Раздел 1. Теоретические основы спортивной метрологии

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Ухтинский государственный технический университет» (УГТУ)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

М. И. Бочаров

 

СПОРТИВНАЯ МЕТРОЛОГИЯ

 

 

Учебное пособие

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ухта 2012

 

 

УДК 796.015.865

ББК 75.1я73

Б 86

 

 

Бочаров, М. И.

Спортивная метрология [Текст]: учеб. пособие / М. И. Бочаров. – Ухта: УГТУ, 2012. – 156 с.

 

ISBN 978-5-88179-682-2

 

В учебном пособии изложены основные методологические и методические положения учебной дисциплины «Спортивная метрология». Описаны концептуальные основы спортивной метрологии и теории управления, математический аппарат, технические средства контроля, способы измерений в спорте и физическом воспитании, метрологические аспекты контроля за состояниями спортсмена, элементы прогнозирования, отбора и метрологического обеспечения в спорте. Представлены материалы для самоконтроля знаний, математические таблицы, словарь наиболее распространённых терминов, список рекомендуемой литературы. Пособие предназначено студентам (бакалаврам, магистрам), аспирантам, научным сотрудникам, преподавателям, тренерам как базовый теоретический материал к выполнению исследовательских работ в области физической культуры, спорта и физической реабилитации.

 

Учебное пособие рекомендуется к изданию Редакционно-издательским советом Ухтинского государственного технического университета.

 

Рецензенты: М. В. Балыкин – заведующий кафедрой адаптивной физической культуры Ульяновского государственного университета, профессор, д.б.н.; А. Д. Викулов – декан факультета физической культуры Ярославского государственного педагогического университета, профессор, д.б.н.

 

 

© Ухтинский государственный технический университет, 2012

© Бочаров М. И., 2012

 

ISBN 978-5-88179-682-2

 

 

ОГЛАВЛЕНИЕ

 

	ВВЕДЕНИЕ …………………………………………………….	4
Раздел 1.	ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ СПОРТИВНОЙ МЕТРОЛОГИИ ………………………………………………...	6
1.1.	Общие понятия о функциональной системе...……………….	6
1.2.	Спортивная тренировка как процесс управления ……………	10
1.3.	Общие основы измерений ………………………………..........	12
1.4.	Свойства функциональной системы ………………………….	14
1.5.	Шкалы измерений ……………………………………………...	16
1.6.	Единицы измерений …………………………………………...	19
1.7.	Точность измерений …………………………………………...	21
1.8.	Некоторые методы вариационной статистики ……………….	24
1.9.	Основы теории тестов …………………………………………	31
1.10.	Основы теории оценок ………………………………………...	36
1.10.1.	Шкалы и варианты оценок …………………………………….	36
1.10.2.	Разновидности норм сравнения ……………………………….	41
1.11.	Основы квалиметрии ……………………………………..........	44
1.12.	Основные подходы к изучению качества  исполнительского мастерства …………………………………	49
Раздел 2.	ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА КОНТРОЛЯ В СПОРТЕ …….	58
2.1.	Технические средства ………………………………………….	58
2.2.	Информационно-техническое обеспечение ………………….	61
2.3.	Тренажёры в спорте ……………………………………………	62
2.4.	Средства дозирования нагрузки ………………………………	63
Раздел 3.	МЕТРОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ КОНТРОЛЯ В СПОРТЕ.	71
3.1.	Основные характеристики контроля в спорте ……………….	71
3.2.	Характеристика разрядных норм и требований ……………..	73
3.3.	Контроль за соревновательной деятельностью ……………...	73
3.4.	Контроль за техникой и тактикой …………………………….	75
3.5.	Контроль за физической подготовленностью …………..........	83
3.5.1.	Контроль за скоростными качествами …………………..........	83
3.5.2.	Контроль за силовыми качествами …………………………...	90
3.5.3.	Контроль за выносливостью …………………………………..	93
3.5.4.	Контроль за гибкостью ………………………………………...	98
3.5.5.	Контроль за ловкостью ………………………………………...	101
3.6.	Контроль за объёмом и интенсивностью нагрузки ………….	103
3.7.	Контроль за функциональной подготовленностью ………….	107
3.8.	Оперативный, текущий и этапный контроль ………………...	113
3.9.	Отбор и прогнозирование в спорте …………………………...	121
3.10.	Метрологическое обеспечение в спорте ……………………...	129
Раздел 4.	МАТЕРИАЛ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ ЗНАНИЙ …………...	131
Приложение 1. Математические таблицы ………………………………............		142
Приложение 2. Глоссарий ………………………………………………………..		146
Рекомендуемая литература …………………………………………………........		154

