Научно-исследовательская деятельность 2. Физической культуры и спорта в. Н. Попков научноисследовательская
 Скачать 2.55 Mb.
|
|
Виды наблюдений Педагогические наблюдения можно классифицировать на основании ряда признаков. Так, с точки зрения связи исследователя с объектом наблюдения, можно выделить следующие разновидности: непосредственное, опосредованное, открытое, скрытое. Непосредственное наблюдение – это такое наблюдение, когда между объектом его изучения и исследователем имеется прямая связь без переходов, когда наблюдается живой процесс, а не его отражение, описание. Можно выделить три основных типа позиции исследователя по отношению к исследуемому педагогическому процессу: а) исследователь – свидетель (лицо нейтральное); б) исследователь – участник процесса; в) исследователь – руководитель процесса. Исследователь – свидетель. На основе такого способа ведётся наблюдение за деятельностью педагога, тренера, процессом индивидуального или коллективного поведения спортсменов. Организация наблюдения этим способом широко используется не только в исследовательской, но и в педагогической практике. Недостатком такого способа наблюдения является возможное искажение естественной картины педагогического процесса, которое происходит в результате присутствия на занятии постороннего лица. Присутствие постороннего лица стесняет, сковывает педагога и занимающихся, или, напротив, вызывает у них желание показать себя с лучшей стороны. В то же время частые посещения занятий уменьшают эти влияния, поэтому необходимо устанавливать некоторый период привыкания. Исследователь – участник процесса. В ряде случаев исследователь может стать одним из участников процесса обучения или тренировки, и оценить на себе всё, что происходит с остальными участниками процесса. Такая позиция далеко не всегда возможна, и, чаще всего, носит несколько условный характер, но данные, полученные таким способом, могут оказаться весьма полезными. Исследователь – руководитель. Позиция руководителя в спортивно-педагогических исследованиях создаёт наиболее благоприятные возможности для наблюдения. Положение руководителя позволяет исследователю управлять развитием педагогического процесса, регулировать его ход, направлять по намеченному замыслу, создавать необходимую ситуацию. Опосредованное наблюдение осуществляется другими лицами, работающими по заданию и программе исследования. В качестве таких лиц могут выступать коллеги, тренеры, студенты, опытные спортсмены и сами занимающиеся. В спортивно-педагогических исследованиях широко используется самонаблюдение, особенно в тех случаях, когда оно сопровождается регистрацией не только субъективных ощущений, но и объективными измерениями психофизиологических параметров. Открытое наблюдение – это такое наблюдение, которое протекает в условиях осознанного испытуемыми присутствия постороннего лица. Как было отмечено выше, это присутствие способно значительно исказить естественный ход событий. Потому весьма ценным может оказаться скрытое наблюдение. Следует сразу оговориться, что использование такого метода наблюдения накладывает на исследователя некоторые ограничения, диктуемые этическими соображениями. Если в основе классификации использовать пространственно-временные признаки, то можно выделить такие разновидности педагогических наблюдений: непрерывное, дискретное, монографическое, узкоспециальное. Непрерывное наблюдение отражает явление, которое просматривается от его начала до конца (например, урок или учебно-тренировочное занятие). В данном случае продолжительность наблюдения и продолжительность самого процесса совпадают. Такое прослеживание педагогического процесса возможно, если само явление непрерывно и протекает в относительно короткие отрезки времени. Однако такое наблюдение невозможно, если начало и конец изучаемого процесса значительно удалены во времени. В таком случае прибегают к дискретному (прерывистому) наблюдению. Такой способ наблюдения применяют за медленно текущими непрерывными процессами (например, динамическое изучение развития двигательного качества или навыка). Несмотря на прерывистый характер наблюдения, общая картина процесса становится очевидной. Монографическим называют наблюдение, которое охватывает сразу несколько взаимосвязанных явлений, составляющих в сумме одно из научных направлений. Если для наблюдения вычленяется одно из таких явлений, то такое наблюдение называют узкоспециальным. При монографическом наблюдении предоставляется возможность проследить за развитием ряда явлений, установить их отношения и характер взаимного воздействия на основной исследуемый процесс. 4.3.4 Подготовка к проведению наблюдения В ходе наблюдения исследователь всегда руководствуется определенной идеей, концепцией или гипотезой, он не просто регистрирует любые факты, а сознательно отбирает те из них, которые либо подтверждают, либо опровергают гипотезу. При этом очень важно отобрать наиболее репрезентативную, т. е. наиболее представительную группу фактов в их взаимосвязи. Поэтому к проведению наблюдения необходимо тщательно подготовиться. Прежде всего, наблюдаемое должно быть подробно описано с акцентированием каждого важного для исследования момента. Большое преимущество будут иметь наблюдения, в процессе которых одно и то же явление будут наблюдать несколько исследователей, а также когда одно и то же явление наблюдается многократно. Продолжительность, повторяемость и разнообразие приёмов наблюдения должны быть достаточно большими для объективизации исследования. Чтобы педагогические наблюдения не превратились в простое собирание фактов, недостаточно только наблюдать то или иное явление, необходимо обеспечивать возможность последующего анализа и синтеза. Все это требует большой тщательности не только при проведении наблюдения, но и в процессе его подготовки. Прежде чем приступить к педагогическим наблюдениям, необходимо определить: задачи, стоящие перед наблюдением; моменты, которые будут подвергнуты наблюдению; способ проведения наблюдений; способ фиксации полученных данных; методы анализа полученных данных. Что касается задач, стоящих перед наблюдением, то они определяются целью данного наблюдения. Чёткая постановка задач необходима для составления плана проведения наблюдения и определения всех основных моментов его проведения. Исходя из конкретных задач, исследователь должен определить основные моменты, которые должны быть выделены из целостного процесса для изучения (например, наблюдение за техникой выполнения упражнения или за методом обучения). Это необходимо для того, чтобы внимание исследователя не отвлекалось на второстепенные, не относящиеся к задачам наблюдения детали. В зависимости от задачи исследования необходимо выбрать такой способ проведения наблюдения, который наилучшим образом обеспечит её решение. Учитывая, что удержать в памяти все детали процесса невозможно, необходимо заранее тщательно продумать способ фиксации результатов. Эти способы могут быть различны: протокольная запись, проставление пометок в специально разработанных таблицах с перечнем вариантов действий испытуемых или использование различных шифров и условных обозначений. Значительно расширяют возможности исследователя технические способы регистрации: фото- и киносъёмка, магнитофонная запись и видеозапись. В ходе педагогических наблюдений может возникнуть новая гипотеза, которая потребует иной организации исследования. Вопросы для самопроверки 1 В чем отличие наблюдения, как метода исследования, от простого созерцания? 2 Какие функции наблюдение выполняет в научном исследовании? 3 Какие стороны процесса физического воспитания, спортивной тренировки и соревновательной деятельности можно изучать методом наблюдения? 4 По каким основаниям можно классифицировать наблюдения? 5 В чем заключается подготовка к проведению исследования методом наблюдений? 6 В чем заключается основной недостаток метода наблюдения по сравнению с экспериментом? 7 Какие существуют способы повышения объективности результатов наблюдения? Литература 1 Ашмарин, Б. А. Теория и методика педагогических исследований в физическом воспитании : учеб. пособие для студентов и преподавателей ин-тов физ. культ. / Б. А. Ашмарин. – М. : Физкультура и спорт, 1978. – 223 с. 2 Железняк, Ю. Д. Основы научно-методической деятельности культуре и спорте : учеб. пособие для студ. высш. пед. учеб. заведений / Ю. Д. Железняк, П. К. Петров – М. : Академия, 2001. – 264 с. 3 Журавлев, В. И. Методы наблюдения в исследованиях проблем воспитания и дидактики / В. И. Журавлев, Г. П. Ников. – М., 1979. – Гл. III. – С. 11–58. 