Спортивна метрология. Метрология
 Скачать 7.01 Mb.
|
|
11 2.2.1. Шкала наименований Собственно измерений, отвечающих определению этого действия, в шкале наименований не производится. Здесь речь идет о группировке объектов, идентичных по определенному признаку, и о присвоении им обозначений. Неслучайно, что другое название этой шкалы—номинальное (от латинского слова nome — имя). Обозначениями, присваиваемыми объектам, являются числа. Например, легкоатлеты-прыгуны в длину в этой шкале могут обозначаться номером 1, прыгуны в высоту — 2, прыгуны тройным — 3, прыгуны с шестом — При номинальных измерениях вводимая символика означает, что объект 1 только отличается от объектов 2, 3 или 4. Однако насколько отличается ив чем именно, по этой шкале измерить нельзя. Каков же смысл в присвоении конкретным объектам (например, прыгунам) чисел Делают это потому, что результаты измерений нужно обрабатывать. Математическая статистика, аппарат которой используется для этого, имеет дело с числами, и группировать объекты лучше не по словесным характеристикам, а по числам. Шкала порядка Если какие-то объекты обладают определенным качеством, то порядковые измерения позволяют ответить на вопрос о различиях в этом качестве. Например, соревнования в беге нам это определение уровня развития скоростно-силовых качеств. У спортсмена, выигравшего забег, уровень этих качеств в данный момент выше, чему пришедшего вторым. У второго, в свою очередь, выше, чему третьего, и т. д. Но чаще всего шкала порядка используется там, где невозможны качественные измерения в принятой системе единиц. Например, в художественной гимнастике нужно измерить артистизм разных спортсменок. Он устанавливается в виде рангов ранг победителя 1, второе место — 2 и т. д. При использовании этой шкалы можно складывать и вычитать ранги или производить над ними какие-либо другие математические действия. Однако необходимо помнить, что если между второй и четвертой спортсменками два ранга, то это вовсе не означает, что вторая вдвое артистичнее четвертой. Шкала интервалов Измерения в этой шкале не только упорядочены по рангу, но и разделены определенными интервалами. В интервальной шкале установлены единицы измерения (градус, секунда, и т. д. Измеряемому объекту здесь присваивается число, равное количеству единиц измерения, которое он содержит. Например, температура тела спортсмена А. вовремя выполнения упражнения оказалась равной 39,0° С, спортсмена Б. — 39,5° С. Обработка результатов измерений в интервальной шкале позволяет определить насколько больше один объект по сравнению с другим (в приведенном выше примере — 0,5°). Здесь можно использовать любые методы статистики, кроме определения отношений. Связано это стем, что нулевая точка этой шкалы выбирается произвольно. Шкала отношений В шкале отношений нулевая точка непроизвольна, и, следовательно, в некоторый момент времени измеряемое качество может быть равно нулю. В связи с этим при оценке результатов измерений в этой шкале возможно определить во сколько раз один объект больше другого. В этой шкале какая-нибудь из единиц измерения принимается за эталона измеряемая величина содержит столько этих единиц, во сколько раз она больше эталона. Так, сила в 600 Нравная с, во столько же раз больше основной единицы измерения — одного ньютона. Результаты измерений в этой шкале могут обрабатываться любыми методами математической статистики. В табл. 2 пpeдcтaвлeны основные характеристики и примеры разных шкал измерений 2.3. ТОЧНОСТЬ ИЗМЕРЕНИЙ. Основные понятия В спортивной практике наибольшее распространение получили два вида измерений. Измерения, когда искомое значение величины находится непосредственно из опытных данных, являются прямыми. Например, регистрация скорости бега, дальности метаний, величины усилий и т. п. — это все прямые измерения. К ос вен н ы ми называют измерения, при которых искомое значение величины находят на основании зависимости между этой величиной и величинами, подвергаемыми измерению. Например, между скоростью ведения мяча футболистом (V) и затратами энергии Е) существует зависимость типа у = 1,683+ l,322x, где y— затраты энергии в ккал х — скорость ведения мяча. Если