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Спортивная метрология, являясь частью общей метрологии (наука об измерениях), развивается как научная и учебная дисциплина. Её специфические задачи выходят за рамки общей метрологии. Так, в физическом воспитании и спорте, помимо обеспечения измерения физических величин, таких как длина, масса и т. д., подлежат измерению эргометрические, педагогические, техникотактические, психологические, медико-биологические, социальные показатели, которые по своему содержанию не относятся к чисто физическим. В общей метрологии нет методик их измерений, что предопределило разработку специальных приёмов биометрии, результаты которых позволяют всесторонне, количественно изучать характер тренировочных воздействий, поведения и уровень подготовленности лиц, занимающихся физической культурой и спортом.

Особенностью спортивной метрологии является то, что в ней термин «измерение» трактуется в самом широком смысле слова, т. к. в спортивнопедагогической практике недостаточно измерить только физические величины, а порой требуется оценить отдельные компоненты технических, тактических действий, эстетическую выразительность, разные проявления красоты исполнительского мастерства спортсмена и многие другие характеристики и величины.

Контроль в физической культуре и спорте начинается с измерений, для этого нужно знать: что измерять, как измерять и какие измеряемые показатели являются наиболее информативными. Кроме того, нужно знать и уметь пользоваться методами математической статистики для обработки полученных результатов.

Изучаемыми величинами являются, как правило, варьирующие признаки. Например, с течением времени изменяется состояние физических качеств, психофизиологических и других функций, определяющих тренированность спортсмена. Изучение подобных закономерностей и установление связей позволяют тренеру-педагогу оценивать, например, адекватность тренировочных нагрузок, состояние подготовленности спортсмена и др.

Таким образом, предметами спортивной метрологии являются измерения и контроль в физическом воспитании и спорте. В современной теории и практике спорта измерения широко используются для решения самых разнообразных задач управления подготовкой спортсмена. Это может касаться изучения биомеханических параметров техники движения, физиологических и биохимических основ обеспечения работоспособности, энергетической стоимости мышечной работы разной мощности, физического развития с целью профориентации, оценки психофункционального состояния спортсмена на разных этапах тренировочного процесса и пр.

Основная цель курса «Спортивная метрология» – приобрести знания, умения и навыки измерений, а также опыт анализа полученных результатов исследования в физическом воспитании и спорте. Только глубокие знания метрологических основ контроля в спорте, а также особенностей спортсмена как объекта наблюдения позволят наиболее точно измерять разные проявления его деятельности и состояния.

В общем представлении спортивная метрология состоит из двух частей – теория и техника измерений. В результате изучения курса студенты должны:

1) иметь представление о метрологических основах современной теории и практики контроля в физическом воспитании и спорте;

2) знать теоретическое обоснование контроля в физическом воспитании и спорте, содержание и методы контроля за физической, технической, тактической и психологической подготовкой;

3) уметь решать задачи в области измерений, проводить измерения, определять ошибки измерений, анализировать, оценивать и интерпретировать результаты измерений, разрабатывать стратегию принятия решений;

4) приобрести практические навыки работы с измерительной аппаратурой, персональным компьютером, овладеть математическими методами обработки результатов измерения, уметь применять полученные знания и навыки на практике.

Настоящее учебное пособие содержит современные научно-методические сведения, внедрение которых в учебный и учебно-тренировочный процесс будет способствовать повышению качества образования бакалавров, магистров, научных работников в сфере физической культуры и спорта, а также улучшению технологии подготовки квалифицированных спортсменов, совершенствованию системы физической реабилитации и рекреации.

 

 

 

 

 

 

Общие основы измерений

 

В ряде наук (например, физиология, биомеханика, психология и др.) измерения являются одним из основных способов познания закономерностей функционирования систем организма. Особую значимость измерений для науки подчёркивали многие учёные: «Измеряй всё доступное измерению и делай доступным всё недоступное ему» (Г. Галилей); «Наука начинается с тех пор, как начинает измерять, точная наука немыслима без меры» (Д. И. Менделеев).