4 Кузнецов, И. Н. Научное исследование: методика проведения и оформление / И. Н. Кузнецов. – 3-е изд., перераб. и доп. – М. : Издательско-торговая корпорация «Дашков и Кº», 2007. – 460 с. 5 Методы педагогических исследований / под ред. А. И. Пискунова, Г. В. Воробьева. – М. : Педагогика, 1972. – 159 с. 6 Рузавин, Г. И. Методология научного познания : учеб. пособие для вузов / Г. И. Рузавин. – М. : ЮНИТИ-ДАНА, 2005. – 287 с. 7 Селуянов, В. Н. Основы научно-методической деятельности в физической культуре : учеб. пособие для студентов вузов физ. культуры / В. Н. Селуянов, М. П. Шестаков, И. П. Космина. – М. : СпортАкадемПресс, 2001. – 184 с. 4.4 ЭКСПЕРИМЕНТ Роль эксперимента в процессе познания Эксперимент – одна из сфер человеческой практики, в которой подвергается проверке истинность выдвигаемых гипотез. Педагогический эксперимент – это специальная постановка педагогической работы с целью выявления эффективности тех или иных методов, приёмов, форм воспитания, обучения и тренировки, ценности научных материалов, служащих педагогическим задачам. Если наблюдение используется, главным образом, для изучения имеющегося опыта, то эксперимент предполагает активное вмешательство исследователя в педагогический процесс, выражающееся в преобразовании условий, в которых протекает изучаемое явление. При этом одни условия изолируются, другие исключаются, третьи усиливаются или ослабляются. Эксперимент служит для проверки существующих или вновь разрабатываемых теоретических положений, подтверждение или отрицание которых приводит к созданию новых теорий. В процессе разработки проблем физической культуры и спорта эксперимент можно применить для решения кардинальных вопросов, связанных с отысканием более рациональных путей, средств и методов физического воспитания, приёмов совершенствования спортивной техники, а также для решения частных вопросов в методике обучения и тренировки. Те или иные явления могут считаться научными фактами только тогда, когда они могут быть неоднократно воспроизведены в эксперименте. Педагогический эксперимент создаёт возможность такого воспроизведения в строго учитываемых условиях, по заранее составленному плану. Характерной чертой эксперимента является заранее запланированное вмешательство исследователя в изучаемый процесс. Причём это вмешательство сводится к вычленению какой-либо одной стороны изучаемого процесса из многообразия существующих связей. Поскольку на эффективность процесса обучения, воспитания и тренировки влияет множество факторов (свойства педагога, особенности контингента занимающихся, условия проведения занятий и многое другое), то для изучения изолированного влияния одного фактора необходимо изолировать его влияние от других. Это возможно только в эксперименте, так как наблюдение даёт возможность оценить только комплексное, совместное влияние всех факторов. Но для этого требуется активное вмешательство исследователя в педагогический процесс, заключающееся в сознательном изменении условий, по заранее продуманному, теоретически разработанному плану. Большая познавательная роль эксперимента объясняется тем, что он позволяет исследовать изучаемое явление в самых разнообразных условиях, сравнивать между собой результаты, которые получит при этом исследователь, сделать выводы и снова экспериментально проверить их. Исследователь может повторять эксперимент, вводить в него новые и новые факторы или их комбинации, что невозможно сделать в наблюдении. 4.4.2 Факторы, изучаемые в эксперименте Любой эксперимент даёт объективные результаты только при условии точного учёта всех основных факторов, влияющих на результаты обучения, воспитания и тренировки. Факторы, оцениваемые в эксперименте, можно разделить на зависимые, независимые (иногда их называют зависимыми и независимыми переменными) и сопутствующие. Фактор, который умышленно вводится в изучаемый процесс, называется независимым (причинным) фактором (например, новый метод тренировки), а тот который вследствие этого изменяется, называется зависимым (следственным) фактором (например, результат применения этого метода тренировки). Сопутствующими (или побочными) факторами называются те, которые подлежат уравниванию для выделения влияния причинного экспериментального фактора. Поскольку сопутствующие факторы могут существенно влиять на результат эксперимента, то его лозунгом является: «при всех прочих равных условиях», т. е. при равном влиянии сопутствующих факторов. Сложность такого выравнивания объясняется тем, что учёту могут поддаваться не все сопутствующие факторы. Всегда в любом исследовании присутствуют факторы, которые учесть невозможно, и которые не подвластны исследователю – это спонтанные сопутствующие факторы. Каждый из факторов, присутствующих в эксперименте, должен иметь определённую характеристику, которая может осуществляться в качественной, количественной или структурной формах. Первой соответствует описание, второй – разнообразные виды оценок, третьей – модель изучаемого явления. Источниками качественных данных являются наблюдения и высказывания, источниками количественных – измерения. Модели явления создаются различными, как качественными, так и количественными математическими (чаще всего статистическими) методами. Важнейшими характеристиками качества, обоснованности и доказательности эксперимента являются его внутренняя и внешняя валидность. Внутренняя валидность – это ответ на вопрос о том, оказал ли независимый фактор (независимая переменная) в данном эксперименте существенное влияние на зависимый (зависимую переменную) т. е. она характеризует и устанавливает причинную связь между этими факторами. Внешняя валидность дает представление о том, в какой мере результаты данного исследования могут быть перенесены на другие условия или ситуации. 4.4.3 Виды экспериментов Существует множество видов экспериментов, которые можно классифицировать по различным признакам. В зависимости от цели исследования различают констатирующие и преобразующие эксперименты. Констатирующий эксперимент, проводится для установления фактического исходного состояния объекта исследования и, как правило, предшествует основному – преобразующему эксперименту. Такой эксперимент не формирует каких-либо новых, заданных качеств у объекта. Его задача в объективном установлении существенных количественных и качественных характеристик, в установлении законов функционирования процесса в исходном состоянии, в причинном объяснении этого состояния. Преобразующий эксперимент, предусматривает проверку рабочей гипотезы исследования, разработанного исследователем нового положения. При планировании преобразующего эксперимента особое внимание следует уделить обеспечению его репрезентативности и внутренней и внешней валидности. В зависимости от условий организации и условий проведения эксперименты можно разделить на естественные и лабораторные. В зависимости от условий проведения педагогические эксперименты можно подразделить на естественные и лабораторные. При этом проведение эксперимента без нарушения хода учебного или тренировочного процесса в обычных для занимающихся условиях, с обычным контингентом занимающихся и т. п. можно назвать естественным, т. е. все происходит в естественных, в обыденных условиях. Как наблюдение в естественных условиях, так и естественный эксперимент используют реально существующие социальные группы, например класс, или спортивную команду. Наиболее важной методологической проблемой в естественном эксперименте является нахождение способа управления независимой переменной. Преимущество естественного эксперимента заключается в том, что его результаты обладают высокой внешней валидностью. Внутренняя валидность естественного эксперимента зависит от того, в какой мере независимая переменная находится под контролем экспериментатора. Лабораторный эксперимент предполагает проверку влияния независимой переменной в искусственно созданных, строго контролируемых условиях. В лабораторном эксперименте допускается искусственная изоляция одного или нескольких спортсменов, учеников от основной массы, постановка их в особые, специально создаваемые условия, значительно отличающиеся от обычных. Такое исследование имеет обычно высокую внутреннюю валидность, но одновременно отличается малой внешней валидностью из-за искусственности лабораторных условий. По продолжительности эксперимент может быть кратковременным (в пределах одного занятия или его части) или длительным (до нескольких лет). Особым видом длительного эксперимента является лонгитудинальный эксперимент, в котором проводится длительное наблюдение за одними и теми же испытуемыми. Такие исследования могут принести особенно интересные результаты, однако в связи с чрезвычайно большой организационной сложностью, они являются крайне редкими. В зависимости от степени осведомлённости испытуемых о цели, задачах и содержании эксперимента он может быть открытым или закрытым. Открытый эксперимент предполагает активное отношение испытуемых к решению его задач, в связи с этим их подробно знакомят с целью, задачами эксперимента и призывают к добросовестному выполнению задания. Закрытый эксперимент проводится в условиях полной неосведомлённости испытуемых о том, что они являются участниками эксперимента. Очевидно, что внешняя и внутренняя валидности закрытого эксперимента выше, чем у открытого. По количеству испытуемых можно выделить: индивидуальный эксперимент и групповой. В индивидуальном эксперименте изучается влияние экспериментальных факторов только на одного испытуемого (например, в исследовании А. Ф. Артюшенко на одном