基于Word2Vec的我國青少年體質(zhì)健康研究的可視化分析

摘要：研究旨在通過對CNKI數(shù)據(jù)庫中2004-2023年的有關(guān)“青少年體質(zhì)健康”的1781篇文獻進行文本分析，深入探討中國青少年體質(zhì)健康領(lǐng)域的研究狀況，從主題聚類、關(guān)鍵影響因素和未來研究趨勢等角度出發(fā)，以促進青少年體質(zhì)健康在社會結(jié)構(gòu)中的積極影響。研究采用文本分析法，結(jié)合Word2Vec算法、TF-IDF權(quán)重算法和K-means聚類算法，對文獻進行多維度分析。研究發(fā)現(xiàn)：青少年體質(zhì)健康研究主題主要集中在體質(zhì)健康指標、現(xiàn)狀對比與啟示、干預(yù)策略與健康促進、政策背景與改革以及政府政策指導(dǎo)等方面，反映了對青少年健康的全面關(guān)注。

關(guān)鍵詞：青少年" 體質(zhì)健康" Word2vec" 可視化

中圖分類號：G804 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8902-（2024）-16-090-4-ZQ

1、引言

青少年健康是社會文明進步的前提，是祖國富強昌盛的重要標志，是努力創(chuàng)造健康、可持續(xù)發(fā)展社會的變革引擎，對于建立健康的、有活力的社會組成具有重要意義。然而隨著青少年兒童的學(xué)業(yè)壓力加大，內(nèi)卷嚴重，存在一些學(xué)校和家長過于重視文化課成績而忽視體質(zhì)健康發(fā)展的現(xiàn)象，導(dǎo)致青少年兒童出現(xiàn)如近視、肥胖等較嚴重的體質(zhì)健康問題。因此，長期以來，青少年體質(zhì)健康問題一直是國家和社會關(guān)注的焦點?！兜诎舜稳珖鴮W(xué)生體質(zhì)與健康調(diào)研結(jié)果》顯示：我國學(xué)生體質(zhì)健康達標優(yōu)良率逐漸上升，形態(tài)發(fā)育指標、身體素質(zhì)持續(xù)出現(xiàn)好轉(zhuǎn)。這不僅歸功于國家頒布的一系列針對青少年體質(zhì)健康問題的政策，同時也得益于專注提升青少年體質(zhì)健康的研究人員取得的成果。

本文首次將Word2Vec算法引入體育領(lǐng)域，它不僅可以實現(xiàn)CiteSpace的基本功能，還能夠通過深度學(xué)習(xí)將詞語映射到高維向量空間，從而實現(xiàn)上下文信息的有效表示與詞向量的計算，是自然語言處理領(lǐng)域的一項重要成果。

本研究集中研究了近20年來在中國進行的有關(guān)“青少年體質(zhì)健康”的學(xué)術(shù)研究，總計包括1788篇學(xué)術(shù)論文。首先，我們運用TF-IDF算法和單詞頻率分析，選取關(guān)鍵詞列表；隨后結(jié)合Word2Vec和K-MEANS聚類算法對關(guān)鍵詞進行了深入分析，以揭示研究的主要主題和內(nèi)在聯(lián)系；接著，我們根據(jù)詞頻制作了關(guān)鍵詞的詞云圖，以直觀地展示研究熱點隨時間的演化變化；然后進行了基于合理推測的未來研究趨勢分析；最后，從六個主要層面分析了青少年體質(zhì)健康發(fā)展影響因素。

2、研究過程

2.1、數(shù)據(jù)采集與文本預(yù)處理

（1）數(shù)據(jù)采集。

以“青少年體質(zhì)健康”為搜索式對CNKI數(shù)據(jù)庫進行文獻檢索，時間跨度2004年1月1日—2023年8月19日（數(shù)據(jù)收集當(dāng)日）。共檢索到1787篇論文，其中1392篇來源于期刊、199篇來源于中國會議、30篇來源于國際會議、97篇來源于碩士論文、15篇來源于博士論文、53篇來源于報紙、1篇來源于輯刊。下載這1787篇論文的“題目、關(guān)鍵詞、摘要、發(fā)表時間”用于后續(xù)分析。

