Лекция №2 Тема: Основы теории измерений.

Контроль начинается с измерения. Измерением какой-либо физической величины называется операция, в результате которой определяется, во сколько раз эта величина больше (или меньше) другой величины, принятой за эталон (например, измерение результата в прыжках в длину, толкании ядра и т.д.).

Однако в спортивной практике имеют место не только такие измерения. Например, оценивают выразительность исполнения упражнений в фигурном катании на коньках или художественной гимнастике, сложность движений прыгунов в воду, утомление марафонцев, тактическое мастерство футболистов и фехтовальщиков. В этих случаях нет узаконенных эталонов, но именно эти измерения наиболее информативны во многих видах спорта. Здесь измерением называется установление соответствия между изучаемыми явлениями с одной стороны, и числами- с другой.

Основу теории измерений составляют три вопроса:

1. единицы измерений

2. шкалы измерений

3. точность измерений.

Для обеспечения единства измерений их результаты должны быть представлены в узаконенных единицах. В настоящее время используется международная система единиц (СИ).

Основными единицами физических величин в СИ являются 7: единица 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 (рад) и 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 получаются производные. Например, работа, производимая движущимся телом, измеряется как произведение силы на путь (Ньютонметр – Н. м.), мощность - как работа в единицу времени – измеряется в Н.м/с, скорость в м/с 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 некоторой литературе по специализации, физиологии, биохимии и др. экспериментальный материал представлен во внесистемных единицах. Для перевода их в СИ можно использовать следующие отношения: 1Н = 0.102 кг (силы); 1Н.м = 1Дж ( 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: 1кДж = 1000 Н.м = 0.239 ккал = 102 кгм.

Интенсивность (или мощность) упражнений измеряются в ваттах: 1Вт = 1 Дж/с =1 Н.м/с= 0.102 кгм/с. Соответственно 1000Вт = 1кВт = 102 кгм/с. В практике спорта широкое распространение получил такой показатель, как энерготраты ( в ккал) при выполнении упражнений в единицу времени ( мин): 1 ккал/мин = 69.767 Вт = 426.85 кгм/мин = 4.186 кДж/мин. Используется и такая единица, как мет. Он равен: 1 метр = 0.0175 ккал / кг = 0.0732 кДж / кг.

Довольно часто, оценивая интенсивность упражнения, отмечают, что оно выполняется при потреблении кислорода на каком – то уровне, предположим 4л/мин. Необходимо знать, что при потреблении 1 л 0₂ выделяется 5.05 ккал энергии и совершается работа, равная 21.237 кДж. Следовательно, при выполнении данного упражнения будет затрачиваться 20.2 ккал/мин, что соответствует работе в 84.95 кДж.

Существует четыре основные шкалы измерений.

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. Другое название этой шкалы – номинальная ( от лат. слова nome - имя). Обозначениями, присваиваемыми объектам, являются числа. При номинальных измерениях вводимая символика означает, что объект 1 только отличается от объекта 2, 3 или 4. Однако настолько отличается и в чем именно, по этой шкале измерить нельзя.

Каков же смысл в присвоении конкретным объектам 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.

2. 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 на 100м – это определение уровня развития скоростно-силовых качеств. У спортсмена, выигравшего забег, уровень этих качеств выше, чем у пришедшего вторым и т.д. Но чаще всего, шкала порядка используется там, где невозможны качественные измерения в принятой системе единиц. Например, в художественной гимнастике нужно измерять артистизм разных спортсменок. Он устанавливается в виде рангов: ранг победителя – 1, второе место – 2.

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 2 ранга, то это вовсе не означает, что вторая вдвое артистичнее четвертой.

3. 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.). Измеренному объекту здесь присваивают число, равное количеству единиц измерения, которое он содержит. Например, температура тела спортсмена А во время выполнения упражнений оказалась равная 39.0ºС, спортсмена В- 39.5ºС.

Обработка результатов измерений в интервальной шкале позволяет определить «на сколько больше» один объект по сравнению с другим ( в приведенном выше примере- 0.5º). Здесь можно использовать любые методы статистики, кроме определения отношений. Связанно это с тем, что нулевая точка этой шкалы выбирается произвольно.

4.Шкала отношений.

В шкале отношений нулевая точка не произвольна, и, следовательно, в некоторый момент времени измеряемое качество может быть равно нулю. В связи с этим при оценке результатов измерения в этой шкале, возможно, определить «Во сколько раз» один объект больше другого.

В этой шкале какая-нибудь из единиц измерения принимается за эталон, а измеряемая величина содержит столько этих единиц, во сколько раз она больше эталона. Результаты измерений в этой шкале могут обрабатываться любыми методами математической статистики.

В спортивной практике наибольшее распространение получили два вида измерений: прямые и косвенные. Измерения, когда искомое значение величины находится непосредственно из опытных данных, являются прямыми. Например, регистрация скорости бега, дальности метания, величины усилий и т.п. Косвенными называют измерения, при которых искомое значение величины находят расчетным путем. Например, время бега измеряют, а МПК - рассчитывают.

