Спортивная метрология


МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ УРАЛЬСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ ПЕРВОГО ПРЕЗИДЕНТА РОССИИ Б. Н. ЕЛЬЦИНА







Н. Н. Трифонова И. В. Еркомайшвили




            СПОРТИВНАЯ МЕТРОЛОГИЯ




Рекомендовано методическим советом УрФУ в качестве учебного пособия для студентов, обучающихся по программе бакалавриата по направлению подготовки 49.03.01 «Физическая культура»


















Екатеринбург
Издательство Уральского университета
2016

УДК 796.015(075.8)
ББК Ч511.5я73-1
     Т691


Рецензенты:
Т. В.Андрюхина, кандидат педагогических наук, доцент, заведующий кафедрой теории и методики физической культуры Российского государственного профессионально-педагогического университета;
Н. В. Трубникова, кандидат педагогических наук, доцент кафедры теории и методики физического воспитания Уральского государственного педагогического университета
Научный редактор
Г. И. С е м е н о в а, кандидат педагогических наук, доцент кафедры теории и методики физического воспитания Уральского федерального университета


     Трифонова, Н. Н.
Т691 Спортивная метрология : [учеб, пособие] / Н. Н. Трифонова, И. В. Еркомайшвили ; [науч. ред. Г. И. Семенова] ; М-во образования и науки Рос. Федерации, Урал, федер. ун-т. — Екатеринбург : Изд-во Урал, ун-та, 2016. — 112 с.

          ISBN 978-5-7996-1696-0

          В учебном пособии даны метрологические основы педагогического контроля, показаны способы измерений в физическом воспитании и спорте, методы тестирования двигательных возможностей человека, математико-статистические методы и их применение для обработки и анализа результатов контроля и планирования учебно-тренировочного процесса. Представлены вопросы для контроля знаний, математические таблицы, словарь наиболее распространенных терминов, список рекомендуемой литературы.
          Пособие предназначено для студентов очной и заочной форм обучения, а также для начинающих спортивных педагогов и специалистов-тренеров.

УДК 796.015(075.8)
ББКЧ511.5я73-1




ISBN 978-5-7996-1696-0

© Уральский федеральный университет, 2016

        ОГЛАВЛЕНИЕ






ПРЕДИСЛОВИЕ........................................................5

Глава 1. ОСНОВЫ СПОРТИВНОЙ МЕТРОЛОГИИ..............................7
   1.1. Предмет спортивной метрологии..............................7
   1.2. Измерение физических величин...............................9
      1.2.1. Единицы измерений....................................11
      1.2.2. Параметры, измеряемые в физической культуре и спорте.15
      1.2.3. Шкалы измерений......................................17
      1.2.4. Средства измерений...................................20
      1.2.5. Точность измерений...................................22

Глава 2. МЕТОДЫ СТАТИСТИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ.................................26
   2.1. Выборочный метод. Организация выборки.....................28
   2.2. Основные статистические характеристики....................30
   2.3. Статистические гипотезы и достоверность статистических характеристик..............34
   2.4. Взаимосвязь результатов измерений.........................38
   2.5. Коэффициент корреляции Бравэ — Пирсона....................41
   2.6. Ранговый коэффициент корреляции Спирмена..................42

Глава 3. МЕТОДЫ КОЛИЧЕСТВЕННОЙ ОЦЕНКИ КАЧЕСТВЕННЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ..............................45
   3.1. Виды качественных показателей.............................46
   3.2. Метод экспертных оценок...................................48
   3.2. Метод анкетирования.......................................52

Глава 4. ОСНОВЫ ТЕОРИИ ТЕСТОВ.....................................56
   4.1. Тестирование в практике физической культуры и спорта......56
   4.2. Надежность тестов.........................................57
   4.3. Информативность тестов....................................62

3

Глава 5. МЕТРОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ КОНТРОЛЯ....................67
   5.1 Управление и контроль в спортивной тренировке........67
   5.2. Оперативный, текущий, этапный контроль..............72
   5.3. Контроль физической подготовленности................78
      5.3.1. Контроль скоростных качеств....................79
      5.3.2. Контроль силовых качеств.......................83
      5.3.3. Контроль выносливости..........................85
      5.3.4. Контроль гибкости..............................87
      5.3.5. Контроль ловкости..............................91
   5.4. Контроль технической и тактической подготовленности.93

ПРИЛОЖЕНИЯ.................................................103

СЛОВАРЬ ТЕРМИНОВ И ПОНЯТИЙ.................................105

СПИСОК БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ ССЫЛОК............................109

РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА...................................110

