基于第三方及Apriori算法的中學生體質健康關聯(lián)分析

常鳳 黃琨 張詳 魏亞茹 趙文艷

摘 要： 目的 評價第三方體質健康測試工作，挖掘體質健康數(shù)據隱藏信息。方法 采用指定抽樣法選取武漢市7所中學6043名學生為研究對象，使用獨立樣本t檢驗對比學校自測、第三方測試結果與參考值的差值，基于Apriori算法挖掘指標間關聯(lián)。結果 第三方測試、學校自測結果與參考值做差后比較，發(fā)現(xiàn)：7所中學各年級體重、女生身高、初二～高二男生身高，各年級男生、初三女生肺活量，各年級立定跳遠、引體向上、50m，初二、初三、高三仰臥起坐，初一～初三、高二～高三男生、初二～高三女生坐位體前屈，初一、初三～高三男生 1 000 m、初一、高一～高三女生800m，均具有統(tǒng)計學差異（P＜0.05），多數(shù)指標第三方測試結果與參考值更接近，且身高體重、肺活量、坐位體前屈、引體向上/仰臥起坐成績高于國家均值，立定跳遠、50m、 1 000 m/800m低于參考值。Apriori算法挖掘6條支持度＞10%的關聯(lián)規(guī)則，均與肺活量有關，立定跳遠與其它體質健康指標關聯(lián)較弱。結論 武漢市7所中學生體質健康身體形態(tài)、身體機能、柔韌素質、上肢及軀干力量素質較好，下肢力量素質、速度素質、耐力素質較差，第三方數(shù)據更能真實反映學生體質健康水平。

關鍵詞： Apriori；第三方測試；學校自測；體質健康

中圖分類號：G804

文獻標識碼：A

文章編號：1008－2808（2023）02－0001－10

Abstract： ?Objective evaluate the third partys physical fitness test，to mine the hidden information of physical fitness data. Methods 6043 students from 7 middle schools in Wuhan were selected as the research objects by designated sampling， independent sample t test was used to compare the difference between the schools self-test and the third-party test results and the reference value，and the correlation between indicators was mined based on Apriori algorithm. Results the third party and the schools self-measured results minused the reference value and compared， the reference value of the difference were found，Weight and girls heigh of all grades，and height of boys from junior grade two to senior grade two，

and vital capacities of boys in all grades and girls in junior grade three， and the standing long jump， pull-ups， 50 meters of all grades，and sit-ups of girls in junior grade two and three，senior grade three， sit forward of boys from junior grade one to three， senior grade two and three， girls from senior grade two to senior grade three， and 1000 meters of boys in junior grade one， from junior grade three to senior grade three，and 800 meters of girls in junior grade one，from senior grade one to senior grade three，there were statistically difference （P<0.05）， most of the third party test results were closed to the reference index. The results of height， weight， vital capacity， sitting forward， pull-up/sit-up were higher than the national average， and the standing long jump， 50m， 1000m / 800m were lower than the reference values. 6 association rules of more than 10% support were mined by apriori algorithm ， and they are related to vital capacity ， but the relevance of standing long jump and other physical fitness indicators are weak.Conclusion Middle school students physical fitness body shape， body function， flexibility quality， upper limb and trunk strength quality is good， lower limb strength quality， speed quality， endurance quality is poor in Wuhan ，the third party data can more truly reflect the physical fitness level of students.

Key words： Apriori;Third-party testing; School self-testing; Physical fitness

自2014年教育部印發(fā)《學生體質健康監(jiān)測評價辦法》《中小學校體育工作評估辦法》《學校體育工作年度報告辦法》三個文件的通知（教體藝〔2014〕3號）以來，第三方成為學生體質健康測試工作的重要組成力量 ?［1］ 。據調查，目前廣州市、武漢市、深圳市、北京市、東莞市、韶關市、合肥市、中山市、延安市，均已引入第三方參與學生體質健康工作。然而，有關第三方學生體質健康方面的研究較少，學者從第三方測試質量的理論分析 ?［2］ 、提升第三方數(shù)據質量的法律規(guī)制 ?［3］ 、評價路徑 ?［4］ 、第三方督查的獨立性 ?［5］ 、基于第三方測試的學生體質健康狀況 ?［6，7］ 等方面展開研究，但未見第三方與學校自測數(shù)據比較方面的研究。因此，研究從測試結果出發(fā)，以指定抽查的7所中學 6 043 名中學生為研究對象，并將國家體育總局2014年國民體質公報數(shù)據中13-18歲均值作為參考值 ?［8］ ，統(tǒng)計學校自測與第三方測試數(shù)據的差異，比較學校自測與第三方測試數(shù)據的優(yōu)劣。此外，利用大數(shù)據中的關聯(lián)規(guī)則分析 ?［9］ ，挖掘體質健康數(shù)據中隱藏的關系，為監(jiān)測、評價第三方體質健康測試工作，提高體質健康測試工作質量，有的放矢地改善學生體質健康水平提供理論支撐。