（2）文本預(yù)處理。

將所有論文的“題目、關(guān)鍵詞、摘要”部分作為文本語料庫。為了便于后續(xù)選取關(guān)鍵詞，以及Word2Vec“讀取”文本語料，“學(xué)習(xí)”單詞含義，我們需要清理文本語料庫并分離單詞。考慮到去除停詞可以提高文本挖掘的準確性，我們選擇了以下目前廣泛使用的停詞列表：中文停詞列表、百度停詞列表、哈爾濱工業(yè)大學(xué)停詞列表和四川大學(xué)停詞列表。去除列表中的停詞后，我們使用Python中的jieba分詞庫對文本文檔進行分詞。

將預(yù)處理后的“題目、關(guān)鍵詞、摘要”作為背景語料庫，用于訓(xùn)練Word2Vec模型。預(yù)處理后的“摘要”部分作為目標語料庫，用于后續(xù)關(guān)鍵詞選取和分析。

2.2、一級關(guān)鍵詞選取

本文采取TF-IDF權(quán)值與單詞頻率相結(jié)合的方法選取一級關(guān)鍵詞。首先，逐一計算目標語料庫中每個單詞的TF-IDF權(quán)值。根據(jù)對全部單詞權(quán)值的觀察，選擇0.0003作為權(quán)值閾值；然后，計算權(quán)值高于閾值的單詞在目標語料庫中出現(xiàn)的頻率，確定詞頻閾值為25；最后，把目標語料庫中TF-IDF權(quán)值高于0.0004，同時詞頻高于25的單詞作為一級關(guān)鍵詞。

2.3、Word2Vec建模與主題聚類

本文基于背景語料庫訓(xùn)練Word2Vec模型，考慮到數(shù)據(jù)特點、計算效率和相似性建模的準確性，我們選擇Skip-gram模型。并且根據(jù)現(xiàn)有研究，將搜索窗口設(shè)置為10，單詞向量維度設(shè)置為400，忽略詞頻小于5的單詞。利用Word2Vec模型將背景語料庫中的單詞映射到高維詞向量上。由此得到每個一級關(guān)鍵詞的詞向量。然后運用K-means算法對一級關(guān)鍵詞對應(yīng)的詞向量進行聚類操作，參考知網(wǎng)的主要主題分布將類別數(shù)設(shè)定為5。由于詞向量的相似程度能夠反映詞序列的語義信息，所以K-means算法會把具有相似語義或經(jīng)常在相同語境出現(xiàn)的詞向量聚為一類。為了更好地理解向量（關(guān)鍵詞）的分布，我們采用t-SNE方法，利用二維圖進行約簡和可視化，并把聚類結(jié)果顯示在圖1中，實現(xiàn)對一級關(guān)鍵詞的聚類可視化。

由圖1，可以看出所有一級關(guān)鍵詞根據(jù)語義向量被聚類為五類，分別對應(yīng)著以下五個主題：

■——“體質(zhì)健康指標”主題；

▲——“現(xiàn)狀對比與啟示”主題；

●——“干預(yù)策略與健康促進”主題；

◆——“政策背景與改革”主題；

▼——“政府政策指導(dǎo)”主題。

3、研究主題分析

3.1、體質(zhì)健康指標主題類團

從圖1中我們可以看出，在“■”區(qū)域中，“身高、體重、肺活量”距離較近；“力量、耐力、速度”距離較近；“超重、肥胖、視力”距離較近。相對距離較近暗示了這些詞匯在語義上相關(guān)度較高，通常會同時出現(xiàn)。說明了在研究青少年體質(zhì)健康指標時，學(xué)者們常常將這些詞匯進行綁定研究。

