Слово «метрология» в переводе с греческого означает «наука об измерениях» (metro - мера, logos - учение, наука). Любая наука начинается с измерений, поэтому наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства и требуемой точности является основополагающей в любой области деятельности.

Спортивная метрология - наука об измерениях в физическом воспитании и спорте. Специфика спортивной метрологии заключается в том, что объектом измерения является живая система - человек. В связи с этим спортивная метрология имеет ряд принципиальных отличий от области знаний, рассматривающей традиционные классические измерения физических величин. Специфику спортивной метрологии определяют следующие особенности объекта измерений:

• Изменчивость - непостоянство переменных величин, характеризующих физиологическое состояние человека и результаты его спортивной деятельности. Все показатели (физиологические, морфо-анатомические, психофизиологические и т. п.) постоянно меняются, поэтому необходимы многократные измерения с последующей статистической обработкой полученной информации.
• Многомерность - необходимость одновременного измерения большого числа переменных, характеризующих физическое состояние и результат спортивной деятельности.
• Квалитативность - качественный характер ряда измерений при отсутствии точной количественной меры.
• Адаптивность - способность приспосабливаться к новым условиям, что зачастую маскирует истинный результат измерения.
• Подвижность - постоянное перемещение в пространстве, характерное для большинства видов спорта и существенно усложняющее процесс измерения.
• Управляемость - возможность целенаправленного влияния на действия спортсмена в ходе тренировки, зависящего от объективных и субъективных факторов.

Таким образом, спортивная метрология не только занимается традиционными техническими измерениями физических величин, но и решает важные задачи управления тренировочным процессом:

• используется как инструментарий для измерения биологических, психологических, педагогических, социологических и других показателей, характеризующих деятельность спортсмена;
• представляет исходный материал для биомеханического анализа двигательных действий спортсмена.

Предмет спортивной метрологии - комплексный контроль в физическом воспитании и спорте, включающий в себя контроль за состоянием спортсмена, тренировочными нагрузками, техникой выполнения упражнений, спортивными результатами и поведением спортсмена на соревнованиях.

Цель спортивной метрологии - осуществление комплексного контроля для достижения максимальных спортивных результатов и сохранения здоровья спортсмена на фоне высоких нагрузок.

В ходе спортивно-педагогических исследований и при осуществлении тренировочного процесса измеряется множество различных параметров. Все они подразделяются на четыре уровня:

1. Единичные - раскрывают одну величину отдельного свойства изучаемой биологической системы (например, время простой двигательной реакции).
2. Дифференциальные - характеризуют одно свойство системы (например, быстрота).
3. Комплексные - относятся к одной из систем (например, физическая подготовленность).
4. Интегральные - отражают суммарный эффект функционирования различных систем (например, спортивное мастерство).

Основой для определения всех перечисленных параметров являются единичные параметры, которые сложным образом связаны с параметрами более высокого уровня. В спортивной практике наиболее распространены параметры, служащие для оценки основных физических качеств.

2. Структура спортивной метрологии

Разделы спортивной метрологии представлены на рис. 1. Каждый из них составляет самостоятельную область знаний. С другой стороны, они тесно связаны между собой. Например, чтобы оценить по принятой шкале уровень скоростно-силовой подготовленности легкоатлета-спринтера на определенном этапе тренировки, необходимо подобрать и провести соответствующие тесты (прыжок в высоту с места, тройной прыжок и т. д.). В ходе тестов нужно осуществить с требуемой точностью измерение физических величин (высоты и длины прыжка в метрах и сантиметрах). С этой целью могут быть использованы контактные или бесконтактные средства измерений

Рис. 1. Разделы спортивной метрологии

Для одних видов спорта в основе комплексного контроля лежит измерение физических величин (в легкой атлетике, тяжелой атлетике, плавании и т. п.), для других - качественных показателей (в художественной гимнастике, фигурном катании и т. п.). В том и другом случае для обработки результатов измерений используется соответствующий математический аппарат, позволяющий сделать на основе проведенных измерений и оценок корректные выводы.

Вопросы для самоконтроля

1. Что такое спортивная метрология и в чем ее специфика?
2. Каковы предмет, цель и задачи спортивной метрологии?
3. Какие параметры измеряются в спортивной практике?
4. Какие разделы включает в себя спортивная метрология?

УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ ПО СПОРТИВНОЙ МЕТРОЛОГИИ

Тема 1. Основы теории измерений
Тема 2. Измерительные системы и их использование в физическом воспитании и спорте
Тема 3. Тестирование общей физической подготовленности занимающихся физкультурой и спортом
Тема 4. Математическая статистика, ее основные понятия и приложение к физической культуре и спорту
Тема 5. Определение основных статистических показателей (ОСП) для характеристики совокупностей
Тема 6. Определение доверительного интервала для среднего значения генеральной совокупности по Стьюденту
Тема 7. Сравнение групп методом Стьюдента
Тема 8. Функциональная и корреляционная взаимосвязи
Тема 9. Регрессионный анализ
Тема 10. Определение надежности тестов
Тема 11. Определение информативности и добротности теста
Тема 12. Основы теории оценок и норм
Тема 13. Определение норм в спорте
Тема 14. Количественная оценка качественных характеристик
Тема 15. Контроль за силовыми качествами
Тема 16. Контроль за уровнем развития гибкости и выносливости
Тема 17. Контроль за объемом и интенсивностью нагрузки
Тема 18. Контроль за эффективностью техники
Тема 19. Основы теории управляемых систем
Тема 20. Комплексная оценка физической подготовленности исследуемых

Теоретические сведения

Измерением (в широком смысле слова) называют установление соответствия между изучаемыми явлениями, с одной стороны, и числами, с другой.
Чтобы результаты разных измерений можно было сравнивать друг с другом, они должны быть выражены в одних и тех же единицах. В 1960 г. на Международной генеральной конференции по мерам и весам была принята Международная система единиц, получившая сокращенное название СИ.
СИ в настоящее время включает семь независимых друг от друга основных единиц, из которых в качестве производных выводят единицы остальных физических величин. Производные единицы определяются на основе формул, связывающих между собой физические величины.
Например, единица длины (метр) и единица времени (секунда) - основные единицы, а единица скорости (метр за секунду [м/с]) - производная. Совокупность выбранных основных и образованных с их помощью производных единиц для одной или нескольких областей измерения называется системой единиц (табл. 1).

Таблица 1

Основные единицы СИ

Для образования кратных и дольных единиц должны использоваться специальные приставки (табл. 2).

Таблица 2

Множители и приставки

Все производные величины имеют свои размерности.
Размерностью называется выражение, связывающее производную величину с основными величинами системы при коэффициенте пропорциональности, равном единице. Например, размерность скорости равна , а размерность ускорения равна
Никакое измерение не может быть выполнено абсолютно точно. Результат измерения неизбежно содержит погрешность, величина которой тем меньше, чем точнее метод измерения и измерительный прибор.
Основная погрешность - это погрешность метода измерения или измерительного прибора, которая имеет место в нормальных условиях их применения.
Дополнительная погрешность - это погрешность измерительного прибора, вызванная отклонением условий его работы от нормальных.
Величина D А=А-А0, равная разности между показанием измерительного прибора (А) и истинным значением измеряемой величины (А0), называется абсолютной погрешностью измерения. Она измеряется в тех же единицах, что и сама измеряемая величина.
Относительная погрешность - это отношение абсолютной погрешности к значению измеряемой величины:

В тех случаях, когда оценивается не погрешность измерения, а погрешность измерительного прибора, за максимальное значение измеряемой величины принимают предельное значение шкалы прибора. В таком понимании наибольшее допустимое значение D Па, выраженное в процентах, определяет в нормальных условиях работы класс точности измерительного прибора.
Систематической называется погрешность, величина которой не меняется от измерения к измерению. В силу этой своей особенности систематическая погрешность часто может быть предсказана заранее или в крайнем случае обнаружена и устранена по окончании процесса измерения.
Тарированием (от нем. tarieren) называется проверка показаний измерительных приборов путем сравнения с показаниями образцовых значений мер (эталонов*) во всем диапазоне возможных значений измеряемой величины.
Калибровкой называется определение погрешностей или поправка для совокупности мер (например, набора динамометров). И при тарировании, и при калибровке к входу измерительной системы вместо спортсмена подключается источник эталонного сигнала известной величины. Например, тарируя установку для измерения усилий, на тензометрической платформе поочередно помещают грузы весом 10, 20, 30 и т.д. килограммов.
Рандомизацией (от англ. random - случайный) называется превращение систематической погрешности в случайную. Этот прием направлен на устранение неизвестных систематических погрешностей. По методу рандомизации измерение изучаемой величины производится несколько раз. При этом измерения организуют так, чтобы постоянный фактор, влияющий на их результат, действовал в каждом случае по-разному. Скажем, при исследовании физической работоспособности можно рекомендовать измерять ее многократно, всякий раз меняя способ задания нагрузки. По окончании всех измерений их результаты усредняются по правилам математической статистики.
Случайные погрешности возникают под действием разнообразных факторов, которые ни предсказать заранее, ни точно учесть не удается.
Стандарт - нормативно-технический документ, устанавливающий комплекс норм, правил, требований к объекту стандартизации и утвержденный компетентным органом - Государственным комитетом по стандартизации. В спортивной метрологии объектом стандартизации являются спортивные измерения.

Шкала наименований (номинальная шкала)

Это самая простая из всех шкал. В ней числа выполняют роль ярлыков и служат для обнаружения и различения изучаемых объектов (например, нумерация игроков футбольной команды). Числа, составляющие шкалу наименований, разрешается менять местами. В этой шкале нет отношений типа "больше - меньше", поэтому некоторые полагают, что применение шкалы наименований не стоит считать измерением. При использовании шкалы наименований могут проводится только некоторые математические операции. Например, ее числа нельзя складывать и вычитать, но можно подсчитывать, сколько раз (как часто) встречается то или иное число.