1 研究對象與方法

1.1 實驗對象

由武漢市江岸區(qū)教育局采取指定抽樣的方法，選取7所中學 6 043 人為受試對象，其中初中生 4 065 人，高中生 1 978 人，男生 3 144 人，女生 2 899 人。

1.2 研究方法

中學生體質健康測試按照《國家學生體質健康標準》。2016年10月至11月期間，首先，學校體育教師使用本校儀器設備，型號規(guī)格各不相同，但均為教育部制定廠家的設備，利用體育課期間完成自測。間隔1個月后，第三方測試機構統(tǒng)一使用江蘇領康電子科技發(fā)展有限公司的智能體質健康測試儀器再次測試上述指標。

1.3 數(shù)理分析

應用Epi Data 軟件進行平行雙錄入。鑒于學生各項指標無法獲得一個金標準作為參考，故將國家體育總局公布的2014年國民體質監(jiān)測公報（2015年11月25日）中13-18歲學生的均值作為參考標準 ?［8］ ，分別用學校自測結果和第三方測試結果與參考值做差值，使用SPSS22.0進行處理，統(tǒng)計描述采用（均數(shù)±標準誤）來表示，不同處理組之間的比較使用獨立樣本T-檢驗，報告Z值、P值。

1.4 Apriori關聯(lián)規(guī)則

不同指標間關聯(lián)分析時，均選擇第三方測試數(shù)據。關聯(lián)分析的設定：支持度≥10%，置信度 ≥70%， 前項的最大值定為5。數(shù)據根據參考值分別在不同年級，不同性別間進行標準化，將數(shù)據分為0，1兩種，如果數(shù)值≥國家標準，定義為1合格，否則為0不合格；50m、800m/ 1 000 m的數(shù)據是如果數(shù)值≥國家標準，定義為0不合格，否則為1合格。

2 研究結果

2.1 第三方測試與學校自測體質健康對比

2.1.1 身體形態(tài)

各年級女生、初一、初三、高一～高三男生學校自測身高結果高于第三方測試，初一、初二男生兩種方法測試結果及初三男生、初一女生第三方測試結果低于參考值，其他年級測試結果高于國家參考值，整體表現(xiàn)為第三方測試結果與國家均值擬合度較高（圖1）。第三方測試結果、學校自測身高結果分別與參考值做差值后，進行獨立樣本t檢驗，初二～高二男生、初一～高三女生均具有統(tǒng)計學差異（P＜0.05），且第三方與標準值差值較?。ū?）。說明，武漢市中學生身高水平中等，第三方測試結果與國家參考值更為接近。

各年級中學生第三方體重結果高于學校自測，初一、初二男生，初一～初三女生學校自測、初一第三方測試結果低于參考值，其他年級則高于參考值（圖2）。第三方、學校自測體重結果與參考值做差值后比較，各年級均具有統(tǒng)計學差異（P＜0.05），且學校自測結果與標準值差值較?。ū?）。說明，第三方體重測試結果普遍高于參考值，武漢市中學生體重超重現(xiàn)象較為嚴重。

結合兩種方法的身高數(shù)據，鼓勵身體形態(tài)指標由第三方機構完成。

2.1.2 身體機能 ?各年級男生第三方肺活量結果高于學校自測，初一～初三、高一、高三年級女生則學校自測結果高于第三方測試；初三、高一～高三男生，各年級女生學校自測結果，各年級第三方肺活量測試結果均高于參考值（圖3）。可見，武漢市中學生身體機能較好。

第三方、學校自測肺活量分別與參考值做差值比較發(fā)現(xiàn)，初一～高三男生、初三女生具有統(tǒng)計學差異（P＜0.05），其他年級無統(tǒng)計學差異（P＞0.05）。

表現(xiàn)為學校自測及第三方測試結果均高于參考值，男生學校自測、女生第三方測試與參考值更為接近，且女生第三方與學校測試結果非常接近。說明，肺活量指標第三方及學校自測均可。