Никакое измерение не может быть выполнено абсолютно точно и результат измерения всегда содержит в себе ошибки. Ее причиной может быть как измерительное устройство, так и метод (методика) измерения. В задачу измерения входит не только нахождение самой измеряемой величины, но и оценка допущенных при этом погрешностей (ошибок)

Ошибки измерений делятся на: систематические и случайные.

Систематической называется погрешность, величина которой не меняется от измерения к измерению. Она появляется под влиянием какого-либо постоянного источника помех (атмосферное давление, магнитное поле Земли или линия электропередач, неправильная градуировка прибора и т.п.).

Различают четыре группы систематических ошибок:

1. 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 измерение можно оценить и ввести поправки в измеренный результат;

2. ошибки, причины, возникновения которых известны, 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 точности 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 значение 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 спорте являются действия и движения спортсмена, его социальные, психологические, биохимические и т.п. показатели. Измерения такого типа характеризуются определенной вариативностью, и в ее основе может быть множество причин.

Систематические погрешности в принципе устранимы и с ними можно бороться путем установления источников помех, путем тарирования и калибрования измерительной аппаратуры, а также методом рандомизации.

Тарирование – проверка показателей измерительных приборов путем сравнения их с показаниями эталонов во всем диапазоне возможных значений измерительной величины.

Калибровка – определение погрешностей и величины поправок.

Рандомизация – превращение систематической погрешности в случайную. Для этого необходимо измерить какую-либо изучаемую величину многократно, а результаты измерений обработать методами математической статистики.

Случайные погрешности возникают под действием разнообразных факторов, действия которых ни предсказать, ни учесть не удается. Поскольку такие погрешности являются случайными величинами, то устранять их нельзя, но можно и нужно оценивать методами математической статистики. Случайные погрешности в основном и характеризуют точность измерений.

Точность прямого измерения, которую обеспечивает данное измерительное устройство определяется разностью между истинной величиной измеряемого объекта и величиной, которую выдает регистрирующий прибор при измерении данного объекта. Эту разность называют абсолютной погрешностью:

∆А = А ист. – А изм.

При проведении комплексного контроля, когда измеряются показатели разной размерности, целесообразнее пользоваться не абсолютной, а относительной погрешностью. Она бывает двух видов – действительной и приведенной.

Действительная относительная погрешность есть отношение абсолютной погрешности (∆ А) к истинному значению измеряемой величины А ист.:

∆ А

∆ Ад = -------- • 100%

А ист.

Приведенная относительная погрешность – это отношение абсолютной погрешности ∆ А к максимально возможному значению измеряемой величины А м.

∆ А

∆ А п. = ---------- • 100%,

А м

где А м – предельное значение шкалы прибора.

Приведенная относительная погрешность определяет в нормальных условиях работы (без помех) класс точности измерительного прибора.

Так, для достижения первого класса точности (1.0) необходимо, чтобы абсолютная погрешность ∆ А не превышала 1% от А мах.

Основная литература: [1,2,3,4,5,6]

Дополнительная литература: [1,2]

Лекция №3 Тема: Определение основных статистических показателей (ОСП) для характеристики совокупностей

Наиболее распространенными характеристиками совокупности являются:

1) среднее арифметическое

2) среднее квадратическое (или стандартное) отклонение ;

3) стандартная ошибка среднего арифметического ;

4) коэффициент вариации (V).

1. Средним арифметическим называется частное от деления суммы всех значений вариант рассматриваемой совокупности на их число (n):

(1)

Среднее арифметическое обладает следующими свойствами:

а) измеряется в тех же единицах, что и основные варианты;

б) если каждое число совокупности уменьшить (увеличить) на одно и то же число, то ее среднее уменьшится (увеличится) на это же число;

в) если каждое число совокупности увеличить (уменьшить) в несколько раз, то ее среднее увеличится (уменьшится) в такое же число раз;

г) сумма отклонений статистических данных совокупности от их точного среднего всегда равна нулю:

2. Среднее квадратическое (или стандартное) отклонение . Основной мерой статистического измерения изменчивости признака у членов совокупности служит среднее квадратическое отклонение (сигма) или, как часто ее называют, стандартное отклонение. Теория вариационной статистики показала, что для характеристики любой генеральной совокупности, имеющей нормальный тип распределения достаточно знать два параметра: среднюю арифметическую и среднее квадратическое отклонение. Эти параметры заранее не известны и их оценивают с помощью выборочной средней арифметической и выборочного стандартного отклонения, которые вычисляются при обработке случайной выборки.

