Спортивна метрология. Метрология
 Скачать 7.01 Mb.
|
|
МА. Годик СПОРТИВНАЯ МЕТРОЛОГИЯ Допущено Государственным комитетом СССР по физической культуре и спорту в качестве учебника для институтов физической культуры МОСКВА «ФИЗКУЛЬТУРА И СПОРТ 1988 ББК 75.1 Г 59 Рецензенты: доктор биологических наук, профессор АН. ЛАПУТИН, доктор педагогических наук, профессор И. П. РАТОВ Г 59 Годик МА Спортивная метрология Учебник для институтов физкульт М Физкультура и спорт, 1988.— 192 с, ил. В учебнике излагаются метрологические основы комплексного контроля в физическом воспитании и спорте, технология и методика регистрации результатов измерений в тестах, измерения и оценки показателей соревновательной и тренировочной деятельности спортсменов, а также уровня их подготовленности. Рассматриваются метрологические аспекты отбора, прогнозирования и моделирования в физическом воспитании и. спорте. Для студентов институтов физической культуры. ББК 75.1 © Издательство Физкультура и спорт, 1988. ПРЕДИСЛОВИЕ При написании учебника Спортивная метрология автор исходил из того, что тренеры (преподаватели, инструкторы физического воспитания, оргработники) могут эффективно планировать содержание своей деятельности лишь при наличии постоянной информации о спортсмене (физкультурнике, спортивном коллективе и его деятельности. Обработка и анализ этой информации позволяют выбрать основные направления работы, качественно составлять планы и программы подготовки. Поэтому уже в главе 1 это положение раскрывается на конкретном примере взаимосвязи между тренировочными нагрузками и показателями, характеризующими подготовленность спортсменов. Ключевыми в учебнике являются главы 2, 3 ив которых изложены вопросы точности измерений, требований к тестам, оценке их результатов. Теоретический и особенно практический материал этих глав должен сформировать у студентов следующие основные правила 1) стремиться к максимально возможной точности измерений, уметь определять величину, тип и причины ошибок, научиться устранять их 2) из громадного количества тестов использовать только те, что соответствуют метрологическим тре- бованиям. Студент должен хорошо представлять, что вариативность результатов повторных измерений в любом тесте обусловливается тремя причинами. Первая — систематические и случайные погрешности в работе измерительной аппаратуры. Вторая — погрешности, возникающие вследствие нестандартности процедуры тестирования. И наконец, третья причина — это постоянная изменчивость функциональных систем организма спортсмена как социаль- но-биологического объекта. Устранение погрешностей, вызванных двумя первыми причинами, обязательно. Третья причина — объективно существующая реальность, которая характеризует стабильность действий и функций спортсмена. Она может свидетельствовать об адаптационных процессах, происходящих входе тренировки. Устранить эту причину средствами метрологии невозможно, но знать ее и учитывать при планировании следует обязательно. Усвоение этого раздела возможно только при наличии хорошего лабораторного практикума, содержание которого формируется на базе материала глав 6 и 7. Кроме практических занятий по спортивной метрологии полезными будут занятия на кафедрах специализации и медико-биологических кафедрах, входе которых следует проводить самые разнообразные измерения. Содержание глав 8—14 посвящено различным вопросам практики комплексного контроля. Здесь основное внимание уделено, во- первых, проблеме автоматизации контроля и, во-вторых, важности оперативного контроля как основы для постоянной коррекции нагрузки тренировочных занятий. При этом основные положения контроля технического и тактического мастерства, физических качеств, нагрузок раскрываются на примерах групп видов спорта так, как это сделано в главе В этом учебнике нет раздела Статистические методы обработки результатов измерений, так как в 1988 г. планируется выпуск специального учебного пособия по статистике в физическом воспитании и спорте. При изложении ряда разделов курса использовались показатели (тесты, критерии, с содержанием и сущностью которых многие студенты первого курса незнакомы. Это относится прежде всего к биомеханическим, физиологическим, биохимическим тестам. Естественно, что подробная характеристика всем им будет дана при изучении соответствующих дисциплин. Но так как они изучаются после спортивной метрологии, то мы сочли целесообразным кратко, без углубления в специфические особенности, пояснить их суть как критериев комплексного контроля. Такое пояснение дано в справочном материале в конце учебника. Автор выражает искреннюю признательность коллективу кафедры биомеханики ГЦОЛИФКа за полезные советы, высказанные при подготовке рукописи. Для сохранения преемственности курса здесь использованы некоторые основные понятия и определения, авторами которых в учебнике Спортивная метрология (1982 г) были проф. В.М.