2.1.3 身體素質

（1）力量素質。各年級第三方立定跳遠結果普遍低于學校自測，除初二女生學校自測立定跳遠成績略高于國家均值外，其余年級自測及第三方測試結果均低于參考值（圖4）。說明，武漢市中學生立定跳遠成績較差。

立定跳遠差值比較發(fā)現(xiàn)，各年級均具有統(tǒng)計學差異（P＜0.05）。表現(xiàn)為學校自測結果與參考值更接近，但第三方測試結果可能更接近中學生的真實水平。各年級男生第三方引體向上成績高于學校自測，且兩者均高于參考值。各年級學校自測仰臥起坐高于第三方測試，初二、高二、 高三第三方測試結果低于參考值，其余年級則高于國家均值（圖5）。 說明，武漢市中學生上肢、腰腹部力量素質較好。

引體向上、仰臥起坐差值比較發(fā)現(xiàn)，初一～高三引體向上，初二、初三、高三仰臥起坐，具有統(tǒng)計學差異（P＜0.05），初一、高一、高二女生無統(tǒng)計學差異（P＞0.05）。表現(xiàn)為男生學校自測結果，女生第三方測試結果與參考值接近。可見，上肢力量素質測試學校自測和第三方測試均可，可能第三方更為真實。

（2）速度素質。各年級第三方50m測試結果均高于學校自測，且男生兩種測試方法均高于參考值，而女生第三方測試結果高于參考值，學校自測低于參考值（圖6）。說明，武漢市中學生速度素質較差。

50m結果差值比較顯示，各年級均具有統(tǒng)計學差異（P＜0.05）?？梢?，學校自測結果與國家均值更接近，但第三方測試數(shù)據更能反映學生真實情況。

（3）柔韌素質。初一～初三、高一男生及初二、初三、高一女生學校自測坐位體前屈成績低于第三方，高二、高三男生及初一、高二、高三女生則高于第三方；初一～初三男生、初二女生自測成績，高三第三方測試成績低于參考值，其余年級則均高于參考值（圖7）。

綜合可見，武漢市中學生柔韌素質整體表現(xiàn)較好。

坐位體前屈差值比較顯示，初一～初三、高二～高三男生，初二～高三女生，均具有統(tǒng)計學差異（P＜0.05），僅高一男生、初一女生無統(tǒng)計學差異（P＞0.05）。表現(xiàn)為第三方測試結果高于學校自測結果，且兩者均高于國家參考值，低年級男生第三方、高年級男生及各年級女生學校自測結果與參考值更為接近?？梢?，第三方坐位體前屈測試結果好于學校自測，更能反映學生柔韌素質。

（4）耐力素質。除初三男生、初二女生外，其他年級第三方 1 000m/ 800m測試結果均高于學校自測，高一～高三男生、初三及高一～高三女生學校自測結果低于國家均值，其余年級自測及第三方測試結果均高于參考值（圖8）。說明，武漢市中學生耐力素質較差。

1 000m/800m差值比較發(fā)現(xiàn)，初一、初三～高三男生、初一、高一～高三女生，具有統(tǒng)計學差異（P＜0.05），初二男生，初二、初三女生無統(tǒng)計學差異（P＞0.05），且學校自測結果與參考值更接近，但第三方測試可能更接近真實耐力素質水平。

2.2 體質健康指標關聯(lián)規(guī)則

Apriori關聯(lián)發(fā)現(xiàn)，支持度排前6位的體質健康指標均與肺活量相關，5個與50m和體重有關，3個與 1 000m/ 800m、坐位體前屈、引體向上/仰臥起坐有關，而立定跳遠指標未進入關聯(lián)規(guī)則的前六（表3）。

圖9顯示，體質健康指標強關聯(lián)：身高與體重；肺活量與身高、體重、坐位體前屈、引體向上/仰臥起坐；坐位體前屈與身高、體重、引體向上/仰臥起坐。

中度關聯(lián)： 1 000m/ 800m與肺活量、50m、身高、體重、坐位體前屈、引體向上；50m與肺活量、引體向上/仰臥起坐、坐位體前屈；引體向上/仰臥起坐與身高、體重；弱關聯(lián)：立定跳遠與其余7項指標；50m與身高、體重。