В спортивной науке и практике используются почти все существующие виды и методы измерений (радиоэлектронные, оптикоэлектронные, биофизические, биохимические, ультразвуковые, лазерные, морфометрические, гистологические, генетические и др.). Они используются для решения самых разнообразных задач комплексного контроля, отбора, прогнозирования, управления процессом подготовки спортсменов, а также занимающихся массовыми формами физической культуры и профессионально-прикладной физической подготовкой.

Измерения различают по способу получения информации, по характеру измеряемой величины, по количеству измерительной информации, по отношению к единицам измерения. По способу получения информации измерения разделяют на прямые, косвенные и совместные.

Прямые измерения – это непосредственное выражение физической величины её мерой. Например, при определении длины сегмента тела по фотограмме линейкой происходит выражение искомой величины (количественного выражения значения длины) линейной мерой.

Косвенные измерения заключаются в определении искомого значения величины по результатам прямых измерений таких величин, которые связаны с искомой определённой зависимостью. Так, если измерить массу поднимаемой штанги, высоту на которую она поднимается и частоту подъёмов в минуту, то по известной функциональной зависимости можно рассчитать мощность.

Совместные измерения включают измерение двух и более неоднородных физических величин для определения зависимости между ними.

По характеру изменения измеряемой величины различают статистические, динамические и статические измерения. Статистические измерения связаны с определением числовых характеристик случайных процессов, например вариабельность ритма сердца и т. п. Динамические измерения связаны с такими величинами, которые претерпевают те или иные изменения, как, например, динамика частоты сердечных сокращений при мышечной работе. Статические измерения имеют место при относительном постоянстве измеряемой величины, например местоположение центра масс тела человека в положении стоя.

По количеству измерительной информации различают однократные и многократные измерения. Однократные измерения – это одно измерение данной величины, т. е. число измерений равно числу измеряемых величин. При таком измерении часто могут возникать погрешности, особенно если данный признак обладает свойством высокой вариабельности (нестабильности), поэтому следует проводить не менее трёх однократных измерений и находить конечный результат в виде среднего арифметического значения. Многократные измерения характеризуются превышением числа измерений количества измеряемых величин. Преимущество таких измерений заключается в значительном снижении влияний случайных факторов на погрешность измерения.

 

Шкалы измерений

 

Существует множество определений «измерения», несколько отличающихся друг от друга в зависимости от точки зрения исследователя. Общим для всех определений является следующее: измерение есть приписывание чисел вещам в соответствии с определёнными правилами. Измерить рост человека – значит приписать число расстоянию между макушкой головы и подошвой ног, найденному с помощью линейки. Измерение коэффициента интеллектуальности студента – это присвоение числа характеру ответной реакции, возникающей у него на группу типовых задач. Измерение преобразовывает определённые свойства наших восприятий в известные, легко поддающиеся обработке вещи, называемые числами. Каким безынтересным был бы мир, если бы мы не измеряли! Разве не полезно физику знать, что сталь плавится при высокой температуре, а путешественнику, что Сочи – это «город, вытянутый вдоль побережья Чёрного моря»? Известно, какую важную роль играет измерение в физиологических, педагогических и психологических исследованиях в спорте.

Представление о «шкалах измерений» образует полезную группу понятий. В спортивной практике наибольшее распространение получили четыре шкалы измерений: шкала наименований, шкала порядка, шкала интервалов, шкала отношений. Каждая из них специфична, имеет своё практическое приложение, способ и принцип измерения, свой набор математических процедур. В общем представлении это показано в таблице 1.

Шкала наименований (номинальные измерения).Номинальное измерение – присвоение обозначения или обозначений. Схема классификации видов в биологии – примеры номинальных измерений. В медико-биологических науках часто кодируют «пол», обозначая индивидов женского рода нулем, а мужского – единицей. Мы выполнили бы номинальное измерение, если бы присвоили число 1 коми, 2 – грузинам, а 3 – евреям. Равна ли одному еврею сумма одного коми и одного грузина (1 + 2 = 3)? Конечно, нет.