《青少年體質(zhì)健康發(fā)展報告》指出，評估青少年健康的關(guān)鍵指標包括BMI、爆發(fā)力、速度、力量和耐力。然而，我國青少年仍面臨著肺功能較差、近視率高和肥胖率上升等問題。此外，青少年的速度和力量素質(zhì)增長停滯，這也是學(xué)校體育教育的挑戰(zhàn)之一。采用以輕度有氧運動為主，輔以有限量的無氧運動的封閉式運動計劃，能夠更容易被青少年肥胖者接受并持之以恒地堅持下去。通過這種封閉式運動減肥計劃，青少年肥胖者的身體健康狀況將明顯改善，反映在BMI指數(shù)、肺活量指數(shù)、體質(zhì)量、耐力素質(zhì)以及柔韌性指標上都會有顯著的提高。這樣的計劃不僅有效，還可以避免中途放棄的情況。在健康指標的評價標準方面，季瀏、吳慧攀等人根據(jù)“體教融合”的背景，分析了我國兒童青少年體質(zhì)健康評價指標，并探索制定了新的體質(zhì)健康評價標準。

3.2、現(xiàn)狀對比與啟示主題類團

根據(jù)圖1不難發(fā)現(xiàn)，國內(nèi)研究青少年體質(zhì)健康時側(cè)重于對青少年兒童體質(zhì)的監(jiān)測、數(shù)據(jù)、特征和現(xiàn)狀的分析，對體質(zhì)健康問題進行評價，并探索問題下降的因素。同時，針對問題提出了相應(yīng)的對策、啟示和相關(guān)措施。此外，在進行國內(nèi)外青少年體質(zhì)健康的對比研究時，主要關(guān)注美國和日本這兩個國家，并作為比較對象。

相關(guān)研究顯示，美國、加拿大、歐洲和日本已經(jīng)將學(xué)生體質(zhì)健康測試的范疇擴展，不僅僅關(guān)注學(xué)生體質(zhì)和運動成績的評估，還強調(diào)培養(yǎng)健康的生活理念和終身體育意識，以全面促進健康。他們在肯定體質(zhì)健康測試的重要性和測試結(jié)果反饋的基礎(chǔ)上，全面激發(fā)學(xué)生參與體育運動的積極性，倡導(dǎo)學(xué)生養(yǎng)成健康的生活方式。相比之下，中國的學(xué)生體質(zhì)健康測試更側(cè)重于整體數(shù)據(jù)統(tǒng)計，以便國家了解學(xué)生的體質(zhì)健康狀況，促進學(xué)校體育工作的開展以及測試標準的頂層設(shè)計。然而，中國的體質(zhì)健康測試在將測試結(jié)果個體化分析并反饋給學(xué)生和家長方面存在不足。此外，學(xué)生達標測試所反映的身體素質(zhì)與體質(zhì)水平等方面的關(guān)聯(lián)也需要更多地關(guān)注。在運動參與層面，從中學(xué)過渡到大學(xué)階段，美國青少年自愿增加鍛煉時間并減少體重的比例顯著上升，而中國青少年則隨著年級增加，參與體育活動的比例和時間減少。通過監(jiān)測和測試青少年的體質(zhì)健康，可以清晰地了解不同階段青少年體質(zhì)健康數(shù)據(jù)和變化情況，以便在不同時期為不同情況提供干預(yù)和指導(dǎo)。國內(nèi)關(guān)于青少年體質(zhì)健康狀況的研究也都基于對青少年體質(zhì)的監(jiān)測和調(diào)查結(jié)果展開。