В основе среднего квадратического отклонения лежит сопоставление каждой варианты со средней арифметической данной совокупности. Так как в совокупности всегда будут варианты как меньше, так и больше, чем она, то сумма отклонений ), имеющих знак " - ", будет погашаться суммой отклонений, имеющих знак Отклонение вариант от своей средней арифметической выражает изменчивость признака. Если бы изменчивость признака у членов совокупности отсутствовала, тогда разность . Но т.к. всегда равна нулю, то для измерения изменчивости берут отклонение в квадрате, т.е. Если просуммировать квадраты отклонений, то эта сумма не будет равна нулю. А чтобы получить коэффициент, способный измерить изменчивость, берут среднее отклонение из выражения:

(2)

Величина называется дисперсией. Тогда среднее квадратическое отклонение имеет следующую формулу:

Свойства среднего квадратического (стандартного) отклонения:

1. Стандартное отклонение всегда измеряется в тех же единицах измерения, что и основные варианты. 2. Чем больше , тем больше изменчивость признака. 3. В вариационных рядах с нормальным распределением частот 99,7% всех членов совокупности находится в границах от , которые отстоят от средней арифметической на величину от . За пределами находятся только 0,3% всех членов совокупности. 4. При вычислении стандартное отклонение определяют с точностью на один десятичный знак больше, чем точность, которую применяют для вычисления средней арифметической для того же ряда.

3. Стандартная ошибка средней арифметической или ошибка репрезентативности характеризует колебания средней. При этом необходимо отметить, что чем больше объем выборки, тем меньше разброс средних величин.

Стандартная ошибка средней вычисляется по формуле: (5)

В современной научной литературе средняя арифметическая представляется вместе с ошибкой репрезентативности:

. (6)

4. Коэффициент вариации (V). Изложенные выше характеристики совокупности (средняя арифметическая и среднее квадратическое отклонение) имеют один недостаток: они дают показатель изменчивости признака в именованных величинах, а не в относительных. Поэтому сопоставление (или сравнение) разноименных признаков по этим параметрам невозможно.

В этом случае удобно пользоваться коэффициентом изменчивости признака, который выражается в относительных величинах, а именно в процентах, и вычисляется по формуле:

, (7)

Чем больше V, тем более изменчив признак. Значения коэффициента вариации, невыходящие за пределы 10%, принято считать нормальными.

Если V>20%, то выборка некомпактна по заданному признаку.

Основная литература: [1,2,3,4,5,6]

Дополнительная литература: [1,2]

Лекция №4 Тема: Основы теории тестов.

Тестом называется измерение или испытание, проводимое с целью определения состояния или способностей спортсмена.

К тесту можно отнести не всякое измерение, а только такое, которое отвечает определенным требованиям, а именно:

1. стандартность условий и процедур тестирования;

2. наличие системы (шкалы) оценок, с которой соотносятся результаты измерений;

3. надежность и информативность результатов измерения.

Процедура выполнения теста называется тестированием, численное выражение, полученное в ходе измерения является результатом тестирования.

В физическом воспитании и спорте в основном применяют двигательные (моторные) тесты. Результатами таких тестов могут быть или двигательные достижения (время, расстояние, число повторений), или физиологические и биохимические показатели. В зависимости от этого и от задач тестирования различают три группы двигательных тестов:

1. контрольные упражнения;

2. стандартные функциональные пробы;

3. максимальные функциональные пробы.

Тесты бывают гомогенные и гетерогенные. Гомогенные тесты, - в которых результат зависит преимущественно от одного фактора. Гетерогенными называются тесты, результаты которых зависят от двух и более факторов. Гетерогенных тестов значительно больше.

Оценка подготовленности спортсменов по одному тесту проводится крайне редко. Как правило, используется несколько тестов, которые называются батарей тестов.

Стандартизация измерительных процедур. Точность результатов тестирования во многом зависит от обеспечения стандартности условий и процедур тестирования. Для этого необходимо соблюдение требований:

1. режим дня, предшествующего тестированию должен строиться по одной схеме. В нем исключаются большие и средние 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 выполнения);

3. тестирование по возможности должны проводить одни и те же подготовленные люди;

4. схема выполнения теста не изменяется и остается постоянной от тестирования к тестированию;

5. интервалы между повторениями одного и того же теста должны ликвидировать утомление, возникающее после первой попытки;

6. спортсмен должен стремиться показать в тесте максимально возможный результат.

Надежностью теста называется степень совпадения результатов при повторном тестировании одних и тех же людей в одинаковых условиях.

Полного совпадения результатов при повторном тестировании добиться невозможно, т.к. испытуемый находится в момент испытания под воздействием множества разнонаправленных факторов (например, величины трения с точкой опоры, степени волевого усилия и т.п.).

Частным видом надежности является стабильность теста, т.е. воспроизводим ость результатов при повторных измерениях через определенное время. Повторное тестирование называют ретестом.

Стабильность теста может быть различной в зависимости от: 1) разновидности (варианта) тестового задания; 2) контингента испытуемых (пол, возраст, квалификация и т.п.); 3) величины временного интервала между тестом и ретестом (чем он больше, тем меньше стабильность.).

Определение надежности тестов в практической работе.

В большинстве случаев комплексный контроль проводится с помощью тестов, надежность которых уже определена ранее специалистами. Однако такие тесты не всегда могут использоваться во всех случаях тренерской работы, т.к. надежность многих из них была определена в определенных условиях у конкретного типа людей. Так, например, надежность такого теста как бег на 30м различна у квалифицированных спринтеров, баскетболистов, гимнастов, школьников и т.д. Кроме того, у тренера иногда возникают идеи проверить подготовленность спортсменов с помощью теста, созданного им самим или теста, в который внесены какие-либо изменения. Такие примеры довольно часто встречаются в спортивных единоборствах и играх. В этих случаях также необходима проверка тестов на надежность.