За- циорский и проф. В. Л. Уткин. Сохранена в основном и структура предыдущего учебника, так как оба они отражают содержание одной и той же программы Глава 1 ВВЕДЕНИЕ В СПОРТИВНУЮ МЕТРОЛОГИЮ 1.1. ПРЕДМЕТ СПОРТИВНОЙ МЕТРОЛОГИИ Спортивная метрология — это наука об измерениях в физическом воспитании и спорте. Ее нужно рассматривать как конкретное приложение ко б щей метрологии, основной задачей которой, как известно, является обеспечение точности и единства измерений. Однако как учебная дисциплина спортивная метрология выходит за рамки общей метрологии. Связано это со следующими обстоятельствами. Во-первых, специалисты-метрологи основное внимание сосредоточивают на проблемах единства и точности измерений физических величин. К ним относятся длина, масса, время, температура, сила электрического тока, сила света и количество ве- щества. В физическом воспитании и спорте некоторые из этих величин время, масса, длина, сила) также подлежат измерению. Но более всего специалистов нашей отрасли интересуют педагогические, психологические, социальные, биологические показатели, которые по своему содержанию нельзя назвать физическими. Методикой их измерений общая метрология практически не занимается, и поэтому возникла необходимость разработки специальных измерений, результаты которых всесторонне характеризуют подготовленность физкультурников и спортсменов. Во-вторых, в учебном плане институтов физической культуры есть разделы из других областей знаний (например, основы математической статистики, инструментальные методы, экспертные оценки. Объем преподавания этих разделов невелика по своей сути они весьма близки к вопросам, которыми должны заниматься метрологи в спорте. Вводить эти разделы знаний в качестве специальных предметов в учебный план и создавать соответствующие кафедры нецелесообразно. Поэтому их включили в курс спортивной метрологии. Таким образом, предметом спортивной метрологии является комплексный контроль в физическом воспитании и спорте и использование его результатов в планировании подготовки спортсменов и физкультурников. В практике физического воспитания и спорта достаточно широко распространены представления о том, что комплексным может называться такой контроль, входе которого используются педагогические, психологические, социологические и другие показатели. Такой подход, как правило, односторонен, так как не позволяет реализовать конечную цель контроля — получить надежную и достоверную информацию для управления процессом физического воспитания и спортивной подготовки. Можно использовать например, все существующие методы контроля, оценивая только соревновательную (или только тренировочную) деятельность, и не получить при этом комплексной оценки. Поэтому комплексным можно называть лишь такой контроль, входе которого регистрируются различные показатели соревновательной и тренировочной деятельности, а также состояние спортсменов. Только в этом случае возможно сопоставить их значения, установить причинно-след- ственные связи между нагрузками и результатами в соревнованиях и тестах. После такого сопоставления и анализа можно приступить к разработке программ и планов подготовки. Различают три разновидности комплексного контроля этапный, текущий и оперативный. Общая схема, иллюстрирующая соотношение между направлениями и разновидностями комплексного контроля, представлена в табл. 1. 1.2. УПРАВЛЕНИЕ ПРОЦЕССОМ ПОДГОТОВКИ СПОРТСМЕНОВ Управление процессом подготовки спортсменов включает в себя пять стадий) сбор информации о спортсмене, а также о среде, в которой он живет, тренируется и соревнуется 2) анализ полученной информации 3) принятие решений о стратегии подготовки и составление программ и планов подготовки 4) реализация программ и планов подготовки 5) контроль заходом реализации, внесение необходимых коррекций в документы планирования и составление новых программ и планов. Известно, что цель любого управления—это перевод объекта системы) из одного состояния в другое. Применительно к подготовке спортсменов этот перевод выражается прежде всего в повышении результата в соревнованиях. На отдельных этапах подготовки могут стоять и более локальные задачи — повышение тех- нико-тактического мастерства, уровня волевых и двигательных качеств. В конечном счете решение каждой из них будет воздействовать на достижение более высоких результатов в соревно- ваниях. Перевод объекта из одного состояния в другое осуществляется с помощью воздействий. В подготовке спортсменов к ним следует отнести выполнение различных упражнений, а также использование некоторых других факторов — внешней среды (например, условий среднегорья), специального питания и т. п. Эффективность воздействий, а следовательно, и эффективность управления тренировочным процессом обусловливается тем, насколько реальные изменения подготовленности спортсменов соответствуют запланированным тренером. Оценить эти изменения можно по многим показателям, нона практике используются наиболее существенные, или информативные Необходимо отметить, что значительную информацию о подготовленности спортсменов специалисты получают входе контроля их соревновательной и тренировочной деятельности. Однако