相關(guān)趨勢(shì)，也就是說(shuō)身高越高，體重也對(duì)應(yīng)一定的范圍，并且對(duì)其進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)，測(cè)量誤差較小，即檢驗(yàn)效果顯著。

圖5-1 男生身高體重?cái)M合圖

圖5-2 女生身高體重?cái)M合圖

建立身高體重一元回歸分析，有助于學(xué)生們更好了解它們之間的關(guān)系，所以學(xué)生應(yīng)注意自己的身高對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)體重。為了身體的健康著想，應(yīng)維持正常的體重，盡量使體重不要超過(guò)這個(gè)正常值10%或低于正常值10%，在這個(gè)范圍內(nèi)上下浮動(dòng)才可以。與身高相比，體重相對(duì)較低時(shí)，應(yīng)該通過(guò)持續(xù)增加食量，從而提高對(duì)熱量的攝入。通過(guò)汲取均衡的營(yíng)養(yǎng)逐漸增加體重也顯得非常重要。

2.身高、體重和肺活量的二元回歸分析。理論上，肺活量與身高理論計(jì)算公式及肺活量體重指數(shù)公式分別為：

但這個(gè)計(jì)算公式計(jì)算出的只是理論上的肺活量，個(gè)人平時(shí)的運(yùn)動(dòng)鍛煉、營(yíng)養(yǎng)、健康狀況等因素會(huì)影響肺活量的水平。肺活量與體重、胸圍等因素密切相關(guān)。肺活量體重指數(shù)是反映人體呼吸功能的一項(xiàng)重要指標(biāo)，在有氧運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)員的選才和學(xué)生體質(zhì)評(píng)測(cè)中起到一定的參考價(jià)值。

基于前文的多元線性回歸理論，用x 和y 表示身高和體重，z 表示肺活量，給出男女生身高、體重和肺活量數(shù)據(jù)點(diǎn)圖，再調(diào)用Matlab 中的工具箱對(duì)身高、體重和肺活量做二元回歸，其中身高和體重為自變量，肺活量為因變量，擬合效果圖如圖6 所示。

圖6-1 男生身高、體重和肺活量的擬合圖

圖6-2 女生身高、體重和肺活量的擬合圖

由圖可知，身高和體重以及肺活量也呈現(xiàn)正相關(guān)趨勢(shì)，當(dāng)然，隨著年齡的增長(zhǎng)，肺活量也會(huì)下降。對(duì)回歸分析進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)，檢驗(yàn)效果顯著，即測(cè)量誤差較小。

建立身高、體重和肺活量模型有助于學(xué)生重視、了解身體機(jī)能是體質(zhì)健康的核心，而肺活量是學(xué)生體質(zhì)健康標(biāo)準(zhǔn)中唯一的機(jī)能指標(biāo)，在體質(zhì)綜合評(píng)價(jià)中有非常重要的參考價(jià)值。

（二）大學(xué)生體質(zhì)健康測(cè)試非線性相關(guān)分析

1.男生身高、體重和引體向上非線性相關(guān)分析。根據(jù)前文的非線性相關(guān)理論，用x 和y 表示身高和體重，z 表示引體同上。

男生身高、體重和引體向上并不是簡(jiǎn)單的線性對(duì)應(yīng)關(guān)系，需考慮多個(gè)自變量的相互影響。給出男生身高、體重和引體向上數(shù)據(jù)點(diǎn)圖，調(diào)用Matlab工具箱，用身高和體重做自變量，引體向上做因變量，擬合效果圖如圖7 所示。

圖7 男生身高、體重和引體向上的擬合圖

運(yùn)行相關(guān)代碼就可以得出關(guān)于男生身高、體重和引體向上的多元非線性分析圖，對(duì)其進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)，檢驗(yàn)的P 值遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于0.05，說(shuō)明檢測(cè)效果顯著，即非線性相關(guān)分析效果較好。

建立好的模型有助于男生根據(jù)自己的身高、體重來(lái)適當(dāng)進(jìn)行引體向上鍛煉，這有許多益處。完成一個(gè)完整的引體向上的過(guò)程需要眾多背部骨骼肌和上肢骨骼肌共同參與做功，是一項(xiàng)多關(guān)節(jié)復(fù)合動(dòng)作練習(xí)，是較好的鍛煉上肢的方法，是所有發(fā)展背部骨骼肌肌力和肌耐力的練習(xí)方式中參與肌肉最多、運(yùn)動(dòng)模式最復(fù)雜、發(fā)展背部骨骼肌的肌力和肌耐力最有效的，是最基本的鍛煉背部的方法。男生更應(yīng)該好好重視這一體測(cè)項(xiàng)目。

2.女生五十米跑、坐位體前屈和仰臥起坐非線性相關(guān)分析。根據(jù)前文給出的非線性相關(guān)理論，女生五十米跑、坐位體前屈和仰臥起坐并不是簡(jiǎn)單的線性關(guān)系，只能進(jìn)行非線性分析。給出女生五十米跑、坐位體前屈和仰臥起坐數(shù)據(jù)點(diǎn)圖，調(diào)用Matlab 工具箱，用五十米跑和坐位體前屈做自變量，仰臥起坐做因變量，擬合效果圖如圖8 所示。

