Пожалуйста, введите доступный Вам адрес электронной почты. По окончании процесса покупки Вам будет выслано письмо со ссылкой на книгу.

Выберите способ оплаты
Некоторые из выбранных Вами книг были заказаны ранее. Вы уверены, что хотите купить их повторно?
Некоторые из выбранных Вами книг были заказаны ранее. Вы можете просмотреть ваш предыдущий заказ после авторизации на сайте или оформить новый заказ.
В Вашу корзину были добавлены книги, не предназначенные для продажи или уже купленные Вами. Эти книги были удалены из заказа. Вы можете просмотреть отредактированный заказ или продолжить покупку.

Список удаленных книг:

В Вашу корзину были добавлены книги, не предназначенные для продажи или уже купленные Вами. Эти книги были удалены из заказа. Вы можете авторизоваться на сайте и просмотреть список доступных книг или продолжить покупку

Список удаленных книг:

Купить Редактировать корзину Логин
Поиск
Расширенный поиск Простой поиск
«+» - книги обязательно содержат данное слово (например, +Пушкин - все книги о Пушкине).
«-» - исключает книги, содержащие данное слово (например, -Лермонтов - в книгах нет упоминания Лермонтова).
«&&» - книги обязательно содержат оба слова (например, Пушкин && Лермонтов - в каждой книге упоминается и Пушкин, и Лермонтов).
«OR» - любое из слов (или оба) должны присутствовать в книге (например, Пушкин OR Лермонтов - в книгах упоминается либо Пушкин, либо Лермонтов, либо оба).
«*» - поиск по части слова (например, Пушк* - показаны все книги, в которых есть слова, начинающиеся на «пушк»).
«""» - определяет точный порядок слов в результатах поиска (например, "Александр Пушкин" - показаны все книги с таким словосочетанием).
«~6» - число слов между словами запроса в результатах поиска не превышает указанного (например, "Пушкин Лермонтов"~6 - в книгах не более 6 слов между словами Пушкин и Лермонтов)
 
 
Страница

Страница недоступна для просмотра

OK Cancel
ПЕДАГОГИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯ В СПОРТЕ: МЕТОДЫ, АНАЛИЗ И ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ В.П. Губа, Г.И. Попов, В.В. Пресняков, М.С. Леонтьева ПЕДАГОГИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯ В СПОРТЕ: МЕТОДЫ, АНАЛИЗ И ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ММММММММ 20 УДК 796/799 EEK 75.1 Г93 ISBN 978-5-907225-47-3 Г93 Рецензенты: Неверково СД — академик РАО, доктор педагогических наук, профессор, заведующий кафедрой педагогики Российского госу- дарственного университета физической культуры, спорта, моло- дежи и туризма (Г ЦОЛИФЮ; Сенькина ПЕ. — доктор педагогических наук, профессор, заслу- женный работник высшей школы РФ, заведующий кафедрой инфор- маиионных и образовательных технологий Смоленского государст- венного университета Губа В.П. Педагогические измерения в спорте: Методы, анализ и обработка результатов: Монография / В.П. Губа, Г.И. Попов, В.В. Пресняков, М.С. Леонтьева — М.: «Спорт», 2020. — 324 с. ISBN 978-5-907225-47-3 B монографии представлены актуальные Методологические, организационно-методические и практические вопросы процесса измерений, вычислений; рассматриваются элементы тестирования человека, а также способы их математико-статистической обработки, встречающиеся в ходе педагогической И научной деятельности раз- личного рода специалистов. Интегрируются и анализируются основ- ные Методы обработки данных, включая параметрический и непара- метрический критерии, корреляционный, регрессионный, диспер- сионный и факторный анализы, позволяющие дать объективную оценку всего процесса. Приведены необходимые теоретические сведения и формулы для расчета рейтинговых оценок, наиболее часто встречающихся в спортивно-педагогических исследованиях как одного человека, так и коллектива. Монография предназначена для студентов, магистрантов и аспи- рантов высших учебных заведений, специалистов в области физи- ческого воспитания и спорта, тренеров, а также исследователей из смежных областей науки, применяющих в своей работе матема- тико-статистические методы в целях эффективного решения прак- тических задач. © В.П. Губа, Г.И. Попов, В.В. Пресняков, М.С. Леонтьева, 2020 © Издательство «Спорт», 2020 Предисловие Окружающий нас мир дает примеры того, как прогрессирует человечество и как изменяется он сам. Правда, эти изменения не всегда положительны, особенно если вспомнить об экологических и других проблемах, порождаемых цивилизацией. Именно наука — главная причина столь плодотворно протекаю- щей научно-технической революции, перехода к постиндустри- альному обществу. Как основная форма человеческого познания в наши дни она становится все более и более значимой и востре- бованной частью реальности. Особенно важна роль науки в образовании. В основу учебного процесса заложена научная картина мира, формирующая научное, достоверное знание о мироздании, о разных областях и сферах действительности. В системе образования происходит встреча каждого человека с наукой, начинается подготовка к жизни, форми- руется мировоззрение. Научные подходы и методы пронизывают все содержание учебного процесса. Образовательные модели опираются на сугубо научные обоснования и достижения многих наук — математики, физики, педагогики, психологии, физиологии, информатики, биомеханики и т.д. Современное общество нужда- ется в специалистах, не только обладающих определенной суммой знаний, но и способных находить выход из нестандартных ситуа- ций, умеющих адаптироваться к быстроменяющийся условиям среды и потоку информации. A это возможно только тогда, когда молодые люди, особенно обучающиеся в системе высшего обра- зования, приобщаются к освоению научных знаний, методов и получают навыки проведения научного исследования во всей его логике и с его инструментарием извлечения полезной инфор- мации из массы первичных данных, анализа и интерпретации результатов опыта. Высшее образование — это не просто образо- вание, которое дает больше информации, знаний и навыков, чем 3 в колледже или техникуме. Его прикладной, прагматический ком- понент обязательно является производным, по крайней Мере, тесно связанным с компонентом чисто теоретическим, научным. Только это и дает силу истинному образованию, не позволяя ему стать простой констатацией бытовых наблюдений над жизнью и освоением лишь элементарных профессиональных операций в практической деятельности. Система образования, включающая в себя науку, пополняет саму науку интеллектуальными кадрами наиболее одаренных, талантливых, неординарных личностей из числа обучающихся, способствуя тем самым подъему общества на новый интеллекту- альный уровень во всех сферах человеческой деятельности. Характерной чертой современного образования является вовле- чение заинтересованных студентов в научные исследования. Но для этого студент должен иметь элементарные представления о них. В спортивно-педагогической практике необходим постоянный педагогический контроль за состоянием здоровья, уровнем разви- тия физических способностей, степенью освоения спортивной техники, совершенствованием спортивной формы и тренирован- ностью с целью постоянной коррекции применяемых методов, средств, а также адекватных объемов нагрузки. Решение такой сложной функции педагогом-тренером предполагает постоянное применение качественной математической обработки значитель- ной информации, получаемой в ходе профессиональной деятель- ности. Знание и умение правильно пользоваться математико-статисти- ческим аппаратом специалистами в области физической культуры и спорта явилось бы существенным шагом в обьективизации и положительной результативности процесса физического воспи- тания и спортивной тренировки, что в свою очередь послужило бы качественным толчком в эффективности изложения материала начиная от выпускных квалификационных работ и заканчивая серьезными диссертационными исследованиями. Предлагаемая монография ставит своей целью ознакомить чита- теля с многими процессами в педагогической деятельности, которые 4 можно не только оценить, но И сравнить как сиюминутно, так И в динамике всех исследований. Монография предназначена для студентов, магистрантов, аспи- рантов, докторантов, сотрудников педагогических вузов, специа- листов в области физической культуры и спорта, тренеров, а также исследователей из смежных областей науки, применяющих стати- стические методы при решении практических задач. ГЛАВА 1. НАУКА 0 ПЕДАГОГИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЯХ 1.1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ О НАУКЕ И ИЗМЕРЕНИЯХ Измерением какой-либо физической величины называется опера- ция, в результате которой определяется, во сколько раз эта вели- чина больше (или меньше) другой величины, принятой за эталон. Широкое