3 分析與討論

3.1 第三方測試與學校自測體質健康對比分析

武漢市7所中學生身高水平與2014年國家均值接近，但體重高于均值。說明，學生超重/肥胖現(xiàn)象嚴重。兩種方法測試的身高、體重均高于報道 ?［10，11］ 。第三方測試、學校自測、國家參考值間對比發(fā)現(xiàn)，第三方身高測試結果低于學校自測，第三方數(shù)據與國家均值接近，體重則高于學校自測，且學校測試結果與參考值更為接近。結合身高測試結果，研究認為第三方測試的體重應更能反映中學生真實結果。這與第三方機構使用同一型號身高體重測試儀，由固定人員進行測試，且每天測試后均進行身高體重測試儀的校正；而學校自測則各學校儀器設備規(guī)格不同、測試人員不同、絕大部分未進行校正，甚至部分學校使用不符合要求的彈簧秤，誤差較大。因此，身體形態(tài)指標測試支持第三方。

身體機能方面，武漢市7所中學生肺活量普遍高于國家參考值。與文獻比較發(fā)現(xiàn)，武漢市各年級男生、初中女生高于報道，而高中女生則低于布朗族 ?［12］ 。說明，武漢市中學生身體機能狀況較好。此外，第三方肺活量測試結果普遍高于學校自測，與第三方測試機構每班測試前詳細講解肺活量測試要求，指導每名學生深吸氣后，緩慢勻速地將吸入的氣體盡全力呼出，中間不能出現(xiàn)間斷；當出現(xiàn)測試結果明顯偏低時，第三方機構要求工作人員重復測試，若多次均明顯偏低時，排到本班隊尾，休息后再次測試，進而肺活量結果相對較高。因此，身體機能測試結果支持第三方測試。

下肢力量素質方面，武漢市7所中學生立定跳遠成績明顯低于參考值和相關報道及1995年、2000、2021年武漢市成績 ?［13，14］ ，且學校自測結果高于第三方測試，但均低于標準值。說明，武漢市中學生下肢力量素質呈現(xiàn)下降趨勢，較差。學校自測雖然與參考值更接近，但可能第三方才更能真實反映中學生下肢力量素質水平。因為第三方測試使用電子儀器設備，通過紅外感應，自動記錄立定跳遠成績至主機，而部分學校用粉筆在水泥地劃線，或粘貼米尺，人工讀數(shù)的方式記錄立定跳遠成績，少部分學校用沙坑+米尺，部分學校用智能電子儀器測試，進而造成學校自測成績系統(tǒng)誤差、隨機誤差或粗大誤差較大。因此，立定跳遠鼓勵通過第三方完成測試。

上肢力量及腰腹力量素質方面，武漢市7所中學生引體向上、仰臥起坐成績高于參考值，男生引體向上較1995、2000年有所提升，女生仰臥起坐變化不大 ?［13］ 。說明，武漢市中學生上肢及腰腹力量素質尚可。此外，第三方引體向上結果高于學校自測，而仰臥起坐則低于學校自測，呈現(xiàn)男生引體向上學校自測、女生仰臥起坐第三方測試更接近參考值的現(xiàn)象。結合實際認為，第三方測試時，由工作人員示范引體向上技術動作，并講解技術要領，有利于引體向上成績提升；第三方測試仰臥起坐時，則對動作要求更加嚴格，屈膝90度，雙手十指交叉放于枕后，下躺時兩肩胛必須著墊，按壓部位控制在踝關節(jié)及以下，不允許上肢環(huán)抱小腿予以助力，進而使該指標成績低于學校自測。另外，第三方進行仰臥起坐測試時，腰部佩戴計數(shù)器，輔助記錄次數(shù)，避免學生謊報個數(shù)?？梢?，主觀判斷較高的引體向上和仰臥起坐項目，第三方成績更真實有效。

柔韌素質方面，武漢市7所中學生坐位體前屈測試結果整體表現(xiàn)高于國家均值，初一至高一男生，高二、高三女生低于報道，其他年級高于報道數(shù)據 ?［14］ 。另外，第三方測試結果高于學校自測，學校自測與國家參考值更接近。說明，第三方測試成績相對較好，這與第三方測試前，工作人員帶領學生統(tǒng)一進行4個8拍的全身各關節(jié)準備活動，然后再做身體素質測試，這樣有利于坐位體前屈成績的提升。因此，柔韌素質測試結果支持第三方測試。