спортсмен ведет мяч с V=6 мс, то E=9,6 ккал/мин. Прямым способом измерить МПК сложно, а время бега — легко. Поэтому время бега измеряют, а МПК — рассчитывают. Следует помнить, что никакое измерение не может быть выполнено абсолютно точно и результат измерения всегда содержит в себе ошибку. Необходимо стремиться к тому, чтобы эта ошибка была разумно минимальна. Напомним, что результаты контроля являются основой для планирования нагрузок. Поэтому точно измерили — точно спланировали и наоборот. Знание точности измерений — обязательное условие, и поэтому в задачу измерений входит не только нахождение самой величины, но и оценка допущенных при этом погрешностей (ошибок 2.3.2. Систематические и случайные ошибки измерений Ошибки измерений подразделяются на систематические и слу- чайные. Величина систематических ошибок одинакова во всех измерениях, проводящихся одними тем же методом с помощью одних и тех же измерительных приборов. Различают четыре группы систематических ошибок) ошибки, причина возникновения которых известна и величина которых может быть определена достаточно точно. Например, при определении результата прыжка рулеткой возможно изменение ее длины за счет различий в температуре воздуха. Это изменение можно оценить и ввести поправки в измеренный результат 2) ошибки, причина возникновения которых известна, а величина нет. Такие ошибки зависят от класса точности измерительной аппаратуры. Например, если класс точности динамометра для измерения силовых качеств спортсменов составляет 2.0, то его показания правильны с точностью до 2% в пределах шкалы прибора. Но если проводить несколько измерений подряд, то ошибка в первом из них может быть равной 0,3%, во втором — 2%, в третьем — 0,7% и т. д. При этом точно определить ее значения для каждого из измерений нельзя 3) ошибки, происхождение которых и величина неизвестны. Обычно они проявляются в сложных измерениях, когда не удается учесть все источники возможных погрешностей 4) ошибки, связанные не столько с процессом измерения, сколько со свойствами объекта измерения. Как известно, объектами измерений в спортивной практике являются действия и движения спортсмена, его социальные, психологические, биохимические и т. п. показатели. Измерения такого типа характеризуются определенной вариативностью, ив ее основе может быть множество причин. Рассмотрим следующий пример. Предположим, что при измерении времени сложной реакции хоккеистов используется методика, суммарная систематическая погрешность которой по первым трем группам не превышает 1%. Нов серии повторных измерений конкретного спортсмена получаются такие значения времени реакции (ВР): 0,653 с 0,526 с 0,755 сит. д. Различия в результатах измерений обусловлены внутренними свойствами спортсменов один из них стабилен и реагирует практически одинаково быстро во всех попытках, другой — нестабилен. Пример такого типа приведен в гл. 11, табл. 37). Однако и эта стабильность (или нестабильность) может измениться в зависимости от утомления, эмоционального возбуждения, повышения уровня подготовленности. Систематический контроль за спортсменами позволяет определить меру их стабильности и учитывать возможные погрешности измерений. В некоторых случаях ошибки возникают по причинам, предсказать которые заранее попросту невозможно. Такие ошибки называются случайными. Выявляют и учитывают их с помощью математического аппарата теории вероятностей. Перед проведением любых измерений нужно определить источники систематических погрешностей и по возможности устранить их. Но так как полностью это сделать нельзя, то внесение поправок в результат измерения позволяет исправить его с учетом систематической погрешности Для устранения систематической погрешности используют а) тарирование — проверку показаний измерительных приборов путем сравнения их с показаниями эталонов во всем диапазоне возможных значений измеряемой величины б) калибровку — определение погрешностей и величины поправок. Абсолютные и относительные ошибки измерений Как было сказано выше, результат измерения любой величины отличается от истинного значения. Это отличие, равное разности между показанием прибора и истинным