распространение получило и такое определение: «Изме- рение — познавательный процесс, заключающийся в сравнении путем физического эксперимента данной величины с известной величиной, принятой за единицу сравнения». В Национальном стандарте РФ «Метрологическое обеспече- ние» дано определение более лаконичное, но содержащее ту же Мысль: «Измерение — нахождение значения физической вели- чины опытным путем с помощью специальных технических средств». Сравнение неизвестного размера с известным и выражение первого через второй в кратном или дольном отношении человеку приходится делать в жизни бесчисленное количество раз. Сравни- вая мысленно высоту людей с представлением о единице длины в Международной системе, мы измеряем их рост на глаз с точно- стью до нескольких сантиметров. Некоторые из нас могут на глаз определить, с какой примерно скоростью движется автомобиль. Результаты таких измерений в значительной мере зависят от ква- лификации тех, кто их выполняет. Штангист, например, довольно точно может определить массу поднимаемой штанги. В этом случае информация о размерах тех или иных физических величин, доставляемая с помощью органов чувств, сравнивается с пред- ставлением о соответствующих единицах, и неизвестные размеры 6 выражаются через эти единицы в кратном или дольном отно- шении. Измерения, основанные на использовании органов чувств чело- века (осязания, обоняния, зрения, слуха И вкуса), называются органолептическими. Измерение времени, например, или грави- тации (космонавтами) основывается на ощущениях. Еще менее совершенные измерения строятся на впечатлениях. К ним отно- сятся конкурсы мастеров искусств (скульпторов, художников, поэтов, композиторов), соревнования спортсменов по фигурному катанию, художественной гимнастике и т.п. Измерения, основан- ные на интуиции, называются эвристическими. При всех таких из- мерениях, кроме ранжирования (расстановки измеряемых величин в порядке возрастания или убывания их величин), широко приме- няется способ попарного сопоставления, когда измеряемые вели- чины сначала сравниваются между собой попарно и для каждой пары результат сравнения выражается в форме «больше — меньше» или «лучше — хуже». Затем ранжирование проводится на основа- нии результатов попарного сопоставления. Человек — высокосовершенное «средство измерения». Однако вполне объективными могут считаться только измерения, выпол- няемые без участия человека. Измерения, выполняемые с помощью специальных техниче- ских средств, называются инструментальными. Среди них могут быть автоматизированные и автоматические. Автоматизированные измерения не исключают участия в них человека. Он может, например, проводить съем данных с отсчет- ного устройства измерительного прибора (шкалы со стрелкой или цифрового табло), вести их регистрацию в журнале и обрабатывать вручную или с помощью вычислительных машин. На качество этих операций влияет настроение человека, степень его сосредо- точенности, серьезности, мера ответственности за порученное дело, уровень профессиональной подготовки, то есть элемент субъективизма при автоматизированных измерениях остается. Автоматические измерения выполняются без участия чело- века. Результат их представляется в форме документа и является совершенно объективным. В зависимости от способа получения результата Измерения делятся на следующие виды: прямые измерения, косвенные изме- рения, совокупные измерения, совместные измерения. Прямым измерением называется такое, при котором измеряется непосредственно интересующая нас величина. Прямые измерения выполняются при помощи измерительной аппаратуры, предназна- ченной для данной величины. Примерами прямых измерений являются измерение температуры — термометром, электрического напряжения — вольтметром, длины предмета — линейкой и т.п. Прямые измерения — основа более сложных видов измерений. Косвенным измерением называется такое, результат которого находится на основании прямых измерений величин, связанных с измеряемой величиной известной зависимостью. В качестве примера косвенных измерений можно указать на измерение мощ- ности в цепях постоянного тока амперметром и вольтметром. Значения некоторых величин легче и проще находить путем кос- венных измерений, так как прямые измерения иногда практически невозможно осуществить. Например, плотность твердого тела обычно определяют по результатам измерений объема и массы. Совокупными измерениями называются такие, в которых значе- ния измеряемых величин находят по данным повторных измере- ний одной или нескольких одноименных величин при различных сочетаниях мевр или этих величин. Результаты совокупных изме- рений находят путем решения системы уравнений, составляемых по результатам нескольких прямых измерений. Совместные измерения — это одновременные измерения (прямые или косвенные) двух или более неоднородных физиче- ских величин для определения функциональной зависимости между ними. Например, определение зависимости длины тела от температуры. По характеру изменения измеряемой величины в процессе измерения различают статистические, динамические и статиче- ские измерения. Статистические измерения связаны с определением харак- теристик случайных процессов, звуковых сигналов, уровня шумов и т.д. 8 Динамические измерения связаны с такими величинами, кото- рые в процессе измерений претерпевают те или иные изменения. Например, усилия, развиваемые спортсменом в опорный период при прыжках в длину с разбега. Статические измерения имеют место тогда, когда измеряемая величина практически постоянна (длина прыжков в длину, даль- ность полета снаряда, вес ядра и т.д.). По количеству измеряемой информации измерения бывают однократные и многократные. Однократные измерения — это одно измерение одной вели- чины, то есть число измерений равно числу измеряемых величин. Так как однократные измерения всегда сопряжены с погрешно- стями, следует проводить не менее трех однократных измерений и конечный результат находить как среднее арифметическое. Многократные измерения характеризуются превышением числа измерений количества измеряемых величин. Обычно минималь- ное число измерений в данном случае больше трех. Преимущество многократных измерений — в значительном снижении влияний случайных факторов на погрешность измерения. По отношению к основным единицам измерения делят на абсолютные и относительные. Абсолютными измерениями называют такие, при которых используется прямое измерение одной (иногда нескольких) основ- ной величины, и при этом в расчетах может использоваться одна или несколько физических констант, значения которых обще- известны. Так, в известной формуле Р = т >< g Macca т — основная физическая величина, которая может быть измерена прямым путем (взвешиванием), а ускорение свободного падения (g) — физическая константа. Относительные измерения базируются на установлении отно- шения измеряемой величины к однородной, применяемой в каче- стве единицы. Понятно, что искомое числовое значение зависит от используемой единицы измерения. В спортивной практике очень большая часть измерений производится с помощью электроизмерительных приборов. Поэтому необходимо сказать о том, что в зависимости от 9 1.2. ПРОБЛЕМЫ ИЗМЕРЕНИЯ В ПЕДАГОГИЧЕСКИ ТЕОРИИ И ПРАКТИКЕ В педагогической теории И практике для изучения, коррек- ции, планирования, прогнозирования образовательного процесса используются Методы количественных и качественных измерений. Качество — это совокупность свойств, указывающих, что представ- ляет собой предмет, чем он является. Количество определяет раз- меры, отождествляется с мерой, числом; качество традиционно раскрывается с помощью описания признаков. Анализируя качество, педагог определяет, к какому классу уже известных явлений принадлежит данное и в чем его специфика. Затем устанавливает причинно-следственные зависимости между явлениями. Задача количественного анализа традиционно сводит- ся к измерению и счету выявленных свойств. Изучение педагогических явлений, как правило, начинается с качественного познания. Педагог постигает качественное свое- образие педагогических явлений и процессов, используя методы наблюдения, анализа, синтеза, обобщения, конкретизации и систе- матизации знаний о различных свойствах изучаемых объектов. Вместе с тем педагогическая практика требует выявления у оди- наковых в целом педагогических объектов различных свойств и сравнения злокачественных величин по общему свойству. Таким образом, возникает необходимость измерений и вычисле- ний в педагогике. В историческом ракурсе проблема качественного и количест- венного изучения учащихся рассматривалась в различных аспектах. Великий русский педагог К.