Самый простой способ проверки - визуальное сравнение первой и второй попытки в тесте для каждого спортсмена. Если результаты повторных измерений совпадают, значит использованный тест характеризуется высокой надежностью. Однако при этом мы получаем лишь качественную оценку: тест «надежен». Количественную меру надежности определяют в виде коэффициента надежности. При двух попытках коэффициент надежности совпадает с коэффициентом корреляции Пирсона.

Информативным называется тест, по результатам которого можно судить о свойстве (качестве, способности и т.п.), измеряемом в ходе контроля.

Если говорить об оценке подготовленности спортсменов, то наиболее информативным показателем является результат в соревновательном упражнении. Однако он зависит от большого количества факторов. Один и тот же результат могут позывать спортсмены, структура подготовленности которых различна. Для выявления ведущих факторов, от которых зависит результат в соревновательном упражнении, используются информативные тесты. Например, какие из перечисленных тестов информативны при оценке подготовленности теннисистов: время простой реакции, время реакции выбора, прыжок вверх с места, бег на 60м? Для ответа на этот вопрос необходимо знать методы определения информативности тестов. Их два: 1) логический ( содержательный); 2) эмпирический ( на основе количественных опытных данных).

Следует отметить, что не существует универсальных по своей информативности тестов. Информативность одного и того же теста для разных возрастно-половых групп и групп разного уровня подготовленности будет различна. Например, такой тест как бег на 100м информативно отражает скоростные качества спортсмена ( если речь идет о спортсмене высокой квалификации).Для спортсмена более низкого уровня мастерства- это тест скоростной выносливости.

Согласованность тестов характеризуется независимостью результатов тестирования от личных качеств лица, проводящего или оценивающего тест. Если результаты спортсменов в тесте, который проводят разные специалисты (эксперты, судьи) совпадают, то это свидетельствует о высокой степени согласованности теста. Это свойство теста зависит от совпадения методик тестирования у разных специалистов.

Эквивалентность тестов. Одно и то же двигательное качество (способность, сторону подготовленности) можно измерить с помощью нескольких тестов. Например, максимальную скорость - по результатам пробегания с ходу отрезков в 10, 20 или 30м. Такие тесты называют эквивалентными. Эквивалентность тестов определяется следующим образом: спортсмены выполняют одну разновидность теста (например, отжимание) и затем после небольшого отдыха вторую (например, подтягивание). Если результаты оценок совпадают (лучшие в подтягивании являются лучшими в отжимании), то это свидетельствует об эквивалентности тестов.

Основная литература: [1,2,3,4,5,6]

Дополнительная литература: [1,2]

Лекция №5 Тема: Основы теории оценок и норм.

Основные понятия.

Показанные спортсменами результаты (в частности, результаты тестов),

во-первых, выражаются в разных единицах измерения (время, расстояние и т.д.), и поэтому непосредственно не сопоставимы друг с другом;

во-вторых, сами по себе не указывают, насколько удовлетворительно состояние спортсмена ( например, время бега на 100м, равное 12.0 сек рассматривается как хорошее или плохое в зависимости от того, о ком идет речь).

Поэтому результаты превращают в оценки (очки, баллы, отметки, разряды и т.д.).

Последовательность действий при оценивании видна из приведенной схемы, в которую включены также этапы тестирования и измерения результатов теста.

Рис. Схема оценивания спортивных результатов и результатов тестов.

Не во всех случаях оценивание происходит по такой развернутой схеме. Порой промежуточное и итоговое оценивание сливаются.

Закон преобразования спортивных результатов в очки называют шкалой оценок.

Оценкой (или педагогической оценкой) называется унифицированная мера успеха в каком-либо задании, в частном случае – в тесте. Процесс определения оценок называется оцениванием. Он состоит из следующих стадий:

1. Подбирается шкала, с помощью которой возможен перевод результатов теста в очки.

2. В соответствии с выбранной шкалой результаты теста преобразуются в очки (баллы).

3. Полученные очки сравниваются с нормами, и выводится итоговая оценка.

Основные задачи оценивания:

1. по результатам оценивания сопоставляются разные достижения в соревновательных упражнениях;

2. сопоставляются достижения в различных видах спорта, уравниваются оценки за достижения одинаковой трудности в разных видах или дисциплинах.

3. создаются научно-обоснованные нормы.

Перевести результаты тестирования в баллы можно разными способами. На практике для этого часто используется ранжирование или упорядочение зарегистрированного ряда измерений.

Преобразование результатов тестирования в оценки проводится также помощью использования специальных шкал.

Шкала оценок может быть представлена:

• таблицей;

• графиком функции;

• математической формулой.

Все шкалы можно разделить на две группы:

1. Пропорциональные (линейные) шкалы.

2. Нелинейные шкалы.

Существует четыре типа таких шкал.

