基于函数编程技术的大学生体质健康自助评价与指导模板程序设计

杨守民

1 前言

2019年7月，国务院成立健康中国行动推进委员会，并印发《健康中国行动(2019—2030年)》，指出：青少年处在生长发育的关节阶段，增强青少年体质健康是青少年健康成长和全面发展的需要，到2022年和2030年，青少年学生体质健康优良率分别达到50%和60%以上[1]。要达到这一目标，有针对性的强化青少年学生体育锻炼，增强体质健康，方便快捷的体质健康评价和指导手段不可或缺。

当前，一些网络化大型综合性学生体质健康评价系统多为学校用户，对于学生个人来说并不方便[2]。随着科技的不断进步，智能手机和个人计算机的广泛普及，为学生生活带来了无限便利。Microsoft Office Excel广泛运用于智能手机和计算机上，是大学生们常用的表格处理软件，其功能强大，使用方便[3]。运用Microsoft Office Excel设计一款体质健康自助评价与指导的模板程序，实现大学生体质健康的智能评价和定量指导，为大学生体质健康自测自评和有针对性的进行体质健康项目锻炼提供帮助。

2 研究方法

2.1 文献法

通过查阅大学生体质健康评价与计算机函数技术相关文献，结合日常学生体质健康测试工作经验，明确大学生体质健康自助评价与指导模板程序的工作原理和设计方案。

2.2 系统分析法

运用系统分析的方法，分析大学生体质健康评价与指导模板程序的构成、后台评价标准表与前台功能模块及各功能模块之间的逻辑关系与关联机制，厘清模板程序的设计思路。

2.3 函数编程法

通过Microsoft Office Excel复合函数、函数嵌套等函数编程技术的综合运用，设计、编写大学生体质健康自助评价与指导模板程序。

2.4 实验法

在函数编程过程中，通过多次调试、修改和验证，确保模板程序的有效性与可靠性。

3 模板程序分析与设计

根据大学生体质健康测试评价与指导工作实际，基于程序设计原理，整个模板程序设计由前台可视化交互界面、后台数据库和模板程序函数构成。前台可视化交互界面用于人机信息交互；后台数据库用于存储大学生体质健康评价标准和指导信息数据；模板程序函数用于建立前台数据与后台数据的函数关联，实现大学生体质健康自助评价与指导。

3.1 前台可视化交互界面

根据模板程序前台可视化交互界面的视觉可观性、信息易读性和交互友好性需要，模板程序前台可视化交互界面底色分为白色和灰色部分，白色部分为可编辑区域，用于输入各类数据，灰色部分为锁定区域，不可进行任何编辑和更改，用于显示模板程序自动生成的评价结果与指导信息；同时，为了直观显示学生各项成绩评价得分，得分成绩的显示设计为不同颜色标有准确数字的数据条显示，如图1所示。

图1 模板程序的前台界面设计

前台可视化交互界面由信息模块、评价模块和指导模块3个基本功能模块构成，其中，信息模块主要用来填写学生的基本信息和测试成绩，分别有学生的姓名、年级、性别、身高、体重、肺活量、50米跑成绩、立定跳远成绩、坐位体前屈成绩、800/1000米成绩、仰卧起坐/引体向上成绩，是评价学生成绩的基础数据[4]；评价模块通过各评价模块函数，建立信息模块数据与评价标准数据之间的函数关联，实现对学生各项体质健康成绩进行准确自动化评价；指导模块通过指导模块函数，建立学生各项体质健康成绩与指导信息数据之间的函数关联，实现学生各项体质健康成绩的进一步分析，并提出达到更高一级评价等级的量化指导信息，如表1所示。

表1 模板程序功能模块设计

3.2 后台数据库

根据《国家学生体质健康标准》内容，后台评价标准数据库可分为9个数据表：男生BMI标准、女生BMI标准、大一大二男生单项标准、大一大二女生单项标准、大三大四男生单项标准、大三大四女生单项标准、男生加分标准和女生加分标准和总得分等级表[5]。各评分标准表中除了包括《国家学生体质健康标准》中所含字段外，基于后期成绩评价函数设计的需要，还扩充了“50米跑负替换”、“1000米跑负替换(秒)”、“800米跑负替换(秒)”等字段，如表2所示。

表2 评价标准数据库设计

同时，为了准确对比、分析学生当前各项目成绩与及格线、良好线、优秀线之间的具体关系情况，并根据具体差距为指导学生对各项目进行锻炼，进一步提高成绩给出定量化指导信息，模板程序后台设计了指导信息数据库，内含指导信息数据表，包含字段如表3所示。

表3 指导信息数据库设计

3.3 模板程序函数

模板程序函数由评价模块函数和指导模块函数组成，评价模块函数分为得分函数和等级函数。这些函数通过VLOOKUP、if等函数的嵌套组合，进行函数编程[6]，最终完成不同测试项目成绩的评价，给出锻炼指导信息。

3.3.1 评价模块函数举例

3.3.1.1 “BMI”成绩评价函数

BMI由身高和体重数据手动输入后自动生成，BMI自动生成后，模板程序对其进行自动评价，在评价函数中，得分函数设计为：G5=IF(I2=1,VLOOKUP(F5,男生BMI!A$2:C$8,2,TRUE),VLOOKUP(F5,女生BMI!A$2:C$8, 2,TRUE))；等级函数设计为：H5=IF(I2=1,VLOOKUP(F5,男生BMI!A$2:C$8,3,TRUE), VLOOKUP(F5,女生BMI!A$2:C$8,3,TRUE))。

