Предмет спортивна метрологія. Методи та методичне забезпечення спортивної метрології. Елементи процесу вимірювань
ПОЛТАВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
Імені Юрія Кондратюка
Кафедра фізичного виховання, спорту і здоров’я людини
Методична розробка лекції
«Вступ до спортивної метрології. Основи теорії вимірювань. Основи теорії тестів та оцінок, методологія тестування»
для студентів напряму підготовки 6.010203 – здоров’я людини,
галузь знань 0102 – фізичне виховання, спорт і здоров’я людини
Укладач: ст. викладач кафедри фізичного виховання, спорту і здоров’я людини Гордієнко Ю.В.
Розглянуто та схвалено на засіданні кафедри фізичного виховання, спорту і здоров’я людини
Протокол №___від _________2015 р.
Зав. каф. __________к.пед.н., доцент
Мороз Ю.М.
Полтава 2015
Тема №1. Вступ до спортивної метрології. Основи теорії вимірювань. Основи теорії тестів та оцінок, методологія тестування
Зміст:
1. Предмет спортивна метрологія. Методи та методичне забезпечення спортивної метрології. Елементи процесу вимірювань.
2. Контроль в фізичному вихованні та спорті.
3. Основні поняття теорії тестів. Критерії визначення тестів. Методологія тестування.
4. Проблема і завдання теорії оцінок
Предмет спортивна метрологія. Методи та методичне забезпечення спортивної метрології. Елементи процесу вимірювань.
Термін „метрологія” у перекладі з давньогрецької мови означає „наука про вимірювання” (metro – вимірюю, logos – вчення).
Метрологія– це наука про вимірювання, методи і засоби, що забезпечують їх однаковість і точність. Спортивна метрологія – це наука про вимірювання та контроль у фізичному вихованні та спорті.
Фахівці-метрологи основну увагу зосереджують на проблемах єдності і точності вимірювань фізичних величин. До них відносяться: довжина, маса, час, температура, сила електричного струму, сила світла і кількість речовини.
У фізичному вихованні та спорті деякі з цих величин (час, маса, довжина, сила) також підлягають виміру. Однак фахівців нашої галузі цікавлять педагогічні, психологічні, соціальні, біологічні показники, які за змістом не можна назвати фізичними. Тому виникла необхідність розробки спеціальних вимірів, результати яких усебічно характеризують підготовленість фізкультурників і спортсменів.
Спортивна метрологія – це наука, у якій викладаються загальні „керівні” методологічні і методичні основи і положення контролю в спорті, вона складова і засіб спортивної педагогіки. Можна говорити про спортивну метрологію як наукову дисципліну, у рамках якої розробляються принципи, підходи, методи. Також, можна говорити про спортивну метрологію як педагогічний засіб, тобто про застосування спортивної метрології в практичній підготовці тих що займаються. Можна говорити про спортивну метрологію як педагогічну дисципліну, тобто про курс, який викладається студентам фізкультурних вузів і який містить відомості з наукової дисципліни, що, як передбачається, у першу чергу потрібні для використання її як деяких загальних основ контролю в практиці спорту.
Предметом спортивної метрології є комплексний контроль у фізичному вихованні та спорті і використання його результатів у плануванні підготовки спортсменів і регламентації діяльності людей, що займаються фізичними вправами.
Завдання спортивної метрології такі:
- розробка теорії та практики вимірювань (технології, шкал, точності та ін.);
- визначення основних положень теорії тестів (інформативності, надійності, стабільності, узгодженості, еквівалентності);
- розробка теорії оцінок і визначення нормативних оцінок рухової діяльності людини;
- визначення найбільш доцільних статистичних методів обробки результатів вимірювань моторики людини;
- розробка рекомендації щодо комп’ютерної обробки даних моторики людини;
- визначення метрологічних основ розвитку рухових і психомоторних здібностей спортсменів;
- розробка метрологічних основ розвитку морфології людини;
- визначення метрологічного забезпечення функціональної підготовки спортсменів;
- визначення метрологічного забезпечення відбору в спорті;
- розробка метрологічних основ контролю змагальної діяльності спортсменів;
- визначення особливості метрологічного контролю технічної підготовленості спортсменів;
- розгляд базових положень контролю за тренувальними і змагальними навантаженнями;
- визначення і розробка технічних засобів контролю в спорті;
- розробка технології метрології прогнозу в спорті;
- визначення метрологічного забезпечення рухової підготовки різних верств населення.
Спортивні виміри потрібні не тільки на змаганнях, але й на тренувальних заняттях. Це виміри характеристики тіла і рухів, фізіологічних і психологічних характеристик.
