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寓教于乐,锻炼身心

在南京体育学院,统计思维的文化已渗透到流行病学和运动科学领域的研究与学习中

南京体育学院

挑战在当今世界,科学学术不断发展,学生们必须培养解决问题的能力,而不仅仅是理解既定的事实。徐凯教授表示,“最重要的是要培养学生的好奇心,这样他们才会不断探索知识,并在整个职业生涯中持续学习,而统计思维则是其中的重要组成部分。”
解决方案南京体育学院的学生们现在有机会在课堂上使用 JMP 和 JMP Pro 来分析及评估调研和实验数据集。由于JMP软件鼓励反复试验,教授们相信它将有助于开发学生的统计思维,并培养学生对科学的统计方法的认知。
结果借助 JMP,学生和研究人员都可以快速掌握数据探索、数据清理、可视化以及预测建模等方面的技能。除了掌握统计分析技能外,学生还可以获得利用数据解决问题的经验 – 这是一项有助于多元职业发展的强技能。

南京体育学院(NSI)坐落在距上海不远的长江之滨,被誉为“世界冠军的摇篮”。该学院成立于 1956 年,已经培养了 100 多名奥运会金牌获得者,其中包括游泳运动员林莉、体操运动员黄旭以及羽毛球运动员葛菲和顾俊。

南京体育学院不仅拥有一流的运动训练基地,而且还是中国在运动医学和运动科学领域的顶尖研究机构之一。最近,一项以“振兴科学技术”为重点的计划已与美国、日本和德国的著名机构建立了研究和教育合作伙伴关系,并与全球 40 多个国家的同行开展了交流项目。

正如南京体育学院的运动员学习挑战体能极限一样,该学院的学术课程也要求学生磨练技能,使他们能够跟上科学创新的步伐。

南京体育学院的运动生理学教授徐凯解释说:“现代科学进步非常迅速。学生们可能会觉得,他们在学校学习的那些死记硬背的知识在以后的职业生涯中没有任何用处。但是统计思维解决问题的方式却并非如此。”

他继续说道,辩证思考和数据素养是可以转移的能力,无论学生将来是成为中国优秀奥运代表团队的一名医生,还是从事运动科学以外的职业,这些能力都将帮助毕业生们取得成功。“最重要的是要培养学生的好奇心,这样他们才会不断探索知识,并在整个职业生涯中持续学习,而统计思维则是其中的重要组成部分。”

将科学研究带入课堂

徐教授是人体运动学或人体运动力学研究的专家。除此之外,他的研究还调查了青少年体育锻炼与健康状况之间的流行病学联系。这项研究的目标是确定年轻人需要何种日常锻炼方案,以改善其身体健康状况。

“我们可以看到,不仅在中国,世界各地的年轻人都缺乏体育锻炼,而无法维持健康的肌肉力量和心肺功能。”徐教授解释说。

为了更好地理解这一现象,徐凯教授招募了中学生参加各种关于体育锻炼的研究。参与者佩戴加速度传感器,当他们像平常一样上学、锻炼以及待在家里时,传感器会捕捉他们的运动和心率信息。由此产生的数据集构成了徐教授和他的研究生学生们潜心研究的工作基础,同时也已经进入本科生课程。

对于徐教授来说,研究与教学之间几乎没有什么障碍。当然,这是有意为之,因为他认为,学生应该亲自接触诸如科学方法之类的研究概念,并且充分运用有助于实验和发现的数据。除了学习这些材料,徐教授还希望他的学生能够掌握科学研究的关键原则,理解如何利用数据检验理论、发掘批判性见解并激发新的研究问题。

他解释说:“我们的研究包括如何进行基础研究以及如何收集、管理和分析数据。”学生将获得有关调查和实验数据的实践经验,并学习运用一系列统计建模和可视化的技能。通过使用徐教授自己的研究中的数据集,学生们可以熟悉离群值、缺失值以及大型数据集(最为重要)等问题。

在徐凯教授的青少年活动研究中,传感器可以每周记录每个参与者约 10,000 个数据点,包括年龄、性别、体重、就坐、站立、行走、跑步、步数、速度、运动强度、运动时间、休息时间和睡眠时间等数据。即使经过合并,这样的数据集也可能达到数百万兆字节。

