Годик М.А. Спортивная метрология

Подождите немного. Документ загружается.

ление плана экспертизы; 4) проведение опроса экспертов; 5) ана-

лиз и обработку полученной информации.

Наиболее важные этапы экспертизы рассмотрены в разделах

5.2.1 и 5.2.2.

5.2.1. Отбор экспертов

Этот этап экспертизы наиболее важен, так как достоверные

данные можно получить не от всякого специалиста. Экспертом

может быть человек: 1) обладающий высоким уровнем професси-

ональной подготовки; 2) способный к критическому анализу про-

шлого и настоящего и к прогнозированию будущего; 3) психоло-

гически устойчивый, не склонный к соглашательству.

Есть и другие важные качества экспертов, но указанные выше

должны быть обязательно. Так, например, профессиональная

компетентность эксперта определяется: а) по степени близости его

оценки к среднегрупповой; б) по показателям решения тестовых

задач.

Объективная оценка пригодности эксперта определяется по

формуле:

(7)

где М

ист

— истинная оценка; М — оценка эксперта.

Желательно иметь однородную группу экспертов, но если это

не удается, то для каждого из них вводится ранг.

Согласованность мнений экспертов определяется по величине

коэффициента конкордации:

(8)

где S — сумма квадратов отклонений

сумм рангов, приписанных каждому объекту оценки, от средней

суммы рангов; т — количество экспертов; п — количество

объектов оценки.

Достоверность экспертизы зависит не только от качественных

особенностей экспертов, но и от их числа. Оно определяется по

формуле:

(9)

где Z (р) — аргумент функции распределения; v — коэффициент

вариации; е — относительная погрешность оценок.

5.2.2. Подготовка и проведение экспертизы

Подготовка экспертизы сводится в основном к составлению

плана ее проведения. Наиболее важными его разделами являются

подбор экспертов, организация их работы, формулировка вопро-

сов, обработка результатов.

Существует несколько способов проведения экспертизы. Наи-

более простой из них — ранжирование, которое состоит в

определении относительной значимости объектов экспертизы на

основе их упорядочения. Обычно наиболее предпочтительному

объекту приписывается наивысший (первый) ранг, наимение

предпочтительному — последний ранг.

После оценивания объект, получивший у экспертов наибольшее

предпочтение, получает наименьшую сумму рангов. Напомним,

что в принятой оценочной шкале ранг определяет только место

объекта относительно других объектов, подвергшихся экспертизе.

Но оценить, насколько далеко эти объекты отстоят друг от друга,

ранжирование не позволяет. В связи с этим метод ранжирования

используется сравнительно редко.

Большее распространение получил метод непосредствен-

нойоценки объектов по шкале, когда эксперт помещает каж-

дый объект в определенный оценочный интервал.

Рассмотрим следующий пример. Предположим, что группа

экспертов должна оценить перспективы совершенствования мето-

дики тренировки в своем виде спорта. Руководители экспертизы

предложили им, используя десятибалльную шкалу, оценить весо-

мость каждого из факторов совершенствования методики трени-

ровки (табл. 15).

Из таблицы видно, что, по мнению экспертов, развитие мето-

дики тренировки должно идти на основе повышения объема

специализированных нагрузок, и прежде всего — специализирован-

ных упражнений повышенной сложности.

Третий метод экспертизы: последовательное сравне-

ние факторов.

Сравнение объектов экспертизы с помощью этого метода про-

водится так:

1) вначале они ранжируются в порядке значимости;

2) наиболее важному объекту приписывается оценка, равная

единице, а остальным (тоже в порядке значимости) — оценки

меньше единицы — до нуля;

3) эксперты решают, будет ли оценка первого объекта пре

восходить по значимости все остальные. Если да, то оценка «веса»

этого объекта увеличивается еще больше; если нет, то тогда при

нимается решение уменьшить его оценку;

4) эта процедура повторяется до тех пор, пока не будут оце

нены все объекты.

И наконец, четвертый метод — метод парного сравне-

ния— основан на попарном сравнении всех факторов. При этом

устанавливается в каждой сравниваемой паре объектов наиболее

весомый (он оценивается баллом 1). Второй объект этой пары

оценивается в 0 баллов.

