Тестирование как метод научного исследования в сфере физической культуры и спорта

      Тест, в основе которого лежат двигательные задания, называется двигательным. Существует три группы двигательных тестов:

      1. Контрольные упражнения, выполняя которые спортсмен получает задание показать максимальный результат.

      2. Стандартные функциональные пробы, в ходе которых задание, одинаковое для всех, дозируется либо по величине выполненной работы, либо по величине физиологических сдвигов.

      3. Максимальные функциональные пробы, в ходе которых спортсмен должен показать максимальный результат.

      Высококачественное  тестирование предполагает знание теории измерений[4].

      Основные  понятия теории измерений.

      Измерение—это выявление соответствия между изучаемым  явлением с одной стороны, и числами—с другой.

      Основы  теории измерений составляют три  понятия: шкалы измерений, единицы  измерений и точность измерений.

      Шкалы измерений.

        Шкала измерения—это закон, по которому численное значение присваивается измеряемому результату по мере его возрастания или убывания. Рассмотрим некоторые из применяемых в спорте шкат.

      Шкапа 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 метами. В этой шкале нет отношений типа «больше— меньше», поэтому некоторые полагают, что применение шкалы наименований не стоит считать измерением. При использовании шкалы, наименований могут проводиться только некоторые математические операции. Например, ее числа нельзя складывать или 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 различие в их спортивном мастерстве, остается неясным: второй спортсмен может быть почти равен первому, а может быть сунн   mi иио 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 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 180°), 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 10 до 20 С, 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[26].

        Единицы измерений.

      Чтобы результаты разных измерений можно  было сравнить друг с другом, они должны быть выражены в одних и тех же единицах. В 1960 году на Международной генеральной конференции по мерам и весам была принята Международная система единиц, получившая сокращенное название СИ (от начальных букв слов System International). В настоящее время установлено предпочтительное применение этой системы во всех областях науки и техники, в народном хозяйстве, а также при преподавании.

      СИ  в настоящее время включает семь независимых друг от друга основных единиц (см. таблицу 2.1.) 

      Из  указанных основных единиц 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 в секунду)—производная.

      Кроме основных, в СИ выделены две дополнительные единицы: радиан— единица плоского угла и стерадиан—единица телесного угла (угла в пространстве)[21].

        Точность измерений.

      Никакое измерение не может быть выполнено  абсолютно точно. Результат измерения  неизбежно содержит погрешность, величина которой тем меньше, чем точнее метод измерения и измерительный прибор. Например, с помощью обычной линейки с миллиметровыми делениями нельзя измерить длину с точностью до 0,01 мм.

      Основная  и дополнительная погрешность.

      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. Понятно, что приборы, предназначенный для работы при комнатной температуре будет давать не точные показания, если пользоваться им летом на стадионе под палящим солнцем или зимой на морозе. Погрешности измерения могут возникать в том случае, когда напряжение электрической сети или батарейного источника питания ниже нормы или непостоянно по величине.

      Абсолютная  и относительная  погрешности.

      Величина  E = А—Ао, равное разности между показанием измерительного прибора (А) и истинным значением измеряемой величины (Ао), называется абсолютной погрешностью измерения. Она измеряется в тех же единицах, что и сама измеряемая величина.

      На  практике часто удобно пользоваться не абсолютной, а относительной погрешностью. Относительная погрешность измерения бывает двух видов— действительной и приведенной. Действительной относительной погрешностью называется отношение абсолютной погрешности к истинному значению измеряемой величины:

      E 
А_Д =---------* 100%

      Ао 

      Приведенная относительная погрешность—это отношение абсолютной погрешности к максимально возможному значению измеряемой величины:

           E

Ап =----------* 100%

                 А_м

      Систематическая и случайная погрешности.

      Систематической называется погрешность, величина которой не изменяется 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.

      Способ  устранения систематической погрешности  зависит в первую очередь от ее природы. Систематические погрешности  измерения можно разделить на три группы:

1. погрешности известного происхождения и известной величины;
2. погрешности известного происхождения, но неизвестной величины;
3. погрешности неизвестного происхождения и неизвестной величины. Самые безобидные—погрешности первой группы. Они легко устраняются

      путем введения соответствующих поправок в результат измерения.

      Ко  второй группе относятся прежде всего погрешности, связанные с несовершенством метода измерения и измерительной аппаратуры. Например, погрешность измерения физической работоспособности с помощью маски для забора выдыхаемого воздуха: маска затрудняет дыхание, и спортсмен закономерно демонстрирует физическую работоспособность, заниженную по сравнению с истинной, измеряемой без маски. Величину этой погрешности нельзя предсказать заранее: она зависит от индивидуальных способностей спортсмена и его самочувствия в момент исследования.

      Другой  пример систематической погрешности этой группы— погрешность, связанная с несовершенством аппаратуры, когда измерительный прибор заведомо завышает или занижает истинное значение измеряемой величины, но величина погрешности неизвестна.

      Погрешности третьей группы наиболее опасны, их появление бывает связано как с несовершенством метода измерения, так и с особенностями объекта измерения—спортсмена.

      Случайные погрешности возникают под действием разнообразных факторов, которые ни предсказать заранее, ни точно учесть не удается. Случайные погрешности принципиально не устранимы. Однако, воспользовавшись методами математической статистики, можно оценить величину случайной погрешности и учесть ее при интерпретации результатов измерения. Без статистической обработки результаты измерений не могут считаться достоверными[26].