значением, называется абсолютной погрешностью измерения, которая выражается в тех же единицах, что и сама измеряемая величина: где х — абсолютная погрешность. При проведении комплексного контроля, когда измеряются показатели разной размерности, целесообразнее пользоваться не абсолютной, а относительной погрешностью. Она определяется последующей формуле: Целесообразность применения х отн связана со следующими обстоятельствами. Предположим, что мы измеряем время с точностью до 0,1 с (абсолютная погрешность. При этом если речь идет о беге нам, то точность вполне приемлема. Но измерять с такой точностью время реакции нельзя, так как величина ошибки почти равна измеряемой величине (время простой реакции равняется 0,12—0,20 с. В связи с этим нужно сопоставить величину ошибки и саму измеряемую величину и определить относительную погрешность. Рассмотрим пример определения абсолютной и относительной погрешностей измерения. Предположим, что измерение частоты сердечных сокращений после бега с помощью высокоточного прибора дает нам величину, близкую к истинной и равную 150 уд/мин. Одновременное пальпаторное измерение дает величину, равную 162 уд/мин. Подставив эти значения в приведенные выше формулы, получим уд/мин — абсолютная погрешность х отн = (12 : Х относительная погрешность Глава 3 ОСНОВЫ ТЕОРИИ ТЕСТОВ. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ТРЕБОВАНИЯ К ТЕСТАМ Измерение или испытание, проводимое для определения состояния или способностей спортсмена, называется тестом. Как было показано, таких измерений может быть проведено очень много, нов качестве тестов могут быть использованы лишь те, которые удовлетворяют следующим метрологическим требованиям) должна быть определена цель применения любого теста 2) следует разработать стандартизированную методику измерений результатов в тестах и процедуру тестирования 3) необходимо определить их надежность и информативность 4) должна быть разработана система оценок результатов в тестах 5) необходимо указать вид контроля (оперативный, текущий или этапный. Процедура выполнения теста называется тестированием результатом тестирования является численное значение, полученное входе измерений. В зависимости от цели все тесты подразделяются на несколько групп. В первую из них входят показатели, измеряемые в покое. К таким тестам относят показатели, физического развития (длина и масса тела, толщина жировых складок, объем мышечной и жировой ткани и т. д, показатели, характеризующие функционирование основных систем организма (частоту сердечных сокращений, состав крови, мочи и т. п. В эту же группу входят психические тесты. Информация, получаемая с помощью этих тестов, является основной — во-первых, для оценки физического состояния спортсменов, во-вторых, для сравнения значений, полученных при выполнении нагрузки. При этом уровень покоя принимается за базальный и относительно него ведутся расчеты. Например, на рис. 2 видно, что уже при нагрузке мощностью в 40 вт потребление кислорода почти на 200% превосходит базальный уровень. Вторая группа — это стандартные тесты, когда всем спортсменам предлагается выполнить одинаковое задание (например, бежать на тредбане со скоростью 5 мс в течение 5 мин или в течение одной минуты подтянуться на перекладине 10 разит. д. Специфическая особенность этих тестов заключается в выполнении непредельной нагрузки, и следовательно, отсутствует мотивация на достижение максимально возможного результата. Результат такого теста зависит от способа задания нагрузки если задается механическая величина нагрузки, то измеряются медико-биологические показатели. Если же нагрузка теста задается по величине сдвигов медико-биологических показателей, то измеряется физические величины нагрузки (время, расстояние и т. п.). Например, в первом случае задаются скорости бега, измеря- 17 Рис. 2. Изменение потребления кислорода в зависимости от мощности нагрузки п ются ЧСС и концентрация молочной кислоты в крови. во втором наоборот спортсмен должен выполнять задание с ЧСС 160—170 уд/мин, а определяется длительность его выполнения. Результаты таких тестов часто используются для прогноза, для чего полученное значение подставляют в