Виміри можна проводити з використанням досить складних приладів і пристроїв, але в багатьох випадках можна обмежитися порівняно простими вимірювальними приладами і пристосуваннями, а часом і обійтися виміром власним тілом і візуальними оцінками.
Вимір – це порівняння досліджуваної ознаки об’єкта з прийнятим за зразок об’єктом, що володіє аналогічною ознакою одиничної величини.
Виміри у фізичному вихованні і спорті дозволяють порівнювати потрібні нам ознаки різних індивідів, дозволяють порівнювати ті самі ознаки того самого індивіда через певний проміжок часу, що дає можливість простежити динаміку цієї ознаки, хід її розвитку. Такий контроль необхідний для управління процесом підготовки у фізичному вихованні і спорті, а також для вироблення норм і орієнтирів, „моделей спортсменів”. Виміри – основа кількісного аналізу рухової активності, стану індивіда, його актуальних і потенційних рухових можливостей, а значить – контролю в цій області.
Метрологічне забезпечення спортивної метрології – це застосування наукових і організаційних основ, технічних засобів, правил і норм, необхідних для досягнення єдності і точності вимірів у фізичному вихованні і спорті. Вимірювання якої фізичної величини називається операція, в результаті якої визначається, у скільки разів ця величина більше або менше іншої величини, прийнятої за еталон. Проводячи вимірювання ми дізнаємося скільки метрів міститься в результаті, показаному спортсменом (у штовханні ядра, стрибках у довжину то що).
Тисячі тренерів і фахівців, що оцінюють якісь показники (наприклад, витривалість спринтерів чи дефективність техніки боксерів ) повинні це робити однаково. Для цього існують стандарти на виміри.
Виміром буде називатися встановлення відповідності між досліджуваними явищами, з одного боку, і числами з іншого.
Стандарт – це нормативно-технічний документ , що встановлює комплекс норм , правил , вимог до об’єкта стандартизації (у даному випадку до спортивних вимірів) і затверджений компетентним органом. Науковою основою цього забезпечення є метрологія, організаційна-метрологічна служба Держкомспорту України. Технічна основа містить у собі:
1) систему державних еталонів;
2) систему розробки і випуску засобів вимірів;
3) метрологічну атестацію і перевірку засобів і методів вимірів;
4) систему стандартних даних про показники, що підлягають контролю в процесі підготовки спортсменів.
Метрологічне забезпечення спрямоване на те, щоб забезпечити єдність і точність вимірів. Єдність вимірів досягається тим, що їхні результати повинні бути представлені в узаконених одиницях і з відомою імовірністю погрішностей. В даний час використовується міжнародна система одиниць (СІ), застосування якої в Україні визначено Державним стандартом. Основними одиницями фізичних величин у СІ є одиниці довжини – метр (м); маси – кілограм (кг); часу – секунда (с); сили електричного струму – амперів (А); термодинамічної температури – кельвін (ДО); сили світла – кандела (кд); кількості речовини – моль (моль). Додаткові одиниці СІ: радіан (рад) і стерадіан (порівн) – для виміру плоского і тілесного кутів відповідно.
Крім того, у спортивно-педагогічних вимірах використовуються наступні одиниці вимірів: сили – ньютона (Н); температури – градуси Цельсія (°C), частоти – герців (Гц); тиску – паскаль (Па); обсягу – літр, мілілітр (л, мол).
Досить широко використовуються в практиці позасистемні одиниці. Наприклад, потужність виміряється в кінських силах (л.с.), енергія – у калоріях, тиск – міліметрах ртутного стовпа і т.д. Для перекладу внесистемних одиниць у СІ використовуються наступні відносини: 1 Н=0,102 кг (сили); 1 Нм=1 Дж (джоуль) =0,102; кгм=0,000239 ккал. Один ньютон метр занадто незначний по величині, і тому роботу спортсмена (чи енергію, виділювану при виконанні вправ) частіше вимірюють у кілоджоулях: 1 кдж=1000 Нм=0,239 ккал=102 кгм.
Найбільш розповсюджені методики вимірів у спорті: а) секундометрія, б) динамометрія, в) ергометрія, г) спідо- і тахометрія, д) акселерометрия, е) пульсометрія, ж) електроміографія, з) відео- і кінографія, і) гоніометрія, к) вимір метрики, л) хемометрія.
Методи: а) механічні, б) електричні (у тому числі потенціометричні і тензометричні) і електромеханічні, в) оптико-електронні, г) фізіологічні. Нерідко застосовують змішані методи.