спортсмене изучалось изменение биодинамических параметров барьерного бега в зависимости от высоты барьера). Особой разновидностью индивидуального эксперимента является автоэксперимент, в котором исследователь проверяет действие изучаемого фактора на самом себе. Так, Игорь Тер-Ованесян, при изучении возможности использования биоритмов для более рационального построения режима тренировки, проводил исследование в форме автоэксперимента. Преимуществом индивидуального эксперимента является простота организации. Недостаток этого метода в том, что его результаты могут сильно зависеть от индивидуальных свойств испытуемого и перенос выводов, полученных по результатам таких экспериментов, на других людей не всегда правомерен (т. е. недостатком таких экспериментов является низкая внешняя валидность). Этим недостатком не обладает групповой эксперимент, в котором участвует одна или более групп испытуемых. В таком эксперименте возможен раздельный учёт влияния вариации индивидуальных свойств и экспериментального фактора на изучаемое явление. Возможность применения статистических методов к оценке результатов группового эксперимента делает его наиболее предпочтительным при решении проблем физической культуры и спорта. Разумеется, постановка группового эксперимента всегда более трудоёмка, по сравнению с индивидуальным. Практически любой эксперимент (за исключением констатирующего) предполагает сопутствующую процедуру сравнения. Это может быть как сравнительный анализ данных многократных повторных исследований одной группы, так и сравнение различных групп. Такие эксперименты называют сравнительными. В зависимости от организационной схемы сравнительные эксперименты можно разделить на последовательные, параллельные, перекрестные и многофакторные. Последовательный эксперимент предусматривает сравнение данных, полученных на одной и той же группе до применения изучаемого фактора и после него. Результат этого сравнения используется для проверки выдвинутой гипотезы. Параллельный эксперимент ставится на двух идентичных группах, одна из которых является контрольной, а другая, в которой действует изучаемый фактор, называется экспериментальной. Это наиболее распространённый вид эксперимента. Особой разновидностью параллельного эксперимента является перекрёстный эксперимент, в котором контрольная и экспериментальная группа на определённом этапе исследования меняются местами. В зависимости от числа изучаемых экспериментальных факторов, эксперимент может быть однофакторным или многофакторным. Многофакторный эксперимент позволяет количественно оценить раздельное и совместное влияние нескольких независимых переменных и сопутствующих факторов на зависимую переменную. Планирование многофакторных экспериментов осуществляется с помощью статистических методов (в основном, дисперсионного анализа). Существует большое количество разнообразных экспериментальных планов для многофакторных экспериментов, с которыми можно ознакомиться в учебном пособии В. Н. Селуянова с соавторами [7]. Планирование эксперимента включает в себя также выбор и оценку общих условий его проведения, к таковым относят: средства для проведения педагогического эксперимента; место проведения; контингент испытуемых; преподаватели, тренеры, принимающие участие в эксперименте, а также необходимое количество испытуемых.* * Решение задачи определения необходимого объема выборки мы рассмотрим в разделе 4.11.3. Для успешного проведения педагогического эксперимента необходимы определенные средства, условия, например, наличие спортивной базы. Должно быть получено разрешение руководителя организации, в которой предполагается проведение эксперимента. После этого очень важно познакомиться с составом занимающихся, выяснить их отношение к занятиям, к тренировкам, к преподавателю, тренеру, изучить общую картину их физической и технической подготовленности. Весьма полезным может быть предварительное личное знакомство с занимающимися в ходе посещения занятий и проведения с ними бесед. Эти виды непосредственного общения дадут возможность более правильно выделить тех обучаемых, которые могут стать объектом специального наблюдения во время эксперимента. Особо следует выделить оценку и правильный отбор уравниваемых условий. Для оценки результатов педагогического эксперимента немаловажную роль играет правильность отбора испытуемых для комплектования экспериментальных и контрольных групп. Эти группы должны быть максимально идентичными по своим характеристикам. Только в этом случае можно утверждать, что эффективность учебно-тренировочного процесса достигнута благодаря экспериментальной методике. На основе указанных выше операций можно приступать к составлению программы эксперимента, в которой указываются содержание и последовательность всех действий (что, где, когда и как будет проводиться, наблюдаться, проверяться, сопоставляться и измеряться; какой будет установлен порядок измерения показателей, их регистрации; какие при этом будут применяться техника, инструментарий и другие средства; кто будет выполнять работу и какую). Существенным является установление критериев и системы показателей, путей их накопления и обработки, порядка и формы проведения контроля. Основными критериями оценки сравнительной эффективности применяемых средств, форм и методов обучения и тренировки могут служить качественные показатели результатов педагогического эксперимента, объем приобретаемых умений и навыков и затраченное время. Таким образом, планирование эксперимента – это весьма сложный и многоступенчатый процесс, включающий в себя ряд обязательных действий экспериментатора, в число которых входят следующие: - определение целей и задач эксперимента, обоснование его необходимости; - формулировка научной гипотезы; - выбор типа эксперимента; - оценка внутренней и внешней валидности выбранной схемы эксперимента; - выбор и оценка общих условий проведения эксперимента; - оценка и отбор уравниваемых данных, их показателей в методике сбора этих данных; - составление общей программы эксперимента, программ ведения занятий в экспериментальных и контрольных группах, а также программы ведения наблюдений. 4.4.4 Комплектование экспериментальных групп Как уже отмечалось, наиболее распространённым экспериментом в спортивно-педагогических исследованиях является групповой параллельный эксперимент, т. е. специально организованный педагогический процесс для нескольких идентичных групп, занимающихся по методикам, различающимся по наличию экспериментальных факторов. При постановке такого эксперимента большое внимание должно уделяться обязательному уравниванию условий, в экспериментальных и контрольных группах. Этим путём стремятся проследить в возможно более «чистом» виде закономерности связей между педагогическими явлениями, например, между применением определённого метода тренировки и спортивными результатами. Таким образом, в основу постановки такого рода экспериментов положена следующая цель: все факторы остаются постоянными, кроме исследуемых методов или средств обучения, воспитания или тренировки. При этом группы, в которых применяются апробируемые средства и методы называются экспериментальными, а те, в которых применяются общепринятая методика физического воспитания или спортивной подготовки, называются контрольными. Что же является критерием «общепринятости» методики? И как должен поступать экспериментатор при планировании содержания занятий контрольной группы? Методика занятий контрольной группы разрабатывается, прежде всего, с учётом рекомендаций, содержащихся в основных учебных пособиях, а также на основе изучения и обобщения накопленного педагогического опыта в данной области. При этом руководствуются тем, насколько распространена и типична методика, используемая в контрольной группе в практике физкультурных и спортивных коллективов. Передовой опыт отдельных ведущих спортсменов и тренеров в том случае, когда он носит единичный характер и нетипичен для большинства спортивных коллективов, не может использоваться в качестве основы методики контрольной группы. Типичность и распространённость устанавливаются путём педагогических наблюдений и анкетного опроса спортсменов, преподавателей, тренеров и специалистов в ходе изучения состояния проблемы. Как уже отмечалось, большое значение для «чистоты» эксперимента и достоверности его результатов имеет уравнивание условий в экспериментальной и контрольной группах. Различия в этих условиях должны заключаться лишь в апробируемых средствах и методических приёмах. Каким образом это достигается при постановке педагогического эксперимента? Группы, участвующие в эксперименте, должны быть укомплектованы на основе способности реагировать на действие изучаемого фактора. В эксперименте, относящемся, например, к проверке того или иного метода развития силы, в группы должны быть подобраны лица, по возможности, с одинаковым уровнем развития этого качества. При этом имеется в виду, что в каждой группе (выборке) испытуемые такие же разные, как и в генеральной совокупности, которую они представляют и для которой предполагается