Kazimieras Pukėnas SPORTINIŲ TYRIMŲ DUOMENŲ ANALIZĖ SPSS PROGRAMA LIETUVOS KŪNO KULTŪROS AKADEMIJA Kazimieras Pukėnas SPORTINIŲ TYRIMŲ DUOMENŲ ANALIZĖ SPSS PROGRAMA MOKOMOJI KNYGA KAUNAS 2005 1 Mokomąją knygą recenzavo Doc. dr. Virgilijus SAKALAUSKAS, doc. dr.Rimantas PLĖŠTYS 2004-12-21 Nr.3 Lietuvos kūno kultūros akademijos Senato rekomenduota © Lietuvos kūno kultūros akademija, 2005 PUKĖNAS, Kazimieras Sportinių tyrimų duomenų analizė SPSS programa: mokomoji knyga / Kazimieras Pukėnas; Lietuvos kūno kultūros akademija. – Kaunas: LKKA, 2005. – 289 p. ISBN 9955 – 622 – 18 – 0 2 TURINYS PRATARMĖ.........................................................................................................8 1. BENDROSIOS ŽINIOS....................................................................................9 1.1. SPSS PROGRAMOS ĮDIEGIMAS...........................................................9 1.2. SPSS PROGRAMOS LANGAI.................................................................9 2. DUOMENŲ REDAKTORIUS.......................................................................11 2.1. DUOMENŲ PERŽIŪRA.........................................................................11 2.2. KINTAMŲJŲ PERŽIŪRA......................................................................12 2.2.1. Kintamųjų vardai...............................................................................13 2.2.2. Kintamųjų tipai..................................................................................13 2.2.3. Stulpelio formatas (Width)................................................................14 2.2.4. Dešimtainės skiltys (Decimals).........................................................14 2.2.5. Kintamojo žymena (Label)...............................................................15 2.2.6. Reikšmės žymenos (Values).............................................................15 2.2.7. Praleistos reikšmės (Missing values)................................................15 2.2.8. Stulpelio plotis (Columns) ................................................................16 2.2.9. Įrašo išdėstymas (Alignment)............................................................16 2.2.10. Matavimo skalė (Measure).............................................................16 2.3. DUOMENŲ ĮRAŠYMAS IR REDAGAVIMAS....................................17 2.3.1. Duomenų kopijavimas ir perkėlimas................................................18 2.3.2. Naujų kintamųjų reikšmių įterpimas.................................................19 2.3.3. Naujų kintamųjų įterpimas................................................................19 2.3.4. Kintamųjų perkėlimas.......................................................................20 2.3.5. Greitas reikiamo įrašo pasirinkimas..................................................20 2.3.6. Duomenų rinkmenos išsaugojimas...................................................20 2.3.7. Pagrindiniai įrankių juostos mygtukai..............................................21 3. DUOMENŲ TRANSFORMAVIMAS...........................................................23 3.1. NAUJŲ KINTAMŲJŲ SKAIČIAVIMAS..............................................23 3.1.1. Loginis naujo kintamojo skaičiavimas..............................................24 3.1.2. Atsitiktinių skaičių generatoriaus pradinės reikšmės nustatymas.....25 3.2. PASIKARTOJANČIŲ REIKŠMIŲ SKAIČIAUS NUSTATYMAS......26 3.3. REIKŠMIŲ PERKODAVIMAS..............................................................28 3.3.1. Reikšmių perkodavimas nekeičiant kintamojo.................................28 3.3.2. Reikšmių perkodavimas įvedant naujus kintamuosius.....................30 3.3.3. Automatinis perkodavimas ...............................................................32 3.4. DUOMENŲ RANGAVIMAS.................................................................33 3.5. KATEGORINIS TRANSFORMAVIMAS..............................................35 3.6. LAIKO EILUČIŲ DUOMENŲ TRANSFORMAVIMAS.....................35 4. DUOMENŲ RINKMENŲ TVARKYMAS IR TRANSFORMAVIMAS.....38 4.1. DUOMENŲ RIKIAVIMAS....................................................................38 4.2. KINTAMŲJŲ IR STEBĖJIMŲ SUKEITIMAS VIETOMIS.................39 4.3. BYLŲ SUJUNGIMAS.............................................................................40 4.3.1. Kaip sujungti bylas su tais pačiais kintamaisiais?............................40 3 4.3.2. Kaip sujungti bylas su skirtingais