Шкала порядка

Есть виды спорта, где результат спортсмена определяется только местом, занятым на соревнованиях (например, единоборства). После таких соревнований ясно, кто из спортсменов сильнее, а кто слабее. Но насколько сильнее или слабее, сказать нельзя. Если три спортсмена заняли соответственно первое, второе и третье места, то каковы их различия в спортивном мастерстве, остается неясным: второй спортсмен может быть почти равен первому, а может быть существенно слабее его и быть почти одинаковым с третьим. Места, занимаемые в шкале порядка, называются рангами, а сама шкала называется ранговой или неметрической. В такой шкале составляющие ее числа упорядочены по рангам (т.е. занимаемым местам), но интервалы между ними точно измерить нельзя. В отличие от шкалы наименований шкала порядка позволяет не только установить факт равенства или неравенства измеряемых объектов, но и определить характер неравенства в виде суждений: "больше - меньше", "лучше - хуже" и т.п.
С помощью шкал порядка можно измерять качественные, не имеющие строгой количественной меры, показатели. Особенно широко эти шкалы используются в гуманитарных науках: педагогике, психологии, социологии. К рангам шкалы порядка можно применять большее число математических операций, чем к числам шкалы наименований.

Шкала интервалов

Это такая шкала, в которой числа не только упорядочены по рангам, но и разделены определенными интервалами. Особенность, отличающая ее от описываемой дальше шкалы отношений, состоит в том, что нулевая точка выбирается произвольно. Примерами могут быть календарное время (начало летоисчисления в разных календарях устанавливалось по случайным причинам), суставной угол (угол в локтевом суставе при полном разгибании предплечья может приниматься равным либо нулю, либо 180о), температура, потенциальная энергия поднятого груза, потенциал электрического поля и др.
Результаты измерений по шкале интервалов можно обрабатывать всеми математическими методами, кроме вычисления отношений. Данные шкалы интервалов дают ответ на вопрос "на сколько больше?", но не позволяют утверждать, что одно значение измеренной величины во столько-то раз больше или меньше другого. Например, если температура повысилась с 10о до 20о по Цельсию, то нельзя сказать, что стало в два раза теплее.

Шкала отношений

Эта шкала отличается от шкалы интервалов только тем, что в ней строго определено положение нулевой точки. Благодаря этому шкала отношений не накладывает никаких ограничений на математический аппарат, используемый для обработки результатов наблюдений.
В спорте по шкале отношений измеряют расстояние, силу, скорость и десятки других переменных. По шкале отношений измеряют и те величины, которые образуются как разности чисел, отсчитанных по шкале интервалов. Так, календарное время отсчитывается по шкале интервалов, а интервалы времени - по шкале отношений.
При использовании шкалы отношений (и только в этом случае!) измерение какой-либо величины сводится к экспериментальному определению отношения этой величины к другой подобной, принятой за единицу. Измеряя длину прыжка, мы узнаем во сколько раз эта длина больше длины другого тела, принятого за единицу длины (метровой линейки в частном случае); взвешивая штангу, определяем отношение ее массы к массе другого тела - единичной гири "килограмма" и т.п. Если ограничиться только применением шкал отношений, то можно дать другое (более узкое, частное) определение измерению: измерить какую-либо величину - значит найти опытным путем ее отношение к соответствующей единице измерения.
В таблице 3 приведены сводные сведения о шкалах измерения.

Таблица 3

Шкалы измерений.

Шкала	Основные операции	Допустимые математические процедуры	Примеры
Наименований	Установление равенства	Число случаев Мода Корреляция случайных событий (тетра- и полихорические коэффициенты корреляции)	Нумерация спортсменов в команде Результаты жеребьевки
Порядка	Установление соотношений "больше" или "меньше"	Медиана Ранговая корреляция Ранговые критерии Проверка гипотез непараметрической статистикой	Место, занятое на соревнованиях Результаты ранжирования спортсменов группой экспертов
Интервалов	Установление равенства интервалов	Все методы статистики кроме определения отношений	Календарные даты (время) Суставной угол Температура тела
Отношений	Установление равенства отношений	Все методы статистики	Длина, сила, масса, скорость и т.п.

Ход работы

ЗАДАЧА 1.
Определить в единицах СИ:
а) мощность (N) электрического тока, если его напряжение U=1кВ, сила I=500 mA;
б) среднюю скорость (V) объекта, если за время t=500 мс им пройдено расстояние S=10 см;
в) силу тока (I), протекающего в проводнике с сопротивлением 20 кОм, если к нему приложено напряжение 100 мВ.
Решение:

Вывод:

Вывод:

ЗАДАЧА 4.
Определить точное значение показателя становой силы у исследуемого, если максимальное значение шкалы станового динамометра Fmax=450 кГ, класс точности прибора КТП=1,5%, а показанный результат Fизм=210 кГ.
Решение:

или

Вывод:

ЗАДАЧА 5.
Рандомизировать показания своей частоты сердечных сокращений в покое, измерив ее трижды за 15 с.
Р1= ; р2= ; р3= .
Решение:


Вывод:

Контрольные вопросы

1. Предмет и задачи спортивной метрологии.
2. Понятие об измерении и единицах измерения.
3. Шкалы измерений.
4. Основные, дополнительные, производные единицы СИ.
5. Размерность производных величин.
6. Понятие о точности измерений и погрешностях.
7. Виды погрешностей (абсолютная, относительная, систематическая и случайная).
8. Понятие о классе точности прибора, тарировке, калибровке и рандомизации.

Теоретическая часть

При совершенствовании спортивной техники, мы за эталонную технику выбираем техническое выполнение упражнения выдающимся спортсменом (часто за эталон берут технику мирового рекордсмена). При этом большое значение имеет не внешняя картина перемещений атлета, а внутреннее содержание движения (усилия, приложенные к опоре или снаряду). Поэтому спортивный результат во многом зависит от того, как точно мы копируем усилия, скорость изменения усилий, что в свою очередь зависит от способностей наших анализаторов воспринимать и оценивать эти параметры. В связи с тем, что точность аппаратурной регистрации различных биомеханических параметров значительно превышает разрешающую способность наших анализаторов, появляется возможность использовать приборы, как дополнение к нашим органам чувств.
Метод электротензометрии позволяет зарегистрировать и измерить усилия, развиваемые спортсменом при выполнении различных физических упражнений.

Состав сложной измерительной системы - это перечень всех элементов, в нее входящих и направленных на решение задачи измерения (рис. 1).


Рис.1. Схема состава измерительной системы.

Ход работы

1. Получить тензограмму своего прыжка вверх с места. Перо самописца отклоняется пропорционально усилиям на платформе (рис. 2).
2. Провести изолинию (нулевую линию).
3. Обработать тензограмму, выделив фазы упражнения:

function PlayMyFlash(cmd, arg){ if (cmd=="play") {Tenzo_.GotoFrame(arg); Tenzo_.Play();} else Tenzo_.TGotoFrame(cmd, 2); Tenzo_.TPlay(cmd); }

Вес!!! Подсед!!! Отталкивание!!! Полет и приземление!!!;

F0!!! Fmin!!! Fmax!!! Фаза полета
Фаза развиваемого усилия Фаза отталкивания

Рис. 2. Тензограмма прыжка вверх с места:

1. F0 - вес испытуемого;
2. t0 - начало подседа;
3. Отталкивание
4. F min - минимально развиваемое усилие при подседе;
5. Fmax - максимально развиваемое усилие при отталкивании;
6. - фаза отталкивания;
7. - фаза полета.

4. Определить масштаб усилия по вертикали по формуле
:
5. Определить масштаб времени по горизонтальной оси по формуле:

6. Определить время отталкивания от тензоплатформы по формуле:
(3)
7. Определить время развития максимального усилия по формуле:
(4)
8. Определить время полета по формуле:
(5)

(У высококвалифицированных спортсменов при хорошей технике выполнения прыжка время полета составляет 0,5 с и более).

9. Определить минимально развиваемое усилие по формуле:
(6)
10. Определить максимально развиваемое усилие по формуле:
(7)
(У высококвалифицированных прыгунов в длину максимально развиваемое усилие при отталкивании может составлять до 1000 кг).
11. Определить градиент силы по формуле:

(8)
Градиент силы - это скорость изменения силы в единицу времени.

12. Определить импульс силы по формуле:
(9)
Импульс силы - действие силы в течение какого-то времени.
P=
От величины импульса силы прямо пропорционально зависит высота прыжка по Абалакову, а, следовательно, можно говорить о корреляционной зависимости между показателями импульса силы и выполнением теста Абалакова.

Контрольные вопросы

9. Что называется составом измерительной системы?
10. Что такое структура измерительной системы?
11. В чем отличие простой измерительной системы от сложной?
12. Виды телеметрии и их применение в физическом воспитании и спорте.

Теоретические сведения

Слово тест в переводе с английского означает "проба" или "испытание". Впервые этот термин появился в научной литературе в конце прошлого века, а широкое распространение получил после опубликования в 1912 г. американским психологом Э.Торндайком работы по применению теории тестов в педагогике.
В спортивной метрологии тестом называют измерение или испытание, проводимое с целью определения состояния или характеристик спортсмена, которое удовлетворяет следующим специальным метрологическим требованиям:
1. Стандартизованность - соблюдение комплекса мер, правил и требований к тесту, т.е. процедура и условия проведения тестов должны быть одинаковыми во всех случаях использования их. Все тесты стараются унифицировать и стандартизировать.
2. Информативность - это свойство теста отражать то качество системы (например, спортсмена), для которого он используется.
3. Надежность теста - степень совпадения результатов при повторном тестировании одних и тех же людей в одинаковых условиях.
4. Наличие системы оценок .

Ход работы

1. Постановка задачи тестирования. Каждый из студентов должен протестироваться по всем 10-ти предлагаемым тестам и свои результаты записать в свою строку групповой таблицы 4.
2. Тестирование каждого исследуемого производится в следующей последовательности:
Тест 1. Вес измеряется на медицинских весах, которые предварительно уравновешиваются на нуле с помощью подвижных балансов. Величина веса (Р) отсчитывается на шкале с точностью до 1 кг и записывается в столбец 3 таблицы.

Тест 2. Рост измеряется с помощью ростомера. Величина роста (H) отсчитывается по сантиметровой шкале с точностью до 1 см и записывается в столбец 4 таблицы.