1. Пропорциональная шкала. При ее использовании равные приросты результатов в тесте поощряются равными приростами в баллах. Так, в этой шкале, уменьшение времени бега на 0.1с оценивается в 20 очков. Их получит спортсмен, бегавший 100м за 12.8 сек. и пробежавший эту дистанцию за 12.7 сек, и спортсмен, улучивший свой результат с 12.1 до 12 сек.

Она используется в современном пятиборье, конькобежном спорте, гонках на лыжах, лыжном двоеборье, биатлоне др.

2. Прогрессирующая шкала. Здесь равные приросты результатов оцениваются по-разному. Чем выше абсолютные приросты, тем больше прибавка в оценке. Так, за улучшение результата в беге на 100м с 12.8 до 12.7 сек. дается 20 очков, с 12,7 до 12.6 сек. –30 очков.

Применяется в плавании, отдельных видах лёгкой атлетики, в тяжёлой атлетике.

3. Регрессирующая шкала. В этой шкале равные приросты результатов в тестах также оцениваются по-разному, но чем выше абсолютные приросты, тем меньше прибавка в оценке. Так, за улучшение результатов в беге на 100м с 12.8 до 12.7 сек, дается 20 очков, с 12.7 до 12.6 сек. –18 очков, с 12.1 до 12.0 сек. – 4 очка.

Шкалы такого типа приняты в некоторых видах легкоатлетических прыжков и метаний.

4. Сигмовидная (или S- образная) шкала. Здесь выше всего оцениваются приросты в средней зоне, а улучшение низких или очень высоких результатов поощряется слабо. Так, за улучшение результатов с 12.8 до 12.7 и с 12.1 до 12.0 начисляется по 10 очков, а с 12.5 до 12.4 сек – 30 очков.

В спорте такие шкалы не используются, но они применяются при оценке физической подготовленности.

В спортивной практике наиболее часто применяются шкалы, для которых эквивалентными принято считать результаты в различных видах спорта, в равной степени доступные одинаковому проценту спортсменов одного возраста и пола. Исходя из этого, считают все мировые рекорды эквивалентными, независимо от вида спорта, и оценивают их одинаковым числом очков, например 100. Составив список сильнейших спортсменов по каждому виду спорта, считают эквивалентными также сотые результаты, т.е. всем таким спортсменам начисляют один балл.

Каждая из этих шкал имеет свои достоинства, так и недостатки. Рассмотрим несколько примеров использования шкал.

Пример первый. Известно, что разносторонне физически подготовленным человеком считается тот, кто хорошо бегает, плавает, прыгает, подтягивается и т.д. Оценка результатов в этих упражнениях должна не только объективно отразить уровень подготовленности, но и настроить человека на совершенствование своей физической подготовленности. Она может проводиться с помощью следующих шкал:

1.Сигмовидной. В этом случае, чтобы получить максимально возможную сумму баллов в комплексе тестов, нужно показывать в каждом из них средние результаты. Если же в одном-двух тестах результаты будут предельные, а в остальных низкие, суммарная оценка уменьшится. При такой шкале оценок нельзя иметь низкие результаты в каких-либо тестах - они будут резко снижать сумму баллов.

У этой шкалы есть и недостатки: если человек показывает высокие результаты во всех тестах, то оценки перестают стимулировать его; достижения в тестах растут быстрее, чем оценки за них.

2. Пропорциональной. В этой шкале нет предыдущего недостатка. Стимул получить большую оценку за более высокий результат сохраняется во всем диапазоне достижений. Плохо в этой шкале другое: низкие результаты, например, в плавании, можно компенсировать высокими в беге. В этом случае говорить о разносторонней физической подготовленности не приходится.

Пример второй. В тех случаях, когда возникает необходимость поощрить подготовку спортсменов высокого класса (например, МСМК) используется прогрессирующая шкала.

Этот же критерии, но примененный к оценкам результатов первенства города, будет неэффективным: основной контингент участников – спортсмены - разрядники принесут меньше очков, чем один спортсмен высокого класса, что снизит массовость.

Пример третий. Спортивные многоборья создавались как виды, в которых нужно показывать высокие результаты в разных спортивных упражнениях. Оценивать достижения здесь лучше всего по регрессирующей шкале, и вот почему. Пока результаты во всех видах невысоки, приросты в баллах значительны. На уровне высшего спортивного мастерства регрессирующая шкала будет стимулировать тренировочную работу в отстающих видах: недобор очков в них оказывается большим, чем дополнительные очки за очень высокие достижения в одном-двух видах многоборья.

Выбор и обоснование критериев.

Оценка, как унифицированный измеритель спортивных результатов, может быть эффективной, если она справедлива и с пользой применяется в практике. Это зависит от критериев, на основе которых оцениваются результаты. При выборе критериев следует иметь в виду вопросы: 1) какие результаты должны быть положены в нулевую точку шкалы и 2) как оценивать промежуточные и максимальные достижения.

Целесообразно использование следующих критериев:

1. Равенство временных интервалов, необходимых для достижения результатов, соответствующих одинаковым разрядам в разных видах спорта.

2. Равенство объемов нагрузок, которые необходимо затратить на достижение одинаковых квалификационных норм в разных видах спорта.

3. Равенство мировых рекордов в разных видах спорта.