Існують чотири основні шкали вимірів: шкала найменувань (1,2,3 ... ), шкала порядку (ранг переможця - 1, друге місце - 2), шкала інтервалів („на скільки більше” один об’єкт в порівнянні з іншим), шкала відносин („у скільки разів” один об’єкт більше іншого) .
Елементи процесу вимірювань
Метод вимірювання – це прийом порівняння вимірюваної фізичної величини з її одиницею у відповідності до реалізованих принципів вимірювання. Методи вимірювання за можливості повинні мати мінімальну похибку.
Засіб вимірювання – це технічні засоби, що використовуються при вимірюваннях і мають нормовані метрологічні властивості. До засобів вимірювання відносяться міра та вимірювальні прилади.
Міра – засіб вимірювання, призначений для відтворення фізичної величини заданого розміру (гиря – міра маси).
Вимірювальний прилад – це засіб вимірювання, який дозволяє одержати вимірювальну інформацію у формі, що є доступною для безпосереднього сприйняття її спостерігачем.
До елементів вимірювання відносять:
1. завдання вимірювання, у якому визначається, яка фізична величина повинна бути виміряна та допустима похибка вимірювань у певних умовах;
2. об’єкт вимірювання в теоретичній метрології є реальний фізичний об’єкт, властивості якого характеризуються однією чи декількома вимірювальними фізичними величинами (об’єктом вимірювання може бути певна рухова здібність, властивості якої визначають шляхом вимірювань її складових);
3. суб’єктом вимірювання в спортивній метрології є людина.
Принципи вимірювання:
1. об’єктивності вимірювання, який вирішує проблему співвідношення об’єктивного та суб’єктивного компонентів у науковому пізнанні;
2. багаторівневого вимірювання об’єкта (визначення сутності об’єкта можуть стосуватись різних рівнів його існування);
3. вивчення явищ в їх розвитку, який ґрунтується на розумінні природи особистості як динамічного явища, реалізація цього принципу дає можливість шляхом екстраполяції прогнозувати розвиток явищ у майбутньому;
4. творчий підхід у реалізації етапності вимірювань, підборі методів вимірювань.
Еталон – це засіб вимірювання, який слугує для збереження та передачі розміру одиниці фізичної величини іншим засобам вимірювання.
Види еталонів:
1. первинний – забезпечує відтворення і збереження одиниці з найвищою в країні точністю; це унікальні схеми вимірювань, що нерідко являють собою складні вимірювальні комплекси, створені з урахуванням досягнень науки та техніки;
2. спеціальний – забезпечує відтворення одиниці в особливих умовах, у яких пряма передача одиниці від первинного еталона з відповідною точністю нездійсненна, і служить для цих умов первинним еталоном;
3. державний – первинний або спеціальний еталон, офіційно затверджений у якості вихідного для країни;
4. вторинний – зберігає розміри одиниці, одержаної шляхом порівняння з первинним еталоном відповідної фізичної величини.
Точність вимірювання – якість вимірювання, яка характеризує близькість результату вимірювання до істинного значення вимірюваної величини. Це поняття асоціюється з такими поняттями спортивної метрології, як достовірність, правильність вимірювання, відтворюваність результатів вимірювання.
Точність вимірювань досягається двома видами. Вимірювання, коли шукане значення величини ми знаходимо безпосередньо з даних досліджування, є прямим. (реєстрація швидкості бігу, дальності метання).
Непрямими називаються вимірювання, при яких шукане значення величини знаходять на підставі залежності між цією величиною і величинами, що піддаються вимірюванню (швидкість ведення м’яча футболістом і витрати енергії: якщо спортсмен веде м’яч із V=6 м/с, то Е ( витрати енергії)=9,6 ккал/хв.).
Прямим способом вимірити МПК (максимальне споживання кисню) складно а час бігу – легко , тому час бігу вимірюють , а МПК – розраховують.
Достовірність вимірювань визначається ступенем довіри до результату вимірювання і характеризується ймовірністю того, що істинне значення вимірюваної величини знаходиться у вказаних межах.
Правильність вимірювань – це якість вимірювання, що відображає близькість один до одного результатів вимірювання, виконаних на однакових умовах.
Відтворюваність результатів вимірювання – це якість вимірювання, що відображає близькість один до одного результатів вимірювання, одержаних за різних умов.
У результаті вимірювань результатів рухової діяльності людини можуть бути похибки. Похибки вимірювань є відхиленням результатів вимірювання від істинного значення вимірюваної величини. Знання точності вимірів – обов’язкова умова, і тому в задачу вимірів входить не тільки перебування самої величини, а й оцінка допущених при цьому погрішностей ( помилок).