        ПРЕДИСЛОВИЕ







    В настоящее время спортивная метрология развивается одновременно и как научная, и как учебная дисциплина. Как одно из современных научных направлений в образовательной области по физической культуре спортивная метрология отвечает на два основных вопроса: как измерить и выразить числом те явления и процессы, которые происходят в физической культуре и спорте, и как их математически обработать.
    Целью данного курса является формирование у студентов умений и навыков проведения метрологических исследований и обработки эмпирических данных для последующей научной интерпретации, интеграции полученных знаний в практическую педагогическую деятельность в современном процессе физического воспитания и спортивной тренировки.
    Учебное пособие состоит из пяти глав.
    В задачу первых трех глав входит формирование системы теоретических знаний о спортивных измерениях, доступное для студентов изложение теоретических основ спортивной метрологии, включая методы математической статистики, а также описание технических принципов, систем и методов измерений, используемых в физическом воспитании и спорте.
    В четвертой и пятой главе рассматриваются метрологические основы комплексного контроля: обоснование контроля в физическом воспитании и спорте, содержание и организация контроля тренировочной деятельности, а также разных сторон подготовленности (физической, технической и т. д.).
    В учебном пособии дается характеристика методов первичной обработки статистического материала — метода средних величин, выборочного метода, метода корреляционного анализа, а также

5

рассматриваются квалиметрия, анкетирование и т. д. Большое внимание авторы уделяют теории тестов (определению информативности, надежности и т. п.) и теории оценок.
    Для закрепления материала студентам рекомендовано ответить на контрольные вопросы. В конце учебного пособия имеются приложения и словарь основных терминов.

Глава 1

        ОСНОВЫ СПОРТИВНОЙ МЕТРОЛОГИИ







        1.1. Предмет спортивной метрологии

    Сейчас трудно себе представить какой-либо вид деятельности человека, в котором не использовались бы измерения. Измерения ведутся в науке, промышленности, сельском хозяйстве, медицине, торговле, военном деле, при охране труда и окружающей среды, в быту, спорте и т. д. Благодаря измерениям возможно управление технологическими процессами, промышленными предприятиями, подготовкой спортсменов и народным хозяйством в целом. Резко возросли и продолжают расти требования к точности измерений, быстроте получения измерительной информации, измерению комплекса физических величин. Увеличивается число сложных измерительных систем и измерительно-вычислительных комплексов.
    Измерения на определенном этапе своего развития привели к возникновению метрологии, которая в настоящее время определяется как наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства и требуемой точности. Это определение свидетельствует о практической направленности метрологии, которая изучает измерения физических величин и образующие эти измерения элементы и разрабатывает необходимые правила и нормы. Слово «метрология» происходит от древнегреческих «метро» — мера и «логос» — знание.
    В современной метрологии выделяют три направления: законодательная метрология, фундаментальная (научная) и практическая (прикладная) метрология.
    Спортивная метрология — это наука об измерениях в физическом воспитании и спорте. Ее следует рассматривать как конкретное приложение к общей метрологии, как одну из составляющих

7

практической (прикладной) метрологии. Однако как учебная дисциплина спортивная метрология выходит за рамки общей метрологии по следующим обстоятельствам. В физическом воспитании и спорте некоторые из физических величин (время, масса, длина, сила), на проблемах единства и точности измерений которых сосредоточивают основное внимание специалисты-метрологи, также подлежат измерению. Но более всего специалистов нашей отрасли интересуют педагогические, психологические, социальные, биологические показатели, которые по своему содержанию нельзя назвать физическими. Методикой их измерений общая метрология практически не занимается, и поэтому возникла необходимость разработки специальных измерений, результаты которых всесторонне характеризуют подготовленность спортсменов. Особенностью спортивной метрологии является то, что в ней термин «измерение» трактуется в самом широком смысле, так как в спортивной практике недостаточно измерять только физические величины. В физической культуре и спорте, кроме измерений длины, высоты, времени, массы и других физических величин, приходится оценивать техническое мастерство, выразительность и артистичность движений и тому подобные нефизические величины.
    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.
    Предметом спортивной метрологии является 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

8

соревнованиях, использование его результатов в планировании подготовки спортсменов и физкультурников.
    Вместе с развитием фундаментальной и практической метрологии происходило становление законодательной метрологии.
    Законодательная метрология — это раздел метрологии, включающий комплексы взаимосвязанных и взаимообусловленных общих правил, а также другие вопросы, нуждающиеся в регламентации и контроле со стороны государства, направленные на обеспечение единства измерений и единообразия их средств.
    Законодательная метрология служит средством государственного регулирования метрологической деятельности посредством законов и законодательных положений, которые вводятся в практику через Государственную метрологическую службу и метрологические службы государственных органов управления и юридических лиц. К области законодательной метрологии относятся испытания и утверждение типа средств измерений и их поверка, калибровка, сертификация, государственный метрологический контроль и надзор за ними [1].
    Метрологические правила и нормы законодательной метрологии гармонизированы с рекомендациями и документами соответствующих международных организаций. Тем самым, законодательная метрология способствует развитию международных экономических и торговых связей и содействует взаимопониманию в международном метрологическом сотрудничестве.