kintamaisiais?.............................41 4.4. DUOMENŲ AGREGAVIMAS...............................................................43 4.5. STEBĖJIMŲ DUOMENŲ ATRANKA..................................................44 4.5.1. Duomenų atranka pagal loginę sąlygą..............................................46 4.5.2. Atsitiktinė duomenų atranka.............................................................47 4.5.3. Diapazoninė duomenų atranka..........................................................47 4.6. DUOMENŲ RINKMENOS SKĖLIMAS ...............................................48 5. GAUTŲ REZULTATŲ REDAGAVIMAS....................................................50 5.1. VEIKSMAI VIEWER LANGE................................................................51 5.1.1. Kaip parodyti arba paslėpti rezultatus?.............................................51 5.1.2. Kaip kopijuoti, perkelti arba pašalinti gautus rezultatus?.................52 5.1.3. Kaip pakeisti rezultatų lygmenį?.......................................................53 5.1.4. Kaip pakeisti Outline sąrašo šriftą? ..................................................53 5.1.5. Kaip įterpti naują objekto pavadinimą ar papildomą tekstą?............53 5.2. REZULTATŲ IŠSAUGOJIMAS............................................................53 5.3. IŠVESTIES DOKUMENTO SPAUSDINIMAS.....................................54 6. MOBILIOSIOS LENTELĖS..........................................................................56 6.1. MOBILIŲJŲ LENTELIŲ STRUKTŪROS KEITIMAS........................56 6.1.1. Kaip redaguoti lenteles naudojant piktogramas?..............................56 6.1.2. Kaip sukeisti vietomis eilutes ir stulpelius?......................................57 6.1.3. Kaip pakeisti lentelės elementų eiliškumą?......................................57 6.1.4. Kaip perkelti eilutes ir stulpelius?.....................................................57 6.1.5. Kaip suskirstyti eilutes ir stulpelius į grupes?...................................57 6.1.6. Kaip pakeisti eilučių ir stulpelių pavadinimų kryptį?.......................58 6.1.7. Kaip atkurti originalų lentelės pavidalą?..........................................58 6.1.8. Kaip paslėpti lentelės ląsteles?..........................................................58 6.2. MOBILIŲJŲ LENTELIŲ REDAGAVIMAS.........................................58 6.2.1. Kaip pakeisti lentelės išvaizdą?........................................................59 6.2.2. Kaip pakeisti lentelės savybes?.........................................................59 6.2.3. Kaip pakeisti atskirų ląstelių savybes?..............................................62 6.2.4. Kaip pakeisti pateiktus rezultatus?....................................................63 7. TRUMPA STATISTIKOS METODŲ APŽVALGA.....................................65 7.1. PIRMINĖS STATISTIKOS TESTO SĄLYGOS....................................65 7.1.1. Duomenų matavimo skalės...............................................................65 7.1.2. Pasiskirstymo pagal normalųjį skirstinį patikrinimas.......................66 7.1.3. Priklausomos ir nepriklausomos imtys.............................................67 7.2. STATISTINIS KRITERIJUS...................................................................67 7.3. STATISTIKOS METODAI.....................................................................68 7.3.1. Aprašomoji statistika.........................................................................68 7.3.2. Analitinė statistika.............................................................................69 8. DAŽNIŲ ANALIZĖ.......................................................................................71 8.1. DAŽNIŲ LENTELĖS..............................................................................71 8.2. SKAITINĖS DUOMENŲ CHARAKTERISTIKOS...............................72 4 8.3. DAŽNIŲ DIAGRAMOS.........................................................................74 8.3.1. Kaip tvarkyti teksto formatus?..........................................................76 8.3.2. Kaip redaguoti diagramos pavadinimą?............................................77 8.3.3. Kaip tvarkyti diagramos ašių formatus?...........................................77 8.3.4. Kaip tvarkyti duomenų sekų formatus?............................................79 8.3.5. Kaip tvarkyti kitų diagramos komponentų formatus?......................81 8.4. REZULTATŲ FORMATAI....................................................................82 9. SKAITINĖS CHARAKTERISTIKOS...........................................................83 9.1. APRAŠOMOJI STATISTIKA ................................................................83 9.2. STEBĖJIMŲ SUVESTINĖ.....................................................................85 9.3. DUOMENŲ TYRIMAS (EXPLORE).....................................................88 10. POŽYMIŲ DAŽNIŲ LENTELĖS...............................................................99 10.1. POŽYMIŲ DAŽNIŲ LENTELIŲ SUDARYMAS...............................99 10.2. POŽYMIŲ DAŽNIŲ LENTELIŲ DIAGRAMOS .............................103 10.3. POŽYMIŲ DAŽNIŲ LENTELIŲ KRITERIJAI................................105 10.3.1. Chi-kvadrato (χ2) testas.................................................................106 10.3.2. Koreliacijos koeficientai...............................................................108 10.3.3. Nominaliųjų kintamųjų ryšio matai..............................................109 10.3.4. Ranginių kintamųjų ryšio matai....................................................112 10.3.5. Kiti tarpusavio ryšio matai............................................................112 11. HIPOTEZIŲ APIE VIDURKIŲ LYGYBĘ TIKRINIMAS.......................116 11.1. t-TESTAS NEPRIKLAUSOMOMS IMTIMS....................................118 11.2. t-TESTAS PRIKLAUSOMOMS IMTIMS.........................................121 12. NEPARAMETRINIAI KRITERIJAI.........................................................124 12.1. DVIEJŲ NEPRIKLAUSOMŲ IMČIŲ PALYGINIMAS...................124 12.1.1. Mann’o ir Whitney U testas..........................................................125 12.1.2. Kolmogorovo ir Smirnovo Z testas...............................................125 12.1.3. Wald’o ir Wolfowitz’o testas........................................................125 12.1.4. Mozes’o testas...............................................................................126 12.2. DVIEJŲ PRIKLAUSOMŲ IMČIŲ PALYGINIMAS........................129 12.2.1. Wilcoxon’o testas..........................................................................129 12.2.2. Ženklų testas..................................................................................131 12.2.3. McNemar’o testas.........................................................................132 12.2.4. Ribinis homogeniškumo testas......................................................134 12.3. KELIŲ NEPRIKLAUSOMŲ IMČIŲ PALYGINIMAS.....................134 12.3.1. Kruscal’o ir Wallis’o H testas.......................................................134 12.4. KELIŲ PRIKLAUSOMŲ IMČIŲ PALYGINIMAS..........................136 12.4.1. Friedman’o testas..........................................................................137 12.4.2. Kendall’o W testas........................................................................139 12.4.3. Cochran’o Q testas........................................................................140 12.5. KOLMOGOROVO IR SMIRNOVO TESTAS...................................141 12.6. CHI-KVADRATO TESTAS...............................................................142 13. KORELIACIJOS RYŠYS...........................................................................146 5 13.1. PIRSONO KORELIACIJOS KOEFICIENTAS..................................146 13.2. SPIRMENO IR KENDALL’O KORELIACIJOS...............................148 KOEFICIENTAI...........................................................................................148 13.3. DALINĖ KORELIACIJA....................................................................148 13.4. SUTAPIMO IR SKIRTINGUMO MATAI.........................................150 14. REGRESINĖ ANALIZĖ ............................................................................154 14.1. PAPRASTA TIESINĖ REGRESIJA...................................................154 14.1.1. Regresijos lygties skaičiavimas ....................................................155 14.1.2. Naujų kintamųjų išsaugojimas......................................................157 14.1.3. Regresijos tiesės braižymas ..........................................................159 14.1.4. Kitos tiesinės regresijos charakteristikos......................................163 14.2. DAUGELIO FAKTORIŲ TIESINĖ REGRESIJA.............................164 14.3. BINARINĖ LOGISTINĖ REGRESIJA...............................................166 14.4. DAUGIAREIKŠMĖ LOGISTINĖ REGRESIJA................................171 14.5. APROKSIMACIJA KREIVĖMIS.......................................................177 15. DISPERSINĖ ANALIZĖ............................................................................180 15.1. VIENO FAKTORIAUS DISPERSINĖ ANALIZĖ.............................180 15.1.1. Aposterioriniai (Post Hoc) kriterijai.............................................182 15.1.2. Aprioriniai kriterijai......................................................................185 15.1.3. Vidurkių trendas............................................................................186 15.1.4. Pasirinkimai (Options)..................................................................187 15.2. BLOKUOTŲJŲ DUOMENŲ VIENO FAKTORIAUS DISPERSINĖ ANALIZĖ......................................................................................................191 15.3. DVIEJŲ FAKTORIŲ DISPERSINĖ ANALIZĖ................................201 15.4. DAUGIAMATĖ DISPERSINĖ ANALIZĖ ........................................215 15.5. BLOKUOTŲJŲ DUOMENŲ DVIEJŲ FAKTORIŲ DISPERSINĖ ANALIZĖ......................................................................................................224 16. KLASTERINĖ ANALIZĖ..........................................................................237 16.1. OBJEKTŲ PANAŠUMO MATAI......................................................238 16.1.1. Intervalinių kintamųjų atstumo matai...........................................238 16.1.2. Stebėjimų dažniais išreikštų kintamųjų atstumo matai.................239 16.1.3. Binarinių kintamųjų atstumo ir panašumo matai..........................240 16.2. JUNGIMO METODAI........................................................................241 16.3. HIERARCHINĖ KLASTERINĖ ANALIZĖ ......................................242 16.4. k-VIDURKIŲ KLASTERINĖ ANALIZĖ...........................................250 17. GRAFIKAI..................................................................................................253 17.1. DIALOGINIAI GRAFIKAI.................................................................254 17.1.1. Stulpelinės diagramos...................................................................254 17.1.2. Histogramos..................................................................................263 17.1.3. Sklaidos diagramos.......................................................................267 17.2. DIALOGINIŲ GRAFIKŲ REDAGAVIMAS ....................................273 17.2.1. Kaip pažymėti keičiamus diagramos objektus?................................273 17.2.2. Kaip perkelti diagramos objektus?....................................................273 6 17.2.3. Kaip modifikuoti trimates diagramas?..............................................273 17.2.4. Diagramų vedlys...............................................................................274 17.2.5. Kaip įterpti į diagramą papildomus elementus?................................275 17.2.6. Kaip tvarkyti diagramos duomenų sritį?...........................................275 17.2.7. Kaip keisti diagramos objektų planą?...............................................277 17.2.8. Kaip keisti diagramos legendą?........................................................277 17.2.9. Kaip keisti diagramos ašis?...............................................................280 17.2.10. Dialogo langelis Chart Properties..................................................284 17.2.11. Spalvų ir stilių įrankiai....................................................................285 17.2.12. Kaip pakeisti šriftą?.........................................................................286 DALYKINĖ RODYKLĖ..................................................................................287 LITERATŪRA..................................................................................................289 7 BENDROSIOS ŽINIOS PRATARMĖ Šiuolaikinė statistika yra neatsiejama nuo kompiuterinės duomenų analizės, padedančios greitai ir efektyviai spręsti įvairius statistikos uždavinius. Yra daug gerų matematinės statistikos vadovėlių ir mokymo priemonių, tačiau dar labai trūksta lietuviškų knygų, skirtų aprašyti SPSS (angl. — Statistical Package for the Social Science) — vienam labiausiai paplitusių statistinės informacijos apdorojimo programinių paketų, tinkamų ir pradedančiajam, ir patyrusiam vartotojui. Pagrindinis SPSS programinio paketo privalumas — didelė šiuolaikinių