Тест 3. Индекс Кетле, характеризующий весо-ростовое соотношение, рассчитывается путем деления веса исследуемого в граммах на рост в сантиметрах. Результат записывается в столбец 5.
Тест 4. Пальпаторно в области лучевой или сонной артерии измеряется частота сердечных сокращений в состоянии относительного покоя (ЧССп) за 1 мин и записывается в столбец 6. Затем испытуемый выполняет 30 полных приседаний (темп - одно приседание в секунду) и сразу после нагрузки измеряется ЧСС за 10 с. После 2-х минут отдыха измеряется ЧСС восстановления за 10 с. Затем результаты пересчитываются за 1 мин и записываются в столбцы 7 и 8.
Тест 5. Расчет индекса Руфье производится по формуле:

R=

Тест 6. Становым динамометром измеряется с точностью до ± 5 кГ максимальная сила мышц-разгибателей спины. При выполнении теста руки и ноги должны быть прямые, ручка динамометра - на уровне коленных суставов. Результат записывается в столбец 10.
Тест 7. Измерение уровня гибкости проводится в линейных единицах по методу Н.Г.Озолина в собственной модификации с помощью специально сконструированного прибора. Исследуемый садится на мат, упираясь ногами в перекладину прибора, руками, вытянутыми вперед, захватывает ручку измерительной ленты; спина и руки образуют угол 90о. Фиксируется длина ленты, вытянутой из прибора. При наклоне исследуемого вперед до упора вновь измеряется длина ленты. Расчет показателя гибкости ведется в условных единицах по формуле:

Результаты заносятся в столбец 11.
Тест 8. Перед исследуемым на столе лежит доска, разделенная на 4 квадрата (20х20 см). Исследуемый касается квадратов кистью руки в следующей последовательности: левый верхний - правый нижний - левый нижний - правый верхний (для правшей). Учитывается число правильно выполненных циклов движения за 10 с. Результаты заносятся в столбец 12.
Тест 9. Для определения уровня быстроты используется измерительный комплекс, состоящий из контактной платформы, интерфейса, компьютера и монитора. Исследуемый выполняет бег на месте с высоким подниманием бедра в течение 10 с (теппинг-тест). Сразу по окончании бега на экране монитора строится гистограмма параметров опорных и безопорных фаз, выводятся данные о количестве шаговых циклов, средние значения времени опоры и времени полета в мс. Основным критерием оценки уровня развития быстроты служит время опоры, так как этот параметр более стабилен и информативен. Результаты заносятся в столбец 13.
Тест 10. Для оценки скоростно-силовых качеств используется модификация теста Абалакова с применением измерительного комплекса. По команде с монитора исследуемый выполняет на контактной платформе прыжок вверх с места со взмахом руками. После приземления в реальном времени рассчитывается время полета в мс и высота прыжка в см. Критерием оценки результатов данного теста служит время полета, так как между данным показателем и высотой прыжка выявлена прямая функциональная зависимость. Результаты заносятся в столбец 14.
3. В конце занятия каждый исследуемый диктует свои результаты всей группе. Таким образом, каждый студент заполняет таблицу результатов ОФП по всей подгруппе, которую в дальнейшем будет использовать в качестве экспериментального материала для освоения методов обработки результатов тестирования и для выполнения индивидуальных заданий по РГР.

ТЕМА 4. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ СТАТИСТИКА, ЕЕ ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ПРИЛОЖЕНИЕ К ФИЗИЧЕСКОЙ КУЛЬТУРЕ И СПОРТУ

1. Возникновение и развитие математической статистики
Издавна в каждом государстве соответствующими органами власти собирались сведения о числе жителей по полу, возрасту, занятости в различных сферах труда, наличии различных воинов, вооружения, денежных средств, орудий труда, средств производства и т.д. Все эти и подобные им данные называются статистическими. С развитием государства и международных отношений возникла необходимость анализа статистических данных, их прогнозирование, обработка, оценка достоверности основанных на их анализе выводов и т.п. К решению таких задач стали привлекаться математики. Таким образом, в математике сформировалась новая область - математическая статистика, изучающая общие закономерности статистических данных или явлений и взаимосвязи между ними.
Сфера применения математической статистики распространилась во многие, особенно экспериментальные, науки. Так появились экономическая статистика, медицинская статистика, биологическая статистика, статистическая физика и т.д. С появлением быстродействующих ЭВМ возможность применения математической статистики в различных сферах деятельности человека постоянно возрастает. Расширяется ее приложение и к области физической культуры и спорта. В связи с этим основные понятия, положения и некоторые методы математической статистики рассматриваются в курсе “Спортивная метрология”. Остановимся на некоторых основных понятиях математической статистики.
2. Статистические данные
В настоящее время под термином "статистические данные" понимают все собранные сведения, которые в дальнейшем подвергаются статистической обработке. В различной литературе их еще называют: переменные, варианты, величины, даты и т.д. Все статистические данные можно разделить на: качественные, труднодоступные для измерения (имеется, не имеется; больше, меньше; сильно, слабо; красный, черный; мужской, женский и т.д.), и количественные , которые можно измерить и представить в виде числа общих мер (2 кг, 3 м, 10 раз, 15 с и т.д.); точные , величина или качество которых не вызывают сомнений (в группе 6 человек, 5 столов, деревянный, металлический, мужской, женский и т.д.), и приближенные , величина или качество которых вызывает сомнение (все измерения: рост 170 см, вес 56 кг, результат бега на 100 м - 10,3 с и т.д.; близкие понятия - синий, голубой, мокрый, влажный и т.д.); определенные (детерминированные) , причины появления, не появления или изменения которых известны (2 + 3 = 5, подброшенный вверх камень обязательно будет иметь вертикальную скорость, равную 0 и т.д.), и случайные , которые могут появляться и не появляться или не все причины изменения которых известны (пойдет дождь или нет, родится девочка или мальчик, команда выиграет или нет, в беге на 100 м - 12,2 с, принятая нагрузка вредна или нет). В большинстве случаев в физической культуре и спорте мы имеем дело с приближенными случайными данными.
3. Статистические признаки, совокупности
Общее свойство, присущее нескольким статистическим данным, называют их статистическим признаком . Например, рост игроков команды, результат бега на 100 м, принадлежность к виду спорта, частота сердечных сокращений и т.д.
Статистической совокупностью называют несколько статистических данных, объединенных в группу хотя бы одним статистическим признаком. Например, 7.50, 7.30, 7.21, 7.77 - результаты прыжка в длину в метрах у одного спортсмена; 10, 12, 15, 11, 11 - результаты подтягивания на перекладине пяти студентов и т.д. Число данных в статистической совокупности называют ее объемом и обозначают n . Различают следующие совокупности:
бесконечные - n (масса планет Вселенной, число молекул и т.д.);
конечные - n - конечное число;
большие - n > 30;
малые - n 30;
генеральные - содержащие все данные, обусловленные постановкой задачи;
выборочные - части генеральных совокупностей.
Например, пусть рост студентов 17-22 лет в РФ - генеральная совокупность, тогда рост студентов КГАФК, всех студентов города Краснодара или студентов II курса - выборки.
4. Кривая нормального распределения
При анализе распределения результатов измерений всегда делают предположение о том распределении, которое имела бы выборка, если бы число измерений было очень большим. Такое распределение (очень большой выборки) называют распределением генеральной совокупности или теоретическим , а распределение экспериментального ряда измерений - эмпирическим .
Теоретическое распределение большинства результатов измерений описывается формулой нормального распределения, которая впервые была найдена английским математиком Муавром в 1733 г.:


Это математическое выражение распределения позволяет получить в виде графика кривую нормального распределения (рис.3), которая симметрична относительно центра группирования (обычно это значение, моды или медианы). Эта кривая может быть получена из полигона распределения при бесконечно большом числе наблюдений и интервалов. Заштрихованная область графика на рисунке 3 отражает процент результатов измерений, находящихся между значениями х1 и х2.

Рис. 3. Кривая нормального распределения.
Введя обозначение , которое называется нормированным или стандартизованным отклонением, получают выражение для нормированного распределения:

На рисунке 4 представлен график этого выражения. Он примечателен тем, что для него =0 и s =1 (результат нормировки). Вся площадь, заключенная под кривой, равна 1, т.е. она отражает все 100% результатов измерений. Для теории педагогических оценок и особенно для построения шкал представляет интерес процент результатов, лежащих в различном диапазоне варьирования, или колеблемости.
function PlayMyFlash(cmd){ Norm_.SetVariable("Counter", cmd); Norm_.GotoFrame(2); Norm_.Play(); }

1 !!! 1,96 !!! 2 !!! 2,58 !!! 3 !!! 3,29 !!!

Рис.4. Кривая нормированного распределения с процентным выражением распределений относительных и накопленных частностей:
под первой осью абсцисс - среднее квадратическое отклонение;
под второй (нижней) - накопленный процент результатов.

Для оценки варьирования результатов измерений используют следующие соотношения:

5. Виды представления статистических данных
После того, как определена выборка и стали известны ее статистические данные (варианты, даты, элементы и т.д.), возникает необходимость представить эти данные в удобном для решения задачи виде. На практике используют много различных видов представления статистических данных. Наиболее часто употребляют следующие:
а) текстовый вид;
б) табличный вид;
в) вариационный ряд;
г) графический вид.
Если при статистической обработке совокупности безразлично в какой последовательности записывать данные, то бывает удобным расположить эти данные (варианты) в соответствии с их значением либо по возрастанию xi ~ 2, 3, 3, 5, 5, 6, 6, 6, 6, 7 (неубывающая совокупность), либо по убыванию xi ~ 7, 6, 6, 6, 6, 5, 5, 3, 3, 3, 2 (невозростающая совокупность). Этот процесс называется ранжированием . А место каждой варианты в ранжированном ряду называется рангом .