При использовании этого метода эксперты заполняют специаль-

ную таблицу — так называемую матрицу парных сравнений.

В ней сопоставляемые объекты фиксируются дважды: в строке

и столбце (табл. 16).

Завершается расчет определением среднего ранга объекта, на

основании оценок всеми экспертами:

(13)

Здесь представлена индивидуальная матрица эксперта, кото-

рому нужно сравнить пять разных упражнений. Вначале он после-

довательно сравнивает 1-е и 2-е упражнения, 1-е и 3-е, 1-е и 4-е,

1-е и 5-е, затем 2-е и 3-е и т. д. Оценки проставляет на пересече-

нии номеров сравниваемых упражнений.

После того как все эксперты заполнят свои матрицы, руково-

дитель экспертизы должен их обработать. Для этого необходимо

сложить оценки всех экспертов. Если согласованность оценок у

экспертов высока, то в соответствии с их обобщенным мнением

наиболее эффективными упражнениями для мужчин среднего

возраста являются медленный бег и общеразвивающие упраж-

нения.

Если экспертиза проводится в виде совместной работы специа-

листов, то на результатах некоторых из них сказывается груп-

повое влияние. Избежать его можно, проведя экспертизу по

программе последовательных индивидуальных

опросов (так называемый метод Дельфы *).

Основные отличия этого метода от остальных в следующем:

* Он назван так в честь города Древней Греции Дельфы. В нем был совет

дельфийских мудрецов-оракулов, которые предсказывали будущее после тща-

тельного обсуждения, которое считают прообразом экспертизы.

Рассмотрим на конкретном примере методику такой экспертизы

(табл. 17).

1) исключается непосредственное взаимодействие экспертов;

2) опрос проводится в письменном виде в несколько туров;

3) после очередного тура руководитель экспертизы обрабаты

вает его результаты по схеме, представленной на рис. 11. Из нее

видно, что опрашивали 11 экспертов, их оценки ранжировали

и расположили по шкале. Определяются медиана (М) и квартили

и Q

), которые характеризуют групповое мнение в диапазоне

согласованных оценок;

Рис. 11. Оценка результатов экспертизы с помощью расчета медианы {М) и

квартилей (Q

и Q

). N

, N

...N

— номера экспертов

4) полученные результаты сообщают тем, чьи оценки вышли

за диапазон (это эксперты № 1, 2, 3, ... 11). Им необходимо

объяснить причины расхождений с остальными специалистами;

5) следующий этап — экспертов знакомят с материалами

объяснений (при этом, естественно, не называя тех, от кого они

получены).

На этом первый тур экспертизы заканчивается, анализ резуль-

татов оценивания (см. рис. 11) и причин различий дает некоторым

экспертам возможность пересмотреть свои взгляды. Прежде всего

это касается тех, чьи оценки вышли за диапазон Q

и Q

.Во вто-

ром и последующих турах оценки сближаются.

Экспертиза заканчивается, когда в очередном туре оценки

экспертов не изменяются.

5.3. АНКЕТИРОВАНИЕ КАК МЕТОД ЭКСПЕРТИЗЫ

Широкое распространение в физической культуре и спорте по-

лучил такой метод экспертных оценок, как анкетирование.

Анкета здесь представлена как последовательный набор во-

просов, по ответам на которые судят об относительной важности

рассматриваемого свойства или о вероятности свершения каких-

либо событий.

При составлении анкет наибольшее внимание уделяется четкой

и осмысленной формулировке вопросов. По своему характеру они

подразделяются на следующие типы:

1) вопрос, при ответе на который необходимо выбрать одно

из заранее сформулированных мнений (в некоторых случаях каж

дому из этих мнений эксперт должен дать количественную оценку

в шкале порядка);

2) вопрос о том, какое решение принял бы эксперт в опреде

ленной ситуации (и здесь возможен выбор нескольких решений

с количественной оценкой предпочтительности каждого из них);

3) вопрос, требующий оценить численные значения какой-либо

величины.

Опрос может проводиться как очно, так и заочно в один или

несколько туров.