Д. Ушинский писал: «Если педагогика хочет воспитывать человека во всех отношениях, то она должна прежде узнать его тоже во всех отношениях». Он советовал педа- гогам «изучать сколь возможно тщательно физическую и душев- ную природу человека вообще, изучать своих воспитанников и окружающие обстоятельства», вести «истории воспитания» каж- дого ученика. Его высказывания об изучении детей не утратили своей актуальности и для современной педагогики. 12 Целостному Изучению И развитию ребенка в начале ХХ в. были посвящены исследования индологов. П.П. Блонский раскрывал особенности возраста и давал рекомендации по работе в каждом из периодов на основе детального изучения детей. С.Т. Шацкий также утверждал, что надо работать с детьми, все время их изучая. Большое внимание проблемам педагогических измерений уделялось известными педагогами советского периода (А.С. Мака- ренко, В.А. Сухомлинский). Вместе с тем, в силу своей гуманитарной специфики, отече- ственная педагогическая наука оставалась преимущественно на качественном уровне исследований. В ней хорошо просматрива- лась Эмпирическая часть, отражающая богатейший материал наблюдений и экспериментов; представлены теоретические обоб- щения, завершающие систематизацию материала. Но практически незначительно был представлен аппарат исследований, характе- ризующий развитую науку, — математический. Классические математические методы оказались не приспособ- ленными для анализа явлений такой сложности, как педагогиче- ские. Преодолевается это препятствие двумя способами: с одной стороны, попытками представить явления в таком упрощенном виде, который доступен для анализа традиционными математиче- скими методами, с другой — разработкой и применением новых способов формализованного описания. Появляясь, новые методы сразу привлекают к себе пристальное внимание специалистов. Необходимо различать два основных направления в использо- вании количественных методов в педагогике: первое — для обра- ботки результатов наблюдений и экспериментов, второе — для моделирования, диагностики, прогнозирования, компьютериза- ции учебно-воспитательного процесса. Методы первой группы хорошо известны и достаточно широко применяются. Здесь наи- более освоенными в педагогической науке являются статистиче- ские методы. Статистические методы являются базовым инструментарием обработки данных измерений практически во всех областях научного знания. Наиболее широкое применение они получили в естественных науках, где возникла острая необходимость анализа 13 1.3. ПАРАМЕТРЫ, ИЗМЕРЯЕМЫЕ В СПОРТИВНО-ПЕДАГОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЯХ Наличие различных приборов И технических устройств, при- меняемых в исследованиях специалистами педагогических, био- медицинских и психологических дисциплин спорта, позволяет получать информацию более чем о 3000 отдельных параметров. Все параметры, измеряемые в науке о спорте, подразделяются на четыре уровня: — интегральные, отражающие суммарный (кумулятивный) эффект функционального состояния различных систем организма (например, спортивное мастерство); — комплексные, относящиеся к одной из функциональных систем организма спортсмена (например, физическая подготов- ленность); — дифференциальные, характеризующие только одно свойство системы (например, силовые качества); — единичные, раскрывающие одну величину (значение) отдель- ного свойства системы (максимальная сила мышц). Исследования показывают, что количество изучаемых в спорте параметров колеблется от 11 до 13 (табл. 1.1). Данные таблицы 1.1 свидетельствуют о плавно убывающем ряде соотношений частот- ности использования измеряемых в спорте параметров — различия между соседними цифрами незначительны. Обращает на себя внимание соотношение энергетико-функциональных и анатомо- морфологических параметров. Параметры внешней формы и состава тела, используемые в спорте для диагностики физического состояния и в других целях, употребляются в 4,045 раза реже, чем параметры трени- ровочной нагрузки, восстановления и физической подготовленно- сти. Довольно слабо используются при измерениях такие важные компоненты подготовки спортсменов, как параметры тактических действий; сравнительно редко применяются измерения, помогаю- щие изучать параметры влияния внешних условий на тренировоч- 20 ЙНЫЙ процесс: атмосферы, воды, почвы, помещений, естественных сил природы. Основными параметрами, измеряемыми и контролируемыми в спортивной медицине, тренировочном процессе и в научных исследованиях, по сути, являются следующие: — физиологические («внутренние»), физические («внешние») и психологические параметры тренировочной нагрузки и восста- новления; — параметры качеств: силы, быстроты, выносливости, гиб- кости и ловкости; — функциональные параметры сердечно-сосудистой и дыха- тельной систем; — биомеханические параметры спортивной техники; — линейные и дуговые параметры размеров тела. Таблица 1.1 Распределение частотности измеряемых в спорте комплексных параметров (за единицу приняты параметры состава тела) N2 H/H Комплексные параметры Частотность Тренировочной нагрузки и восстановления (физиологические, физические, психические величины) 2 Физической подготовленности (качества силы, 4 35 быстроты, выносливости, ловкости и гибкости) ’ Сердечно-сосудистой системы (движение сердца и крупных сосудов, движение крови в сердце и сосудах, биопотенциалы сердца) 4 Размеров тела и конечностей (линейные 2 92 И дуговые размеры тела) ’ Технической подготовленности (статика, кинематика, динамика, время и ритмика спортивных движений) дыхательной системы (легочные объемы, 2 48 механика дыхания, газообмен) ’ 7 Биофизических и биохимических проб 2 43 (кровь и лимфа, моча и кал, мокрота, пот и слюна) ’ 21 правильности вычерчивания обязательных фигур в фигурном катании; при Измерении осанки и плоскостопия); — характеризующих физические свойства (плотность, удель- ный вес тела человека; измерения влажности в спортивной гигиене; вязкость, твердость, пластичность костно-мышечной системы); — количественных (масса и вес тела и отдельных его звеньев); — характеризующих химический состав (этих величин очень много); — тепловых (температура тела и его теплопроводная способ- ность, определяемая количеством тепла, выделяемого или погло- Щаемого телом при определенных условиях); — радиационных (ядерная радиация — радиоизотопные методы измерения массы отдельных звеньев тела человека и сканирова- ние; определение костного возраста юных спортсменов; фотомет- рические измерения скелета и т.п.); — электрических (биопотенциалы различных органов: сердца, мозга, мышц и т.п.). Одним из перспективных подходов к решению проблемы выявления наиболее информативных параметров и методов обсле- дований спортсменов служит метод моделирования различных сторон подготовленности. Его основная цель — определение и обоснование конкретных количественных модельных характе- ристик функциональной, технико-теоретической, психологической подготовленности, при достижении которых данный спортсмен с наибольшей степенью вероятности может выиграть данные соревнования или установить рекорд. 1.4. ОБЩИЕ ПОНЯТИЯ О СИСТЕМАХ ЕДИНИЦ Физические величины и их единицы. В науке, технике и обы- денной жизни мы имеем дело с разнообразными свойствами окружающих нас тел. Эти свойства отражают процессы взаимо- действия тел между собой и их воздействие на органы чувств. 23 Для описания свойств вводятся физические величины, каждая из которых является качественно общей для многих объектов (физи- ческих тел, их состояний, процессов, в которых они участвуют), но в количественном отношении — различной для разных объ- ектов. Для того чтобы дать меру физической величине, мы уста- навливаем ее единицу. Единица определенной физической вели- чины представляет собой значение данной величины, которое по определению считается равным 1. Операция, с помощью которой мы узнаем числовое значение той или иной величины для определенного объекта, представляет собой измерение этой величины. Измерить какую-либо величину — это значит найти опытным путем отношение данной величины к соответствующей единице измерения. Это отношение и является мерой интересующей нас величины. Так как само понятие «больше — меньше» применимо лишь к однородным величинам, очевидно, что и сравнивать можно только однородные величины. Можно сравнивать высоту здания с расстоянием между городами, силу натяжения пружины с весом гири, но бессмысленно ставить вопрос о том, превышает ли скорость поезда длину карандаша или объем стакана — массу автомобиля. Столь же нелепо, разумеется, пытаться измерить скорость единицей массы или площадь — единицей силы. Для того чтобы измерение имело однозначный Характер, не- обходимо, чтобы отношение двух однородных величин не зави- село от того, какой единицей измерена эта величина. Подавляю- щее большинство физических величин удовлетворяет этому усло- вию, которое обычно называют условием абсолютного значения относительного количества. Это условие может быть соблюдено при наличии по крайней мере принципиальной возможности такого количественного сравнения двух однородных величин, в результате которого получается число, выражающее отношение этих величин. Однако подчас встречаются такие свойства, которые не удается охарактеризовать величиной, удовлетворяющей данному требова- нию. В этих случаях вводят некоторые условные числовые харак- теристики, которые уже нельзя рассматривать как единицы. 