Тема: Графическое изображение вариационных рядов
Цель: научиться строить графики (гистограмму и полигон) распределения частот в вариационном ряду и делать по ним выводы об однородности группы по заданному признаку.
Теоретические сведения
Анализ вариационных рядов упрощается при графическом представлении. Рассмотрим основные графики вариационного ряда.
1. Полигон распределения (рис. 5-I). На графике ѕ это кривая, отражающая по оси абсцисс (Х) средние значения классов, а по оси ординат (Y) ѕ частоту накопления величин в каждом классе.
2. Гистограмма распределения (рис. 5 -II). График, выполненный в прямоугольной системе координат и отражающий по оси ординат (Y) частоту накопления величин в классе, а по оси абсцисс (Х) - границы классов.
Графическое представление результатов измерений не только существенно облегчает анализ и выявление скрытых закономерностей, но и позволяет правильно выбрать последующие статистические характеристики и методы.
ПРИМЕР 4.1.
Построить графики вариационного ряда 20 исследуемых по показателям результатов тестирования прыжка в высоту, если данные выборки таковы:
xi, см ~ 185, 170, 190, 170, 190, 178, 188, 175, 192, 178, 176, 180, 185, 176, 180, 192, 190, 190, 192, 194.
Решение:
1. Производим ранжирование вариационного ряда в порядке неубывания:
xi, см ~ 170,170, 174, 176, 176, 178, 178, 180, 180, 185, 185, 188, 190, 190, 190, 190, 192, 192, 192, 194.
2. Определяем минимальное и максимальное значение вариант и рассчитываем размах вариационного ряда по формуле:
R=Xmax - Xmin (1)
R=194-170=24 см
3. Рассчитываем число классов по формуле Стерджеса:
(2)
N=1+3,31 Ч 1,301=5,30631 5
4. Рассчитываем интервал каждого класса по формуле:
(3)

5. Составляем таблицу границ классов.

Основной задачей общей метрологии является обеспечение единства и точности измерений. Спортметрология – это часть общей метрологии. Предметом спортивной метрологии являются контроль и измерения в спорте.

В содержание ее, в частности, входит:

Скачать:

Предварительный просмотр:

Кучковский Руслан Владимирович

учитель физической культуры

МОУ «Харпская СОШ»

Спортивная метрология как способ контроля и измерения в спорте.

Введение

Слово "метрология" в переводе с древнегреческого – "наука об измерениях" (метрон – мера, логос – слово, наука).

Основной задачей общей метрологии является обеспечение единства и точности измерений. Спортметрология – это часть общей метрологии. Предметом спортивной метрологии являются контроль и измерения в спорте.

1) контроль за состоянием спортсмена, нагрузками, техникой выполнения движений, спортивными результатами и поведением спортсмена на соревнованиях;

2) сопоставление данных, полученных в каждом из этих направлений контроля, их оценка и анализ.

Традиционно метрология занималась измерением только физических величин (время, масса, длина, сила). Но специалистов по физической культуре более всего интересуют педагогические, психологические, социальные, биологические показатели, которые не являются физическими по своему содержанию. В спортивной метрологии созданы методы, позволяющие измерять подобные показатели.

Таким образом, предметом спортивной метрологии является комплексный контроль в физическом воспитании и спорте и использование его результатов в планировании подготовки спортсменов и физкультурников.

1. Основы теории измерений

Измерением какой-либо физической величины называется операция, в результате которой определяется, во сколько раз эта величина больше (или меньше) другой величины, принятой за эталон.

Измерением в широком смысле слова называют установление соответствия между изучаемыми явлениями – с одной стороны – и числами – с другой.

Всем известны и понятны наиболее простые разновидности измерений, например, измерение длины прыжка или веса тела. Однако как измерить (и можно ли измерить?) уровень знаний, степень утомления, выразительность движений, техническое мастерство? Кажется, что это не измеряемые явления. Но ведь в каждом из этих случаев можно установить отношения "больше – равно – меньше" и говорить, что спортсмен А владеет техникой лучше спортсмена Б, а техника у Б лучше, чем у В и т.д. Можно использовать вместо слов числа. Например, вместо слов "удовлетворительно", "хорошо", "отлично" – числа "З", "4", "5". В спорте довольно часто приходится выражать в числах, казалось бы, не измеряемые показатели. Например, на соревнованиях по фигурному катанию на коньках техническое мастерство и артистичность выражаются в числах судейских оценок. В широком смысле слова это все случаи измерения.

1.1. Метрологическое обеспечение измерений в спорте

Метрологическое обеспечение – это применение научных и организационных основ, технических средств, правил и норм, необходимых для достижения единства и точности измерений в физическом воспитании и спорте.

Научной основой этого обеспечения является метрология, организационной – метрологическая служба Спорткомитета России. Техническая основа включает в себя:

1) систему государственных эталонов;

2) систему разработки и выпуска средств измерений;

3) метрологическую аттестацию и проверку средств и методов измерений;

4) систему стандартных данных о показателях, подлежащих контролю в процессе подготовки спортсменов.

Метрологическое обеспечение направлено на то, чтобы обеспечить единство и точность измерений.

Единство измерений достигается тем, что их результаты должны быть представлены в узаконенных единицах и с известной вероятностью погрешностей. В настоящее время используется международная система единиц (СИ). Основными единицами физических величин в СИ являются:

единица длины - метр (м);

массы - килограмм (кг);

времени - секунда (с);

силы тока - ампер (А);

термодинамической температуры - кельвин (К);

силы света - кандела (кд);

количество вещества - моль (моль).

Кроме того, в спортивно-педагогических измерениях используются следующие единицы:

силы - ньютон (Н);

температуры градусы Цельсия ( С);

частоты - герц (Гц);

давления - паскаль (Па);

объема - литр, миллилитр (л, мл).

Достаточно широко используются в практике внесистемные единицы. Например, мощность измеряется в лошадиных силах (л.с.), энергия - в калориях, давление - в миллиметрах ртутного столба.

1.2. Шкалы измерений

Существует 4 основные шкалы измерений.

а ) 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. Не случайно, что другое название этой шкалы – номинальная (от латинского слова nome - имя).

Обозначениями, присваиваемыми объектам, являются числа. Например, легкоатлеты в этой шкале могут обозначаться номером 1, лыжники - 2, пловцы - 3 и т.д.

При номинальных измерениях вводимая символика означает, что объект 1 только отличается от объектов 2, 3 или 4. Однако насколько отличается и в 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. А математическая статистика имеет дело с числами, и группировать объекты лучше не по словесным характеристикам, а по числам. (Приложение 1).

б) Шкала порядка.

Иначе эту шкалу называют ранговая, поскольку в ней объекты распределяются согласно занятых мест (рангов).

Порядковые измерения позволяют ответить на вопрос о различиях в каком - либо качестве. Например, у спортсмена, выигравшего забег на 100 метров уровень развития скоростно-силовых качеств, очевидно, выше, чем у пришедшего вторым.

Но чаще эта шкала 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.

Если два или несколько результатов измерения совпадают, то в ранговой шкале они будут иметь одинаковый номер, равный среднему арифметическому занятых мест.

в) 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. С помощью этой шкалы измеряется, например, температура тела. Обработка результатов измерений в интервальной шкале позволяет определить "на сколько больше" один объект по отношению к другому. Здесь можно использовать любые методы статистики, кроме определения отношений. Связано это с тем, что нулевая точка этой шкалы выбирается произвольно.

В шкале отношений нулевая точка не произвольна, и, следовательно, в некоторый момент времени измеряемое качество может быть равно нулю. Соответственно, в этой шкале возможно определить «во сколько раз» один объект больше другого. Примером таких шкал являются ростомер, весы медицинские, секундомер, рулетка и т.д. Результаты измерений в этой шкале могут обрабатываться любыми методами математической статистики.

1.3. Точность измерений

В спортивной практике наибольшее распространение получили два вида измерений: прямые и косвенные. Прямые измерения позволяют найти искомое значение непосредственно из опытных данных. Например, регистрация скорости бега, дальности метаний, величины усилий и т.п. – это все прямые измерения.

Косвенными называются измерения, когда искомое значение определяется по формуле. При этом используются данные прямых измерений. Например, между скоростью ведения мяча футболистом (V) и затратами энергии (Е) существует зависимость типа у = 1,683 + 1,322х, где у - затраты энергии в ккал., x – скорость ведения мяча.

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.

Ошибки измерений подразделяются на систематические и случайные.

Величина систематических ошибок одинакова во всех измерениях, проводящихся одним и тем же методом с помощью одних и тех же измерительных приборов. Различают 4 группы систематических ошибок:

1) ошибки, причина возникновения которых известна и величина 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 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 второй - 2%, в третьей - 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. Рассмотрим пример. Предположим, что при измерении времени сложной реакции хоккеистов используется методика, суммарная систематическая погрешность которой по первым трем группам не превышает 1%. Но в серии повторных измерений конкретного спортсмена получаются такие значения времени реакции (ВР): 0,653с; 0,526с; 0,755с и т.д. Различия в результатах измерений обусловлены внутренними свойствами спортсменов: один из них стабилен и реагирует практически одинаково быстро во всех попытках, другой – нестабилен. 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.

2. Теория тестирования

2.1. Основные понятия и требования к тестам

Измерение или испытание, проводимое для определения состояния или способностей человека, называется тестом.

Не всякие измерения могут быть использованы как тесты, а только те, которые отвечают специальным требованиям:

1) 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).

Процесс испытаний называется тестированием, полученное в итоге измерения числовое значение - результатом тестирования (или результатом теста).

В зависимости от цели все тесты, подразделяются на несколько групп.

В первую из них входят показатели, измеряемые в покое. Это показатели физического развития (вес, рост, толщина жировой складки и т.д.); функционального состояния (ЧСС, АД, состав крови, мочи, слюны и т.д.). В эту же группу входят психические тесты.

Вторая группа - это стандартные тесты, когда всем испытуемым предлагается выполнить одинаковое задание (например, в течение минуты подтянуться на перекладине 10 раз).

Результат такого теста зависит от способа задания нагрузки. Если задается механическая нагрузка, то измеряются медико-биологические показатели (ЧСС, АД). Если же нагрузка теста задается по величине сдвигов медико-биологических показателей, то измеряются физические величины нагрузки (время, расстояние и т.д.).

Третья группа - это тесты, при выполнении которых нужно показать максимально возможный двигательный результат. Особенность таких тестов – высокий психологический настрой (мотивация) спортсмена на достижение предельных результатов.

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 (комплекс или батарея тестов).

Для точности измерения необходимо, чтобы процедура тестирования была стандартизирована.

Для этого необходимо соблюдать следующие требования:

1) режим дня, предшествующего тестированию, должен строиться по одной схеме. В нем исключаются средние и большие нагрузки, но могут проводиться занятия восстановительного характера;

2) разминка перед тестированием должна быть стандартной (по длительности, подбору упражнений, последовательности их выполнения);

3) тестирование по возможности должны проводить одни и те же люди, умеющие это делать;

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

5) интервалы между повторениями одного и то же теста должны ликвидировать утомление, возникшее после первой попытки;

6) спортсмен должен стремиться показать в тесте максимально возможный результат. Такая мотивация реальна, если в ходе тестирования создается соревновательная обстановка.