уравнение. Это уравнение построено на основании зависимости между различными показателями теста. Так, в тесте ступенчато возрастающей мощности на тредбане зависимость между ее приростом и динамикой потребление кислорода (ПК) выражается уравнением типа у = кх+в. Например, для скоростей от 204 до 250 м/мин это уравнение выглядит так ух, где х — скорость бега. Подставив значение скорости в уравнение, получим искомое потребление кислорода. Например, для V=250 м/мин ПК=7,86 + 0,147X250= 44,61 мл/кг·мин. Такие уравнения пригодны и для решения обратных задач предположим, необходимо определить скорость бега, при которой потребление О будет равным 60 мл/кг·мин. Для этого используют исходное уравнение ух, где у — искомая скорость, х — потребление О = 60 мл/кг·мин; y=83,74 + +2,798Х60+0,014288Хб0 2 = 83,74+167,88+51,44 = 303,06 м/мин*. *Следует отметить, что уравнений подобного рода насчитывается очень много и значения прогнозируемых показателей будут меняться в зависимости от характера теста, методики его выполнения, квалификации, пола и возраста спортсменов и т. п Третья группа — это тесты, при выполнении которых нужно показать максимально возможный двигательный результата измеряются значения различных функциональных систем (ЧСС, МПК и т. д. Особенность таких тестов — высокий психологический настрой (мотивация) спортсмена на достижение предельных результатов. Следовательно, все, что регистрируется при их выполнении, зависит как минимум от двух факторов 1) уровня развития измеряемого качества (например, выносливости или техники и т. д) и 2) мотивации. Может оказаться так, что спортсмен, обладающий высоким уровнем выносливости, не продемонстрирует его в тесте он прекратит работу в тесте до отказа задолго до исчерпания резервных возможностей, не проявив своих волевых качеств. Тесты, результаты которых зависят от двух и более факторов, называются гетерогенными. Таких тестов значительное большинство в отличие от гомогенных тестов, результат которых зависит преимущественно от одного фактора. Оценка подготовленности спортсменов по одному тесту проводится крайне редко. Как правило, используется несколько тестов. В этом случае принято называть их комплексом или батареей тестов. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЦЕЛИ ТЕСТИРОВАНИЯ Правильное определение цели тестирования содействует правильному подбору тестов. Как следует из табл. 1, существует три направления и три разновидности контроля, ив каждом из них возможны десятки вариантов тестирования. Рассмотрим следующий пример нужно определить уровень, а также структуру физической подготовленности, предположим, боксеров, понимая под ней соотношение и взаимосвязь между различными физическими качествами. Поэтому комплекс тестов должен включать в себя показатели, характеризующие такие двигательные качества боксеров, от которых зависит успех в соревнованиях. Это же нужно учитывать и при определении объема тестов по каждому из качеств. СТАНДАРТИЗАЦИЯ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРОЦЕДУР Измерения различных сторон подготовленности спортсменов должны проводиться систематически это дает возможность сравнивать значения показателей на разных этапах тренировки ив зависимости от динамики приростов в тестах нормировать нагрузку. Эффективность нормирования зависит от точности результатов контроля, которая в свою очередь зависит от стандартности проведения тестов и измерения в них результатов. Рассмотрим следующий пример. Вначале подготовительного периода провели обследование бегунов на средние и длинные дистанции. Физическую работоспособность определяли в велоэрго- метрическом тесте, задавая нагрузку ступенчато возрастающей мощности. Установили, что МПК в этот момент оказалось равным 65±5 мл/кг·мин. Как известно, одной из задач подготовительного периода является повышение физической работоспособности, и поэтому спортсмены выполняли значительную работу по ее развитию. В конце подготовительного периода вновь провели тестирование и нашли, что уровень МПК возрос до 70 ±4 мл/кг·мин. Разница в 5 мл/кг·мин, казалось бы, свидетельствовала об эффективности тренировок. Нов этот раз тестирование проводили не навело- эргометре, а