24 осутствует. Забвение этого обстоятельства нередко приводит к недоразумениям И серьезным ошибкам. Способ установления производной единицы отражается в ее наименовании и обозначении, которое строится путем группиро- вания по обычным алгебраическим правилам единиц, на которых основано ее определение. Так образуются единицы: площади — квадратный метр (м2), ускорение — метр на секунду в квадрате, или метр в секунду за секунду (м/с2) и т.д. Исключение составляют единицы, которым присвоены собст- венные наименования — ньютон, паскаль и т.д. Наименования и обозначения этих единиц, так же как наименования и обозначения основных единиц, могут входить в наименование и обозначение производной единицы. В качестве примера приведем наименова- ние и обозначение единицы момента силы: ньютон-метр (Н><м). 1.5. точность ИЗМЕРЕНИЙ Погрешность измерений. Результаты измерений той или иной величины дают лишь приближенное ее значение. Разность между полученным при измерении значением и действительным значе- нием измеряемой величины называется погрешностью резуль- тата измерения. Иногда для характеристики результата измере- ния пользуются термином «точность измерения», под которым понимается степень приближения результата измерения к дей- ствительному значению измеряемой величины. Погрешность, выраженная в единицах измеряемой величины, называется абсолютной погрешностью, а выраженная в процен- тах (или долях) от действительного значения — относительной погрешностью. Погрешности считаются положительными, если результат измерения превышает действительное значение. В про- тивном случае погрешности являются отрицательными. Причины возникновения погрешностей и их характер весьма различны. Погрешности возникают вследствие несовершенства 33 измерительных приборов; из-за непостоянства условий, в кото- рых происходит Измерение; в результате ошибок эксперимента- тора и т.д. Для получения хороших результатов измерения, естественно, следует стремиться к уменьшению отдельных погрешностей. Все погрешности могут быть разделены на три класса: — систематические — постоянные или изменяющиеся по опре- деленному закону; — случайные, закономерность которых неизвестна; — промахи (например, неправильный отсчет по шкале прибора, пропуски в наблюдениях и т.п.). Результаты измерения, содержащие промахи, должны быть отброшены как не заслуживающие доверия. Систематические погрешности обуславливаются допуще- ниями, принятыми при выводе формул, связывающих измеряе- мую величину с другими величинами, погрешностью прибора, влиянием внешних факторов (температура, давление, магнит- ные и электрические поля и т.д.) на показания прибора и пр. Этого рода погрешности при тщательной постановке опыта могут быть учтены и даже устранены на основе детального изучения свойств измерительного устройства, а также путем параллельных опытов, проводимых другими методами и прибо- рами. Для учета и исключения систематических погрешностей не- обходимо уже в самом процессе измерения располагать возможно более конкретными данными о наличии отдельных видов погреш- ностей и причинах их возникновения. Различаются следующие систематические погрешности: — инструментальные погрешности, являющиеся следствием конструктивных недостатков измерительной аппаратуры, ее неис- правности или неправильной градуировки; — погрешности установки, возникающие из-за неправильного расположения измерительной аппаратуры, например присутствия вблизи электроизмерительных приборов проводов, несущих силь- ные токи, магнитное поле которых может исказить показания при- боров, и т.п.; 34 размер соответствующей единицы системы СИ. Информация об этих единицах и их размерах содержится в нормативно-техни- ческих документах. Чем ближе используемый для сравнения размер единицы к ее определению, тем точнее в этих единицах будет выражено значение измеряемой физической величины. Этим объясняются высокие требования к точности воспроизведения единиц, удовлетворение которых составляет одно из важнейших направлений постоянных метрологических работ. Размеры единиц могут воспроизводиться там же, где выпол- няются измерения, либо информация о них должна передаваться с места централизованного хранения или воспроизведения. В зави- симости от этого различают децентрализованное и централизо- ванное воспроизведение единици. 1.6. ШКАЛЫ ИЗМЕРЕНИЙ Шкалы измерений разнообразны. В спортивной практике используются четыре из них. Шкала наименований (номинальная Шкала). Это самая простая из всех шкал. Собственно измерений, отвечающих опре- делению этого действия, в шкале наименований не производится. Здесь речь идет о группировке объектов, идентичных по опреде- ленному признаку, и о присвоении им обозначений. Обозначениями, присваиваемыми объектам, являются числа, которые играют роль ярлыков и служат для обнаружения и раз- личения изучаемых объектов (например, нумерация игроков хок- кейной команды). При номинальных измерениях вводимая символика означает, что объект 5 только отличается от объектов 10, 8 или объекта 1. Однако насколько отличается и в чем именно, по этой шкале изме- рить нельзя, т.е. здесь нет отношений типа «больше — меньше». Числа, составляющие шкалу наименований, разрешается менять местами. Смысл присвоения конкретным объектам чисел 46 состоит в том, что математическая статистика, которая использу- ется при анализе спортивно-педагогических исследований, опе- рирует только с ними. В шкале наименований числа нельзя складывать или вычитать, но можно подсчитать, сколько раз (как часто) встречается то или иное число. Шкала порядка. ЧаЩе всего шкала порядка используется там, где результат спортсмена определяется только занятым на сорев- нованиях местом (например, единоборства). Различия между спортсменами определяются занятыми ими в этих соревнованиях местами — первым, вторым и т.д., которые в шкале порядка назы- ваются рангами, а саму шкалу также ранговой, или несимметричной. В такой шкале составляющие ее числа упорядочены по рангам (т.е. занимаемым местам), но интервалы между ними измерить нельзя. Например, если три спортсмена заняли, соответственно, первое, второе и третье места, то каковы различия в их спортив- ном мастерстве, сказать невозможно: второй спортсмен по мастер- ству может быть почти равен первому, а может быть существенно слабее и почти равен третьему. Шкала порядка позволяет не только установить факт равенства или неравенства измеряемых объектов, но и определить характер неравенства в виде суждений: «больше — меньше», «хуже — лучше» и т.п. Шкала порядка позволяет измерять и качественные показатели, например соревнования в беге на 100 м — это определение уровня развития скоростно-силовых качеств. Спортсмен, выигравший забег, имеет уровень этих качеств в данный момент выше, чем спортсмен, пришедший вторым, и т.д. Шкала порядка нашла широкое применение в таких науках, как социология, психология, педагогика, т.е. там, где измерение пока- зателей не требует строгой количественной оценки. Возможности аппарата математической статистики для обра- ботки измерений, выполненных по этой шкале, значительно рас- ширены по сравнению со шкалой наименований. Здесь можно складывать и вычитать ранги или производить над ними какие- либо математические действия, но следует помнить, что если 47 ГЛАВА 2. МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЙ В СИ0РТИВИ0-ИЕДАГ0ГИЧЕСК0И ТЕОРИИ И ПРАКТИКЕ 2.1. СПОРТСМЕН КАК ОБЪЕКТ ИЗМЕРЕНИЯ Спортсмен является сложным, нетривиальным объектом изме- рения. От привычных, классических объектов измерения спортс- мена отличает прежде всего изменчивость, многомерность, квали- тативность, адаптивность и подвижность. Изменчивость — непостоянство переменных величин, харак- теризующих состояние спортсмена и его деятельность. Непре- рывно изменяются все показатели спортсмена: физиологические, морфонологические, биомеханические, динамические, психо- физиологические и другие. Изменчивость делает необходимыми многократные измерения и обработку их результатов методами математической статистики. Многомерность — большое число переменных, которые нужно измерять одновременно для того, чтобы точно охарактеризовать состояние и деятельность спортсмена, наряду с переменными, характеризующими спортсмена «выходными данными», следует контролировать и «входные данные», характеризующие влияние внешней среды на спортсмена. Роль входных переменных могут играть: интенсивность физических и эмоциональных нагрузок, концентрация кислорода во вдыхаемом воздухе, температура, влажность и т.д. Квалитативное — качественный характер, т.е. отсутствие точной количественной меры. Физические качества спортсмена, свойства личности и коллектива, качества инвентаря и многие другие факторы спортивного результата, еще не поддающиеся точному измерению, но тем не менее должные быть оценены как 50 можно точнее. Без такой оценки затруднен дальнейший прогресс как в спорте высших достижений, так И в массовой физкультуре, остро нуждающейся в контроле за состоянием здоровья И нагруз- ками занимающихся. Адаптивность — свойства человека приспосабливаться к окру- жающим условиям. Адаптивность лежит в основе обучаемости и дает возможность спортсмену освоить новые элементы дви- жений и выполнять их в обычных и усложненных условиях. Но одновременно адаптивность усложняет задачи спортивных измерений. При многократных исследованиях спортсмен при- выкает к процедуре и по мере такого обучения показывает иные результаты, хотя по функциональным показателям остается неиз- менным. Подвижность — особенность спортсмена, основанная на том, что в подавляющем большинстве видов спорта деятельность спортсмена связана с непрерывными перемещениями. По сравне- нию с исследованиями, проводимыми с неподвижным человеком, измерения в условиях спортивной деятельности сопровождаются дополнительными искажениями регистрируемых кривых и ошиб- ками в измерениях. Неполная наблюдательность — не все показатели могут быть измерены непосредственно. 2.2. ТЕСТИРОВАНИЕ В СПОРТЕ Тест — слово английское, в переводе означает «проба, испыта- Hue, исследование». В самом общем виде под тестом понимается специализированное и стандартизированное задание, результат выполнения которого соотносится или с ранее полученным результатом, или с определенным эталоном (критерием) для оценки психофизиологических, личностных характеристик человека, спо- собов его действий, меры соответствия или готовности к той или иной деятельности. 51 Тестирование — определенная система, включающая подбор тестов в соответствии с поставленной задачей, организацию усло- вий для их использования, выполнение тестов исследуемыми, оценивание и анализ результатов. В физическом воспитании и спорте тестирование помогает решению ряда сложных педагогических задач, например таких, как выявление уровней развития двигательных качеств, оценку качества тактической и технической подготовленности исследуе- мых лиц, что и будет представлять собой основу программы комп- лексного контроля. Таким образом, процедуру комплексного мет- рологического контроля можно представить следующим образом: К (контроль) = Т (тестирование) + ОР (оценка результатов тестирования). Выбор показателей комплексного контроля зависит от цели тестирования, она же определяет критерии оценивания соответ- ствующих показателей тестирования (информативность, надеж- ность и т.д.). Естественно, программы комплексного контроля в различных видах спорта неодинаковы, что накладывает ограничения на число и содержание показателей, которые должны характеризовать под- готовленность спортсмена. В теории и методике физического воспитания и спорта в каче- стве тестов используются определенные физические упражнения (двигательные действия), называемые контрольными упражне- ниями (двигательными или моторными тестами). Учитывая общенародную трактовку тестов, контрольными упражнениями можно считать специализированные и стандарти- зированные по содержанию, форме и условиям выполнения двигательные действия (задания), результаты выполнения которых соотносятся или с ранее полученными результатами, или с опре- деленными эталонами (критериями) для оценки физического состояния человека. Следует иметь в виду, что контрольные упражнения могут при- меняться и как обычные физические упражнения, однако далеко 52 анальные системы тестирования. В странах Европы получила Широкое распространение единая система тестирования для Школьников — Еврофест. 2.3. ОЦЕНКА КАК ИЗМЕРИТЕЛЬ СПОРТИВНЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ В практике комплексного контроля исключительно редкой бывает ситуация, когда для оценки подготовленности спортсменов применяется один тест. Для получения наибольшей информатив- ности и достоверности результата комплексного контроля обычно используется батарея тестов. Например, комплекс для контроля за подготовленностью спортс- менов может включать в себя следующие тесты: время бега на тредбане, частоту сердечных сокращений (ЧАСС), максимальное потребление кислорода (МИПК), максимальная сила и градиент силы и т.д. Если для контроля используется один тест, то оценивать его результаты с помощью специальных методов нет необходимости: и так виден результат сравнения спортсменов. Если же использу- ется батарея тестов, то в этом случае показанные спортсменами результаты: (во-первых, выражаются в разных единицах измерения (напри- мер, сила — в кГ или Н; время — в с; МИПК — в мл/а/мин; ЧАСС — в уд/мин; расстояние — в м и т.д.); (во-вторых, сами по себе они не указывают, насколько удовле- творительно состояние спортсмена (скажем, время бега на 100 м, равное 12,0 с, может рассматриваться и как очень хорошее, и как очень плохое, в зависимости от того, о ком идет речь). Таким образом, на итоговую оценку квалификации спортсменов оказы- вают влияние возраст, состояние здоровья, экологические и другие особенности условия проведения контроля. 65 Из сказанного выше видно, что результаты, полученные в про- цессе испытаний, выражаются в разных единицах измерения и могут иметь различные размерности, и поэтому сравнение до- стижений спортсменов по абсолютным значениям показателей не представляется возможным. Разрешить возникшую проблему можно лишь в том случае, если найти единый подход в оценке успеха в разных испытаниях, т.е. результат представить в виде оценок (очков, баллов, отметок, разрядов и т.д.). Оценкой (или педагогической оценкой) называется унифици- рованная мера успеха в каком-либо задании, в частном случае — тесте. Различают учебные оценки, которые выставляет преподаватель ученикам по ходу учебного процесса, и квалификационные, под которыми понимаются все прочие виды оценок (в частности, результаты соревнований, тестирования и др.). Процесс определения (расчета) оценок называется оцениванием. Примерами оценивания могут служить таблицы очков по видам спорта, школьные и вузовские отметки, всероссийская спортивная классификация, положения о соревнованиях, практика неофициаль- ного подсчета очков на Олимпийских играх и других чемпионатах. Оценка может быть выражена различными способами. Напри- мер, в виде качественной характеристики («хорошо — удовлетво- рительно — плохо» или «зачет — незачет»), выставляемой отметки, как в школе (от «единицы» до «пятерки»), набранных очков (в многоборье), факта выполнения разрядных норм. Во всех слу- чаях она имеет общие черты. Квалификационное оценивание состоит из следующих этапов: 1) подбирается шкала, с помощью которой возможен перевод результатов теста в оценки; 2) в соответствии с выбранной шкалой результаты теста пре- образовываются в очки (баллы); 3) полученные очки сравниваются с нормами, и выводится итоговая оценка. Она и характеризует уровень подготовленности спортсмена относительно других членов группы (команды, кол- лектива). 66 2.4. ИЗМЕРЕНИЕ КАЧЕСТВЕННЫХ ПОКАЗАТЕЛЕ Качество — это обобщенное понятие, которое может относить- ся к продукции, услугам, процессам, труду И любой другой дея- тельности, включая физическую культуру и спорт. В спортивно-педагогической практике есть много показателей, которые необходимо оценить: артистичность, выразительность в гимнастике, фигурном катании на коньках, прыжках в воду, зрелищность в спортивных играх, единоборствах и т.д. Все эти показатели не имеют размерности и не могут быть выражены в физических единицах измерения. Их называют качественными. Для количественной оценки таких показателей нередко исполь- зуются методы, основанные на идеях квалиметрии. Квалиметрия (лает. Qualitas — качество, metron — Mepa) — наука об измерении и количественной оценке качественных показа- телей. Измерение качества — это установление соответствия между характеристиками таких показателей и требованиями к ним. При этом требования («эталон качества») не всегда могут быть выражены в однозначной и унифицированной для всех форме. Специалист, который оценивает выразительность движе- ний спортсмена, мысленно сопоставляет то, что он видит, с тем, что он мысленно представляет как выразительность. На практике, однако, качество оценивается не по одному, а по нескольким признакам. При этом наивысшая обобщенная оценка не обязательно соответствует максимальным значениям по каж- дому признаку. В основе квалиметрии лежит несколько положений: —любое качество можно измерить; количественные методы издавна применяются в спорте для оценки красоты и выразитель- ности движений, а в настоящее время используются для оценки всех без исключения сторон спортивного мастерства, эффектив- ности тренировочной и соревновательной деятельности, качества спортивного инвентаря и т.д.; — качество зависит от ряда свойств, образующих «древо качеств». 81 Пример 3. Древо качества Исполнения в фигурном катании на коньках, состоящее из трех уровней — высшего (качество исполне- ния композиции B целом), среднего (техника исполнения и арти- стизм) и низшего (измеряемые показатели, характеризующие качество исполнения отдельных элементов); — каждое свойство определяется двумя числами: относитель- ным показателем К и весомостью M,° — сумма весомости свойств на каждом уровне равна единице (или 100%). Относительный показатель характеризует выявленный уровень измеряемого свойства (в процентах от его максимально возмож- ного уровня), а весомость — сравнительную важность разных показателей. Например, фигурист получил за технику исполнения оценку KC = 5,6 балла, а за артистизм — оценку К, = 5,4 балла. Весомости техники исполнения и артистизма в фигурном катании на коньках считаются одинаковыми (МС = MT = 1,0). Поэтому общая оценка Q = Мс X Кс + MT X KT — составила 11,0 балла. Методические приемы квалиметрии делятся на две группы: эвристические (интуитивные), основанные на экспертных оцен- ках и оценках анкетирования, и инструментальные, или аппара- турные. Проведение экспертизы и анкетирования — это отчасти техни- ческая работа, предполагающая строгое соблюдение определен- ных правил, а отчасти — искусство, требующее интуиции и опыта. Измерение некоторых качественных признаков может прово- диться с помощью различных технических средств. Но для боль- шинства из них такие способы оценки неэффективны. В этом случае целесообразно применять экспертные методы измерения и оценки. Метод экспертных оценок. Этот метод позволяет с помощью специально выбранной шкалы произвести требуемые измерения субъективными (экспертными) оценками, получаемыми путем выяснения мнения специалистов. Экспертиза бывает индивидуальной (когда к решению задачи привлекается один специалист) и групповой. Эксперты (от лает. 82 соревновательной И тренировочной деятельности. В отличие от других видов моделирования при синтезе имитационной модели наряду с математически точными данными используется квалита- тивная информация, собираемая методами экспертизы, анкетиро- вания и наблюдений. Например, при моделировании соревнова- тельной деятельности лыжников нельзя точно предсказать коэф- фициент скольжения. Его вероятную величину можно оценить путем опроса специалистов по смазке лыжа, знакомых с климати- ческими условиями и особенностями трассы, на которой будут проходить соревнования. 2.5. ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЕ МЕТОДИКИ ИЗМЕРЕНИИ Данные об изменении характеристик движения в процессе дви- гательного действия базируются на первичной информации, полу- чаемой от различных измерительных систем. Непосредственно соприкасается с человеком или его предметным окружением дат- чик. С его использованием решается основная задача преобразо- вания некоторого изменения в движении тела или звеньев тела человека в электрический сигнал, который после усиления должен подаваться на входной порт компьютера. Датчики могут крепиться на человеке, спортивном инвентаре и оборудовании, опорных поверхностях. Такая организация исследования относится к лабо- раторным способам измерения. Могут применяться и бесконтакт- ные измерительные системы. В этом случае исследование прово- дится в натурных условиях, т.е. на стадионе, в бассейне, на корте, лыжне и др. Сигнал от датчика передается двумя способами: через провод- ную связь или через радиосигнал, световой сигнал, тепловое (инфракрасное) излучение. Все это — телеметрическая (от греч. Тебе — далеко и metron — Mepa — измерение на расстоянии) связь датчика и приемника. 96 Проводная связь (проводная телеметрия) наиболее проста в Использовании И устойчива при электрических или радиопо- мехах, но ее можно использовать в довольно ограниченном про- странстве; при передвижении человека на тредбане, в тяжело- атлетических упражнениях, круге для метаний и т.д. Подобные измерения относятся к лабораторным, поскольку в ограничен- ном пространстве на человеке, спортивном инвентаре и на обо- рудовании крепятся различные датчиковые системы и применя- ются стационарно установленные бесконтактные средства изме- рения. Радиотелеметрия обеспечивает передачу первичной инфор- мации, получаемой с датчиков, по одному или нескольким радиоканалам. Это дает возможность контролировать отдельные параметры движений человека в естественных условиях двига- тельной деятельности. На теле человека крепятся датчики и мини- атюрное многоканальное передающее устройство — радиопередат- чик. Антенна приемного устройства, устанавливаемая в какой-то части стадиона, зала, бассейна, улавливает сигналы, а в самом устройстве происходит перекодирование и запоминание пере- данного сигнала. Поскольку движения человека в случае при- менения телеметрии существенно не ограничиваются, данный способ регистрации и передачи данных можно отнести к натур- ным измерениям, т.е. к таким, когда человек совершает двига- тельные действия естественным образом, например, во время соревнований или тренировок с достаточно большими про- странственными перемещениями. Измерения параметров дви- жения бесконтактными средствами можно отнести к натур- ным измерениям, не ограничивающим свободу движений чело- века. Биомеханическая кинематография относится к бесконтакт- ным средствам измерения. Это особенно важно, поскольку единой системой технических средств (скоростные кинокамеры, тест- объект, анализатор, компьютер) можно фиксировать двигательные действия как во время тренировочной работы или соревнователь- ных прикид, так и во время соревнований. 97 поэтому при повторном обследовании или при сопоставлении полученных результатов наблюдаются значительные погрешности в количественной оценке данных. Таблица 2.12 Оценка результатов Гарвардского степ-теста (Карпман В.Л. И Др.‚ 1988) ИГ СТ, ед Оценка физической работоспособности 5554 5549 5059 2.6. МЕТОДЫ ОЦЕНКИ ФИЗИЧЕСКОГО РАЗВИТИЯ В процессе исследования физического развития лиц, занимаю- Щихся физическими упражнениями и спортом, производится: — оценка воздействия систематических занятий на уровень физического развития; — отбор детей, подростков, юношей и девушек для занятий различными видами спорта с учетом особенностей их физиче- ского развития; — контроль за формированием структуры тела в период физи- ческого развития от новичка до квалифицированного спортсмена с целью определения необходимой индивидуальной подготовки. Основными методами исследования физического развития являются наружный осмотр (соматоскопию) и измерение морфо- логических и функциональных показателей (антропометрия). Соматоскопию. При соматоскопию определяются тип телосло- жения, пропорции тела и конституциональный тип. 117 Наружный осмотр следует проводить утром натощак или после легкого завтрака в светлом И теплом помещении. Наружный осмотр начинают с оценки осанки. Осанка — это привычная поза человека, манера держаться стоя И сидя. Осанка обычно оценивается в положении стоя, исследуе- мый при этом держится совершенно непринужденно, без всякого напряжения. При правильной осанке голова и туловище находятся на одной вертикали, плечи на одном уровне развернуты, слегка опущены, лопатки прижаты, физиологические кривизны позвоночного столба нормально выражены, грудь слегка выпуклая, живот втянут, ноги разогнуто в коленных и тазобедренных суставах. Осанка иссле- дуется и описывается с головы до мног. При осмотре пояса верхних конечностей следует проверить, на- ходятся ли плечи на одном уровне, одинакова ли ширина правого и левого плеча, нет ли крыловидного лопаток, развернуты ли плечи. Крыловидные лопатки чаще всего наблюдаются у лиц со слабой мускулатурой спины. Если одно плечо выдвинуть вперед, возникает асимметрия плеч. Асимметрия пояса верхних конечностей нередко встречается у спортсменов различных специализаций (метателей, гребцов- каноистов, боксеров и т.