Развитие вычислительной техники позволяет проводить анке-

тирование в режиме диалога с ЭВМ. Особенностью диалогового

метода является составление математической программы, предус-

матривающей логическое построение вопросов и очередность их

воспроизведения на дисплее в зависимости от типов ответов на

них. В память машины закладываются стандартные ситуации,

позволяющие контролировать правильность ввода ответов, соот-

ветствие численных значений диапазону реальных данных. ЭВМ

контролирует возможность ошибок и в случае их появления нахо-

дит причину и указывает на нее.

Рассмотрим пример диалогового анкетирования студентов МГУ об объеме

их двигательной активности во время учебных семестров, экзаменационных

сессий и каникул (Тимошкин В. Н.). Двигательная активность включала в себя

обязательные занятия физическими упражнениями на уроках, тренировки в

спортивных секциях, трудовую, бытовую и художественную деятельность, свя-

занную с физическими нагрузками.

Анкетируемые студенты располагаются в терминальном классе, каждый:

у персонального дисплея. Диалог начинается

с того, что на экране дисплея появляется

приглашение студенту принять участие в

оценке его двигательной активности.

ЭВМ просит нажимать на клавиатуре

дисплея цифры, которые соответствуют

приемлемым для студента вариантам

ответа на задаваемый вопрос. Система

защиты от неверного ввода позволяет

вести машинный диалог даже тем, кто до

этого ни разу нe работал с ЭВМ. Поэтому

студенты воспринимают анкетирование как

диалог с игровым автоматом, работая при

этом с высокой мотивацией.

Вначале ЭВМ задает вопросы, на

которые студент должен ответить «да» или

«нет». Например, при положительном

ответе на вопрос: «Посещали ли Вы

занятия по физическому воспитанию?» —

следует вопрос: «Посещали ли Вы их в

первом семестре?» При ответе «да» вопрос:

«Посещали ли регулярно?» В ветви

вопросов этот последний, на который

возможен ответ по типу «да»— «нет». Далее

необходимо количественно оценивать свою

двигательную активность, отвечая на

вопросы: «Сколько раз в неделю посещали занятия?»,. «Сколько времени

затрачивали на выполнение физических упражнений в заня-

Рис. 12. Недельный объем двига-

тельной активности студентов спе-

циального (а) и спортивного (б)

отделений

тии?» В число вопросов входил и такой: «Какие физические упражнения исполь-

зовались на занятии?»

По другим видам двигательной активности последовательно задавались

аналогичные вопросы. Например, если студент отвечал, что увлекся танцами,

то его опрашивали о том, сколько раз в неделю танцует, какие танцы и т. д.

В результате ответов на базовые вопросы формируется оценка объема

двигательной активности не только во временных, но и в энергетических пока-

зателях (для этого в память ЭВМ вводятся средненормативные затраты энергии

в ккал или кДж при выполнении упражнений, в бытовой или трудовой физи-

ческой работе).

На рис. 12 показаны результаты анкетирования, которые представляются

студенту сразу же по окончании машинного диалога. Из них видно, какими

были объемы двигательной активности в учебных семестрах (С), во время

экзаменационных сессий (Э) и каникул (К).. Имея такие данные, можно оце-

нить объем и структуру двигательной активности и на основании этого раз-

работать оптимальную программу физического воспитания.

Глава 6

ИНСТРУМЕНТАЛЬНОЕ МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ

В практике физического воспитания и спорта используются

визуальные и инструментальные методы контроля. В первом случае

специалисты (тренеры, научные работники, спортсмены), наблю-

дая за действиями спортсмена на соревнованиях и тренировочных

занятиях, получают преимущественно качественное представление

о его подготовленности. Результат визуальной оценки зачастую

субъективен, не основан на четких критериях, его трудно исполь-

зовать для сравнительного анализа.

Инструментальные методы контроля объективны. С их помощью

получают количественную оценку любых характеристик и показа-

телей действий спортсмена; изменений, происходящих в его ор-

ганизме при выполнении упражнений и т. п. В основе инструмен-

тальных методов контроля лежат измерительные системы.