2.2. Надежность тестов

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

Сразу отметим, что полное совпадение результатов тестирования практически невозможно.

Вариацию результатов измерения вызывают в основном 4 причины:

1. Измерение состояния испытуемых (утомление, вырабатывание, изменение мотивации, концентрации внимания и т.п.).

2. Неконтролируемые изменения внешних условий и аппаратуры (t, ветер, влажность, напряжение в сети, присутствие посторонних лиц и т.п.).

3. Изменение состояния человека, осуществляющего тестирование (и, конечно, замена одного экспериментатора или судьи другим).

4. Несовершенство теста (есть такие тесты, которые заведомо малонадежны, например, штрафные броски в баскетболе до первого промаха).

В большинстве случаев комплексный контроль проводится с помощью гестов, надежность которых была заранее определена специалистами в области спортметрологии.

Но у тренеров иногда возникает идея проверить подготовленность спортсмена с помощью созданного им самим теста. В этом случае, тест надо проверить на надежность. Самый простой способ для этого – визуальное сравнение значений 1 и 2 попыток в тесте для каждого спортсмена.

Контроль с помощью малонадежных тестов приводит к ошибкам в оценке состояния спортсменов. Поэтому необходимо стремиться повысить надежность теста. Для этого надо устранить причины, которые вызывают увеличение вариативности измерений. В некоторых случаях, помимо вышеуказанных требований к тестированию, полезно увеличить количество попыток в тесте и использовать больше экспертов (судей, оценщиков).

Надежность оценки контролируемых показателей повышается также и при применении большего количества эквивалентных тестов.

2.3. Стабильность тестов

Стабильность теста - это такая разновидность надежности, которая проявляется в степени совпадения результатов тестирования, когда первое и последующие измерения разделены определенным временным интервалом.

При этом повторное тестирование обычно называют ретестом.

Высокая стабильность теста свидетельствует о сохранении приобретенного в ходе тренировок технико-тактического мастерства, уровня развития двигательных и психических качеств.

Стабильность теста зависит прежде всего от содержания тренировочного процесса: при исключении (или уменьшении), например, силовых упражнений результаты ретеста, как правило, уменьшаются.

Кроме того, стабильность теста зависит от:

1) вида теста (его сложности);

2) контингента испытуемых;

3) временного интервала между тестом и ретестом.

Так, у взрослых результаты тестирования более стабильны, чем у не занимающихся спортом.

С увеличением временного интервала между тестом и ретестом стабильность теста снижается.

2.4. Согласованность тестов

Согласованность тестов характеризуется независимостью результатов тестирования от личных качеств лица, проводящего или оценивающего тест. Если результаты спортсменов в тесте совпадают, то это свидетельствует о высокой степени согласованности теста.

Когда создается новый тест, нужно обязательно проверить его на согласованность. Делается это так: разрабатывается унифицированная методика проведения теста, а потом два или более специалиста по очереди в стандартных условиях тестируют одних и тех же спортсменов.

Согласованность – это, по существу, надежность оценки результатов теста при проведении тестирования разными людьми.

При этом возможны два варианта:

1. Лицо, проводящее тестирование только оценивает его результаты, не влияя на них. Нередко различаются оценки судей в гимнастике, фигурном катании, боксе, показатели ручного хронометрирования, оценка ЭКГ и рентгенограмм разными врачами и т.п.

2. Лицо, проводящее тестирование, влияет на его результаты. Например, некоторые экспериментаторы, более настойчивы и требовательны, чем другие, лучше мотивируют испытуемых.

2.5. Эквивалентность тестов

Одно и то же двигательное качество можно измерить с помощью нескольких тестов, которые называются эквивалентными.

Эквивалентность тестов определяется так: спортсмены выполняют одну разновидность теста и затем, после небольшого отдыха, вторую и т.д. Если результаты оценок совпадают (например, лучшие в подтягивании окажутся лучшими и в отжимании), то это свидетельствует об эквивалентности тестов.

Коэффициент эквивалентности определяется с помощью корреляционного или дисперсионного анализа.

Применение эквивалентных тестов повышает надежность оценки контролируемых свойств моторики спортсменов. Поэтому, если нужно провести углубленное обследование, то лучше применить несколько эквивалентных тестов. Такой комплекс называется гомогенным. Во всех остальных случаях лучше использовать гетерогенные комплексы (состоящие из неэквивалентных тестов).

2.6. Информативность тестов

Информативность теста - это степень точности, с какой он измеряет свойство, для оценки которого используется. Информативность иногда называют валидностью (обоснованность, законность).

Вопрос об информативности теста распадается на два частных вопроса;

1. Что измеряет данный тест?

2. Как точно он измеряет?

Считается, что при оценке подготовленности спортсменов наиболее информативным тестом является результат в соревновательном упражнении.

Следует отметить, что не существует универсальных по своей информативности тестов. Утверждение, что такой тест, как бег на 100 метров, информативно отражает скоростные качества спортсмена и правильно, и неправильно. Правильно, если речь идет о спортсменах очень высокой квалификации (10 - 10,5с). Неправильно, если говорить о спортсменах, достижения которых на этой дистанции - 11,6 с и больше: для них этот тест на скоростную выносливость.

Информативность теста не всегда можно установить с помощью эксперимента и математической обработки его результатов. Часто опираются на логический анализ ситуации. Иногда бывает так, что информативность теста ясна без всяких экспериментов, особенно когда тест является просто частью тех действий, которые выполняет спортсмен на соревновании. Едва ли нужны эксперименты, чтобы доказать информативность таких показателей, как время выполнения поворотов в плавании, скорость на последних шагах разбега в прыжках в длину, процент попадания со штрафных бросков в баскетболе, качество выполнения подачи в теннисе или волейболе.

Однако не все подобные тесты в равной мере информативны. Например, выбрасывание из-за боковой линии в футболе, хотя и является элементом игры, едва ли может рассматриваться как один из самых важных показателей мастерства футболистов.

3. Основы математической статистики в спорте

3.1. Основные понятия

Математическая статистика – это раздел математики, посвященный методам сбора, анализа и обработки статистических данных для научных и практических целей.

Статистические данные получают в результате обследования большого числа объектов или явлений; следовательно, математическая статистика имеет дело с массовыми явлениями.

Современная математическая статистика подразделяется на две обширные области: описательную и аналитическую статистику. Описательная статистика охватывает методы описания статистических данных, представления их в форме таблиц и распределений и пр. Аналитическая статистика называется также теорией статистических выводов. Ее предметом является обработка данных, полученных в ходе эксперимента, и формулировка выводов, имеющих прикладное значение для самых различных областей человеческой деятельности. Аналитическая статистика тесно связана с другой математической наукой – теорией вероятности и базируется на ее математическом аппарате.

В последнее время методы математической статистики нашли широкое применение в медицине, биологии, социологии, физической культуре и спорте, т.е. в областях, сравнительно недавно считавшихся далекими от математики.

Для чего необходимо использовать методы математической статистики в области физической культуры и спорта? В самом общем виде это можно выразить так: для того, чтобы по результатам исследований на ограниченном контингенте можно было бы делать обобщающие выводы. Кроме того, часто возникает потребность убедиться в достоверности полученных результатов, выявить взаимосвязь изучаемых показателей. Сделать это "на глазок", без использования математического аппарата, невозможно.

Экспериментальные данные в области физической культуры и спорта обычно представляют собой результаты измерения некоторых признаков (спортивный результат, двигательные способности и пр.) объектов, выбранных из большой совокупности объектов.

Часть объектов исследования, определенным образом выбранная из более обширной совокупности, называется выборкой, а исходная совокупность, из которой взята выборка - генеральной (основной) совокупностью.

Состав и численность генеральной совокупности зависят от объектов и целей проводимого исследования.

Объектами исследования в спорте обычно являются отдельные спортсмены. Если, например, задачей является обследование лиц, поступающих в институт физической культуры в текущем году, то генеральная совокупность – все абитуриенты института этого года. Если мы хотим получить подобные данные для всех институтов физической культуры страны, то абитуриенты данного института – уже выборка из более широкой генеральной совокупности – всех абитуриентов физкультурных вузов этого года.

Исследования, в которых участвуют все без исключения объекты, составляющие генеральную совокупность, называются сплошными исследованиями.

Такие исследования нетипичны для физической культуры и спорта, где обычно используется выборочный метод.

Суть его в том, что для обследования привлекается лишь выборка из генеральной совокупности, но по результатам этого обследования судят о свойствах всей генеральной совокупности. Конечно, для этого к выборке должны предъявляться определенные требования.

Все объекты (элементы), составляющие генеральную совокупность, должны иметь хотя бы один общий признак, позволяющий классифицировать объекты, сравнивать их друг с другом (пол, возраст, спортивная подготовленность и т.п.).

Важнейшая характеристика выборки - объем выборки, т.е. число элементов в ней. Объем выборки принято обозначать символом n. При этом N – объем генеральной совокупности.

По одним признакам элементы генеральной совокупности могут полностью совпадать, значения же других признаков изменяются от одного элемента к другому. Например, объектами исследования могут быть представители одного вида спорта, одинаковой квалификации, одного пола и возраста, но различающиеся по силе мышц, быстроте реакции, показателям системы дыхания и т.д. Предметом изучения в статистике являются именно эти изменяющиеся (варьирующие) признаки, которые иногда называют статистическими признаками.

Отдельные числовые значения варьирующего признака называются вариантами. Их принято обозначать строчными буквами латинского алфавита: x, y, z.

На варьирование признаков влияют различные факторы:

1) контролируемые (пол, возраст, разряд, программа подготовки и т.д.);

2) неконтролируемые (погодные условия, мотивация, эмоциональное состояние);

3) ошибки измерения (погрешности приборов, личные ошибки - описки, пропуски и т.д.).

3.2. Числовые характеристики выборки

а) Среднее арифметическое или просто среднее - одна из основных характеристик выборки. Среднее принято обозначать той же буквой, что и варианты выборки, с той лишь разницей, что над буквой ставится символ усреднения – черта.

б) Медиана (Me). Это такое значение признака x, когда одна половина экспериментальных данных меньше ее, а вторая половина больше.