statistinių analizės metodų pasirinktis bei duomenų analizės rezultatų vizualizavimo priemonių (duomenų pateikimo lentelių, diagramų, skirstinių kreivių) įvairovė, lengvai įvaldoma dialoginė sąsaja. SPSS programinis paketas taikomas sociologijos, psichologijos, biologijos, medicinos, rinkodaros, kokybės valdymo procese. Šios knygos tikslas — supažindinti studentus su šiuolaikiniu ir veiksmingu taikomosios statistikos uždavinių sprendimo įrankiu (nagrinėjama SPSS 11.0 versija). Knygoje aprašomi duomenų rinkmenų sudarymo ir redagavimo principai, taip pat tie vienmačiai ir daugiamačiai statistikos metodai ir modeliai, kurie plačiausiai taikomi sportiniams tyrimams: vidurkių palyginimas, koreliacija, regresinė analizė, dispersinė analizė, klasterinė analizė, neparametriniai metodai. Daugiausia dėmesio skiriama šių metodų panaudojimo ypatumams, jų galimybių analizei, gautų rezultatų interpretacijai ir grafinei jų pateikčiai. Visų metodų taikymas iliustruojamas konkrečiais sportiniais pavyzdžiais. Knyga orientuota į skaitytoją, išklausiusį matematinės statistikos kursą. Skaitytojui glaustai primenamos tik tos matematinės statistikos sąvokos ir teiginiai, kurių žinojimas yra būtinas, norint suvokti taikomų metodų esmę ir sėkmingai dirbti su SPSS programiniu paketu. Išsamesnių žinių apie statistinius tyrimo metodus skaitytojas gali taip pat pasisemti iš puikių statistikos vadovėlių (Čekanavičius, Murauskas, 2000), (Čekanavičius, Murauskas, 2002), (Gonestas, Strielčiūnas, 2003), (Sakalauskas, 2003), skirtų skaitytojams, neturintiems ypatingo matematinio parengtumo. Be statistikos pradmenų, skaitytojas turi mokėti dirbti su asmeniniu kompiuteriu Windows aplinkoje. Ši mokomoji knyga skiriama Lietuvos kūno kultūros akademijos ir kitų Lietuvos aukštųjų mokyklų sporto specialybių bakalauro ir magistro studijų studentams, doktorantams. Autorius nuoširdžiai dėkoja Vilniaus universiteto docentui V. Sakalauskui ir Kauno technologijos universiteto docentui R. Plėščiui už nuodugnų leidinio rankraščio recenzavimą, kritines pastabas ir naudingus patarimus, leidusius reikšmingai pagerinti pateiktą medžiagą. Autorius taip pat dėkoja LKKA redaktorei A. Pribušauskaitei už leidinio kalbinį redagavimą. 8 BENDROSIOS ŽINIOS 1. BENDROSIOS ŽINIOS 1.1. SPSS PROGRAMOS ĮDIEGIMAS Norėdami įdiegti SPSS programą Windows terpėje atlikite tolesnius veiksmus: (cid:131) Įdėkite SPSS programos įdiegimo kompaktinį diską į kompiuterio kompaktinių diskų kaupiklį. My Computer lange spragtelėkite kompaktinio disko įrenginį. (cid:131) Programos įdiegimo dialogo lange spragtelėkite Install SPSS ir sekite instrukcijas ekrane. (cid:131) Į dialogo langelį User Information įveskite vartotojo duomenis, taip pat programos registracijos numerį. (cid:131) Spragtelėkite dialogo langelio mygtuką Next ir pasirinkite vieną iš trijų programos įdiegimo variantų: standartinį (Standard), minimalų (Minimal) ar specialų (Custom), kuriame galite nurodyti įdiegiamus programos komponentus. Nustatytasis variantas yra Standard, kuris rekomenduojamas daugumai vartotojų. (cid:131) Spragtelėkite dialogo langelio mygtuką Next ir į dialogo langelį Product license codes įveskite reikalaujamą licencijos kodą. Atkreipkite dėmesį į tai, kad kodo skaitmenų grupės turi būti atskirtos tarpais. (cid:131) Spragtelėkite dialogo langelio mygtuką Next ir sekite tolesnes instrukcijas ekrane. Spragtelėkite mygtuką Finish paskutiniame dialogo langelyje. Pasibaigus licencijos galiojimo laikui, ją galima atnaujinti taip: (cid:131) Program Files lange dukart spragtelėkite pele SPSS katalogą, suraskite programos licrenew.exe ženklelį, dukart spragtelėkite jį ir atsidariusiame langelyje įrašykite naujos licencijos kodą. 1.2. SPSS PROGRAMOS LANGAI SPSS programoje yra šie langai: Duomenų redaktorius (Data Editor), kuris atidaromas automatiškai paleidus SPSS programą (nurodžius komandas Start (cid:140) Programs (cid:140) SPSS). Į jį galima įvesti naujus duomenis arba meniu komandomis File (cid:140) Open... atverti bylas su esamais duomenimis. Savo išvaizda duomenų redaktoriaus langas primena elektroninę lentelę, t. y. darbo lapą, suskirstytą eilutėmis ir stulpeliais, kuris leidžia lengvai ir efektyviai įrašyti naujus duomenis arba modifikuoti esamus. Vienu metu galima atidaryti vieną duomenų redaktoriaus langą. Rodinys (Viewer). Rodinio lange pateikiami visi statistiniai rezultatai, lentelės ir grafikai. Pateiktus duomenis galima redaguoti ir išsaugoti. Rodinio langas 9