6.1. ПОНЯТИЕ ОБ ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЕ

На рис. 13 представлена типовая схема измерительной систе-

мы. Она состоит из следующих блоков. Первый — объект измере-

ния, это могут быть действия спортсмена в соревнованиях или

тренировочных занятиях, различ-

ные функциональные системы орга-

низма и т. п. Второй блок—устрой-

ство, воспринимающее измеряемую

величину. Для этого необходим

чувствительный элемент средства

измерения—датчик информации. Он

воспринимает информацию и передает

ее в следующий блок —

преобразователь. В нем измеряемая

величина преобразуется в электри-

Рис. 13. Функциональная блок-

схема измерительной системы: 1 —

восприятие измеряемой величины; 2

— преобразование измерительной

информации; 3 — вычислительные

операции; 4 —• передача

измерительной информации; 5 —

отображение (хранение, анализ)

результата измерений; А — объект

измерения

ческую (гидравлическую, пневматическую) величину на основе фи-

зического закона о связи между ними. Здесь же происходит уси-

ление сигнала.

Следующий блок предназначен для вычислительных операций.

Напомним, что измерением называется операция сравнения изме-

ряемой величины с мерой (эталоном). Воспринятое датчиком зна-

чение физической величины после преобразования и усиления

сравнивается с эталоном и через следующий блок — блок передачи

измерительной информации — передается на устройство для ее

отображения (и, если нужно, для хранения и автоматической

обработки на ЭВМ).

6.1.1. Характеристика датчиков, воспринимающих

информацию

Основное назначение датчиков — восприятие физических вели

чин, характеризующих измеряемые явления (например, движений,

выполняемых спортсменами). Наиболее употребительны для этого

следующие датчики.

1. Фотодиоды. Они используются в устройствах, с помощью

которых измеряют время движений. Предположим, что нужно

измерить время пробегания каждого пятиметрового отрезка в бе

ге на 100 м. Для этого на дорожке стадиона через каждые 5 м

устанавливаются фотодиодные датчики (первый блок измеритель

ной системы). Основу этих датчиков составляет слой, восприни

мающий световой поток (так называемый р-п переход). Во время

пробегания спортсмена мимо датчика изменяется световой поток

и уменьшается освещенность слоя.

Когда датчик освещен, то на его клеммах есть электрическое

напряжение, при этом одновременно снижается его внутреннее-

сопротивление. Как только тело спортсмена уменьшает световой

поток, внутреннее сопротивление датчика возрастает, а электри-

ческое напряжение снижается. Это и есть сигнал (информация),

воспринятый датчиком и преобразованный в физические величины

(сопротивление и напряжение). Такие сигналы с каждого фото-

диода последовательно передаются в другие блоки измерительной

системы, сравниваются с эталонами, обрабатываются и отобража-

ются в виде времени (или скорости) бега.

Входная величина фотодиодов — освещенность, выходная —

постоянный ток. Они чувствительны в диапазоне от 0 до 500 Гц

и имеют погрешность в 1—3%. Это один из недостатков фотодио-

дов, и его нужно учитывать при особо точных измерениях.

2. Реостатные датчики. Они используются в устройствах, с по

мощью которых измеряют амплитуду движений в различных суста

вах. Предположим, что нужно измерить изменение угла в колен

ном суставе во время удара по мячу ногой. Для этого можно

использовать реостатный датчик (потенциометр), укрепленный на

этом суставе.

Принцип действия реостатных датчиков основан на том, что

омическое сопротивление проводника R зависит от его длины l,

площади сечения q и удельного сопротивления материала р:

(14)

При изменении суставного угла может изменяться любая из

трех переменных, и это будет сказываться на величине сопротив-

ления. Изменение угла в коленном суставе во время удара зави-

сит от взаиморасположения бедра и голени в ходе движения. По

этому критерию может оцениваться и техника выполнения удара.

Входная величина реостатного датчика — линейное и угловое

перемещение, выходная — изменение сопротивления. У него срав-

нительно небольшие погрешности, высокая чувствительность.