3.3.1.2 “50米跑”成绩评价函数

50米跑成绩由手动输入后，模板程序对其进行自动评价，在评价函数中，得分函数设计为：G7=IF(G2<42.5,IF(I2=1,VLOOKUP(D15,大1.2男生标准!J$2:M$22,3,TRUE),VLOOKUP(D15,大1.2女生标准!J$2:M$22,3, TRUE)),IF(I2=1,VLOOKUP(D15,大3.4男生标准!J$2:M$22,3,TRUE),VLOOKUP(D15,大3.4女生标准!J$2:M$22,3,TRUE)))，等级函数设计为：H7=IF(G2<42.5,IF(I2=1, VLOOKUP(D15,大1.2男生标准!J$2:M$22,4,TRUE),VLOOKUP(D15,大1.2女生标准!J$2: M$22,4,TRUE)),IF(I2=1,VLOOKUP(D15,大3.4男生标准!J$2:M$22,4,TRUE),VLOOKUP(D15,大3.4女生标准!J$2:M$22,4,TRUE)))。

3.3.1.3 总成绩评价函数

总成绩评价由模板程序自动生成，在评价函数中，总得分函数设计为：G12=IF(I2=1,ROUND(G5*0.15+G6*0.15+G7*0.2+G8*0.1+G9*0.1+G10*0.2+G11*0.1+E19+G19,1),ROUND(G5*0.15+G6*0.15+G7*0.2+G8*0.1+G9*0.1+G10*0.2+G11*0.1+D19+F19,1))，总等级函

数设计为：H12=VLOOKUP(G12,总得分等级!A$1:B$9, 2,TRUE)。

3.3.2 指导模块函数举例

3.3.2.1 “BMI”成绩指导函数

以学生当前BMI成绩与及格线、良好线、优秀线分别进行自动化对比，分析出具体差距，提出定量化指导信息，指导函数设计为：I5=IF(P5="",“您的成绩已经 优秀 啦”,IFS(K5<=F5,“再进步”&ABS(L5)&“成绩就及格啦”,M5<=F5,“再进步”&ABS(N5)&“成绩就良好啦”,O5<=F5,“再进步”&ABS(P5)&“成绩就优秀啦”))。

3.3.2.2 “50米跑”成绩指导函数

以学生当前50米跑成绩与及格线、良好线、优秀线分别进行自动化对比，分析出具体差距，提出定量化指导信息，指导函数设计为：I7=IF(P7="",“您的成绩已经优秀啦”,IFS(K7<=F7,“再进步”&ABS(L7)&“秒”&“成绩就及格啦”,ABS(M7)<=F7,“再进步”&N7&“秒”&“成绩就良好啦”,O7<=F7,“再进步”&ABS(P7)&“秒”&“成绩就优秀啦”))。

3.3.2.3 总成绩指导函数

以学生当前总成绩与及格线、良好线、优秀线分别进行自动化对比，分析出具体差距，提出定量化指导信息，指导函数设计为：I12=“您成绩突破最快的项目是”&SUBSTITUTE(S5,“：”,“抓紧练习吧!”)。

4 模板程序效能检测

4.1 环境的适应性检验

将模板程序在不同Windows版本计算机操作系统上进行实验，模板程序均能良好运转，将模板程序在不同Android版本移动智能设备系统上进行实验，模板程序同样均能良好运行，证明了模板程序具有良好的环境适应性。

4.2 数据的可靠性检验

随机抽取2021年某高校100名学生的体质健康成绩对模板程序进行验证，模板程序评价结果与教育部学生体质健康网数据进行对比，准确率100%，指导信息数据经计算、统计，准确率100%，充分验证了模板程序成绩评价与指导信息的数据可靠性。

4.3 操作的快捷性检验

随机抽取某高校20名学生，分两组对自己的体质健康测试成绩进行评价和指导，第一组10名同学作为实验组，采用模板程序进行评价和指导，第二组10名同学作为对照组，采用人工查表进行评价和指导，经过对比实验,实验组同学完成自己的体质健康测试成绩评价与指导，用时平均为16.8秒，而对照组同学完成自己的体质健康测试成绩评价与指导，用时平均为272.6秒，实验组的效率是对照组的16.2倍。充分验证了模板程序具有良好的交互快捷性。

5 结论

基于函数编程技术，设计的大学生体质健康自助评价与指导模板程序，由前台可视化交互界面、后台数据库和模板函数构成。前台可视化交互界面包含三个基本功能模块：信息模块、评价模块和指导模块；后台数据库由评价标准数据库和指导信息数据库两个数据库构成，分别包含9个评价标准数据表和1个指导信息数据表。整个模板程序通过8个成绩评价复合函数语句及8个成绩指导复合函数语句，分别建立各模块数据与后台数据之间的关联，实现大学生体质健康的单项及综合成绩智能评价，提出达到更高一级评价等级的量化指导信息。

模板程序前台可视化交互界面各功能模块区域分明，评价结果数图并茂，指导信息简明清晰，具有良好的人机交互性、视觉可观性、信息易读性。实验表明：(1)模板程序在计算机Windows系统及智能移动设备Android系统中均可良好运行，具有良好的环境适应性；(2)模板程序的数据准确率为100%，具有较高的数据可靠性；(3)实验组的效率是对照组的16.2倍，模板程序具有良好的交互快捷性。模板程序可以有效方便大学生体质健康自测自评，指导大学生有针对性的进行体质健康锻炼，进一步提高体质健康测试成绩。