давать рекомендации по результатам эксперимента. Как известно из теории математической статистики, для достижения этого обе группы должны отбираться из генеральной совокупности по случайному закону (по принципу жеребьёвки). Если участвующие в эксперименте группы достаточно велики (более 30 человек каждая), то при таком способе отбора автоматически достигается идентичность групп, которую нужно проверить путем сравнения средних арифметических и средних квадратических отклонений по основным характеристикам. Но в то же время необходимо помнить о других необходимых условиях идентичности групп (по полу, возрасту, состоянию здоровья, спортивной квалификации, спортивному стажу, физической подготовленности). Если группы по объёму невелики (менее 20 человек), то случайный отбор может не дать необходимого совпадения средних значений этих групп. В таком случае можно прибегнуть к уравниванию групп методом подбора идентичных пар, т. е. каждому испытуемому из одной группы подобрать равноценного по основным характеристикам испытуемого для другой группы (или групп). Например, спортсмену из одной группы подбирается в пару спортсмен в другой группе с такими же силовыми показателями. Уравнивание групп на основе одного признака не составляет большой сложности, однако уравнивание по нескольким показателям является более трудной процедурой. Ещё раз следует подчеркнуть, что независимо от того, каким способом комплектовались группы, участвующие в эксперименте, нужно до начала эксперимента проверить равенство средних арифметических и средних квадратических отклонений по основным характеристикам. Только если это равенство выполняется (в пределах точности измерения), эти группы можно признать равноценными и после этого начинать сравнительный эксперимент. 4.4.5 Недостатки эксперимента как метода исследования Говоря об огромном значении эксперимента в научном познании и в развитии практической деятельности, следует иметь в виду и его относительную ограниченность. Хотя хорошо поставленный эксперимент, как один из видов человеческой практики, может послужить критерием, подтверждающим или опровергающим гипотетические предположения исследователя, однако этот критерий нельзя абсолютизировать. Всякий эксперимент, особенно лабораторный или модельный, характеризуется тем, что он воспроизводит изучаемое явление в измененных, не обычных условиях, поэтому к данным, полученным в ходе эксперимента, необходимо относиться критически и осторожно, не делая абсолютно категорических выводов. Иначе говоря, эксперимент может опровергнуть истинность определенного теоретического положения, но не в состоянии абсолютно надежно доказать его истинность. Но всё это нисколько не умаляет значения эксперимента, как очень важного и эффективного метода познания, позволяющего раскрывать новые явления, связи и закономерности. Проведение педагогического эксперимента представляет большую сложность, и, что особенно существенно, его содержание, используемые методы ни в коем случае не должны противоречить общим педагогическим принципам. Каковы бы ни были результаты эксперимента, знания занимающихся, приобретаемые навыки и умения, уровень здоровья не должны в итоге исследований снижаться или ухудшаться. Поэтому одним из основных мотивов педагогического эксперимента всегда является введение каких-то усовершенствований в учебно-тренировочный процесс, повышающих его качество. Обязательное условие проведения педагогического эксперимента в нашей стране – не применять в процессе эксперимента средства и методы, противоречащие этим принципам, а также принципам общечеловеческой морали. Средства физической культуры и спорта обладают очень сильным воздействием на организм и личность занимающихся, и поэтому при неумелом применении, могут нанести непоправимый вред здоровью человека или нанести ему моральный ущерб, а это недопустимо. Вопросы для самопроверки 1 В чем заключается основное преимущество эксперимента над наблюдением? 2 Как можно классифицировать факторы, влияющие на результат эксперимента? 3 Какие разновидности экспериментов Вам известны? 4 По каким признакам можно классифицировать эксперименты? 5 Какие требования предъявляются к составу контрольных и экспериментальных групп? 6 В чем заключаются недостатки эксперимента, как метода исследования? 7 Каковы основные требования к эксперименту в области физического воспитания и спорта? Литература 1 Ашмарин, Б. А. Теория и методика педагогических исследований в физическом воспитании : учеб. пособие для студентов и преподавателей ин-тов физ. культ. / Б. А. Ашмарин. – М. : Физкультура и спорт, 1978. – 223 с. 2 Железняк, Ю. Д. Основы научно-методической деятельности в физической культуре и спорте : учеб. пособие для студ. высш. пед. учеб. заведений / Ю. Д. Железняк, П. К. Петров – М. : Академия, 2001. – 264 с. 3 Методы исследования в психологии: квазиэксперимент: учеб. пособие для вузов. – Л. ; М. : ФОРУМ; ИНФРА-М, 1998. – 296 с. 4 Методы педагогических исследований / под ред. А. И. Пискунова, Г. В. Воробьева. – М. : Педагогика, 1979. – 256 с. 5 Орехов, Л. И. Управление, контроль, измерение, статистические и экспериментальные методы в педагогике, психологии и физической культуре : учеб. пособие / Л. И. Орехов, Е. Л. Караваева Л. А. Асмолова. – Алматы : КазАСТ, 2004. – 169 с. 6 Рузавин, Г. И. Методология научного познания : учеб. пособие для вузов / Г. И. Рузавин. – М. : ЮНИТИ-ДАНА, 2005. – 287 с. 7 Селуянов, В. Н. Основы научно-методической деятельности в физической культуре : учеб. пособие для студентов вузов физ. культуры / В. Н. Селуянов, М. П. Шестаков, И. П. Космина. – М. : СпортАкадемПресс, 2001. – 184 с. 8 Спирин, Л. Ф. Педагогический эксперимент в области воспитания // Методы педагогических исследований : лекции под. ред. В. И. Журавлёва. – М. : Просвещение, 1972. – С. 34–61. 4.5 ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ В ФИЗИЧЕСКОЙ КУЛЬТУРЕ И СПОРТЕ 4.5.1 Значение инструментальных методов исследования и общие требования к ним В спортивно-педагогических исследованиях используются различные приборы и комплексы, позволяющие получать и анализировать информацию, характеризующую различные параметры состояния человека в процессе выполнения упражнений и его реакции на используемые при этом средства и методы обучения и тренировки. Получению объективной информации о функциональных возможностях спортсменов способствует применение различного рода тренажерных устройств, совмещенных с диагностической аппаратурой для проведения биомеханических, физиологических и биохимических исследований. Пригодность любого технического метода или устройства, применяемого в исследовании, определяется следующими требованиями: 1 Эффективность. Применение данного метода измерения должно обеспечивать достижение поставленной цели, результативность и необходимую степень точности исследования. 2 Простота применения и надежность. Метод должен быть доступен экспериментатору соответствующей квалификации, должен обеспечить воспроизводимость, стабильность и достоверность результатов измерения. 3 Безопасность. Применение технических средств не должно ставить под угрозу жизнь и здоровье экспериментатора и испытуемых. 4 Экономичность. Оценивая метод измерения, необходимо учитывать, дает ли его применение экономию времени, сил и средств. 5 Научность. Недопустимы методы, не имеющие твердой научной основы, либо опирающиеся на лженаучные теории. Благодаря техническому прогрессу происходит постоянное совершенствование существующих технических устройств и возникновение принципиально новых методов измерения, регистрации, передачи, анализа и хранения информации, получаемой как в лабораторных, так и в естественных условиях тренировочной и соревновательной деятельности. Так, например, применение цифровой видеозаписи в корне изменило метод наблюдений в спорте, сделало возможным точно и многократно изучать и анализировать тренировочный и соревновательные процессы, независимо от времени их совершения. На сегодняшний день основные направления развития измерительных систем в биомеханике спорта основаны на применении высокоскоростной видеозаписи с автоматизированной системой обработки, тензометрических платформ, сопряженных через аналого-цифровые преобразователи с персональными компьютерами и т. п. Компьютерная техника и современные технологии получения и обработки информации дают возможность анализировать большой объем данных, в режиме реального времени. 4.5.2 Состав измерительной системы Поскольку все инструментальные методы исследования используются для измерения каких-либо характеристик деятельности человека, рассмотрим общую схему измерительных систем. Система измерительной аппаратуры, как правило, включает в себя датчики информации, линию связи и регистрирующее устройство (рис. 2). Кроме того, в ее состав могут входить усилители биоэлектрических сигналов, устройства-преобразователи аналоговых сигналов в цифровые и устройства для автоматической обработки информации. Датчиком называется элемент измерительной системы, который непосредственно воспринимает изменения измеряемого показателя. От датчиков информация по линии связи поступает на регистрирующее или вычислительное устройство.  