3. Тензорезисторы. Они являются чувствительным элементом

измерительной системы, с помощью которой оцениваются динами-

ческие показатели движений. Необходимость такой оценки оче-

видна: быстрота бега зависит от силы отталкивания (следователь-

но, тренер должен ее знать), дальность полета мяча — от силы

удара; уровень силы определяет, сможет ли акробат сделать трой-

ное сальто, а гимнаст — «крест» (упор руки в стороны на коль-

цах) и т. д.

Как же определить, например, силу отталкивания в беге? Для

этого спортсмен должен бежать по дорожке, в которую вделаны

чувствительные элементы — тензорезисторы. Можно поступить

иначе — укрепить тензорезисторы в подметках беговых туфель.

Взаимодействие спортсмена с дорожкой во время опорного

периода приводит к деформации и дорожки и обуви и, следо-

вательно, к деформации тензорезистора. Величина этой деформа-

ции пропорциональна силе взаимодействия. Таким образом, опре-

делив деформацию, можно рассчитать

приложенную силу.

В основе тензорезисторов лежит тот

же физический принцип, что и реостат-

ных датчиков: при растяжении или сжа-

тии проводника изменяются его длина,

площадь сечения и удельное сопротив-

ление. Эти изменения зависят от вектора

силы и в пределах упругости материала

проводника пропорциональны ей.

На рис. 14 изображены основные типы

тензорезисторов. Индексом а обозначен

проволочный тензорезистор, изготав-

ливаемый из константана. Это тонкая

проволока, наклеиваемая в виде петель с

параллельными нитями на подложку из

пропитанной бумаги или синтетических

смол. Индексом б обозначен тензорезистор,

чувствительный элемент которого

изготовляется из фольги методом

фотохимического травления (фольговый

тензорезистор).

Рис. 14. Типы тензорезисто-

ров в зависимости от спо-

соба их изготовления: а —

проволочный тензорези-стор с

решеткой из намотанной

проволоки; б — фольговый

тензорезистор с решеткой из

металлической фольги,

подвергнутой фототравлению

Тензорезисторы пригодны для измерения как статических, так

и динамических нагрузок.

Входная величина тензорезисторов — перемещение, выходная —

изменение сопротивления. Достоинством их являются малая по-

грешность измерений, устойчивость к вибрациям, невысокая сто-

имость. Недостатки: низкая чувствительность, необходимость тща-

тельного приклеивания.

4. Акселерометры. Предназначены для измерения ускорений;;

в основе работы такого датчика лежит измерение силы инерции,

возникающей при движении. Сила инерции вызывает отклонение

массы акселерометра, которое прямо пропорционально ускорению.

Это отклонение измеряется тензорезистором или пьезоэлектриче-

ским датчиком.

6.1.2. Характеристика преобразователей

информации

Из рис. 13 видно, что информацию, воспринятую датчиками,

необходимо преобразовать в величину, пригодную для последую-

щего анализа. Делается это по многим причинам: слишком разно-

образны входные (измеряемые) величины; не для всякой из

них есть шкала мер; значительны трудности передачи измерений

величины в ее исходном виде.

Преобразование осуществляется с помощью устройств, на вы-

ходе которых формируется сигнал, удобный для последующего

анализа. Например, изменение длины проводника, вызванное воз-

действием силы, преобразуется в электрическое напряжение.

В процессе преобразования измерительной информации про-

исходит и усиление сигнала, воспринятого датчиком.

6.1.3. Вычислительные операции в измерительной

системе

Следующий блок измерительной системы осуществляет вычис-

лительные операции. Так как измерение — это сравнение с эта-

лонной мерой, зарегистрированный сигнал нормируется в соответ-

ствии со шкалой. При этом используются аналоговые или

дискретные методы вычислений.

Аналоговые методы вычислений основаны на исполь-

зовании операционных усилителей, в которых осуществляются

арифметические операции.

Дискретные методы вычислений основаны на примене-

нии двоичных элементов, которые могут принимать только логи-

ческие значения «О» или «1».

6.1.4. Передача измерительной информации

Для передачи результатов измерений используются телеметри-

ческие системы. С их помощью измерительная информация пере-

дается по проводам или с помощью радиоволн.

Проводная телеметрия применяется преимущественна