        1.2. Измерение физических величин

    Измерением в широком смысле слова называется установление соответствия между изучаемыми явлениями, с одной стороны, и числами, с другой.
    Измерение физической величины — это нахождение опытным путем связи между измеряемой величиной и единицей измерения данной величины, производимое, как правило, с помощью специальных технических средств. При этом под физической величиной понимается характеристика различных свойств, общих

9

в количественном отношении для многих физических объектов, но индивидуальных в качественном отношении для каждого из них. К физическим величинам относятся длина, время, масса, температура и множество других. Получение сведений о количественных характеристиках физических величин и является задачей измерений.
    Какие бы виды измерений физических величин ни производились, все они возможны только при наличии общепринятых единиц измерений (метров, секунд, килограммов и т. п.) и шкал измерений, позволяющих упорядочить измеряемые объекты и приписать им числа. Это обеспечивается использованием соответствующих средств измерений, позволяющих получить необходимую точность. Для достижения единства измерений существуют разработанные стандарты и правила.
    Следует отметить, что измерение физических величин является основой всех без исключения измерений в спортивной практике. Оно может иметь самостоятельный характер, например, при определении массы звеньев тела; служить первым этапом оценивания спортивных результатов и результатов тестов, например, при выставлении оценки в баллах по результатам измерения длины прыжка с места; косвенно влиять на качественную оценку исполнительского мастерства, например, по амплитуде движений, ритму, положению звеньев тела.
    Измерения делятся по средствам измерения (органолептические и инструментальные) и по способу получения числового значения измеряемой величины (прямые, косвенные, совокупные, совместные).
    Органолептическими называются измерения, основанные на использовании органов чувств человека (зрения, слуха и т. д.). Например, человеческий глаз может с высокой точностью определить относительную яркость источников света. Одним из видов органолептических измерений является обнаружение — решение о том, отлично от нуля значение измеряемой величины или нет.

ю

    Инструментальными называются измерения, выполняемые с помощью специальных технических средств. Большинство измерений физических величин являются инструментальными [2].
    Прямые измерения—это измерения, при которых искомое значение находят непосредственно сравнением физической величины с мерой. К таким измерениям можно отнести, например, определение длины предмета путем ее сравнения с мерой — линейкой.
    Косвенные измерения отличаются тем, что значение величины устанавливают по результатам прямых измерений величин, связанных с искомой определенной функциональной зависимостью. Так, измерив объем и массу тела, можно вычислить (косвенно измерить) его плотность, или, измерив длительность полетной фазы прыжка, вычислить его высоту.
    Совокупными измерениями называются такие, в которых значения измеряемых величин находят по данным их повторных измерений при различных сочетаниях мер. Результаты повторных измерений подставляются в уравнения, и вычисляется искомая величина. Например, объем тела может быть сначала найден по измерению объема вытесненной жидкости, а затем — по измерению его геометрических размеров.
    Совместные измерения — это одновременные измерения двух и более неоднородных физических величин для установления функциональной зависимости между ними. Например, определение зависимости электрического сопротивления от температуры [3].

1.2.1. Единицы измерений

    Единицы измерений физических величин представляют собой значения данных величин, которые по определению считаются равными единице. Они ставятся за числовым значением какой-либо величины в виде символа (5,56 м; 11,51 сит. п.). Единицы измерений пишутся с большой буквы, если названы в честь известных ученых (724 Н; 220 Вит. п.). Совокупность единиц, относящихся к некоторой системе величин и построенных в соответствии с принятыми принципами, образует систему единиц.


и

    Наиболее универсальной системой единиц, охватывающей все отрасли науки и техники, является Международная система единиц (Systeme International d’Unites — франц.) с сокращенным названием «SI», в русской транскрипции — СИ. Она была принята в 1960 г. XI Генеральной конференцией по мерам и весам. В настоящее время в систему СИ входят семь основных единиц (табл. 1).


Таблица 1

Основные единицы СИ

                     Единицы                
Величина наименование     обозначение       
                      русское международное

Основные

Длина, 1                 Метр     м    т 
Масса, т               Килограмм  кг  kg 
Время, t                Секунда   с    S 
Сила электрического      Ампер    А    А 
тока, I                                  
Термодинамическая       Кельвин   К    К 
температура, Т, 0                        
Количество вещества, п   Моль    МОЛЬ mol
Сила света, J           Кандела   кд  cd 

    Кроме основных, в СИ выделены две дополнительные единицы: радиан — единица плоского угла и стерадиан — единица телесного угла (угла в пространстве).
    Система единиц включает в себя основные и производные единицы. Основными называются выбранные и независимые друг от друга единицы. Величины, единицы которых принимаются за основные, как правило, отражают наиболее общие свойства материи (протяженность, время и т. п.). Производными называются единицы, выраженные через основные путем арифметических

12