大學(xué)生健康素質(zhì)綜合評(píng)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(shí)施健康中國(guó)戰(zhàn)略，堅(jiān)持預(yù)防為主，深入開(kāi)展愛(ài)國(guó)衛(wèi)生運(yùn)動(dòng)，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(guó)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(jiàn)》以來(lái)，各地體育部門(mén)和教育部門(mén)創(chuàng)新思路，多措并舉，針對(duì)體教融合的難點(diǎn)、痛點(diǎn)，在保障青少年體育鍛煉時(shí)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(yàn)[1]。作為即將踏入社會(huì)的大學(xué)生，肩負(fù)著為經(jīng)濟(jì)社會(huì)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(guó)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(cè)試數(shù)據(jù)為依據(jù)，在衡量大學(xué)生健康水平的各測(cè)試項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)模式值與影響大學(xué)生健康的各項(xiàng)評(píng)估指標(biāo)成績(jī)之間建立一個(gè)灰色關(guān)聯(lián)模型，運(yùn)用灰色系統(tǒng)關(guān)聯(lián)分析方法對(duì)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(mén)提供更準(zhǔn)確的決策信息參考，以便有目的、有計(jì)劃、有組織地實(shí)施針對(duì)性運(yùn)動(dòng)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(píng)估的層次結(jié)構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn)模式指標(biāo)

根據(jù)我國(guó)高校當(dāng)前采用的大學(xué)生體質(zhì)健康評(píng)價(jià)體系，用身體形態(tài)(身高、體重)、身體機(jī)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(gè)方面綜合評(píng)價(jià)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(píng)價(jià)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(duì)各測(cè)試項(xiàng)目的權(quán)重劃分，七個(gè)評(píng)價(jià)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(píng)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(dòng)，表明身體形態(tài)發(fā)育正常。如果根據(jù)指標(biāo)極性來(lái)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(píng)價(jià)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(píng)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(píng)估指標(biāo)；對(duì)大學(xué)生健康素質(zhì)各指標(biāo)測(cè)定值無(wú)量綱化；求各指標(biāo)測(cè)定值與標(biāo)準(zhǔn)模式值之間的關(guān)聯(lián)系數(shù)；計(jì)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(píng)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(cè)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(gè)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(gè)數(shù)，n為被評(píng)價(jià)對(duì)象的個(gè)數(shù)。

2)對(duì)指標(biāo)分析數(shù)據(jù)進(jìn)行無(wú)量綱化處理。由于反映大學(xué)生健康素質(zhì)的各個(gè)指標(biāo)單位不同，不便于比較或在比較時(shí)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(shí)，一般都要進(jìn)行無(wú)量綱化的數(shù)據(jù)處理。常用的無(wú)量綱化處理方法有均值法和初值法，其計(jì)算公式分別為：

k=l，2，……，m

3)計(jì)算比較序列與參考序列對(duì)應(yīng)元素的絕對(duì)值差及最大值和最小值。

絕對(duì)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(jì)算每個(gè)比較序列與參考序列對(duì)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(píng)估實(shí)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(jí)共1202名男大學(xué)生體質(zhì)健康測(cè)試數(shù)據(jù)為例，按照千分之一的比例隨機(jī)抽取12名學(xué)生體測(cè)成績(jī)，運(yùn)用灰色關(guān)聯(lián)分析對(duì)他們的體質(zhì)健康狀況進(jìn)行綜合評(píng)估。12名大三男生體測(cè)成績(jī)?cè)紨?shù)據(jù)如表1所示。

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

1)確定標(biāo)準(zhǔn)模式的指標(biāo)集及對(duì)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(cè)試成績(jī)并結(jié)合影響大學(xué)生健康素質(zhì)的各個(gè)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(gè)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(píng)定大學(xué)生的體質(zhì)健康狀況，就需要將各個(gè)學(xué)生的測(cè)試項(xiàng)目成績(jī)與標(biāo)準(zhǔn)模式值進(jìn)行灰色關(guān)聯(lián)度分析，再通過(guò)加權(quán)得到綜合關(guān)聯(lián)度，通過(guò)比較關(guān)聯(lián)度的大小綜合進(jìn)行評(píng)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(duì)X0的灰關(guān)聯(lián)度來(lái)表示Xi對(duì)X0影響的方法。在進(jìn)行灰色關(guān)聯(lián)分析之前，有必要對(duì)測(cè)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(wú)量綱化結(jié)果為X0=(1，1，1，1，1，1，1)，比較數(shù)列無(wú)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(cè)量數(shù)據(jù)無(wú)量綱化結(jié)果

2)計(jì)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(jì)算之前，需要先對(duì)表2進(jìn)行差值(|X0(k)-Xi(k)|)計(jì)算，可得表3，進(jìn)一步計(jì)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(jiàn)表4。

表4 大學(xué)生體質(zhì)健康指標(biāo)測(cè)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(gè)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(duì)體質(zhì)健康的影響就越大。比如01號(hào)學(xué)生，對(duì)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(hào)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?yàn)楦鶕?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(shì)，所以仍然應(yīng)該引起高度重視。再比如09號(hào)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(shuō)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(jì)算出：R31=0.8778，R32=0.7965，R33=0.6610， R34=0.5476， R35=0.7906。根據(jù)各項(xiàng)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(shuō)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(duì)體質(zhì)健康的影響最弱，但這或許跟她們?cè)跍y(cè)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(jiān)持鍛煉。

3)計(jì)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(jì)算身體形態(tài)、身體機(jī)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(jiàn)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(yǔ)

運(yùn)用灰色關(guān)聯(lián)模型綜合評(píng)估大學(xué)生的健康素質(zhì)狀況，通過(guò)關(guān)聯(lián)系數(shù)大小判斷衡量大學(xué)生健康的指標(biāo)對(duì)其健康水平的影響程度，明確自己的健康等級(jí)及個(gè)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(gè)體間的差異，從而強(qiáng)化學(xué)生的健康意識(shí)，有針對(duì)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(cè)試及健康數(shù)據(jù)分析中的應(yīng)用，有效地解決了各項(xiàng)目測(cè)試在換算成分?jǐn)?shù)的過(guò)程中造成的原始信息丟失和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)不合理造成的區(qū)分度不夠等問(wèn)題，相對(duì)于傳統(tǒng)的數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法而言，此方法對(duì)樣本數(shù)據(jù)要求量不大，計(jì)算簡(jiǎn)單易行，結(jié)果客觀、可靠，因而值得推廣應(yīng)用。