Если объем выборки невелик, то медиана вычисляется очень просто. Для этого выборку ранжируют, т.е. располагают данные в порядке возрастания или убывания, и в ранжированной выборке, содержащей n членов, ранг R (порядковый номер) медианы определяется так:

Если выборка содержит четное число членов, то медиана не может быть определена столь однозначно. Медианой в этом случае может быть любое число между двумя членами ряда. Для определенности принято считать в качестве медианы среднее арифметическое значений этих членов.

Медиана отличается от среднего арифметического, если выборка несимметрична. Если распределение оказывается сильно асимметричным, то среднее арифметическое теряет свою практическую ценность. В этой ситуации медиана представляет собой лучшую характеристику центра распределения.

3.3. Характеристики рассеяния

а) Размах вариации.

Эта характеристика вычисляется как разность между максимальной и минимальной вариантами выборки:

Размах вычисляется очень просто, и в этом его главное и единственное достоинство. Информативность этого показателя невелика.

Размах вариации используется иногда в практических исследованиях при малых (не более 10) объемах выборки. Например, по размаху вариации легко оценить, насколько различаются лучший и худший результаты в группе спортсменов. При больших объемах выборки к его использованию надо относиться с осторожностью.

б) Среднеквадратическое отклонение.

Эта характеристика наиболее точно отражает степень отклонения выборочных данных от средней величины. Она вычисляется по формуле:

в) Коэффициент вариации.

Среднеквадратическое (стандартное) отклонение выражается в тех же единицах измерения, что и характеризуемый им признак. Если требуется сравнить между собой степень варьирования признаков, выраженных в разных единицах измерения, возникают определенные неудобства. В этих случаях используется относительный показатель – коэффициент вариации:

г) Ошибка средней величины.

Этот показатель характеризует колеблемость средней величины.

Ошибка средней величины () находится по формуле:

З.4. Корреляционный анализ

В спортивных исследованиях между изучаемыми показателями часто обнаруживается взаимосвязь. Вид ее бывает различным. Например, определение ускорения по известным данным скорости характеризует функциональную взаимосвязь, при которой каждому значению одного показателя соответствует строго определенное значение другого.

К другому виду взаимосвязи относят, например, зависимость веса от длины тела. Одному значению длины тела может соответствовать несколько значений веса и наоборот. В таких случаях, когда одному значению одного показателя соответствует несколько значений другого, взаимосвязь называют статистической. Среди статистических взаимосвязей наиболее важны корреляционные. Корреляция заключается в том, что средняя величина одного показателя изменяется в зависимости от значения другого.

Статистический метод, используемый при исследовании взаимосвязей, называется корреляционным анализом. Основной задачей его является определение формы, тесноты и направленности взаимосвязи изучаемых показателей. Корреляционный анализ позволяет исследовать только статистическую взаимосвязь, т.е. взаимосвязь между случайными величинами. Он широко используется в теории тестирования для оценки надежности и информативности тестов.

Для оценки тесноты взаимосвязи в корреляционном анализе используется коэффициент корреляции (r).

Абсолютное его значение лежит в пределах от 0 до 1 .

Если r=1, то это будет функциональная взаимосвязь.

При 0,7

При 0,5

При 0,2

При 0,09

Наконец, если r=0, то говорят, что корреляции (взаимосвязи) нет.

Направленность взаимосвязи определяется по знаку коэффициента корреляции. Если знак положительный, то и корреляция положительная, при знаке ""–"" корреляция является отрицательной.

Определение взаимосвязи показателей, измеренных в шкале порядка, производят с использованием ранговых коэффициентов (например, Спирмена):

где d=d x -d y – разность рангов данной пары показателей X и Y, n – объем выборки (число используемых). Достоинством ранговых коэффициентов корреляции является простота вычислений.

Список литературы

1. Ашмарин Б. А. Теория и методика педагогических исследований в физическом воспитании. – М.: Физкультура и спорт, 1978. – 224с.

1. Баландин В. И., Блудов Ю. М., Плахтиенко В. А. Прогнозирование в спорте. – М.: Физкультура и спорт, 1986. – 193с.

1. Благуш П. К. Теория тестирования двигательных способностей. – М.: Физкультура и спорт, 1982. – 166с.

1. Годик М. А. Спортивная метрология / Учебник для институтов физической культуры. – М.: Физкультура и спорт, 1988. – 192с.

1. Иванов В. В. Комплексный контроль в подготовке спортсменов. – М.: Физкультура и спорт, 1987. – 256с.

1. Карпман В. Л., Белоцерковский З. Б., Гудков И. А. Тестирование в спортивной медицине. – М.: Физкультура и спорт, 1988. – 208с.

1. Мартиросов Э. Г. Методы исследования в спотривной антропологии. – М.: Физкультура и спорт, 1982. – 200с.

1. Начинская С. В. Математическая статистика в спорте. – Киев: Здоровье, 1978г.. – 136с.

1. Основы математической статистики / Под общей редакцией Иванова В. С. – М.: Физкультура и спорт, 1990. – 176с.

1. Спортивная метрология / Под общей редакцией В. М. Зациорского. – М.: Физкультура и спорт, 1982. – 256с.

Различают соревновательную нагрузку и нагрузку соревновательного упражнения. При соревновательной нагрузке контролю подлежит количество соревнований и стартов, в которых принимал участие спортсмен на различных этапах подготовки. При контроле за нагрузкой соревновательного упражнения учитываются ее физические и физиологические показатели. Соревновательная нагрузка измеряется следующими характеристиками:

количество соревнований в каждом из этапов тренировки;

количество стартов на этих соревнованиях.

В разных видах спорта объемы соревновательной нагрузки различны. Так, в спортивных играх соревнуются 50-100 раз, в фигурном катании 7 – 10 раз. Для современного спорта характерна тенденция роста соревновательной нагрузки. При этом соревнования становятся важной формой подготовки спортсмена.

Результаты контроля соревновательной нагрузки используют для оценки длительности удержания состояния, которое называется спортивной формой (однако информативность такого критерия не велика).

Достоверное суждение о длительности удержания спортивной формы может быть сделано по значениям трех критериев:

результатам официальных соревнований;

результатам контрольных соревнований;

данным тестирования в стандартных условиях.

Тема 2.5. Метрологические основы отбора в спорте

Роль метрологии при моделировании и прогнозировании состояния спортсменов. Основные этапы создания и содержание математических, физических и электронных моделей. Выбор количественных модельных характеристик, их обоснование. Характеристики групповых и индивидуальных моделей подготовленности спортсменов.

Метрологические основы прогноза и отбора в спорте. Стабильность и наследуемость признаков как основа прогноза. Двухфакторная теория стабильности спортивных показателей. Примеры стабильных и нестабильных показателей.

Основные метрологические подходы в прогнозировании спортивных достижений и факторов, их определяющих. Темп прироста как прогностически ценный показатель.

Метрологические условия повышения эффективности спортивного отбора.

ЛЕКЦИЯ

Проблема спортивной ориентации и отбора уже давно не находится в стадии становления, а превратилась в самостоятельную науку. Прогнозируя возможности ребенка или подростка, тренер-селекционер ставит перед собой задачу создания обоснованного поиска талантливых индивидуумов с надеждой на успешную в дальнейшем спортивную специализацию.

Несмотря на многочисленные данные, проблема отбора и ориентации наиболее талантливых людей находится в стадии постоянного поиска, совершенствования и дальнейших разработок. Научно-обоснованные методы отбора «спортивных» детей в детско-юношеские спортивные школы, а также прогнозирование их будущих результатов становятся и неотъемлемой частью современной системы подготовки спортсменов от новичков до мастеров международного класса.

Особо актуальным является вопрос о своевременном выявлении способностей у детей и подростков, так как у них, по мере формирования и развития организма, двигательные и психические способности дифференцируются, различные их проявления становятся менее взаимосвязанными, и все заметнее начинают обнаруживаться склонности к определенным видам двигательной деятельности.

Известно, что дети школьного возраста широко привлекаются к занятиям в спортивных школах. Рациональная система отбора и спортивной ориентации позволяет своевременно выявить задатки и способности детей и подростков, создать благоприятные предпосылки для наиболее полного раскрытия их потенциальных возможностей, достижения духовного и физического совершенства и на этой основе овладения высотами спортивного мастерства.

Объективная оценка индивидуальных особенностей юных спортсменов дается на основе комплексных исследований детей, подростков, юношей, девушек, так как не существует какого-то критерия спортивной перспективности. Даже такой интегральный показатель, каким является спортивный результат, не может иметь решающего значения в процессе отбора спортсменов, особенно если это касается детей и подростков с еще не завершившимся полностью формированием организма. Отдельно рассматриваемые морфологические, функциональные, биомеханические, педагогические, психологические показатели недостаточны для проведения рационального спортивного отбора. Только на основе комплексной методики выявления склонностей (генетических задатков) и способностей, необходимых для овладения высотами спортивного мастерства, возможно эффективно осуществлять отбор детей и подростков для занятий спортом.

Спортивный отбор - это система организационно-методических мероприятий комплексного характера, включающих педагогические, социологические, психологические и медико-биологические методы исследования, на основе которых выявляются задатки и способности детей, подростков, девушек и юношей для специализации в определенном виде спорта. Основная задача спортивного отбора состоит во всестороннем изучении и выявлении задатков и способностей, в наибольшей мере соответствующих требованиям того или иного вида спорта. Некоторые специалисты вместо термина «спортивный отбор» используют термин «выявление спортивной пригодности». Под этим понимается система средств и методов определения и оценки задатков и способностей в избранном виде спорта (или в группе однородных видов спорта). Спортивная ориентация - это система организационно-методических мероприятий комплексного характера, на основе которых определяется узкая специализация индивида в определенном виде спорта.

Анализ и теоретическое обобщение результатов многочисленных исследований позволяют сформулировать основные положения теории спортивного отбора. Спортивный отбор - это многоступенчатый, многолетний процесс, охватывающий все периоды спортивной подготовки. Он основан на всестороннем изучении способностей спортсменов, создании благоприятных предпосылок для формирования этих способностей, позволяющих успешно совершенствоваться в избранном виде спорта.