4. Равные соотношения между числом спортсменов, выполнивших разрядные нормы в разных видах спорта.

Применение шкал оценок в практике.

Для оценок результатов тестирования используется несколько шкал:

1 . Стандартная шкала. В основе ее лежит пропорциональная шкала. Свое название она получила потому, что масштабом в ней служит стандартное (среднеквадратическое) отклонение. Наиболее распространена Т-шкала. Здесь средний результат приравнивается к 50 очкам, а вся формула выглядит следующим образом:

г де Т- оценка результата в тесте

х - показанный результат

- средний результаты, - стандартное отклонение.

В мировой практике используются и другие стандартные шкалы.

2. Перцентильная шкала.

В основе этой шкалы лежит следующая операция: каждый спортсмен из группы получает за свой результат (в соревнованиях или тестах) столько очков, сколько процентов спортсменов он опередил. Таким образом, оценка победителя 100 очков, оценка последнего – 0 очков. Перцентильная шкала наиболее пригодна для оценки результатов больших групп спортсменов. В таких группах статистическое распределение результатов нормальное (или почти нормальное). Это значит, что очень высокие и низкие результаты показывают единицы из группы, а средние - большинство.

Главное достоинство этой шкалы - простота. Единственное, что здесь нужно вычислить - какое количество результатов спортсменов укладывается в один перцентиль (или сколько перцентилей приходится на одного человека). Перцентиль- это интервал шкалы. При 100 спортсменах в одном перцентиле один результат; при 50 – один результат укладывается в два перцентиля (т.е. если спортсмен обошел 30 человек, он получает 60 очков).

Перцентильные шкалы относятся к сигмовидным шкалам. Простота обработки результатов и наглядность этой шкалы обусловили ее широкое применение в практике.

3. Шкала ГЦОЛИФКа. Рассмотренные выше шкалы используются для оценки результатов группы спортсменов, и цель их применения заключается в определении межиндивидуальных различий (в баллах). В практике спорта тренеры постоянно сталкиваются еще с одной проблемой: оценка результатов периодического тестирования одного и того же спортсмена в разные периоды цикла или этапа подготовки. Для этого предложена шкала ГЦОЛИФКа, выраженная в формуле:

где: К — оценка результата в баллах или очках.

Смысл такого подхода заключается в том, что результат теста рассматривается не как отвлеченная величина, а во взаимосвязи с лучшим и худшим результатами, показанными в этом тесте спортсменом. Лучший результат всегда оценивается в 100 очков, худший в 0 очков. Эту шкалу целесообразно применять для оценки вариативных показателей.

Нормой в спортивной метрологии называется граничная величина результатов теста, на основе которой производится классификация спортсменов. Есть официальные нормы (например, разряды в ЕСК) и неофициальные (их устанавливают тренеры или специалисты в области спортивной тренировки) для классификации спортсменов по каким- либо качествам (свойствам, способностям).

Существует три вида норм: 1) сопоставительные; 2) индивидуальные; 3) должные.

1. Сопоставительные нормы устанавливаются после сравнения достижений людей, принадлежащих к одной и той же совокупности. Сопоставительные нормы ранжируют людей внутри совокупности, но ничего не говорят о совокупности в целом. Эти нормы можно разрабатывать непосредственно на основе показателей средних величин и стандартов. Например, в таблице 1 приведены 7 классификационных групп, границы которых определяются средним квадратическим отклонением. Нормы такого рода удобны тем, что сразу ясно, какому проценту исследуемых лиц они посильны.

Таблица 1. Возможные градации оценок и норм.

В практике физического воспитания широко распространены возрастные нормы. Эти нормы относятся к сопоставительным нормам.

Реализация такого подхода приведена в таблице №2:

Таблица №2. Классификация мужчин по уровню работоспособности (по К. Куперу).

Градация	Уровень	МПК, мл/кг, мин
1	Очень слабый	28.0 и менее
2	Слабый	28.1 – 34.0
3	Средний	34.1 – 42.0
4	Хороший	42.1 – 52.0
5	Отличный	Свыше 52.1

2. Индивидуальные нормы основаны на сравнении показателей одного и того же спортсмена в разных состояниях. Эти нормы имеют исключительно важное значение для индивидуализации тренировки во всех видах спорта. Необходимость их определения возникла вследствие различий в тренированности спортсменов. Градация индивидуальных норм устанавливается с помощью тех же статистических процедур. За среднюю норму здесь можно принимать показатели тестов, соответствующие среднему результату в соревновательном упражнении.

3. Должные нормы устанавливаются по основанию требований, которые предъявляют человеку условия жизни, профессия и т.д. Поэтому во многих случаях они опережают действительные показатели. В спортивной практике должные нормы устанавливаются так: 1) определяются информативные показатели подготовленности спортсмена; 2) измеряются результаты в соревновательном упражнении и соответствующие им достижения в тестах; 3) рассчитывается уравнение регрессии типа у= кх + в, где x – должный результат в тесте, а у – прогнозируемый результат в соревновательном упражнении. Должные результаты в тесте и являются должной нормой: ее необходимо достичь, и только тогда можно будет показывать запланированный результат в соревнованиях.