д.). Сочетание резко поданных вперед плеч с сильно развитой мускулатурой спины создает впечатление сутуловатость. Однако это ложная сутуловатость (в отличие от истинной, связанной с изменением кривизны позвоночного столба). Особенно информативным является осмотр позвоночного столба. При этом определяется выраженность его физиологиче- ских изгибов, которых в норме четыре: Шейный и поясничный — лордоз (выпуклость вперед), грудной и крестцово-копчиковый — кифозья (выпуклость назад). Эти изгибы имеют большое значение, выполняя рессорную функцию, т.е. уменьшая сотрясения при ходьбе, беге и прыжках. Глубина изгибов в норме не должна превышать 3—4 CM И может быть измерена кифосколиозометром. Грудная клетка может быть в норме цилиндрической, кониче- ской и уплощенной формы. Цилиндрическая грудная клетка имеет 118 Вес жировой массы определяется по формуле Матейки: D = d >< S >< К, где D — вес жирового компонента И кожи, в кг; о’ — средняя толщина подкожно-жировой складки, в мм; S — Поверхность тела, в м2, рассчи- тываемая по специальным таблицам или формулам; К = 0,13. Разность между весом тела И весом его жировой массы позво- ляет получить вес «активной» массы тела. 2.7. МЕТОДЫ ОЦЕНКИ ФИЗИЧЕСКОЙ ПОДГОТОВЛЕННОСТИ СПОРТСМЕНА Двигательными или физическими качествами принято на- зывать отдельные стороны двигательных возможностей человека. В теории физического воспитания выделяют пять основных физи- ческих качеств: быстроту, силу, выносливость, гибкость и коорди- национные способности. В каждом виде спорта существует множество различных реко- мендаций по развитию тех или иных физических качеств или их сочетаний. Для выработки критерия эффективности этих рекомен- даций необходим объективный контроль. Средства спортивной метрологии оказываются инструментом этого контроля и не более. Физические качества (структура представлена на рис. 2.16) могут быть оценены либо с помощью измерительных систем, либо косвенно с помощью тестов (определенных испытаний, связанных с проявлениями конкретного физического качества). Тесты используют в тех случаях, когда отсутствует возмож- ность прямого измерения. В данном изложении внимание уде- ляется конкретным аппаратурным методам измерения. 122 Физические качества Сила Вино сливо есть Координация Гибкость Рис. 2.16. Структура физических качеств Быстрота Быстрота. Качество быстроты (ранее — скоростные качества) — это способность выполнять движение в минимально короткий интер- вал времени. Формы проявления быстроты подразделяются на элементарные и комплексные (рис. 2.17). Формы проявления быстроты Элементарные Комплексные Частота (темп) локального движения Время двигательного действия Время одиночного движения Время реакции + Время движения Простые реакции Сложные реакции ‚ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ , ‚ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _., Реакция Ё Ё Реакция выбора Ё Ёнай движущейся объект ь _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ д ь _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _д Рис. 2.17. Формы проявления быстроты 123 ГЛАВА 3. АНАЛИЗ п овгАвоткА результатов ПЕДАГОГИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЙ 3.1. ПОГРЕШНОСТИ ИЗМЕРЕНИЙ В экспериментальных исследованиях абсолютно точное коли- чественное значение измеряемой величины невозможно получить без погрешностей. По способу определения они подразделяются на абсолютные и относительные, а по происхождению — на систе- матические и случайные, а также грубые погрешности (выбросы). Абсолютная погрешность — это разность результата измере- ния 29 и истинного значения измеряемой величины X ° АХ = х, - хт. Абсолютная погрешность выражается в тех же единицах, что и измеряемая величина. За истинное значение обычно принимают результат, полученный с помощью более точного метода. Относительная погрешность важна сама по себе при изме- рениях, но особенно часто используется в комплексных исследо- ваниях методами различных наук (например, в комплексном контроле подготовленности спортсменов, когда измеряются пока- затели разной размерности: em” = (AX/)Q) >< 100%). Определение относительной погрешности необходимо для оценки возможности использования данной методики в исследо- вании конкретного движения (например, ошибка не должна превышать 15% измеряемой величины). Систематические погрешности — это погрешности, значение которых остается неизменным (или меняется известным образом, например, по определенному тренду) от измерения к измерению. Следовательно, они могут быть исключены из окончательного 135 результата, если их величина рассчитана путем предварительной тарировка аппаратуры перед каждым экспериментом. Различают четыре группы систематических ошибок: 1) причина возникновения известна, и величина может быть определена достаточно точно (температурная или метрическая погрешность); 2) причина возникновения известна, а величина — нет. Эти ошибки зависят от класса измерительной аппаратуры и колеб- лются внутри предельной допустимой величины. Класс точности прибора (1,0; 2,0 и т.д.) означает относительную погрешность измерений в процентах; 3) происхождение и величина ошибки неизвестны. Такие ошибки проявляются в сложных измерениях, когда не удается учесть все источники возможных погрешностей; 4) ошибки, связанные со свойствами объекта измерения. Систе- матический контроль за спортсменами позволяет определить меру их стабильности и учитывать возможную индивидуальную вариа- тивность, влияющую на диапазон погрешности измерений. Это необходимо для выделения значимых сдвигов (например, связан- ных с прогрессированием спортсмена в упражнении его специа- лизации) из обЩей погрешности измерения и расчета значимых показателей его двигательных действий. Для устранения систематических погрешностей используют два способа: а) тарировка аппаратуры — проверку показаний приборов с использованием эталонов во всем диапазоне возможных значе- ний измеряемой величины; б) калибровку — определение погрешностей и величины по- правок. Случайные погрешности вызываются не контролируемыми, изменяющимися от опыта к опыту причинами. Проявляются при одновременном действии очень большого числа не зависимых друг от друга причин, каждая из которых оказывает малое влияние на результат измерения, но в совокупности эти причины дают заметный эффект. Случайная погрешность по своей природе не может быть учтена и скомпенсирована в процессе эксперимента. 136 Грубые погрешности (выбросы) по характеру существенно отли- чаются от случайных, которые возникают при исправной аппара- туре И правильных действиях экспериментатора. Причиной же воз- никновения выбросов становятся неисправности и (или) ошибки в работе. Грубые погрешности обнаруживаются по резкому выпаде- нию результата из общего ряда полученных чисел, что, как правило, находится в резком противоречии с физической картиной явления. В общую погрешность получения первичных данных вносят свои погрешности и расчеты тех или иных характеристик. Под- ставляя первичные данные, уже имеющие погрешности измере- ний B какие-либо формулы, мы тем самым увеличиваем общую погрешность, так как ошибки данных при формульных расчетах, как правило, суммируются. 3.2. ПЕРВИЧНАЯ ОБРАБОТКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ДАННЫХ Под первичной обработкой экспериментальных данных пони- маются все мероприятия, которые уменьшают влияние погрешно- стей измерений и расчетов, накопленных в ходе получения данных, на последующий расчет необходимых характеристик. Если по ним сразу численными методами вычислять производные (например, находить значения скоростей и ускорений), то это приведет к боль- шим погрешностям в расчетных характеристиках. Поэтому первич- ные массивы данных необходимо подвергнуть предварительной обработке. Для этого могут применяться следующие методы и комбинации: фильтрация высокочастотного шума; фильтрация длиннопериодных трендов (систематических погрешностей); аппроксимация аналитическим выражением; коррекция парамет- ров посредством визуальной оценки (Н.Г. Сучилин, В.С. Савельев, Г.