Рис. 2 Состав системы для измерения показателей, характеризующих состояние спортсмена Линия связи обеспечивает передачу информации от датчика к регистрирующему или вычислительному устройству. Для передачи информации может быть использована проводная линия связи или радиоканал. В зависимости от необходимости такие системы могут комплектоваться либо приборами визуального контроля, либо объединяться с аналого-цифровыми преобразователями, образуя управляющие комплексы, которые позволяют получать информацию от спортсмена и управлять его состоянием в реальном масштабе времени. В практике подготовки спортсменов высокой квалификации (особенно в спортивных играх и единоборствах) применяются приборы срочной информации, относящиеся к разряду психофизиологических и используемых в процессе технико-тактической подготовки. Обычно такие системы измеряют время реакции спортсмена на определенный раздражитель, скорость выполнения движения, эффективность его выполнения. Инструментальные методы контроля за спортсменами делятся на две группы: а) механоэлектрические: информация передается электрическими сигналами по проводной линии связи или по радио; б) оптические и оптико-электронные: информация передается на регистрирующее устройств лучами света или тепла; 4.5.3 Механоэлектрические методы Хронометрия и хронография – измерения и регистрация времени, получившие большое распространение в спортивных исследованиях. Для измерения отрезков времени в большинстве видов спорта применяются пружинные и электронные хронометры (секундомеры). Для регистрации интервалов времени могут использоваться хронографы, различающиеся способами регистрации моментов времени. В пишущих хронографах запись производится на бумажной ленте. Перья, связанные с электромагнитами и механическими элементами смещаются при размыкании и замыкании их электрической цепи. Зная скорость движения ленты, можно по отметкам на ней определить измеряемый отрезок времени. Высокая точность регистрации времени может быть также получена с помощью скоростной кино- или видеосъемки. Измерение времени реакции проводится с помощью реакциомеров (хронорефлексометров). Сигнал (звуковой, световой или тактильный) должен быть стандартным. Погрешность измерительного комплекса не должна превышать единиц миллисекунд. В соревновательных условиях используются контактные датчики, допустимая погрешность срабатывания которых не должна превышать 1–2 мс. Датчики размещают на стартовых колодках (стартовой тумбе бассейна и т. п.). Стартовый пистолет, датчики и времяизмерительное устройство соединены между собой так, что выстрел пистолета запускает устройство, а замыкание (или размыкание) контакта останавливает его. В лабораторных условиях время реакции выбора обычно измеряют так: спортсмену предъявляют слайды с игровыми или боевыми ситуациями. Оценив ситуацию, спортсмен принимает решение и нажимает одну из кнопок на пульте. Начало экспозиции слайда запускает миллисекундомер, нажатие кнопки останавливает его. Для измерения времени реакции на движущийся объект в поле зрения спортсмена появляется объект (это может быть соперник, мяч, шайба, точка на экране и т. п., на который нужно реагировать определенным движением). Длительность таких реакций составляет 0,3–0,8 с. Динамометрия – измерение сил. Динамометрия используется для регистрации следующих силовых характеристик: максимальной силы; градиентов силы, характеризующих уровень развития так называемой «взрывной силы»; импульса силы, характеризующего силовые качества в ударных движениях. При измерении всех силовых характеристик человека необходимо: 1) определять и стандартизировать положение тела (сустава), в котором проводится измерение; 2) учитывать длину сегментов тела при измерении момента силы [3, 5, 6, 7]. Для изменения силы отдельных мышечных групп используются пружинные динамометры (кистевые, становые и т. д.). Но эти устройства не позволяют проследить за характером изменения силы в процессе выполнения движения. Такую возможность дают динамографы – динамометры, соединенные с пишущим устройством. Наиболее удобны динамометры, и динамографы, состоящие из датчика (как правило, тензометрического), преобразующего деформацию в электрический сигнал, и регистрирующего прибора. Такие устройства получили наибольшее распространение в исследовательской практике, поскольку тензодатчики могут быть размещены на экипировке спортсмена, на спортивном снаряде или другом устройстве, к которому прилагается усилие. Тензометрические платформы используются для определения опорной реакции при выполнении двигательных действий в тяжелой атлетике, в беге, прыжках в длину и высоту, прыжках на лыжах с трамплина, прыжках в воду, гимнастике и других видах спорта. Наиболее известные из них – «KISTLER» (Швейцария) и Ариэль (США). Для определения силовых характеристик ударов в боксе с успехом используется хронодинамометр «Спудерг-7» (Вл. Кличко, Савчин, 2000), который представляет собой систему из стандартного боксерского мешка, оборудованного датчиком и компьютерного блока, позволяющего регистрировать: силу ударов, суммарное время, временной интервал между ударами, а также время реакции спортсмена на сигнал. Одновременно осуществляется расчет: среднего арифметического из трех самых сильных ударов, выполненных в последнем десятке; относительной силы удара, учитывающей весовую категорию спортсмена; градиента эффективности ударной комбинаций. В спортивных и медицинских исследованиях для определения опорных взаимодействий тела человека используют разнообразные тензостельки фирм «ВТS» и «F-SCAN». Спидометрия – измерение скорости движущихся объектов. В 50-е годы прошлого столетия в спортивно-педагогических исследованиях для измерения скорости использовались электротахометры – электрические генераторы, предназначенные для измерения скорости вращения. Для записи кривой изменения скорости во времени применялись тахографы, снабженные регистрирующим устройством. В настоящее время скорость движения спортсмена и сегментов его тела определяются с помощью оптико-электронных устройств, о которых речь пойдет ниже. Акселерометрия – измерение ускорений, возникающих во время выполнения движений. Акселерометрия позволяет измерить ускорения как функцию времени или пути, и максимальное значение ускорения. До последнего времени в спортивных исследованиях применялась для определения ускорений общего центра тяжести и звеньев тела. Запись ускорений называется акселерографией, а устройства записи ускорений – акселерографами. Различают акселерометры: 1 Механические с маятниковым устройством, в которых под действием ускорений возникает отклонение маятника от положения равновесия. 2 Электромеханические с датчиком, изменяющим свои электрические параметры (емкость, сопротивление, индуктивность), пропорционально ускорению. Гониометрией называют методы измерения угловых перемещений в суставах. Широко известный анатомический транспортир, позволяющий измерить угол сгибания сустава, однако он непригоден для измерения изменений угла во время движения. Для этой цели чаще всего используется электрогониометры – устройства, преобразующие величины угловых перемещений в пропорциональное электрическое напряжение. Наибольшее распространение получил потенциометрический датчик. Основным элементом его является переменное сопротивление (потенциометр), ось которого соединена с одной ветвью гониометра, а корпус – с другой. Ветви гониометра размещают параллельно костям исследуемой кинематической пары, причем ось потенциометра должна совпадать с осью сустава. При изменении угла в суставе сопротивление изменяется пропорционально углу поворота одного звена по отношению к другому. Изменение сопротивления преобразуется в изменение электрического тока и фиксируется регистрирующим прибором. Подав электрический сигнал на устройство дифференцирования, можно с этого же датчика одновременно получить зависимость скорости и ускорения поворота одного звена относительно другого. Недостатком метода является низкая точность измерения, связанная со смещением датчика в процессе движения, а также необходимость использования проводного канала связи. Стабилография – регистрация колебаний тела при удержании статической позы и сохранении равновесия. К таким статическим положениям относятся различные стойки, висы, стартовые положения в легкой атлетике, плавании и других видах спорта, позы стрелков, штангистов. Кривая изменения проекции координат центра масс тела на горизонтальную плоскость называется стабилограммой. Для регистрации стабилограммы обычно использовали стальную площадку, укрепленную на стальном стержне. Если общий центр масс человека, стоящего на площадке, не проецируется на центральную ось стержня, то под действием веса тела он деформируется. Эту деформацию испытывают тензосопротивления, наклеенные на стержнь. Современная стабилографическая система Delos Postural System (Италия) – это электронная качающаяся платформа с визуальной обратной связью в реальном времени, предназначенная для оценки статической и динамической устойчивости, а также для обучения сохранению равновесия. 