Требования к пригодности норм:

1. Если нормы пригодны только для той совокупности, для которой разработаны, такая пригодность называется релевантностью, а нормы — релевантными.

2. Если нормы установлены при обследовании типичной выборки исследуемых, т.е. пригодны для всей генеральной совокупности, они называются репрезентативными.

3. Нормы должны быть современными, т.е. пересматриваться один раз в 4 года.

Основная литература: [1,2,3,4,5,6]

Дополнительная литература: [1,2]

Лекция №6 Тема: Метрологические основы контроля за физическим состоянием спортсменов.

Физическое состояние спортсмена характеризуется:

1) уровнем телосложения и составом тела;

2) состоянием здоровья;

3) уровнем развития двигательных качеств.

Телосложение и состав тела. Размеры и геометрия человеческого тела оказывают влияние на способность к двигательным достижениям. Общие принципы, правила и методика измерения показателей, характеризующих телосложение спортсмена, представлены в специальной литературе (Э.Г. Мартиросов, 1982).

Измерение размеров тела (антропометрические измерения) включает длиннотные, обхватные размеры, измерение диаметров, кожно-жировых складок. Анализ состава тела включает определение таких компонентов как воды, жира, тощей массы. Часто бывают, необходимы данные о физической зрелости молодых людей, включающие определение стадии полового созревания, определение костного возраста.

На этих измерениях основаны несколько индексов телосложения. Весьма полезным из них является весо-ростовой или пондеральный индекс (РI), предложенный Хирата (1972):

P I= ∛W /H • 1000,

где W- вес тела (кг), Н – длина тела (см).

Индекс Брока: W=H(см)- 100; индекс Кетле: W(г) /H(см), нормой является 350-450г/см.

Более точно соответствие нормальному телосложению определяют с помощью нормографа.

Показатели, характеризующие телосложение спортсмена, рассматриваются как критерии, пригодные для оценки двигательных (потенциальных) возможностей спортсмена и как критерии, на основе которых можно управлять динамикой нагрузок (т.е. являются информативными).

Установлено, что длина тела - информативный показатель в волейболе, гандболе и баскетболе. Длина тела и длина рук - информативны в академической гребле.

В беговых видах лёгкой атлетики (особенно в беге на средние и длинные дистанции) для контроля можно использовать такой показатель, как относительная длина ноги (L отн.). Он рассчитывается по формуле:

Lотн= L / H,

где L - длина ноги, Н- длина тела. У лучших бегунов мира этот показатель составляет 0.53- 0.55.

В практике контроля получили широкое распространение показатели, характеризующие: 1) плотность тела спортсменов; 2) соотношение между жировой и мышечной массой.

Определяют их следующим способом. При гидростатическом взвешивании спортсмена помещают на весы, стоящие в ванне. При этом вода должна полностью покрыть его. Зная массу и обьем вытесненной телом спортсмена воды, расчитывают плотность тела. Полученное значение подставляют в формулу Брозека (1963):

% жира = 100 (4.570 / плотность – 4.142).

Информативным показателем является также сумма измерений следующих кожно-жировых складок: 1)над трицепсом; 2) над бицепсом; 3) предплечья; 4) под лопаткой; 5) над подвздошной костью; 6) на внутренней и внешней стороне бедра; 7) на голени.

Установлено, что показатели, характеризующие объем жировой массы, меньше у спортсменов высокой квалификации. Например, у выдающихся бегунов марафонцев % жира равен 4.3 ±3.0; у хороших бегунов –6.1±4.0; у средних бегунов – 8.2± 2.8. Причем эти различия отмечаются уже в детском возрасте: у начинающих 8- летних бегунов с хорошими результатами (например, они пробегают за 9 минут 1803±77м) 17.5% жира в массе тела. У тех, чьи результаты хуже (1448±88м), объем жира 20%.

Информативным показателем является объем жира и по критерию «величина нагрузки» - чем она больше, тем меньше % жира.

Контроль за физической подготовленностью спортсмена.

Контроль за физической подготовленностью включает измерение уровня развития двигательных качеств. Возможны три варианта тестирования:

1) комплексная оценка физической подготовленности;

2) оценка уровня, и структуры какого - либо одного качества;

3) оценка уровня одного из проявления качества.

Тесты, используемые для контроля за физической подготовленностью, должны удовлетворять основным требованиям к тестам. Дополнительными требованиями к этим тестам являются:

1) техника выполнения тестов должна быть сравнительно простой и не оказывать существенного влияния на их результат;

2) тесты должны быть хорошо освоены, чтобы основное внимание спортсмен мог сосредоточить на достижении максимального результата, а не на технике выполнения.

А) Контроль за временем реакции.

Время выполнения любого физического упражнения с реагированием на сигнал обычно складывается из двух величин: 1) времени реакции (ВР) и 2) времени движения (ВД). Вклад ВР в результат не одинаков в различных видах спорта. Так, в циклических видах он незначителен (например, в беге на 100 метров он составляет 2-3%, а в беге на 1000 метров – 0.02%). В спортивных играх и единоборствах «удельный вес» ВР наибольший. Поэтому быстрота реагирования в спортивных играх и единоборствах информативна, и ее обязательно нужно контролировать.