И. Попов, 2000). Поскольку обработка аналогового сигнала зачастую произво- дится в цифровой форме, необходимо провести дискретизацию 137 исходного сигнала. Сделать это можно, опираясь на теорему Котельникова. Теорема Котельникова. Любой непрерывный (аналоговый) сигнал, ограниченный по спектру верхней частотой Е полностью определяется последовательностью своих дискретных отсчетов, взятых через промежуток времени T д < 1/(2F), где F — верхняя частота спектра сигнала. Такая дискретизация исходного аналогового сигнала называ- ется аналого-цифровые преобразованием. Даже если вы не имеете никакого отношения к обработке сигна- лов, то, может быть, вам знакома фраза «CD quality 44100 Hz», часто приводимая на компакт-дисках. Имеется в виду, что звук хранится на них в виде дискретных отсчетов, по 44 100 шт./с. А это, согласно названной теореме, означает, что «на CD можно идеально записать звук с частотой до 22 050 Гц, поскольку слы- шимый человеком диапазон укладывается в эти рамки. Фильтрация высокочастотного Шума. Высокочастотный шум связан в основном со случайными погрешностями измере- ния. Для фильтрации подобного шума применяются различные операции сглаживания: сплайн-функция, скользящее среднее, скользящий полином, фильтр Баттерворта и более высоких порядков. Операция сглаживания, как и любая цифровая фильтрация, отсеивает только определенную долю погрешностей временного ряда, поэтому выбор операции сглаживания в каждом конкретном случае — это удачное решение, зависящее от априорных знаний об исследуемом процессе и фильтрующих свойствах операций сглаживания. В настоящее время не существует универсальной процедуры сглаживания, проблематичен и резкий прогресс в этой области, поскольку для оптимального выбора этой операции априорная информация об изучаемом процессе, как правило, мала. Реальный путь состоит в установлении частотного диапазона исследуемого временного ряда (спектральной оценкой данных), оценке спек- тральных характеристик сглаживающих процедур и подборе уста- новленной на основе совмещения этих данных подходящей 138 3.3. ЭТАПЫ ПЕДАГОГИЧЕСКОГО ЭКСПЕРИМЕНТА И СТАТИСТИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ЕГО РЕЗУЛЬТАТОВ Различают два этапа педагогического эксперимента: констати- рующий И обучающий (формирующий). Обучающий этап чаше встречается в дидактических исследованиях. В исследованиях, связанных с формированием определенных личностных качеств, как правило, используют термин «формирующий». Констатирующий этап имеет Целью выявление состояния изучаемого свойства в момент проведения эксперимента. Планирование констатирующего этапа педагогического экспе- римента включает: а) составление генеральной совокупности; б) составление выборки при выборочном исследовании. Состав генеральной совокупности определяют Цели экспери- мента. Это может быть класс, множество классов одной параллели в школе, в районе, в городе и т.д. Если генеральная совокупность небольшая, обычно выборка не составляется, обследуются все члены генеральной совокупности и результаты эксперимента носят абсолютный характер. Если же объем генеральной совокуп- ности большой, то проводят обычно выборочное исследование, в связи с чем возникает проблема составления выборки. Основ- ным требованием к выборке является ее репрезентативность, то есть адекватное количественное и качественное представитель- ство генеральной совокупности. Требование репрезентативности приводит к решению проблемы объема и состава выборки. Объем выборки п зависит от объема генеральной совокупности, веро- ятности изучаемого события р, принятого уровня значимости ос. При достаточно большом объеме генеральной совокупности (порядка тысяч), объем выборки определяется исходя из допуще- ния бесконечности объема. Если до начала эксперимента неиз- вестна вероятность изучаемого события р, то предполагают, что р: 0,5, что соответствует максимальному объему выборки. Составлены специальные таблицы п (p, ос) для различных значений 141 р И ос (И бесконечного объема). Приводим некоторые из них: п (0,5; 0,05) = 384; п (0,5; 0,01) = 9600; n (0,9; 0,05) = 138; n (0,9; 0,01): 3456. B большинстве педагогических исследований Достаточным считается уровень значимости ос: 0, 05, кроме того, значение веро- ятности р до эксперимента обычно неизвестно. Поэтому объем выборки должен быть п=З84. Решение вопроса составления выборки связано с проблемой обеспечения качественного пред- ставительства генеральной совокупности существующих спосо- бов составления выборки. Рассмотрим отбор методом случайных чисел. После определения объема генеральной совокупности члену совокупности присваивается в произвольном порядке натуральное число, начиная с нуля (можно с любого другого). Затем берется таблица случайных чисел, представляющая собой последователь- ность случайных цифр и мысленно эта последовательность раз- бивается на группы по т цифр в каждой, где т — значимость последнего номера генеральной совокупности. Из таблицы выпи- сываем необходимое число т-ик. При этом следует иметь в виду, что если рассматриваемая т-ва как число превосходит последний номер генеральной совокупности, то ее не выписывают. Объекты с выбранными номерами составляют выборку. Пример 3.1. Пусть генеральную совокупность составляет множе- ство всех учащихся всех седьмых классов всех школ города (в дан- ном учебном году). Составление выборки из 400 учащихся практиче- ски можно осуществить так. Составляем список всех седьмых клас- сов с указанием количества учащихся в них по форме таблицы 3.1. Учащимся из класса, стоящего в таблице первым, присваиваем номера с 1 по 35 согласно их списку в журнале, следующий класс продолжает эту нумерацию и т.д. В таблице 3.1 последний номер есть 3041. Обращаемся теперь к таблице 3.2 случайных чисел и, просматривая ее группами по 4 цифры в каждой (т.к. последний номер учащегося — четырехзначный), выписываем нужные номера. Первая четверка 5427 не подходит, так как 5427>3041. Не под- ходят и следующие: 3903; 9423; 5125; 5197; 5750; 5146. Четверка 0651 подходит и ее выписываем в соответствующем месте пред- 142 и подгруппам). СОДЕРЖАНИЕ Предисловие .............................................................................. ..3 Глава 1. Наука 0 педагогических измерениях .................... ..6 1.1. Основные понятия о науке и измерениях .............. ..6 1.2. Проблемы измерения в педагогической теории и практике .............................................................. .. 12 1.3. Параметры, измеряемые в спортивно-педагогических исследованиях ...... ..20 1.4. Общие понятия о системах единиц ...................... ..23 1.5. Точность измерений .............................................. ..33 1.6. Шкалы измерений .................................................. ..46 Глава 2. Методы измерений в спортивно-педагогической теории и практике ............ ..50 2.1. Спортсмен как объект измерения ........................ ..50 2.2. Тестирование в спорте .......................................... ..51 2.3. Оценка — как измеритель спортивных результатов .............................................................. ..65 2.4. Измерение качественных показателей ................ ..81 2.5. Инструментальные методики измерений ............ ..96 2.6. Методы оценки физического развития .............. ..117 2.7. Методы оценки физической подготовленности спортсмена ............................................................ .. 122 Глава 3. Анализ и обработка результатов педагогического эксперимента .......................................... .. 135 3.1. Погрешности измерений .................................... ..135 3.2. Первичная обработка экспериментальных данных .................................................................. .. 137 3.3. Этапы педагогического эксперимента и статистическая обработка его результатов .... .. 141 3.4. Обработка данных с помощью компьютерных статистических программ .................................. ..15 7 322 Глава 4. Проверка статистических гипотез .................... ..163 4.1. Применение непараметрических (ранговых) критериев .............................................................. .. 165 4.2. Сравнение Двух независимых совокупностей по критерию Стьюдента ...................................... ..167 4.3. Сравнение Двух выборочных средних ДЛЯ связанных выборок ...................................... ..173 4.4. Сравнение Двух независимых выборок при помощи непараметрического критерия Вилкоксона .......................................................... .. 17 7 4.5. Критерий X2 Для независимых выборок ............ ..180 Глава 5. Статистическая обработка Данных .................. ..189 5.1. Корреляционный анализ ...................................... ..189 5.2. Регрессионный анализ ........................................ ..209 5.3. Дисперсионный анализ ........................................ ..220 5.4. Факторный анализ ................................................ ..247 Глава 6. Рейтинги и их оценки .......................................... ..259 6.1. Общее понятие о рейтингах ................................ ..259 6.2. Основы составления рейтингов и их оценка .... ..266 6.3. Разновидности применяемых рейтингов .......... ..282 Список литературы .............................................................. ..291 Приложения ................................................................