4.5.4 Телеметрические системы Телеметрические системы служат для передачи информации от датчиков к регистрирующему устройству, находящемуся на значительном расстоянии. Известно много разновидностей телеметрических систем; они отличаются друг от друга, прежде всего, физической природой переносчика информации. В проводной телеметрии эту роль выполняет поток электронов; в радиотелеметрии – радиоволны, в гидротелеметрии – ультразвуковые колебания, распространяющиеся в воде. Достоинство проводной телеметрии состоит в ее простоте и высокой помехоустойчивости. Основной недостаток – трудность использования в тех видах спорта, где спортсмен много и активно перемещается. Радиотелеметрия является отраслью радиотехники, разрабатывающей методы автоматической передачи по радио информации о результатах измерений. Радиотелеметрические методы позволяют проводить измерение физиологических и биомеханических параметров в естественных условиях тренировок и соревнований, при свободном перемещении занимающегося по стадиону или спортивной площадке. Радиотелеметрическая система состоит из передающего и приемного устройств. Передающее устройство включает в себя: датчики информации с усилителями или преобразователями измеряемыx величин в электрический сигнал, блок уплотнения радиоканала, передатчик и передающую антенну. В состав приемного устройства входит приемная антенна, радиоприемник и блок разделения канала. Усилители телеметрической системы нужны для того, чтобы усилить в несколько сот (иногда в несколько тысяч) раз электрические сигналы, образующиеся в датчиках информации. Кроме того, усилители служат фильтрами, повышающими помехоустойчивость телеметрической системы. Радиотелеметрические системы бывают одноканальными и многоканальными. Число каналов равно числу одновременно контролируемых показателей. В многоканальной радиотелеметрии применяют «уплотнение» радиоканала, когда по одной радиолинии передается несколько измеренных величин. Так, например, радиотелеметрическая система «Спорт» позволяет записывать электрокардиограмму, электромиограмму, температуру тела и автоматически вычислять ЧСС и частоту дыхания. Эта система может по желанию тренера регистрировать либо 4 показателя у одного спортсмена, либо по 2 показателя одновременно у двух спортсменов, либо по одному – у четырех. Фирма Microgate разработала комплекс Polifemo Light Radio. Система фотоэлементов Polifemo и радиосистема Linkgate дают возможность: определять биомеханические характеристики старта и финиша, а также 6 промежуточных показателей, каждый из которых отдельно идентифицируется; свободно передвигаться во время эксперимента, так как в любом месте тренер может получить все временные характеристики по радио; гарантировать максимальную надежность и точность передачи (погрешность не более ± 0,004 с); размещать фотоэлементы на расстоянии 15 м от отражателя; передавать биомеханические характеристики по радио на расстояние более 300 м. Помимо сложных и дорогостоящих аппаратурных комплексов многие фирмы производят портативные приборы, позволяющие проводить исследования в реальной тренировочной и соревновательной деятельности. Наиболее популярны миниатюрные устройства для контроля ЧСС. Они состоят из датчика, считывающего и передающего устройства и монитора, надеваемого на запястье. На протяжении многих лет исследование аэробных возможностей в условиях тренировочной и соревновательной деятельности было сложным и громоздким и осуществлялось с помощью сбора выдыхаемого воздуха в мешок Дугласа и последующего анализа в лабораторных условиях. В последние годы различные фирмы мира стали выпускать высокоточное оборудование для исследования функциональных возможностей систем дыхания и кровообращения, энергетических возможностей спортсменов во время физических нагрузок. Так, аппаратуру высокого класса для проведения лабораторных исследований выпускает германская фирма «Jaeger». Высококачественное оборудование для таких же исследований предлагает и шведская фирма «Sensor Medics». Итальянской фирмой «Cosmed» разработаны портативные телеметрические устройства, измеряющие респираторный поток, и концентрацию кислорода выдыхаемого газа, пробы которого берутся изо рта с помощью устройства емкостью 2 мл. Устройство снабжено радиопередатчиком, передающим информацию о респираторном потоке и содержании выдыхаемого воздуха на принимающую станцию, которая снабжена системой обработки и хранения данных. Станция способна принимать пробы с интервалами 15, 30 или 60с. Важную информацию о характере и переносимости нагрузки дают показатели концентрации лактата в крови. В последние годы появились быстродействующие приборы, позволяющие осуществить анализ микропроб крови в полевых условиях. 4.5.5 Оптические и оптикоэлектронные методы Фото- и киносъемка – это совокупность способов получения изображений на светочувствительном материале. Результаты фото- и киносъемки предназначаются либо для изучения движений, либо для определения кинематических характеристик (перемещений, скоростей, ускорений). Первые попытки регистрации движения животных и человека с помощью фотографии относят к 1877 г., когда Э. Майбридж получил последовательные снимки всадника, скакавшего на лошади вдоль ряда фотоаппаратов. Позднее Ж. Марей и Ж. Демени разработали метод хронофотографии – многократную экспозицию на одну фотопластинку, через равные промежутки времени. Н. А. Бернштейном был разработан метод циклографии, позволявший с высокой скоростью (100 и более снимков в секунду) производить съемку светящихся лампочек, прикрепленных к суставам испытуемого. Это давало возможность с высокой точностью вычислять время, скорость и ускорения движений частей тела испытуемого. В дальнейшем для исследования движений стали применять скоростную (рапидную) киносъемку (до нескольких тысяч кадров в секунду), с последующей замедленной проекцией на экран. Следующим шагом, позволившим повысить точность измерения биомеханических параметров, явилась стереоскопическая съемка (стререограмметрия). Подробнее история развития, технические принципы и возможности этих методов описаны в учебниках [1, 5]. Однако их использование для расчета биодинамических характеристик движений затруднялось необходимостью выполнения огромного объема вычислительных операций, связанных с обработкой кинограмм; ручные способы построения промеров не обладали достаточной точностью, поэтому сегодня эти методы представляют скорее исторический, чем практический интерес, так как на смену им пришла видеозапись. Видеозапись. Появление в 1990-е годы видеотехники и персональных компьютеров открыло новые возможности для регистрации движений и оперативной обработки их результатов. Наибольшее развитие это направление получило в развитых странах запада, где уже с начала 1980-х годов происходит переоснащение материальной базы в области измерения двигательных действий человека в режиме реального времени. Новые биомеханические центры открылись в Австрии, Греции, Швеции, Чехии, Словакии, Великобритании, Южной Корее. Увеличилось количество коллективов специалистов-биомехаников, работающих в этой сфере в странах, которым принадлежит научный приоритет в этой области – США, Канаде, Японии, ФРГ [3]. Наибольший интерес представляют видеокомпьютерные анализаторы кинематической структуры движений спортсмена в трех измерениях пространства. Американскими учеными (Shapiro et al., 1987) была разработана методика оцифровки видеоизображения. В последнее время все большее распространение в биомеханических исследованиях получают видеоанализирующие системы, позволяющие проводить автоматическую оцифровку с использованием контрастных отражательных маркеров и датчиков инфракрасного излучения, укрепленных в центрах вращения суставов испытуемого. Координаты маркеров распознаются анализирующей системой, автоматически измеряются и вводятся в компьютер. К числу самых современных высокопроизводительных систем в настоящее время можно отнести, например, такие, как система анализа движений в двух, трех плоскостях «TAKEL» (Япония), которая позволяет анализировать движение тела человека при считывании информации с видеопленки. Специальная цветная ТV-камера позволяет измерять локальные координаты маркера со скоростью до 60 кадров в секунду, запоминает результаты измерения, фиксируя их на гибком диске. Результаты могут быть проанализированы непосредственно после измерения. Данные координат сохраняются на гибком диске непосредственно в конце измерений, тем самым повышая эффективность измерений координат перемещения точек тела (их скорости, ускорения, углы в суставах, угловые скорости и угловые ускорения графически представляются на дисплее в цвете). Аналогичная система «VICON-370» (Англия) состоит из станции-сервера, соединенной с одной или несколькими рабочими станциями. В системе устанавливается от 4 до 7 видеокамер. Камеры снабжены инфракрасными источниками света, которые позволяют использовать систему в нормальных условиях флуоресцентного