условия, в которых проходят соревнования и тренировки, трудно стандартизировать кроме того, ихрезультаты дают интегральную оценку. Тренеру же часто необходима информация об отдельных сторонах подготовленности, которую можно получить только в специально организованных стандартных условиях. Сбор информации (первая стадия процесса управления) необходимо рассматривать как наиболее важную стадию управления тренировочным процессом. От достоверности информации зависит содержание принимаемых решений по планированию нагрузок. Как было показано в разделе 1.1, для содержательного анализа необходима информация о соревновательных и тренировочных нагрузках и состоянии спортсменов. Имея ее, тренер сможет проанализировать исходные данные, расположив фактический мате Рис. 1. Динамика объема нагрузки и некоторых физиологических показателей в годичном тренировочном цикле велосипедистов (по В. М, Зациорскому с соавт.) риал так, как это схематично показано на рис. 1. Из рисунка видно, как разные соотношения нагрузок приводят к изменению состояния спортсменов. Так, например, постоянное возрастание в апреле августе объема нагрузок, выполняемых с ЧСС 150—180 уд/мин, приводит к увеличению физической работоспособности (тест — PWC 170 ) и анаэробных возможностей (тест ПАНО — порог анаэробного обме- на). При составлении подобных схем самый ответственный момент — выбор конкретных показателей, взаимосвязь динамики которых и послужит основой для управления тренировочным процессом. Теоретически таких показателей может быть очень много, что хорошо видно из следующего примера. Предположим, что нам необходимо проанализировать информацию о состоянии соревновательной и тренировочной деятельности спринте- ров-легкоатлетов В соревновательном беге спринтеров можно измерять следующие показатели время реакции время достижения υ max , ее удержания и снижения, скорость в различных точках дистанции длину и частоту шагов колебания общего центра масс и сегментов тела, их скорости и ускорения время опорной и полетной фаз в различных точках дистанции вертикальную и горизонтальную силы отталкивания затраты энергии и т. д. Тренировочная деятельность спринтеров характеризуется следующими показателями количеством тренировочных занятий временем, затраченным на них частными объемами упражнений раз Этот вид спорта с такой точки зрения один из наиболее простых, Во- первых, большинство показателей в нем можно объективно измерить. Во- вторых, их гораздо меньше, чем, например, в играх и единоборствах личной направленности (бег на отрезках дом, свыше 80 м, упражнения с отягощениями и т. д.). Физическое состояние спринтеров, оцениваемое в стандартных условиях, характеризуется уровнем телосложения (длина и масса тела, объем мышечной и жировой ткани, длина сегментов тела и т. д — состоянием здоровья (десятки различных медицинских показателей степенью развития двигательных качеств, измеряемых в стандартных условиях (максимальные аэробные и анаэробные емкость, мощность и эффективность силовые показатели сгибателей и разгибателей ног, туловища и т. д. Кроме того, необходимо оценивать психические качества спортсменов это еще десятки показателей. Таким образом, теоретически можно измерять сотни (1) различных показателей, нона практике это сделать нельзя во-пер- вых, это будет занимать слишком много времени во-вторых, потребуется много дорогостоящей аппаратуры и обслуживающего персонала в-третьих, и это самое главное, многие из показателей недостаточно надежны и информативны. Поэтому основной задачей в такой ситуации является выбор минимального количества показателей, с помощью которых можно получить максимум полезной информации и использовать ее в управлении процессом подготовки спортсменов. О том, как это делается, и будет рассказано в последующих главах учебника. Глава 2 ОСНОВЫ ТЕОРИИ ИЗМЕРЕНИЙ Измерением какой-либо физической величины называется операция, в результате которой определяется, во сколько раз эта величина больше (или меньше) другой величины, принятой за эталон. Так, за эталон длины принят метр, и, проводя измерения в соревнованиях или в тесте, мы узнаем, сколько метров, например, содержится в результате, показанном спортсменом, в прыжке в длину, в толкании ядра и т. д. Точно также можно измерить время движений, мощность, развиваемую при их выполнении, и т. п. Но не только такие измерения приходится выполнять в спортивной практике. Очень часто нужно оценить выразительность исполнения упражнений в фигурном катании на коньках или художественной гимнастике, сложность движений прыгунов вводу, утомление марафонцев, тактическое мастерство футболистов и фехтовальщиков. Здесь узаконенных эталонов нет, но именно эти измерения во многих видах спорта наиболее информативны. В этом случае измерением будет называться установление соответствия между изучаемыми явлениями, с одной стороны, и числами — с другой. Внедрение научно-технического прогресса в физическое воспитание и спорт начинается с комплексного контроля. Информация получаемая здесь, служит основой для