Таблица 1

Шкалы измерений

 

Шкала	Основные принципы	Методы статистики	Примеры
наименований	установление равенства	число случаев, мода, корреляция	нумерация спортсменов в команде; результаты  жеребьёвки
порядка	установление соотношений «больше» или «меньше»	медиана, ранговая корреляция, ранговые критерии, проверка гипотез	место, занятое на соревнованиях; результаты ранжирования спортсменов группой экспертов; оценка мастерства в баллах
интервалов	установление равенства интервалов	среднее, стандартное отклонение, корреляция	календарные даты; суставной угол
отношений	установление равенства отношений	коэффициент вариации, среднее геометрическое	длина, сила, масса, скорость и т. п.

 

Числа, которые мы присваиваем в номинальном измерении, обладают всеми свойствами любых других чисел. Мы может складывать их, вычитать, делить или просто сравнивать. Но если процесс присвоения чисел предметам представлял собой номинальное измерение, то наши действия с величиной, порядком и прочими свойствами чисел вообще не будут иметь никакого смысла по отношению к самим предметам, поскольку мы не интересовались величиной, порядком и другими свойствами чисел, когда присваивали их. При номинальных измерениях используется исключительно та особенность чисел, что 1 отличается от 2 или 4 и что если предмет А имеет 1, а предмет В – 4, то А и В различаются в отношении измеряемого свойства. Отсюда вовсе не следует, что в «В» содержится больше свойства, чем в «А».

Таким образом, шкала наименований служит для обнаружения и различения изучаемых объектов за счёт введения и присвоения ярлыков. Для удобства контроля за объектами ярлыки выражаются через числа. Например, нумерация игроков в баскетболе, футболе и т. п. Здесь цифровые значения не имеют строгого порядка и могут меняться местами. В шкале наименований нет отношений типа «больше-меньше», но это не значит, что её нельзя считать шкалой измерения. Имея некоторые ограничения в использовании, шкала наименований незаменима, например, при подсчёте частоты технических (или других) действий каждым спортсменом за период соревнования (тайма, матча и т. п.).

Шкала порядка называется ранговой, или неметрической. Шкала измерения может не иметь одинаковых интервалов между рангами. Она позволяет установить равенство или неравенство измеряемых объектов, а также определить характер неравенства в виде суждений: «больше-меньше», «лучше-хуже» и т. п. С помощь шкалы порядка можно измерять не только количественные, но и качественные показатели в баллах. Наибольшее распространение эти шкалы получили в педагогике, психологии, социологии.

Порядковые измерения возможны тогда, когда измеряющий может обнаружить в предметах различие степеней признака или свойства. В этом случае используется свойство «упорядоченности» чисел, и числа приписываются предметам таким образом, что если число, присвоенное предмету А, больше числа, присвоенного В, то это значит, что в А содержится больше данного свойства, чем в В.

Допустим, мы проранжировали гимнасток Машу, Дашу, Алису и Ольгу с точки зрения «исполнительского мастерства». Мы можем расположить их следующим образом: Ольга, Даша, Маша, Алиса. Порядковое измерение имеет место в том случае, когда мы присваиваем Ольге, Даше, Маше, Алисе соответственно номера 1, 2, 3 и 4. Заметим, что номера 0, 13, 21 и 45 тоже подошли бы, поскольку расстояние между двумя соседними номерами не имеет значения. Мы не можем себе представить, что измеритель в состоянии распознать, например, будет ли различие между «количеством» исполнительского мастерства Ольги и Даши больше или меньше разницы между исполнительским мастерством Даши и Маши. Поэтому не стоит придавать большого значения тому, что разница в оценках Ольги и Даши такая же, как и дистанция между Машей и Алисой.

В спортивной практике шкала порядка применяется для установления занятого места в соревнованиях, при оценке физической подготовленности, предпочтений технических и тактических действий спортсменом, используя ранговые критерии.

Не существует закона, запрещающего кому-либо складывать, вычитать, умножать и производить другие операции над числами, которые присвоены предметам в ходе порядкового измерения. Однако результаты этих операций могут и ничего не говорить о количествах анализируемого свойства, которым обладают предметы, соответствующие этим числам.