освещения внутри помещения. К «VICON-370» с помощью дополнительного аналогового блока могут быть подсоединены тензодинамоплатформы, электромиографы и другие аналоговые устройства. Большинство движений человека успешно измеряется камерами, работающими со скоростью от 50 до 60 кадров в секунду. Для измерения высокоскоростных движений или ударных взаимодействий «VICON-370» предлагает к использованию камеры с диапазоном скоростей съемки до 240 кадров в секунду. Анализатор движений «РЕАК 3D» (США – Канада – Германия) позволяет выполнить бесконтактные измерения в трех плоскостях на базе использования трех профессиональных видеокамер, фиксирующих траектории перемещения звеньев тела при помощи специальных светоотражателей-маркеров, закрепленных на суставах тела человека (всего 24 канала). Система работает в комплексе с тензоплатформами, электромиографами, электрокардиографами, электроэнцефалографами, акселерометрами, счетчиками деформации, электрогониометрами, датчиками давления. Фирмой «Simi» разработан видеокомплекс, включающий четыре видеокамеры, регистрирующие и обрабатывающие устройства, который с успехом используется для анализа спортивной техники в различных видах спорта. Результаты исследований могут быть представлены в виде таблиц, диаграмм, последовательных изображений элементов техники, совмещенных видеокадров. Для повышения качества процесса обучения и совершенствования движений может использоваться программное обеспечение «Дартфиш» (Швейцария). Используя весь спектр модулей «Дартфиш» для своих клипов, в том числе и программу Driving, можно моделировать спортивную технику с помощью нарисованных линий, окружностей, прямоугольников, углов и т. п.; вычислять пространственные характеристики. Производимые фирмой «Motion Аnalysis» высокочастотные видеокамеры и видеомагнитофоны имеют более высокое разрешение (до 240 кадров в секунду). В последние годы разработаны автоматизированные системы для наблюдения за движением спортсменов в командных видах спорта. Контроль за игровой деятельностью спортсмена осуществляется с помощью устройства, состоящего из двух специально приспособленных телекамер, соединенных с ЭВМ. Телекамеры расположены на противоположных краях одной стороны игрового поля. Во время матча они наблюдают за одним игроком. ЭВМ, обрабатывающая данные, вычерчивает в автоматическом режиме траектории движения игрока и определяет его скорость передвижения (каждые 62,5 мс) и ее колебания (Дал-Монте, Фаина, 1995). В России был разработан программно-аппаратурный комплекс для видеоанализа техники спортивных движений. Система позволяет оцифровывать координаты 23 точек на стопкадре видеоизображения движения спортсмена в процессе выполнения физических упражнений, рассчитывать их линейные и угловые координаты, перемещение во времени, скорости и ускорения и разрабатывать статистическую модель исследуемых движений. Суммарные относительные погрешности перемещений и скоростей составляют ±1,5 % и 2,5 %, соответственно. Данный программно-аппаратный комплекс использовался для анализа спортивной техники в процессе научно-методического обеспечения сборных команд России по спортивной гимнастике, прыжкам на лыжах с трамплина, прыжкам в воду, легкой атлетике и плаванию. Информационная система «Зенит» (Зайцев и др., 2003) представляет собой телевизионную бесконтактную систему с компьютерной обработкой динамических параметров движущихся объектов. Система состоит из видеоконтрольного устройства, соединенного с компьютером, на котором установлено специальное программное обеспечение. Информационная система предназначена для педагогического контроля тренировочного процесса с детальным анализом его ситуационных фрагментов при проведении тактической подготовки хоккеистов и автоматического их тестирования. При этом оцениваются стартовая и максимальная скорость, а также скоростно-силовая выносливость. Совершенствование подготовленности спортсмена предполагает получение информации о разного рода характеристиках его специфической деятельности. В настоящее время в легкой атлетике, например, применяются системы, позволяющие определить параметры стартовой реакции, усилий, прикладываемых к колодкам, времени пробегания отдельных участков и дистанции в целом. Такие системы, как правило, состоят из измерителя временных интервалов, тензоколодок, фотодатчиков, регистрирующего или цифропечатающего устройства. Фирмой Microgate (Италия) разработана оптическая система «Орtojamp» для измерений с точностью до 0,0001 с кинематических характеристик различных локомоций. «Орtojamp» состоит из двух инструментальных планок 100  43 см и 1 дюйм, одна из них содержит блок датчиков и управления, а во вторую встроена передающая электроника. При необходимости увеличения длины дорожки несколько таких планок (единичных элементов) можно соединять вместе. Одним из самых эффективных технических средств объективной, оперативной и интегральной биомеханической диагностики функционального состояния мышечно-суставных сочленений является автоматизированный аппаратурный комплекс фирмы «Tehnogim» – REV 9000. Комплекс позволяет регистрировать биомеханические параметры двигательного, аппарата человека – максимальные моменты сил, углы проявления максимальных сил, скорость, максимальную скорость движения, индекс утомляемости, мощность и работу. 4.5.6 Эргомертические методы – это совокупность количественных методов измерения физической работоспособности человека В различных лабораториях мира разработано большое количество эргометров, позволяющих моделировать специфическую деятельность бегунов, гребцов, пловцов, велосипедистов, лыжников и др. и проводить комплексные обследования в условиях длительности, максимально приближенной к естественной. В соответствии с рекомендациями Международного комитета по стандартизации, к неспецифическим тестам определения выносливости относят: 1) бег на третбане; 2) педалирование на велоэргометре; 3) степ-тест. Условия выполнения этих двигательных заданий должны быть строго стандартизированы; измерению обычно подлежат эргометрические и физиологические показатели. К основным эргометрическим показателям относят: время, объем и интенсивность выполнения заданий; к физиологическим – О2-потребление, порог анаэробного обмена (ПАНО) и т. п. При изучении работоспособности (и выносливости) используют следующие эргометрические показатели: 1) время, 2) объем, 3) интенсивность выполнения упражнения. Обычно какой-то из этих показателей задается в виде постоянного параметра (например, мощность педалирования на велоэргометре), а другой измеряется непосредственно (например, время поддержания этой мощности). 4.5.7 Регистрация результатов измерений Для того чтобы результатом измерения можно было воспользоваться, он должен быть представлен показаниями стрелок или индикаторных лампочек (визуальная индикация), либо записан в виде графика или последовательности цифр. Существуют две основные формы автоматической записи результатов измерения: аналоговая (непрерывная) – в виде графика; цифровая – в виде цифр на ленте цифропечатающего устройства либо в виде комбинаций отверстий, пробиваемых на перфокарте или перфоленте. Наиболее просто аналоговая регистрация осуществляется перьевыми самописцами с чернильной или тепловой записью. Носителем записи служит протягиваемая с постоянной скоростью бумажная лента с нанесенной на ней масштабной сеткой. Регистрируемый электрический сигнал преобразуется в отклонения пера, перпендикулярные к движению бумаги. Тепловая запись ведется нагретым стальным пером на специальной термочувствительной бумаге, в результате чего на ней остается темная линия, повторяющая все колебания пера. Перьевые самописцы инерционны, их можно использовать для регистрации сигналов с частотой – до 100 Гц. Самописцы со струйной зaписью позволяют без искажения записывать процессы, частотный спектр которых превышает 100 Гц. Относительная приведенная погрешность самописцев с аналоговой записью лежит в пределах 5–10 %, а в перьевых самописцах бывает и выше. Снизить погрешность до 1–3 % при аналоговой записи удаётся лишь в отдельных, достаточно сложных приборах. Существенно повысить точность позволяет замена аналоговых регистрирующих устройств цифровыми. При цифровой записи регистрирующее устройство практически не вносит ошибки в результат измерения. Но такое повышение точности достигается ценой значительного усложнения и удорожания регистрирующей аппаратуры: поступающий сигнал должен быть преобразован в цифровую форму, но для этого приходится включать в состав измерительной системы специальное устройство – аналого-цифровой преобразователь. Современные быстродействующие цифропечатающие устройства позволяют печатать несколько тысяч знаков в секунду. Восприятие получаемой информации зрительно или на слух называется индикацией. Приборы, делающие такое воспроизведение возможным, называются индикаторами («показывающими» приборами). Индикаторы делятся на стрелочные и цифровые. Стрелочный индикатор состоит из измерительной шкалы, подвижного указателя результата (стрелки) и механизма управляющего положением стрелки. Стрелочные индикаторы широко распространены. Цифровые индикаторы несут информацию о результате измерений в наиболее удобной форме – в виде цифр. Особую пользу эти индикаторы приносят там, где необходимы высокая точность измерения и быстрота считывания результата. Специальные исследования показывают, что при использовании цифрового индикатора человек делает в 20–60 раз меньше ошибок, чем при считывании показаний стрелочного прибора. Различным способам индикации свойственна разная вероятность ошибок при считывании информации. Наибольший комфорт и наименьшую вероятность ошибок (0,5 %) обеспечивает цифровая десятичная индикация результатов измерений. Вопросы для самопроверки 1 Назовите основные требования, предъявляемые к инструментальным методам исследования. 