всех последующих действий тренеров, научных и административных работников. Тысячи тренеров и специалистов, оценивающих какие-то показатели (например, выносливость бегунов-спринтеров или эффективность техники боксеров, должны это делать одинаково. Для этого существуют стандарты на измерения. Стандарт — это нормативно-технический документ, устанавливающий комплекс норм, правил, требований к объекту стандартизации (в данном случае к спортивным измерениями утвержденный компетентным органом. Использование стандарта повышает точность, экономичность и единство измерений. Для усиления роли стандартизации в нашей стране действует Государственная система стандартизации (ГСС), содержащая организационные, правовые, методические и практические основы этой деятельности. Руководство работой по метрологии и стандартизации осуществляет Государственный комитет СССР поста н дар там Госстандарт СССР. Он определяет порядок стандартизации и измерительного дела, перспективы их развития, следит за обеспечением единства и правильности любых измерений в стране. Все это делается для того, чтобы ускорить научно-технический прогресс во всех отраслях народного хозяйства, повысить качество продукции, совершенствовать организацию и управление производством. Руководство стандартизацией в физическом воспитании и спорте осуществляется Гос ком спортом СССР и головным учреждением — лабораторией метрологии Всесоюзного научно-исследовательского института физкультуры (ВНИИФКа). Они устанавливают отраслевые стандарты, обязательные для всех работников физической культуры и спорта. МЕТРОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ИЗМЕРЕНИЙ В СПОРТЕ Метрологическое обеспечение — это применение научных и организационных основ, технических средств, правили норм, необходимых для достижения единства и точности измерений в физическом воспитании и спорте. Научной основой этого обеспечения является метрология, организационной — метрологическая служба Госкомспорта СССР. Техническая основа включает в себя 1) систему государственных эталонов 2) систему разработки и выпуска средств измерений 3) метрологическую аттестацию и поверку средств и методов измерений 4) систему стандартных данных о показателях, подлежащих контролю в процессе подготовки спортсменов. Метрологическое обеспечение направлено на то, чтобы обеспечить единство и точность измерений. Единство измерений достигается тем, что их результаты должны быть представлены в узаконенных единицах и с известной вероятностью погрешностей. В настоящее время используется международная система единиц (СИ, применение которой в СССР определено Государственным стандартом (ГОСТ 8.417—81, СТ СЭВ 1052—78). Основными единицами физических величин в СИ являются единицы длины — метр (м массы — килограмм (кг времени — секунда (с силы электрического тока — ампер (А термодинамической температуры — кельвин (К силы света — кандела (кд); количества вещества — моль (моль. Дополнительные единицы СИ радиан (ради стерадиан (ср)—для измерения плоского и телесного углов соответственно. Кроме того, в спортивно-педагогических измерениях используются следующие единицы измерений силы — ньютон (Н температуры — градусы Цельсия (С, частоты — герц (Гц, давления — паскаль (Па, объема — литр, миллилитр (л, мл). С помощью расчетов из этих основных единиц получают производные. Например, работа, производимая движущимся телом, измеряется как произведение силы на массу (Ньютон·метр — Нм. Мощность — как работа в единицу времени — измеряется в Нм с, скорость — в мс и т. д. Достаточно широко используются в практике внесистемные единицы. Например, мощность измеряется в лошадиных силах л. с, энергия — в калориях, давление — в миллиметрах ртутного столба и т. д. В последнее время от них постепенно отказываются. Однако в некоторых учебниках по специализации, физиологии, биохимии экспериментальный материал представлен во внесистемных единицах. Для перевода 'их в СИ можно использовать следующие отношения 1 Н = 0,102 кг (силы 1 Нм = 1 Дж (джоуль) =0,102 кгм = 0,000239 ккал. Один ньютонметр слишком незначителен по величине, и поэтому работу спортсмена или энергию, выделяемую при выполнении упражнений) чаще измеряют в килоджоулях 1 кДж Нм = 0,239 ккал = 102 кгм. Интенсивность (или мощность) упражнений измеряется в ваттах Вт Дж/с= 1 Нм с 0 , 1 0 2 кгм с. Соответственно Вт кВт кгм/с. В практике спорта широкое распространение получил такой показатель, как энерготраты (в ккал) при выполнении упражнений веди ниц у времени мин ккал/мин=69,767 Вт = 426,85 кгм/мин=4,186 кДж/мин. Используется и такая единица, как мет. Он равен: Довольно часто, оценивая интенсивность упражнения, отмечают, что оно выполняется при потреблении кислорода на уровне, предположим, 4 л/мин. Необходимо запомнить, что при потреблении л О выделяется 5,05 ккал энергии и совершается работа, равная кДж. Следовательно, при выполнении этого упражнения будет затрачиваться 20,2 ккал/мин, что соответствует работе в 84,95 кДж. ШКАЛЫ ИЗМЕРЕНИЙ Существует четыре основные шкалы измерений. |