Шкала интервалов отличается строгой упорядоченностью чисел и определёнными интервалами между рангами. Интервальное измерение возможно, когда измеритель способен определить не только количество свойства в предметах, но также фиксировать равные различия между предметами. Для интервального измерения устанавливается единица измерения (градус, метр, сантиметр, грамм и т. д.). В этой шкале нулевая точка выбирается произвольно. Например, при измерении угла в суставе точкой отсчёта может быть нуль или любое начальное значение в градусах, так же как при измерении температуры, потенциальной энергии поднятого груза может произвольно определяться начальная точка. Важная особенность интервального измерения состоит в том, что оцениваемое свойство предмета вовсе не пропадает, когда результат измерения равен нулю. Использование шкалы интервалов даёт ответ на вопрос «на сколько больше или меньше?» изменился измеряемый признак или свойство предмета.

Шкала отношений отличается строгой определённостью нулевой точки. Здесь нулевая точка не произвольна, а указывает на полное отсутствие измеряемого свойства. Измеритель может заметить отсутствие свойства и имеет единицу измерения, позволяющую регистрировать различающиеся значения признака. Равные различия чисел, присвоенные при измерении, отражают равные различия в количестве свойства, которым обладают оцениваемые предметы. Кроме того, раз нулевая точка не произвольна, а абсолютна, то не лишено смысла утверждение, что у А в два, три или четыре раза больше свойства, чем у В.

Длина и масса тела являются примерами шкал измерения отношений. Нулевой длины тела человека вообще не существует, а мужчина длиной тела 180 см в два раза выше мальчика, имеющего 90 см. Шкала отношений называется так потому, что отношения чисел для неё существенны. Эти отношения можно интерпретировать как отношения значений свойств измеряемых объектов. Установление отношения применительно к точной интервальной шкале в терминах количества свойства в объектах не имеет смысла. Например, если 13 июля максимальная температура воздуха была 24°С, а 10 марта – 8°С, то неправильно говорить, что 13 июля была температура в три раза выше, чем 10 марта.

В спорте по этой шкале измеряют расстояние, силу, скорость и многие другие переменные. Универсальность шкалы отношений заключается в возможности измерения разности чисел, отсчитанных по шкале интервалов. Измеряя какую-либо величину, можно определить её отношение к соответствующей единице измерения (например, отношение массы штанги к массе тела, длины прыжка к длине сегмента тела и т. п.).

 

Единицы измерений

 

Чтобы сравнить результаты измерения, необходимо выразить их в одних и тех же единицах. Первая единая метрическая (десятичная) система мер разработана в конце XVIII в. В последующем была принята более совершенная Международная система единиц – СИ (от начальных слов System International).

Эта система в настоящее время включает семь независимых друг от друга основных единиц, из которых в качестве производных выводят (путём арифметических действий) единицы остальных физических величин. Например, единица длины (метр) и единица времени (секунда) – основные единицы, а единица скорости (метр в секунду) – производная.

Все производные величины имеют свои размерности. Размерностью называется выражение, связывающее производную величину с основными величинами системы при равном единице коэффициенте пропорциональности. Например, размерность длины – L, размерность времени – T; отсюда размерность скорости равна L/T = L · T^{- 1}, а размерность ускорения – L · T^{- 2}.

Помимо единиц измерения, входящих в систему СИ, есть также внесистемные единицы (час, минута, лошадиная сила, калория и др.), которые часто применяются для удобства. Эти единицы измерения могут быть построены из основных единиц системы (построенных по десятичному принципу) или вообще не иметь связей с единицами установленных систем (например, калория, миллиметры ртутного столба и др.).

 

Система единиц СИ

 

                   Основные единицы                                  Производные единицы

1. Длина – метр (м). Метр – длина, Площадь – квадратные метры (м²). 

равная 1650763,73 длины волны изотопа криптона (⁸⁶Кч) 1 дюйм = 2,54 см 1 фут = 30,48 см

 

 

 

 

 

 

2. Масса – килограмм (кг). Килограмм равен массе цилиндрической гири из платино-иридиевого сплава

1 фунт = 0,454 кг

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Двухмерная мера длины 1 фут ² = 0,0929 м²

1 а кр = 0,4047 гектара (га)

 

Объём – кубические метры (м³). Трёхмерная мера длины. Хотя литр не является единицей системы

СИ, объём часто измеряют в литрах (л)

1 мл Н₂О = 1 см³

1 л = 0,001 м³

 

Плотность – килограмм · кубические метры ^–1 (кг · м³). Масса на единицу объёма

 

Энергия, работа – джоуль (Дж). Энергия – способность выполнять работу; работа характеризует приложение силы на определённом расстоянии. 1 Дж = 1 Н · м

1 ккал = 4,183 кДж

1 кпм = 9,807 Дж

 

Сила – ньютон (Н). Один ньютон – сила, сообщающая телу массой 1 кг ускорение 1 м · с^-2 в направлении действия силы.