на тредбане и тоже использовали тест ступенчато возрастающей мощности. Вполне правомерен вопроса не возникла ли эта разница из-за несовпадения методик тестирования Дело в том, что в беге (по сравнению с педалированием) весьма значительна вертикальная работа, причем чем больше масса спортсмена, тем больше эта работа. Поэтому, вероятно, и МПК оказалось большим. Различия в результатах могут также явиться следствием того, что в первом тесте спортсмены бежали в манеже с метровой дорожкой, а в повторном — на стадионе или в первый раз — по сухой тартановой дорожке, во второй — по мокрой резиноби- тумной и т. д. Различия в результатах, возникающие вследствие такого рода причин, недопустимы. Устранить их можно, только стандартизи- ровав методику тестирования. Для этого необходимо соблюдать следующие требования) режим дня, предшествующего тестированию, должен строиться по одной схеме. В нем исключаются средние и большие нагрузки, но могут проводиться занятия восстановительного характера. Это обеспечит равенство текущих состояний спортсменов, и исходный уровень перед тестированием будет одинаковым 2) разминка перед тестированием должна быть стандартной по длительности, подбору упражнений, последовательности их выполнения 3) тестирование по возможности должны проводить одни и те же, умеющие это делать люди 4) схема выполнения теста не изменяется и остается постоянной от тестирования к тестированию 5) интервалы между повторениями одного итого же теста должны ликвидировать утомление, возникшее после первой попытки 6) спортсмен должен стремиться показать в тесте максимально возможный результат. Такая мотивация реальна, если входе тестирования создается соревновательная обстановка. Однако этот фактор хорошо действует при контроле подготовленности детей. У взрослых спортсменов высокое качество тестирования возможно лишь в том случае, если комплексный контроль будет систематическими по его результатам будет корректироваться содержание тренировочного процесса. Описание методики выполнения любого теста должно учитывать все эти требования Ниже приводится пример метрологически корректного описания теста Отжимание на гимнастических брусьях. Цель применения теста определение силовой выносливости руки плечевого пояса. 2. Возраст спортсменов 16—18 лет. 3. Пол упражнение выполняют только юноши. 4. Оборудование и материалы параллельные брусья их высота относительно пола такова, чтобы испытуемый любого роста, выполняя упражнения, не касался пола ногами. 5. Порядок выполнения теста исходное положение — упорна прямых руках. Сгибая руки в локтях, опуститься вниз до полного сгибания. Затем выпрямить руки, приняв исходное положение. При выполнении упражнения тело держать в вертикальном положении, раскачивание не допускается. Выполнить максимальное количество повторений (до отказа. 6. Надежность теста r tt *=0,90, если повторное измерение проводилось наследующий день. Если же обе попытки выполнялись подряд, то надежность низка r tt =0,56. 7. Согласованность оценок результатов в тесте 0,99. 8. Информативность теста по результатам логической экспертизы признана высокой. 9. Оценка результатов баллы начисляются в зависимости от количества повторений теста последующей шкале (см. табл. 10. Дополнительные указания: а) подсчет повторений теста заканчивается, когда испытуемый останавливается; б) специалист, . проводящий измерения, должен следить за действиями испытуемого и вносить коррективы, если последний искажает порядок выполнения теста; в) можно поддерживать испытуемого рукой, если он начинает раскачиваться. НАДЕЖНОСТЬ ТЕСТОВ. Основные понятия теории надежности Надежностью теста называется степень совпадения результатов при повторном тестировании одних и тех же людей в одинаковых условиях. Как уже отмечалось, полное совпадение результатов при повторных измерениях практически невозможно, и поэтому основное уравнение измерений выглядит так: где x t — зарегистрированный в процессе измерений результат теста ист — так называемый истинный результат. Условно он соответствует среднему значению измеряемой величины при беско- * коэффициент надежности, о котором более подробно будет рассказано в разделе 3.4. |