Совершенствование большого многообразия видов спорта расширяет возможность индивида достичь мастерства в одном из видов спортивной деятельности. Слабое проявление свойств личности и качественных особенностей применительно к одному виду спорта не может рассматриваться как отсутствие спортивных способностей. Малопредпочтительные признаки в одном виде спортивной деятельности могут оказаться благоприятными и обеспечат высокую результативность в другом виде спорта. В связи с этим, прогнозирование спортивных способностей можно осуществлять только применительно к отдельному виду или группе видов спорта, исходя при этом из общих положений, характерных для системы отбора.

Спортивные особенности во многом зависят от наследственно обусловленных задатков, которые отличаются стабильностью и консервативностью. Поэтому при прогнозировании спортивных способностей следует обращать внимание прежде всего на те, относительно мало изменчивые признаки, которые обуславливают успешность дальнейшей спортивной деятельности. Поскольку роль наследственно обусловленных признаков максимально раскрывается при предъявлении к организму занимающегося высоких требований, то при оценке деятельности юного спортсмена необходимо ориентироваться на уровень высших достижений.

Наряду с изучением консервативных признаков прогноз спортивных способностей предполагает выявление тех показателей, которые могут существенно измениться под влиянием тренировки. При этом для повышения степени точности прогноза необходимо принимать во внимание как темпы роста показателей, так и их исходный уровень. В связи с гетерохронностью развития отдельных функций и качественных особенностей имеют место определенные различия в структуре проявления способностей у спортсменов в различные возрастные периоды. Особенно отчетливо эти различия наблюдаются у занимающихся в технически сложных видах спорта, где высоких спортивных результатов достигают уже в детском и подростковом возрасте, и вся подготовка спортсмена от новичка до мастера спорта международного класса протекает на фоне сложных процессов формирования юного спортсмена.

Проблема отбора юных спортсменов должна решаться комплексно, на основе применения педагогических, медико-биологических, психологических, социологических методов исследования. Педагогические методы исследования позволяют оценивать уровень развития физических качеств, координационных способностей и спортивно-технического мастерства юных спортсменов. На основе применения физико-биологических методов исследования выявляются морфофункциональные особенности, уровень физического развития, состояние анализаторных систем организма спортсмена, оказывающие влияние на решение индивидуальных и коллективных задач в ходе спортивной борьбы, а также оценивается психологическая совместимость спортсменов при решении задач, поставленных перед спортивной командой. Социологические методы исследования позволяют получать данные о спортивных интересах детей, раскрывать причинно-следственные связи формирования мотиваций к длительным занятиям спортом и высоким спортивным достижениям.

Процесс отбора в спортивную школу делится на три этапа (табл. 4).

Таблица 4

Система отбора в спортивную школу

Этап отбора	Основные задачи этапа отбора	Основные методы отбора
	Предварительный отбор детей в спортивную школу	Педагогическое наблюдение Контрольные испытания (тесты) Смотры-конкурсы по видам спорта Социологические исследования
	Углубленная проверка соответствия предварительно отображенного контингента занимающихся требованиям, предъявляемым к успешной специализации в избранном виде спорта. Зачисление детей и подростков в спортивную школу	Педагогическое наблюдение Контрольные испытания Психологические исследования
	Многолетнее систематическое изучение каждого учащегося спортивной школы с целью окончательного определения его индивидуальной и спортивной специализации (этап спортивной ориентации)	Педагогическое наблюдение Контрольные испытания Соревнования и контрольные прикидки Психологические исследования Медико-биологические исследования

Основными задачами первого этапа отбора является привлечение возможно большего количества одаренных в спортивном плане детей и подростков к спортивным занятиям, их предварительный просмотр и организация начальной спортивной подготовки. К показателям, определяющим целесообразность привлечения детей к занятиям многими видами спорта, относятся: рост, вес, особенности телосложения ребенка.

Важное значение для правильного отбора имеют наблюдения тренера и учителя физической культуры в спортивных секциях, на внутришкольных, районных, городских соревнованиях и во время проведения контрольных испытаний. Целесообразно осуществлять предварительную подготовку детей для поступления в ДЮСШ в рамках проведения школьных уроков физической культуры. Подбором специальных средств можно направленно влиять на формирование у младших школьников способностей заниматься тем или иным видом спорта и на этой основе проводить видовую ориентацию.

Спортивная практика свидетельствует, что на первом этапе еще невозможно выявить идеальный тип детей, сочетающих морфологические, биомеханические, функциональные и психические качества, необходимые для дальнейшей специализации в определенном виде спорта.

Существенные индивидуальные различия в биологическом развитии начинающих значительно затрудняют эту задачу. Поэтому данные, полученные на этом этапе отбора, следует использовать как ориентировочные.

Чтобы с большей степенью вероятности выявить потенциальные возможности детей и подростков, целесообразно определять не только исходный уровень их подготовленности, но главным образом - темпы ее роста. В системе отбора контрольные испытания должны проводиться с таким расчетом, чтобы определить не только то, что уже умеет делать поступающий, а то, что он может сделать в дальнейшем, то есть выявить его способности к решению двигательных задач, появлению двигательного творчества, умению управлять своими движениями.

Одноразовые контрольные испытания в подавляющем большинстве случаев говорят лишь о готовности кандидата в данный момент выполнить предложенный ему набор тестов и очень мало говорят о его перспективных возможностях. А потенциальный спортивный результат спортсмена зависит не столько от исходного уровня развития физических качеств, сколько от темпов прироста этих качеств в процессе специальной тренировки.

Физическое развитие детей оценивается по ряду внешних признаков: рост, вес, пропорции тела, форма позвоночного столба и грудной клетки, строение таза и ног, размер стопы. После этого исследуются двигательные способности детей.

На втором этапе отбора осуществляется углубленная проверка соответствия предварительно отобранного контингента занимающихся требованиям, предъявляемым к успешной тренировке в избранном виде спорта. Тренер изучает возможности занимающихся на основе педагогических наблюдений в процессе спортивной тренировки, контрольных испытаний, соревнований и контрольных прикидок, комплектует учебно-тренировочные группы из числа наиболее способных детей и подростков. Важно учитывать не столько исходный уровень контрольных показаний, имевшихся у детей при наборе в ДЮСШ, сколько динамику изменения этих показателей на протяжении периода занятий. Такой подход обеспечивает возможность с более высокой степенью точности выявить потенциальные возможности занимающихся, их спортивную одаренность. Ведущими критериями прогнозирования на данной стадии являются темпы развития физических качеств и формирование двигательных навыков (моторная обучаемость). О моторной обучаемости можно судить по времени, которое требуется занимающимся для овладения техникой того или иного упражнения. Темпы формирования двигательных навыков и развитие физических качеств дают возможность предвидеть перспективность спортивного совершенствования в будущем.

Задача второго этапа отбора - определение степени соответствия индивидуальных данных юных спортсменов требованиям, которые будут предъявлены к ним на этапе спортивного совершенствования. На этом этапе проводятся педагогические наблюдения, контрольные испытания, соревнования и прикидки, медико-биологические и психологические обследования.

Задача третьего этапа отбора (этап спортивной ориентации) - многолетнее систематическое изучение каждого учащегося спортивной школы для окончательного определения его индивидуальной спортивной специализации. Длительное и тщательное изучение спортсмена повышает надежность определения его специализации. На этом этапе осуществляются педагогические наблюдения, контрольные испытания, медико-биологические и психологические исследования с целью дальнейшего определения сильных и слабых сторон подготовленности занимающихся. В это время окончательно решается вопрос об индивидуальной спортивной ориентации занимающегося.

Основными методами отбора на третьем этапе являются антропометрические обследования, медико-биологические исследования, педагогические контрольные испытания, регистрация биомеханических характеристик выполнения двигательного действия, психологические и социологические исследования. В ходе антропометрических обследований необходимо определить, насколько кандидаты для зачисления в спортивную школу соответствуют тому морфотипу, который характерен для наиболее выдающихся представителей данного вида спорта.

Вся тренировочная и организационная деятельность в спорте направлена на то, чтобы обеспечить его состязательность, массовость и зрелищность

Вся тренировочная и организационная деятельность в спорте направлена на то, чтобы обеспечить его состязательность, массовость и зрелищность. Современное мировое спортивное движение насчитывает около 300 различных видов спорта, в каждом из которых имеется настоятельная необходимость различного рода измерений (рис. 1). Здесь мы рассмотрим проблемы измерений только в олимпийских видах спорта.

В первую очередь измерения используются для определения собственно спортивного результата. Главный олимпийский девиз звучит так: Быстрее! Выше! Сильнее! Именно поэтому необходимым условием для включения претендента в семью олимпийских видов спорта всегда была его состязательность, т.е. возможность выявления победителя по очевидным количественным критериям. Таких критериев в спорте всего три (рис. 2).

1-й критерий результат, измеренный в единицах СИ (секунда, метр, килограмм);
2-й количество заработанных, полученных, завоеванных, выбитых очков;
3-й количество начисленных судьями баллов.

Стоит заметить, что по этим трем критериям могут быть оценены результаты спортсменов как в индивидуальных, так и в командных выступлениях.

Чаще других результатом, оцениваемым по 1-му критерию, является время преодоления определенной дистанции. В различных видах спорта в зависимости от скорости передвижения спортсменов используется различная точность измерения времени. Как правило, она находится в пределах 0,001 0,1 с. При этом спортсмен может идти, бежать, ехать на велосипеде, передвигаться на лыжах или коньках, съезжать на санях, плыть, ходить под парусом или на веслах

Само по себе обеспечение необходимой точности измерения временного интервала с технической точки зрения не представляет особой трудности, тем не менее специфика спорта накладывает на этот процесс свои особенности, что связано в первую очередь с проблемами определения момента старта и финиша. Совершенствование измерений этих элементов соревновательного процесса идет по пути использования технических новинок. К ним среди распространенных в настоящее время приборов относятся различные фотодатчики и микрочипы,системы регистрации фальстарта, системы фотофиниша и т.п.