1 Н = 1 кг · м · с^-2

1 кг-силы = 9,81 Н

1 фунт-силы = 4,45 Н

 

Мощность – ватт (Вт).

 

 

3. Время – секунда (с). Единица времени, воспроизводимая цезиевыми эталонами частоты и времени (9,192,631,770 колебаний

излучения атома цезия)

 

 

 

 

4. Сила электрического тока – ампер (А). Интенсивность потока

заряженных частиц

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5. Температура – Кельвина (К). 

Мера скорости колебаний молекул. От точки замерзания до точки кипения – 100 К. К – абсолютный нуль

 

 

6. Количество вещества – моль. Количество вещества, содержащего такое же количество частиц, которое находится в 12 г (1 моль) изотопа 12 С

 

7. Сила света – свеча (св). Сила света 1/600 000 м² абсолютно чёрного тела при температуре 

затвердевания платины (2045 К) Частота – Герц (Гц). Количество колебаний в секунду. 1 Гц = 1 колебание · с^-1.

 

Скорость – (м · с^-1). Изменения положения тела во времени.

1 фут · с^-1 = 0,3048 м · с^-1 1 миля · ч^-1 = 0,447 м · с^-1 = 1,609 км · ч^-1

 

Электрическая ёмкость – фарада (Ф). Свойство проводимости и изоляции электрической системы, позволяющее накапливать электрический заряд, когда между проводниками

существует разница потенциалов

 

Сопротивление – ом (Ом). Трудность прохождения потока заряженных частиц через объект

 

Напряжение – вольт (В). Разница в чистом распределении заряженных частиц между двумя точками

 

Шкала Цельсия – (^оС).

0 ^оС = 273,15 К

 

Шкала Фаренгейта (^оФ) 0 ^оС = 32 ^оФ = 273,15 К

^о Ф = 1,8 ^оС + 32

 

Концентрация (моль · м^-3). Количество вещества в единице объёма

 

 

 

 

Люмен (Лм). Единица светового потока 

 

 

Совершенствование методов измерений в спорте всегда связано с введением новых единиц измерения. Так, точность измерения выносливости значительно повысилась с тех пор, как техника газового анализа выдыхаемого воздуха стала общедоступной и аэробные возможности спортсмена начали оценивать величиной максимального потребления кислорода в пересчёте на массу тела (мл/кг · мин^-1).

Точность измерений

 

Никакое измерение не может быть выполнено абсолютно точно, всегда содержится та или иная погрешность. Чем точнее метод измерения и измерительный прибор, тем меньше величина погрешности. Принято различать несколько видов погрешностей: основная и дополнительная, абсолютная и относительная, систематическая и случайная, которые необходимо учитывать при измерении в спорте.

Основная погрешность связана с методом измерения или измерительного прибора, которая имеет место в нормальных условиях их применения. Например, точность измерения прыжка в длину с помощью метра или рулетки; точность измерения времени пробегания короткой дистанции с помощью разных (механического или электронного) секундомеров будет не одинаковой, что обусловливается точностью самого средства измерения. Эта погрешность, как правило, указана в инструкции измерительного прибора.

Дополнительная погрешность вызвана отклонением условий работы измерительной системы от нормальных. Например, при существенных колебаниях (выше нормы) электрического напряжения в сети может возникать погрешность измерения. Другой пример – прибор, предназначенный для работы при комнатной температуре, будет давать неточные показания, если пользоваться им в условиях низких или высоких внешних температур. К дополнительным погрешностям относится и так называемая динамическая погрешность, обусловленная инерционностью измерительного прибора и возникающая в тех случаях, когда измеряемая величина колеблется выше технических возможностей регистрирующего устройства. Например, некоторые пульсотахометры рассчитаны на измерение средних величин частоты сердечных сокращений и не способны улавливать непродолжительные отклонения частоты от среднего уровня.