圖8 女生50 米跑、坐位體前屈和仰臥起坐的擬合圖

運(yùn)行相關(guān)代碼就可得出關(guān)于女生五十米跑、坐位體前屈和仰臥起坐的多元非線性方程，x 是五十米跑，y 是坐位體前屈，z 是仰臥起坐。對(duì)其進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)，檢驗(yàn)的P 值遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于0.05，說(shuō)明非線性相關(guān)分析效果較好。

建立好的模型有助于女生了解這三者之間的關(guān)系，從而可以更有效地進(jìn)行針對(duì)性訓(xùn)練。五十米跑是測(cè)試學(xué)生速度素質(zhì)的重要指標(biāo)之一，反映了下肢爆發(fā)力和快速跑的能力。坐位體前屈是測(cè)試人體柔韌性的一項(xiàng)重要指標(biāo)，反映了人體的軀干、腰部、髖關(guān)節(jié)等關(guān)節(jié)、肌肉和韌帶的伸展性和彈性的柔韌素質(zhì)發(fā)展水平。人體的柔韌性素質(zhì)越好，在活動(dòng)時(shí)肌肉、韌帶和關(guān)節(jié)的可活動(dòng)幅度就越大，在做各種動(dòng)作技能時(shí)就越容易成功，也不易受到運(yùn)動(dòng)損傷。當(dāng)人體的總體機(jī)能水平下降時(shí)，軀體柔韌性也會(huì)隨之下降。而仰臥起坐是體能鍛煉的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，主要作用是增強(qiáng)腹部肌肉的力量，所以跟爆發(fā)力和身體柔韌性息息相關(guān)。做得正確的話，仰臥起坐既可增加腹部肌肉的彈性，同時(shí)亦可以收到保護(hù)背部和改善體態(tài)的效果。所以女生應(yīng)重視仰臥起坐這一體測(cè)項(xiàng)目。

四、結(jié)論

大學(xué)生體質(zhì)健康測(cè)試項(xiàng)目之間的相關(guān)性分析可以使學(xué)生掌握科學(xué)健身的方法，了解一些運(yùn)動(dòng)知識(shí)，可以有效地促進(jìn)身體健康水平的發(fā)展，同時(shí)也能提高體質(zhì)健康測(cè)試成績(jī)。研究結(jié)果表明：

（一）整體上，汕大大學(xué)的理工科學(xué)生的身體素質(zhì)比文科學(xué)生的身體素質(zhì)要好一些，但與全國(guó)大學(xué)生體質(zhì)健康測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)相比，仍然有不少差距。

（二）通過(guò)對(duì)大學(xué)生體質(zhì)健康測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)性分析，得到相關(guān)系數(shù)矩陣。因此可以根據(jù)體測(cè)項(xiàng)目之間的相關(guān)性來(lái)建立起大學(xué)生體質(zhì)健康測(cè)試分析，分別為回歸分析和非線性相關(guān)分析。

（三）大學(xué)生體質(zhì)健康測(cè)試項(xiàng)目之間的相關(guān)性分析可被高校廣大師生借鑒，具有很強(qiáng)的適用性。對(duì)學(xué)校而言，首先要加強(qiáng)課余體育鍛煉引導(dǎo)工作，使學(xué)生明白體質(zhì)健康的重要性，加強(qiáng)學(xué)生自覺鍛煉的動(dòng)機(jī)。對(duì)學(xué)生而言，要增加課程活動(dòng)多樣性，加強(qiáng)重點(diǎn)測(cè)試項(xiàng)目鍛煉。在體育課程的設(shè)置與選課方面增加課程的多樣性，有助于提高不同的身體機(jī)能。

然而，本研究還存在一些不足之處：第一，在進(jìn)行方差分析時(shí)，只考慮單因素一元方差分析，沒有考慮到其他方差分析，如非參數(shù)方差分析等；第二，在進(jìn)行非線性相關(guān)分析過(guò)程中，沒有加入其他變量對(duì)因變量的影響分析；第三，沒有給參與體測(cè)的學(xué)生一個(gè)詳細(xì)的體質(zhì)健康等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，只考慮到學(xué)生之間的差異。

基于以上所述，在未來(lái)的研究工作中，要思考如何改進(jìn)這些不足之處，針對(duì)第一點(diǎn)不足，采用其他相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析方法，再加上軟件輔助，有助于為更好地研究打好基礎(chǔ)；針對(duì)第二、第三點(diǎn)不足，可以結(jié)合當(dāng)下熱門的機(jī)器學(xué)習(xí)甚至深度學(xué)習(xí)的方法，還需要盡量收集多個(gè)學(xué)校學(xué)生的體質(zhì)健康測(cè)試數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行分析。最后可以根據(jù)體測(cè)數(shù)據(jù)給定一個(gè)詳細(xì)的學(xué)生體質(zhì)健康等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。