3.3、干預(yù)策略與健康促進主題類團

在提升青少年體質(zhì)健康的干預(yù)策略研究中，普遍認為從學(xué)校和家庭兩個方面入手是關(guān)鍵的。家長和教師在這個過程中起著重要作用。提升方案主要包括有氧、運動、健身等，而在提升過程中，注意運動時間的安排、科學(xué)合理的方法與方式，以及干預(yù)效果的評估也都是重要的因素。

運動訓(xùn)練、合理飲食和心理矯正對于提升青少年體質(zhì)健康能夠發(fā)揮較為積極的作用。運動訓(xùn)練是一種直接有效的非醫(yī)療干預(yù)方式。有氧運動在時間上可以明顯改善肥胖的青少年的體質(zhì)健康，短至3周的有氧運動即可顯著改善肥胖青少年的身體形態(tài)、提高脂代謝和身體素質(zhì)，而6周的有氧運動可以顯著提高中度和重度肥胖者的體質(zhì)健康水平。合理的飲食結(jié)構(gòu)不但可以確保青少年獲得足夠的營養(yǎng)物質(zhì)，包括蛋白質(zhì)、碳水化合物、脂肪、維生素和礦物質(zhì)等，以支持身體正常的生長和發(fā)育，還有助于增強免疫系統(tǒng)，提高抵抗疾病的能力，減少感染和疾病的發(fā)生率。心理矯正的干預(yù)能夠促進青少年的目標設(shè)定和自律，培養(yǎng)自律性格，有助于他們堅持鍛煉和健康飲食習(xí)慣，從根本上為體質(zhì)健康的提升夯實基礎(chǔ)。針對上述干預(yù)策略，需要學(xué)校、家庭和社會三方協(xié)同合作，因為從青少年活動的場所和資源角度來看，僅依靠學(xué)校是遠遠不夠的，更需要家庭和社會的共同參與，以確保青少年有充足的時間和必要的物質(zhì)支持來進行體育鍛煉。

3.4、政策背景與改革主題類團

如圖1可以看出提升青少年體質(zhì)健康的相關(guān)措施的重點開始轉(zhuǎn)向政府、學(xué)校和俱樂部?！熬銟凡俊敝赶蝮w育活動和課外俱樂部的角色，這可能涉及學(xué)校外的體育鍛煉機會和社交團體?！爸锌肌焙汀案呖肌钡奶峒氨砻髟谇嗌倌牦w質(zhì)健康領(lǐng)域，教育體制的安排可能對學(xué)生的體質(zhì)狀況產(chǎn)生影響。“政府”和“制度”作為關(guān)鍵詞出現(xiàn)暗示政府在促進體質(zhì)健康方面可能扮演著重要角色，也可能與政府相關(guān)政策的影響有關(guān)。此外，“雙減”“體教融合”“政策”“挑戰(zhàn)”“機遇”“前景”等詞語則表明在推動青少年體質(zhì)健康方面仍然可能存在政策障礙或挑戰(zhàn)。然而，伴隨著相關(guān)政策的推出和改進，同時也出現(xiàn)了一些機遇，以及通過改革和創(chuàng)新可以實現(xiàn)的前景。這個主題突顯了在青少年體質(zhì)健康領(lǐng)域中各種因素的相互影響，政府、學(xué)校和社會俱樂部等方面的相關(guān)措施對于提升青少年體質(zhì)健康的發(fā)展具有重要作用。

“雙減”政策的實施減輕了學(xué)生學(xué)業(yè)負擔(dān)，增加了他們的空閑時間，從而使體育在學(xué)生生活中的地位得到重新審視。為了促進青少年體質(zhì)健康，需要在學(xué)校和家庭兩個層面采取措施。學(xué)校應(yīng)優(yōu)化體育教學(xué)資源，提供適合的場地和設(shè)施，提高體育課堂的教學(xué)質(zhì)量，確保學(xué)生在安全的環(huán)境下接受科學(xué)的體育指導(dǎo)。家庭則需要轉(zhuǎn)變“重文輕體”的觀念，為青少年的體育鍛煉提供有力的支持和鼓勵?！半p減”政策為促進青少年體質(zhì)健康創(chuàng)造了有利的教育背景和條件，而“體教融合”政策提供了科學(xué)的指導(dǎo)方法和路徑。然而，目前我國的“體教融合”仍然面臨著一些體制性障礙。具體來說，政府、學(xué)校和社會在共同推動青少年體育發(fā)展方面的合作機制尚未完善，缺乏協(xié)調(diào)、協(xié)同、共育、共建、共享和共治的有效運行機制。