速度及耐力素質方面，武漢市7所中學生50m、 1 000m/ 800m成績整體表現(xiàn)為低于國家均值，較1995、2000年下降 ?［15］ ，說明，武漢市中學生速度及耐力素質較差。第三方測試結果較學校自測更差，男生兩種測試結果低于國家標準，女生學校自測略好于參考值。通過對測試過程的分析發(fā)現(xiàn)，第三方機構在進行上述指標測試時采用智能電子設備，從計時開始到紅外線感應結束，自動生成測試結果，而學校自測均采取人工計時的方法，起點和終點各安排1人，終點時刻觀察起點的發(fā)令再計時，容易造成計時器按鍵延遲，計時縮短，而第三方自動計時的時長則相對表現(xiàn)較長，導致成績偏低。因此，第三方測試結果可能更接近真實情況。

3.2 體質健康指標關聯(lián)分析

Apriori關聯(lián)規(guī)則顯示，身高與體重強關聯(lián)，符合生理特征。肺活量與身高、體重、坐位體前屈、引體向上/仰臥起坐，坐位體前屈與身高、體重、引體向上/仰臥起坐強關聯(lián)。原因為：（1）身材高大者，胸廓、肺發(fā)育較成熟，肺通氣功能增強，則肺活量與身高體重關聯(lián)。（2）坐位體前屈則與關節(jié)結構、年齡、性別、溫度、遺傳等因素高度相關，青少年生長發(fā)育的“向心規(guī)律”導致先發(fā)育下肢，后發(fā)育上肢，導致身高體重與坐位體前屈關聯(lián)，坐位體前屈再與肺活量關聯(lián)。（3）引體向上反映上肢、背部、腰腹力量素質，與年齡、體重相關，仰臥起坐與身高、體重、BMI等相關 ?［16-17］ ，進而間接與肺活量、坐位體前屈關聯(lián)?？梢?，中學生改善體質健康水平，應有的放矢地從身體機能練習著手。

1 000m/ 800m與肺活量、50m、身高、體重、坐位體前屈、引體向上，50m與肺活量、引體向上/仰臥起坐、坐位體前屈，引體向上/仰臥起坐與身高、體重則中度關聯(lián)。原因可能為：（1） 1 000m/ 800m為耐力素質，其優(yōu)劣取決于心肺功能、機體運輸及利用氧的能力及能源物質儲備，與BMI相關 ?［18-19］ 。因此，與身高、體重、肺活量、坐位體前屈關聯(lián)。（2）引體向上/仰臥起坐與身高體重、肺活量、坐位體前屈均關聯(lián)，進而與 1 000m/ 800m相關。（3）50m與下肢長、肌肉力量、肌纖維類型、神經系統(tǒng)興奮與抑制轉換密切相關，故與引體向上/仰臥起坐反映肌肉力量素質的指標關聯(lián)，而下肢長與身高、體重相關，身高體重又與肺活量、坐位體前屈相關。因此，50m與肺活量、坐位體前屈、 1 000m/ 800m關聯(lián)。

立定跳遠與其余7項指標，50m與身高、體重則弱關聯(lián)。原因為：（1）立定跳遠反映下肢肌肉力量素質，與體重指數(shù)、腰圍身高比、腰臀比無相關性 ?［20］ ，與引體向上正相關，身高腿長則起跳離地時重心的投影點至起跳線的水平距離大，但立定跳遠成績主要與準備、預擺、起跳、騰空、落地技術動作銜接熟練程度及運動學問題有關 ?［21］ 。因此，立定跳遠與肺活量、仰臥起坐、引體向上、50m等其他體質健康指標關聯(lián)較弱，關鍵在于技術動作掌握程度。（2）50m速度素質敏感期為小學階段，中學生的速度素質基本穩(wěn)定，是耐力素質的關鍵發(fā)展期，故中學生50m與身體形態(tài)指標關聯(lián)相對較弱。因此，在體育教學中，應重視立定跳遠規(guī)范技術動作的傳授，小學階段加強速度素質練習。

4 結 論

武漢市7所中學生體質健康身體形態(tài)、身體機能、柔韌素質、上肢及軀干力量素質較好，下肢力量素質、速度素質、耐力素質較差，且身體機能指標與身體形態(tài)、身體素質關聯(lián)密切，立定跳遠則與其他體質健康指標關聯(lián)度相對較低。身高、肺活量、坐位體前屈、引體向上第三方測試結果高于學校自測，而立定跳遠、仰臥起坐、50m、 1 000m/ 800m低于學校自測，但更能真實反映中學生力量、速度、耐力素質水平?？梢?，第三方測試數(shù)據與學校自測相比較，更具接近實際情況，應積極鼓勵第三方參與學生體質健康測試工作。

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