2 Назовите, из чего состоит измерительная система. 3 Какие механоэлектрические методы измерений Вам известны? 4 Какие методы используются для измерения временных характеристик движений человека? 5 Какие характеристики движений можно зарегистрировать с помощью тензодинамометрии? 6 Какими методами можно осуществить измерение скорости и ускорений движения? 7 Для чего используется метод гониометрии? 8 Что можно измерить методом стабилографии? 9 Какие телеметрические методы используются в исследованиях в области физической культуры и спорта? 10 Назовите достоинства и недостатки фото- кино и видеорегистрации движений в спорте. 11 Охарактеризуйте возможности современных измерительных и тренажерных комплексов, совмещающих возможности видеозаписи и ее компьютерной обработки. 12 Какие способы индикации и регистрации результатов измерений Вам известны? Литература 1 Донской, Д. Д. Биомеханика с основами спортивной техники / Д. Д. Донской. – М. : Физкультура и спорт, 1971. – 228 с. 2 Зациорский, В. М. Основы спортивной метрологии / В. М. Зациорский. – М.: Физкультура и спорт, 1979. – 152 с. 3 Платонов, В. Н. Система подготовки спортсменов в олимпийском спорте. Общая теория и её практические приложения / В. Н. Платонов. – Киев : Олимп. литература, 2004. – 808 с. 4 Смирнов, Ю. И. Методы инструментальных измерений моторики спортсмена : учеб. пособие для студентов / сост. Ю. И. Смирнов. – М. : [Б. и.], 1977. – 44 с. 5 Спортивная метрология : учебник для ин-тов физ. культ. / под ред. В. М. Зациорского. – М. : Физкультура и спорт. – 1982. – 256 с. 6 Уткин, В. Л. Измерения в спорте: (введение в спортивную метрологию) : учеб. пособие / В. Л. Уткин. – М. : [Б. и.], 1978. – 199 с. 7 Физиологическое тестирование спортсмена высокого класса : пер. с англ. / отв. ред. В. С. Мищенко. – Киев : Олимп. лит., 1998. – 430 c. 4.6 ИЗМЕРЕНИЯ 4.6.1 Понятие «измерение». Шкалы измерений. Единицы измерений. Система СИ. Измерение – познавательный процесс сравнения измеряемой величины с величиной того же наименования, принятой за единицу. Такое понимание термина «измерение» является классическим и восходит к истокам метрологии как науки об измерении физических величин. В дальнейшем, по мере проникновения количественных методов в область таких наук, как психология, педагогика, социология, возникла необходимость описания свойств и качеств, неподдающихся непосредственному выражению через единицы физических величин (например, таких свойств, как интеллект, успеваемость, выносливость и др.). В связи с этим началась активная разработка различных методов и приемов количественного описания таких свойств, без создания которых невозможно было бы дальнейшее развитие некоторых областей науки и практики. Однако то обстоятельство, что в результате использования этих методов появляется количественная характеристика, привело некоторых авторов к расширенной трактовке понятия «измерение» как «процесса установления соответствия между изучаемыми явлениями, с одной стороны, и числами – с другой». Так, американский ученый С. Стивенс в 1951 году определил это понятие, как «правило предписывания чисел объектам или их свойствам». Неоднозначность трактовки понятия «измерение» в научной и методической литературе создает серьезные неудобства. Для уточнения способа получения количественной характеристики используют особое понятие «шкала». Ознакомление с содержанием этого понятия целесообразно, по меньшей мере, по следующим причинам: указание шкалы дает возможность не только понять способ получения количественной характеристики, но и оценить степень ее объективности, выбрать метод последующего статистического анализа и, наконец, знание использованной шкалы может оказаться полезным при качественной (смысловой) интерпретации количественных данных. Шкалы измерений. Шкалой измерения называют упорядоченную совокупность значений величины. Существует большое количество различных шкал, но наиболее распространенными являются четыре типа: наименований (номинальная), порядка, интервалов и отношений. Шкала наименований (номинальная). Название шкалы происходит от латинского name – имя. Это наиболее простая из шкал, в которой числа используются в качестве меток, ярлыков, присваиваемых объектам, классифицируемым по какому-либо признаку. Например, номер учебной группы, номер игрока в команде и т. п. Поскольку в этой шкале нет отношений «больше – меньше», использованные числа только указывают на наличие какого-либо свойства, но не выражают его количественную меру. В принципе, вместо чисел можно было бы использовать и другие «метки», «символы» (так, в детском саду детям, не знающим чисел, вместо номера на шкафчике с одеждой в качестве метки используют какую-либо картинку). Если количественные характеристики объектов выражены в шкале наименований, то с ними имеет смысл выполнять ограниченное число статистических процедур: определение частоты, нахождение моды, построение графиков распределения, вычисление тетрахорического и полихорического коэффициентов корреляции. Выполнять какие-либо арифметические операции с этими числами смысла не имеет. Шкала порядка. Эта шкала позволяет упорядочить объекты в зависимости от различий в уровне какого-либо свойства, но не позволяет указать количественную меру этих различий. Например, известны места, занятые спортсменами в забеге, но время, показанное каждым из них, неизвестно. В такой ситуации можно объективно сказать, у кого время больше, но нельзя судить, на сколько различаются результаты. Приведенный пример, конечно, является искусственным, но наглядно иллюстрирует понятие шкалы порядка. Несколько иная, но очень похожая ситуация возникает, если измерить интересующее качество в принципе невозможно, но можно, с достаточной для решения практической задачи вероятностью, оценить ранги объектов по заданному свойству. Например, с помощью экспертных оценок, как это делается при судействе в фигурном катании, гимнастике или на конкурсе красоты. Эти шкалы широко применяются в гуманитарных науках, психологии, педагогике, социологии и в области спорта, в особенности в тех его видах, где результат невозможно подвергнуть объективному измерению. Если количественные оценки свойства выражены в шкале порядка, то возможно установление отношений «больше – меньше», нахождение медианы, вычисление ранговых коэффициентов корреляции и использование ранговых (непараметрических) критериев проверки статистических гипотез. Шкала интервалов. Если в шкалах наименования и порядка единицы измерения не используются, то в шкале интервалов численные значения величины разделены определенным числом единиц измерения. Отличительной особенностью этой шкалы является произвольно установленное начало отсчета. Например, при измерении температуры, угла в суставе или летоисчислении. Результаты измерений, выполненные в этой шкале, позволяют судить о том, «насколько одно значение больше другого», но не позволяют вычислять отношение, т. е. оценивать «во сколько раз больше». Для анализа результатов измерений, выполненных в шкале интервалов, возможно применение любых статистических процедур, кроме вычисления отношений. Шкала отношений. Шкала отношений характеризуется не только разделением полученных значений вполне определенным числом единиц измерения, но и тем, что нулевая точка в ней не произвольна, а свидетельствует, что уровень измеряемого свойства в ней действительно равен нулю. В связи с этим в этой шкале имеет смысл находить отношения, т. е. определять «во сколько раз одно значение величины больше другого». В практике физической культуры в шкалах отношений измеряют расстояние, массу, силу, скорость и другие величины, в том числе и те, которые образуются как разности чисел, полученных в шкале интервалов (например, интервалы времени). Для анализа результатов измерений, выполненных в шкале отношений, могут быть использованы любые методы математической и статистической обработки без каких-либо ограничений. Заметим, что шкала отношений может быть преобразована в шкалу интервалов или порядка, однако шкалы наименований и порядка не могут быть преобразованы в шкалу интервалов или отношений. Кроме того, следует подчеркнуть, что из всех перечисленных шкал только шкала отношений в полной мере соответствует понятию «измерение» в классическом его понимании. |