Различают простые и сложные реакции. Время простой реакции измеряют в лабораторных условиях и в условиях соревновательной деятельности. В лабораторных условиях ВР (простой) измеряется с помощью хронорефлексометров.

Сигнал (звуковой, световой или тактильный), а также способ ответа на него должны быть стандартизированы.

В соревновательных условиях измерение простой реакции зависит от особенностей старта. Например, в спринте в стартовые колодки помещаются контактные датчики. Стартовый пистолет, датчики и времяизмерительное устройство (ВИУ) соединены между собой. Выстрел пистолета запускает ВИУ, а замыкание (или размыкание) стартового контакта останавливает его.

Время сложной двигательной реакции в соревновательных условиях зарегистрировать очень сложно. Поэтому его измеряют в лабораторных условиях.

В лабораторных условиях время реакции выбора (ВРВ) измеряют, демонстрируя спортсмену слайды с игровыми или боевыми ситуациями. Оценив ситуацию, спортсмен реагирует либо нажатием кнопки, либо словесным отчетом, либо специальным действием. Каждой кнопке соответствует определенный игровой прием. Начало экспозиции слайда запускает ВИУ, нажатие кнопки останавливает его.

Результатами такого тестирования являются ВР и точность принятого решения, (эталон точности определяется экспертами).

Измерение времени реакции на движущийся объект проводится так: в поле зрения спортсмена внезапно появляется объект ( мяч, шайба, вылетающие из-за ширмы, точка на экране дисплея и т.д.), на который он должен реагировать определенным движением.

На ВР влияют такие факторы, как возраст, квалификация, состояние спортсмена в момент измерения, тип сигнала, сложность и освоенность ответного движения и т.д. В связи с этим вариативность ВР очень значительна, особенно у новичков. Поэтому надежность тестов, результат которых – ВР невелика.

Информативность показателей ВР высокая, если:

А) ВР является существенным элементом соревновательной деятельности;

Б) удельный вес ВР в общем времени движения достаточно велик;

В) способ реагирования в тесте близок к реагированию в соревновательных условиях.

Контроль за быстротой движений.

Осуществляется двумя способами: ручным (с помощью ручного пружинного или электронного секундомера) и автоматическим (с помощью элекромеханических спидографов, фотоэлектронных установок, лазеров и т.п).

Регистрация времени ручным секундомером наиболее простой способ, но имеет ряд недостатков;

1) значительную погрешность;

2) зависимость результатов измерений от умения и ВР секундометриста; 3) результат измерения - это сумма ВР и ВД, но узнать их значения при измерении ручным секундомером нельзя;

4) нельзя также измерить мгновенные значения скорости в любой точке движения;

5) и, наконец, наиболее существенный недостаток: такой секундомер нельзя включить в автоматизированную систему контроля.

Надежность и согласованность такого измерения в среднем невелика.

В значительной мере этих недостатков лишены автоматически ВИУ. Самым простым из них является электромеханический спидограф, но он наименее точен (погрешность составляет до 5-7%). Более предпочтительна в этом смысле фотоэлектронная установка. Наиболее точными для измерения скорости бега являются лазерные устройства. Они позволяют получать:

1) график динамики скорости спринтерского бега;

2) длину и частоту шагов в беге;

3) время опорных и полетных фаз.

Кроме того, можно получить и расчетные показатели: отношение длительности опоры ко времени полета, длине и частоте шагов и т.п.

Добротность тестов скоростных качеств (качество теста, характеризующееся высокой надежностью, информативностью, согласованностью, эквивалентностью).

Надежность тестов времени движении зависит от:

1) их сложности;

2) от степени освоенности. Наиболее надежны простые в координационном отношении тесты (например, бег с максимальной скоростью на 15-40м).

Все тесты, измеряющие время простой неспецифической реакции эквивалентны.

Нет корреляции между показателями простых специфических реакций, сложных реакций.

Невелика зависимость между элементарными и комплексными формами проявления скоростных качеств. Комплексная оценка скоростных качеств должна включать измерение ВР, времени достижения V макс и ее уровень в специфических тестах.

Б) Контроль за силовыми качествами.

От уровня развития силы зависят достижения практически во всех видах спорта. Поэтому методам контроля за силой уделяется большое внимание. Первые механические устройства для измерения силы человека были созданы еще в XYII веке.

При контроле за силовыми качествами учитывается три группы показателей:

1. Основные:

А) мгновенные значения силы в любой момент движения, в частности максимальную силу (F max).

Б) среднюю силу (F ср.)

2. Интегральные – импульс силы (I)

3. Дифференциальные – градиент силы F (t)

Максимальная сила характеризует: а) абсолютную силу, проявляемую без учета времени; б) силу, время действия которой ограничено условиями движения (например, F max отталкивания в беге.).

Импульс силы (I) характеризует силовые качества в ударных движениях (в боксе, по мячу и т.д.).

Средняя сила- это условный показатель, равный частному от деления импульса силы на время ее действия:

F cp. = I /t