Величины основной и дополнительной погрешности могут быть представлены в абсолютных и относительных единицах.

Абсолютная погрешность равна разности между показанием измерительного пробора (А) и истинным значением измеряемой величины (А_о): Δ А = А – А _о.

Она измеряется в тех же единицах, что и измеряемая величина.

Относительной погрешностью называется отношение абсолютной погрешности к истинному значению измеряемой величины:   А  Δ А % = _ 100%.

 А 0 

Поскольку относительная погрешность измеряется в процентах, то знак абсолютной погрешности не учитывается.

Систематическая погрешность – это величина, которая не меняется от измерения к измерению. Поэтому она часто может быть заранее предсказана или, в крайнем случае, обнаружена и устранена по окончании процесса измерения. Определение систематической погрешности измерения возможно следующими способами: тарировка, калибровка измерительной аппаратуры или рандомизация.

Тарированием называется проверка показаний измерительных приборов путём сравнения с показаниями образцовых значений мер (эталонов) во всём диапазоне измеряемой величины.

Калибровкой называется определение погрешностей или поправка для совокупности мер. При тарировке и калибровке ко входу измерительной системы подключается источник эталонного сигнала известной величины. Например, процедура проверки чувствительности усилителя заключается в записи и регулировке амплитуды ответов каналов на подаваемое на вход напряжение, впоследствии сопоставляемое с амплитудой регистрируемых физиологических параметров. Другой пример – процедура проверки скорости движения бумаги на регистрирующем приборе с помощью счётчика времени.

Рандомизацией (от англ. random – случайный) называется превращение систематической погрешности в случайную. По методу рандомизации измерение изучаемой величины производится несколько раз (например многократные исследования физической работоспособности разными способами дозирования нагрузки). По окончании всех измерений их результаты усредняются по правилам математической статистики.

Случайные погрешности неустранимы ивозникают под действием разнообразных факторов, которые сложно заранее предсказать и учесть. Единственно, с помощью методов математической статистики можно оценить величину случайной погрешности и учесть её при интерпретации результатов измерения.

Кроме этого, необходимо учитывать ещё множество факторов, что представляет иногда довольно сложную задачу. При подготовке и проведении высокоточных измерений в метрологической практике учитывается влияние объекта измерения, субъекта (эксперта, или экспериментатора), средства измерения, условий измерения. Часть этих факторов исключается путём элементарных действий (см. выше).

Объект измерения должен быть достаточно изучен. Перед измерением необходимо представить себе модель исследуемого объекта, которая в дальнейшем, по мере поступления измерительной информации, может изменяться и уточняться. Чем полнее модель соответствует измеряемому объекту или исследуемому явлению, тем точнее измерение.

На качество измерений в спорте оказывают влияние множество переменных факторов: гелиогеофизические, биологические (внешние и внутренние), генетические, психологические, социально-экономические и мн. др.

Эксперт, или экспериментатор, вносит в процесс измерения элемент субъективизма, который по возможности должен быть уменьшен. Он зависит от квалификации экспериментатора, его психофизиологического состояния, соблюдения эргономических требований при измерениях. Как правило, к измерениям допускаются лица, прошедшие специальную подготовку, имеющие соответствующие знания, умения и практические навыки. В отдельных случаях их действия должны быть строго регламентированы.

К числу влияющих факторов относятся также условия измерений. Сюда входят температура окружающей среды, влажность, атмосферное давление, электрические и магнитные поля, напряжение в сети питания, тряска, вибрация и др.

Приведённые классификации далеко не исчерпывают всего многообразия факторов, влияющих на результат измерения.

 

Основы теории тестов

 

Измерение (испытание), проводимое с целью определения состояния или способностей спортсмена, называется тестом. Не всякие измерения могут быть использованы как тесты, а только те, которые отвечают специальным требованиям: стандартность, наличие системы оценок, надёжность, информативность, объективность. Тесты, удовлетворяющие требованиям надёжности, информативности и объективности, называют добротными.

Процесс испытания называется тестированием, а полученные в итоге измерения числовые значения – результатом тестирования.

Тесты, в основе которых лежат двигательные задачи, называют двигательными, или моторными. В зависимости от задания, которое стоит перед исследуемым, различают три группы двигательных тестов (табл. 2).

Таблица 2

Основы теории оценок