3.5、政府政策指導(dǎo)主題類團

在政府政策指導(dǎo)主題中，高度相關(guān)的詞匯可能指向衛(wèi)生和教育部門發(fā)布的政策文件、指導(dǎo)意見等，突顯了相關(guān)部門對青少年體質(zhì)健康的關(guān)注和規(guī)劃?！爸醒搿焙汀爸泄仓醒搿眲t突顯了國家層面領(lǐng)導(dǎo)對青少年體質(zhì)健康問題的高度重視。“高度重視”和“貫徹落實”則表明領(lǐng)導(dǎo)層對該議題的認知和政策推行的堅決態(tài)度，也突顯在政策實施方面的實際行動。同時，“教育部”和“素質(zhì)教育”指向了教育領(lǐng)域的作用，可能意味著將體質(zhì)健康融入素質(zhì)教育中的趨勢，從而實現(xiàn)青少年在多個方面的全面成長。

4、結(jié)論

通過運用自然語言處理（NLP）技術(shù)，能夠深入挖掘青少年體質(zhì)健康文獻的內(nèi)在模式和相互作用。在這項研究中，我們利用Word2Vec將文獻中的單詞轉(zhuǎn)化為向量表示。這些向量不僅代表了單詞的語義信息，還能夠捕捉到單詞之間的關(guān)聯(lián)性。通過對文獻中的單詞和術(shù)語進行向量化，能夠更好地理解研究主題之間的相似性和差異性。這種方法不僅提供了對青少年體質(zhì)健康領(lǐng)域內(nèi)不同主題的定量度量，還有助于識別那些與期刊典型資源相關(guān)的主題。并且此方法以詞云圖的形式展現(xiàn)了每個階段的研究重點轉(zhuǎn)移，從側(cè)面也反映出了我國青少年體質(zhì)健康的變化趨勢。本研究的主要研究成果概括如下：

（1）我國近二十年關(guān)于青少年體質(zhì)健康的相關(guān)研究主題主要集中在“體質(zhì)健康指標”“現(xiàn)狀對比與啟示”“干預(yù)策略與健康促進”“政策背景與改革”“政府政策指導(dǎo)”等方面；

（2）國內(nèi)的相關(guān)文獻在探索青少年體質(zhì)健康方面的研究時，主要關(guān)注全國范圍內(nèi)的中小學(xué)生群體。研究內(nèi)容側(cè)重于對青少年兒童體質(zhì)的監(jiān)測、數(shù)據(jù)、特征和現(xiàn)狀的分析，對體質(zhì)健康問題進行評價，并探索問題下降的因素。同時，針對問題提出了相應(yīng)的對策、啟示和相關(guān)措施；

（3）在提升青少年體質(zhì)健康的干預(yù)策略研究中，普遍認為從學(xué)校和家庭兩個方面入手是關(guān)鍵。家長和教師在這個過程中起著重要作用。提升方案主要包括有氧運動、健身等，而在提升過程中，注意運動時間的安排、科學(xué)合理的方法與方式，以及干預(yù)效果的評估也都是重要的因素；

（4）青少年體質(zhì)健康研究領(lǐng)域正朝著更綜合、多維度和政策驅(qū)動的方向發(fā)展。這對于培養(yǎng)健康的新一代和減少肥胖等健康問題具有重要意義，并有望在未來為制定更有效的政策和實踐提供有力支持。

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