Сегодня технический прогресс позволил соединить в единый комплекс измерительные, демонстрационные и телевизионные системы. Всё это привело к тому, что в спорт стали вторгаться самые последние информационные технологии и приемы шоу-бизнеса. Теперь зрители, находящиеся на стадионах, спортивных площадках и сидящие у экранов телевизоров, почти уравнены: все могут видеть происходящее в реальном и замедленном времени, лицезреть крупный план спортивной борьбы, в том числе с повтором интереснейших и спорных моментов,наблюдать прохождение спортсменами рубежей, контролировать промежуточные и итоговые результаты, быть свидетелями любимого всеми действия Это касается практически всех видов спорта, но особенно важными такие технологии являются для видов спорта с раздельным стартом, таких как горные лыжи, бобслей, конькобежный спорт и др.

Актуальной для спорта также является регистрация скоростей и траекторий в определенный момент времени, в определенных местах и в спорных ситуациях. К таким регистрируемым параметрам относятся, например, скорость лыжника при прыжках с трамплина во время отталкивания или в момент приземления, скорость теннисного или волейбольного мяча при подаче, его траектория при определении касания сетки или аута и т.п. В настоящее время за ходом соревнований высокого уровня наблюдают сотни миллионов зрителей. Важно, чтобывсе судьи, зрители, спортсмены были уверены в объективности определения победителей. Для этой цели даже разрабатываются специальные математические модели и имитаторы.

Кроме контроля времени, в процессе регистрации спортивного результата по 1-му критерию необходимо также измерять расстояния, например в метаниях или различного рода прыжках, и вес штанги в тяжелой атлетике.

Если при прыжках в длину (расстояния 6 9 м) измерения простой рулеткой еще допустимы, т.к. возможные ошибки (несколько миллиметров) весьма незначительны, то в метании копья или молота (расстояние в 10 раз больше) ошибка измерения результата рулеткой будет уже существенной (несколько сантиметров). Разница же между результатами соперников может составлять всего 1 см. Поскольку победа имеет огромную значимость в современном спорте, объективность и точность измерений таких расстояний уже давно обеспечиваются спомощьюспециальных лазерных дальномеров.

Другое дело штанга. Здесь больших проблем нет, т.к. гриф и дополнительные грузы сами являются своеобразными мерами измерений. Поэтому контрольное взвешивание поднятой штанги, как правило, производится только при установлении рекордов, при распределении призовых мест и в спорных моментах.

Особый случай представляет собой 2-й критерий выявление победителей по завоеванным очкам. Многие специалисты эту процедуру определяют не как измерения, а как оценивание. В связи с тем что измерения в общепринятом смысле представляют собой выявление количественной характеристики результатов наблюдений разными способами и методами, представляется целесообразным в спорте объединить эти два понятия или считать их равнозначными. В пользу данного решения свидетельствует и то, что в ряде спортивных дисциплинпобедители выявляются по очкам, вычисленным исходя из достигнутого метрического результата (пятиборье, триатлон, кёрлинг и др.), а в биатлоне наоборот полученные (выбитые) очки при стрельбе могут повлиять на конечный метрический результат спортсмена.

Победителем по очкам может быть и спортсмен-индивидуал, и целая команда. Этот критерий используется, как правило, в игровых видах спорта: футбол, хоккей, баскетбол, волейбол, бадминтон, теннис, водное поло, шахматы и др. В одних из них лимитируется время спортивной борьбы, например футбол, хоккей, баскетбол. В других игра продолжается, пока не будет достигнут определенный результат: волейбол, теннис, бадминтон. Процедура выявления победителя здесь происходит в несколько этапов. Вначале по забитым (завоеванным)голам, шайбам, мячам регистрируется исход конкретного матча и определяется его победитель. Каждый из участников после игр по кругу получает соответствующие очки, которые заносятся в турнирную таблицу. Очки суммируются и выявляются победители на втором этапе. Он может быть окончательным (национальные чемпионаты) или может наступить следующий этап, если турнир является отборочным (чемпионаты Европы, мира, Олимпийские игры).

Конечно, в каждом игровом виде спорта есть своя специфика, но принцип подсчета очков один.

Есть несколько единоборств, например бокс, борьба, фехтование, в которых исход соревнования оценивается тоже по очкам (проведенным приемам, уколам). Но в первых двух видах спорта поединки могут быть закончены до истечения лимита времени: нокаутом или если противник будет положен на лопатки.

По 3-му критерию начисленным баллам победитель выявляется группой специалистов-экспертов. В видах спорта, которые оцениваются таким крайне необъективным способом, наиболее часты претензии, протесты и даже судебные разбирательства достаточно вспомнить последнюю зимнюю Олимпиаду в Лейк-Плесиде. Но так сложилось исторически: в фигурном катании, гимнастике и в других подобных соревнованиях еще несколько лет назад было невозможно оценить выступления спортсменов объективно с помощью технических средств, как,например, в легкой атлетике. Сегодня технический прогресс уже позволяет производить количественные оценки с помощью специальных видео- и измерительных систем. Хочется надеяться, что Олимпийский комитет в самом ближайшем будущем будет использовать и такие способы оценки выступлений спортсменов.

Очень важным является также обеспечение равенства условий, объективности и сопоставимости результатов соревнований (рис. 3).

Здесь наряду с определением качества соревновательных трасс, полей, секторов, треков, лыжни, склонов точному измерению подлежат их физические размеры: длина, ширина, относительная и абсолютная высоты. В этом направлении в современном спорте часто используются самые последние технические достижения. Например, к одному из чемпионатов Европы по легкой атлетике, который должен был проходить в Штутгарте, спонсор соревнования автоконцерн Мерседес для точного измерения длины марафонской дистанции создал специальныйавтомобиль. Ошибка измерения пройденного этой уникальной машиной расстояния составляла менее 1 м на 50 км.

При организации крупных соревнований большое внимание уделяется состоянию и параметрам спортивного инвентаря и оборудования.

Так, например, все снаряды для метаний по правилам соревнований должны строго соответствовать определенным размерам и весу. В зимних видах спорта, где большое значение имеет эффективность скольжения, например в бобслее, имеются ограничения по температуре полозьев, которая тщательно измеряется непосредственно перед стартом. Строго контролируются параметры ворот, разметки полей и площадок, мячей и сеток, щитов, корзин и т.п. В некоторых случаях тщательно проверяется экипировка спортсменов, например в прыжкахналыжах с трамплина, чтобы она не представляла собой своеобразный парус.

Иногда необходимой процедурой является взвешивание спортсменов. Этого требуют, например, правила соревнований в тяжелой атлетике, где имеются весовые категории, или в конном спорте, где спортсмен не должен быть слишком легким.

В ряде спортивных дисциплин важными являются условия погоды. Так, в легкой атлетике производятся измерения скорости ветра, которая может повлиять на результаты бега и прыжков, в парусных регатах, где в условиях безветрия соревнования вообще невозможны, при прыжках на лыжах с трамплина, где боковой ветер может угрожать жизни спортсменов. Контролю подлежит температура снега и льда в зимних видах спорта, температура воды в водных видах спорта. Если соревнования проводятся на открытом воздухе, то в случае осадковопределенной интенсивности они могут быть прерваны (например, теннис, бадминтон, прыжки с шестом).

В спорте особое значение придается допинг-контролю. С этой целью разрабатывается дорогостоящее оборудование, которым оснащаются современные антидопинговые лаборатории. Проблема допинга в спорте сегодня стоит настолько остро, что ни одна великая спортивная держава не может обойтись без своей системы лабораторий, оборудованных в соответствии с последними достижениями в этой области. И это несмотря на то, что антидопинговые лаборатории стоят десятки миллионов долларов. Кроме стационарного лабораторного оборудованияв последние годы в борьбе с так называемым кровяным допингом стали использоваться переносные биохимические экспресс-анализаторы крови.

Это далеко не полный круг вопросов, касающихся метрологического обеспечения спортивных соревнований. Не меньшие потребности в измерениях имеются у спортсменов и тренеров при проведении тренировочного процесса. Здесь кроме измерительных процедур, перечисленных выше, существует настоятельная необходимость контроля физического состояния спортсменов, их подготовленности на данный момент времени.

С этой целью в спорте используется самое современное медицинское оборудование. Среди такого оборудования наиболее значимыми являются различного рода газоанализаторы, системы биохимического контроля и диагностики состояния сердечно-сосудистой системы. Таким оборудованием оснащаются все диагностические спортивные лаборатории. Кроме того, в диагностических лабораториях необходимы стационарные беговые дорожки, велоэргометры и другие современные приборы. Всё это лабораторное оборудование имеет высокоточную измерительнуютехнику и тщательно калибруется. Высококвалифицированные спортсмены два-три раза в год проходят этапное комплексное обследование, целью которого является диагностика состояния различных функциональных систем организма.

Кроме углубленных, но эпизодических лабораторных обследований существует настоятельная необходимость в ежедневном контроле переносимости спортсменами напряженных и регулярных тренировочных нагрузок. Для решения этих задач широко используются различного рода мобильные диагностические системы. На сегодняшний день такие системы включают в себя компьютеры для надежной и быстрой обработки получаемой информации.

Важным элементом тренировочного процесса является анализ техники выполнения соревновательных упражнений. В последние годы это направление получило стремительное развитие: в спорте стали широко внедряться видеоанализаторы приборы с очень высокой точностью и дискретностью отображения частей тела спортсмена или спортивного снаряда. Отличительным принципом работы этих приборов является трехмерное лазерное сканирование движущихся объектов.

Нельзя не упомянуть две индустриальные области, связанные со спортом и измерениями, подчас очень сложными и в отдельных случаях уникальными. Это проектирование и строительство спортивных сооружений, а также разработка и производство спортивного снаряжения. Но эти серьёзные вопросы требуют отдельного освещения.

Таким образом, потребность в измерительных средствах при проведении крупных спортивных форумов, какими являются Олимпийские игры, чемпионаты мира и Европы, огромная. Только для регистрации спортивных достижений необходимы тысячи разных приборов и систем, которые обеспечивают объективность, справедливость и сопоставимость результатов. Все они должны пройти не только национальную сертификацию, но и должны быть допущены к применению соответствующими международными спортивными федерациями.

В статье мы очертили далеко не полный круг проблем, связанных со спортивными измерениями, и смогли отобразить далеко не все виды спорта. Крупным планом охватили только принципиальные моменты спортивной метрологии, её классификации. Надеемся, что специалисты в конкретных областях продолжат обсуждение затронутых проблем.

В.Н. Кулаков, доктор педагогических наук, мастер спорта РГСУ, Москва
А.И. Кириллов, РИА Стандарты и качество, Москва