这些数据可能会令研究人员望而生畏,更别提学生了。这就是为什么徐教授不仅会向他的学生介绍数据集,而且还会向他们介绍自己用来分析数据集的工具。

这个工具就是 JMP®。

“学生们熟悉了诸如 JMP 这样的软件,统计思维也就不会那么可怕了。他们开始将统计视为日常的专业工作,”徐教授说道。“有了 JMP,我们感觉解决统计问题的门槛实际上很低 – 而这是非常难能可贵的。”

JMP® 鼓励反复试验,这是“学习过程的关键”

修习徐教授课程的大多数本科生在新学期开始时都没有多少统计学方面的背景知识。他表示,重要的是给学生们一个工具,让他们可以自己动手学习统计学的概念。借助 JMP,学生们可以学习计算均值与标准差等基础知识,也可以学习数据探索等更高级的概念。

“JMP 鼓励反复试验,这是学习过程的关键。”徐教授说道。

此外,学生们使用的是真实的研究数据,这样一来,他们可以直接了解实际工作中研究人员所面临的真正挑战。徐教授鼓励学生们辩证地进行思考,找出可处理缺失值和离群值的最佳方法。他还表示,学生们开始逐渐意识到,探索性数据分析和数据清理往往与实际分析同等重要,甚至更为重要。

“我的学生喜欢 JMP 的原因是,它学习起来很容易,”徐教授如是说道。“他们喜欢每个步骤之后都有结果的图形展示。这让结果变得更加直观,而他们就可以快速获得反馈。如果方向错误,他们可以轻松剔除向量,然后添加新的方法再次进行尝试。这种方式非常简单,进而也就促进了他们进一步学习的热情。因此,他们发现利用 JMP 进行学习是一件非常有趣的事情。”

拥有强大统计功能的便捷工具

与世界各地的许多大学一样,南京体院学院的教师在使用 JMP 之前,Excel 是他们教学和研究的常规工具。徐凯教授说,“Excel 在管理具有大量离群值和缺失值的复杂数据集方面极为受限。我处理的数据量也非常庞大,因此在 Excel 中处理速度相当缓慢。”

据徐教授所述,他在使用 SPSS 时也遇到了类似的限制,SPSS 比 Excel 更专业,但处理速度也同样很慢。“我曾经帮助一位同事利用 SPSS 开展研究。当使用我自己的70万个样本数据集时,处理速度明显变慢了!”

“SPSS 操作起来也十分困难。如果您不了解 [如何进行] 专业水平的统计检查,可能很快就会陷入死胡同,因为您不知道该怎样进入下一步。”

像 Logistic 分析和分割(决策树)这样更加复杂的统计方法在 Excel 中完全不存在,但却是 JMP 和 JMP Pro 中最为强大的功能之一,而这些统计方法也是徐凯教授研究的重点研究领域。徐教授和他的研究生学生们通过这些方法来获得更高级的统计分析能力。“我想了解体育锻炼与身体健康之间的关系,”他解释道。“通过 [JMP 和 JMP Pro] 中的 Logistic 分析和分割(决策树),可以极大地丰富我们对因子之间相互作用的理解。”

此外,JMP软件对图形独特的动态可视化展示可以方便用户开展进一步探索。“利用图形生成器,您可以随时更改 X 轴和 Y 轴。另外,其具有许多特殊功能,而这些功能是 Excel 或 SPSS 无法实现的。”

日常锻炼可改善健康状况

徐教授的研究已经取得了有意义的成果,对公共卫生具有重要影响。最为重要的是,徐教授表示,数据进一步证实年轻人应该每天进行至少 60 分钟的适度运动。“达到这个运动量后,您的身体健康将发生变化”,他解释道,同时他指出这一方法与心肺功能和肌肉力量的改善有关。此外,人的身体在青少年时期仍在发育,而这个时期的身体健康会对一个人一生的健康状况产生影响。

“这是当今最大的一个问题,大部分年轻人都缺乏体育锻炼,”徐教授说道。“这个问题不仅中国有,在美国和欧洲也同样存在。”

这是一个公开倡导,每个人都可以参与其中。这条信息十分有用,如果您是南京体育学院的一名大学生,这里将是一个很好的起点,可以帮助您了解哪些统计数据能够告诉我们有关运动习惯和健康的信息。“您可以运用统计方法来解决当今社会许多最重要的问题,"徐教授总结道。“了解如何运用统计数据来解决问题是每个学生都可以培养的最重要的技能之一。”

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