Виды погрешности измерений

Виды погрешности измерений в зависимости от причины

Методическая погрешность обусловлена несовершенством применяемого метода измерений и неадекватностью используемого математического аппарата. Например, маска для забора выдыхаемого воздуха затрудняет дыхание, что снижает измеряемую работоспособность.

Инструментальная погрешность вызывается несовершенством средств измерения (измерительной аппаратуры), несоблюдением правил эксплуатации измерительных приборов. Она обычно приводится в технической документации на средства измерений.

Субъективная погрешность возникает вследствие невнимательности или недостаточной подготовленности оператора. Практически отсутствует при использовании автоматических средств измерений.

Виды погрешности по характеру изменения результатов при повторных измерениях.

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 четыре группы систематических ошибок.

1. Ошибки, причина возникновения которых известна и величина которых может быть определена достаточно точно. Например, при определении результата возможен выход из строя прибора измерения под воздействием температуры воздуха. В этом случае результат изменения может быть неверно оценен, а значит, следует ввести поправки в полученный результат.

2. Ошибки, причина возникновения которых известна, а величина нет. Такие ошибки зависят от класса точности измерительной аппаратуры. Например, если класс точности динамометра для измерения силовых качеств спортсменов составляет 2, 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 втором — 2%, в третьем — 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, и в ее основе может быть множество причин. Рассмотрим следующий пример. Предположим, что при измерении времени ложной 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): 0,653 с; 0,526 с; 0,755 с 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 (субъективных критериев).

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. Перед проведением любых измерений нужно определить ис- точники систематических погрешностей и по возможности уст- ранить их. Но так как полностью это сделать нельзя, то внесение поправок в результат измерения позволяет исправить его с учетом систематической погрешности.

Для устранения систематической погрешности используют не- сколько способов:

— тарирование — проверка показаний измерительных прибо- ров путем сравнения их с показаниями эталонов во всем диапазо- не возможных значений измеряемой величины;

— калибровка — определение погрешностей и величины поправок, при котором проводится сверка какой-либо одной точ- ки шкалы измерительного прибора с эталоном;

— рандомизация — превращение системной погрешности в случайную. Достигается это тем, что измерение изучаемой ве- личины происходит несколько раз, при этом изменяют условия проведения

Систематическая –значение погрешности, не меняется от измерения к измерению. Может быть заранее предсказана и устранена. Для исключения систематической погрешности вводятся соответствующие поправки, устраняющие сами источники погрешностей. Например, применяется тарировка (нем. tariren – градуировать) – проверка показаний прибора путем сравнения с эталонами (образцовыми мерами или образцовыми измерительными приборами). Калибровкой называется определение погрешностей или поправка для совокупности мер (например, набора динамометров). Рандомизацией (от англ. random — случайный) называется превращение систематической погрешности в случайную.

Случайная погрешность возникает под действием разнообразных факторов, которые нельзя заранее предсказать и учесть. Вследствие того, что на организм спортсмена влияют множество факторов, практически все измерения в области ФК и спорта имеют случайные погрешности. Они принципиально неустранимы, однако, с помощью методов статистики можно оценить их значение, определить необходимое число измерений для получения результата с заданной точностью, правильно интерпретировать результаты измерений. Основным способом уменьшения случайных  погрешностей является проведение ряда повторных измерений.

В отдельную группу выделяют так называемую грубую погрешность, или промахи - погрешность измерения, существенно превышающая ожидаемую (например, из-за неправильного отсчета по шкале прибора, внезапного скачка напряжения в сети и т. п.). Промахи легко обнаруживаются, так как резко выпадают из общего ряда полученных чисел. Существуют статистические методы их обнаружения. Промахи должны быть отброшены.

Виды погрешности по форме представления.

•Абсолютная погрешность (или просто погрешность) ΔX равна разности между результатом измерения X и истинным значением измеряемой величины X₀:

ΔX = X – X₀

Измеряется в тех же единицах, что и сама измеряемая величина (во многих случаях соответствует цене деления линейки, шкалы и т.п.).

Так как истинное значение измеряемой величины трудно установить, в его качестве принимают значение, полученное более точным способом.

Погрешность средств измерения должна быть существенно ниже самой измеряемой величины и диапазона ее изменений. Иначе результаты измерений не несут объективной информации об изучаемом объекте и не могут быть использованы для контроля. Например, измерение максимальной силы сгибателей кисти динамометром с абсолютной погрешностью 3 кГ с учетом того, что значение силы находится обычно в пределах 30 – 50 кГ, не позволяет использовать результаты измерений при текущем контроле.

•Относительная погрешность (ԑ)- процентное отношение абсолютной погрешности ΔX к значению измеряемой величины X (знак ΔX не учитывается):

• Относительная погрешность измерительных приборов характеризуется классом точности K. Класс точности – это процентное отношение абсолютной погрешности прибора ΔX к максимальному значению измеряемой им величины X_max:

Рассмотрим пример определения абсолютной и относительной погрешностей измерения. Предположим, что измерение частоты сердечных сокращений после бега с помощью высокоточного прибора дает нам величину, близкую к истинной и равную 150 уд/мин. Одновременное пальпаторное измерение дает вели чину, равную 162 уд/мин.

Подставив эти значения в приведенные выше формулы, получим:

12 уд/мин — абсолютная погрешность;

= 8% — относительная погрешность.

Вопросы для контроля

1. Понятие о точности измерений и погрешностях.

2. Виды погрешностей (абсолютная, относительная, систематическая и случайная).

3. Понятие о классе точности прибора, тарировке, калибровке и рандомизации.

 

 

Практическое занятие №7

Тема: ОСНОВЫ ТЕОРИИ ТЕСТОВ

Цель: познакомиться с основами теории тестов.

Рассматриваемые вопросы:

1. Требования к тестам.

2. Надежность тестов.

3. Информативность тестов.

4. Стабильность тестов.

5. Согласованность тестов.

6. Эквивалентность тестов.

7. Разновидности тестов.

 

Требования к тестам

Слово тест в переводе с английского означает "проба" или "испытание". Впервые этот термин появился в научной литературе в конце XVIII века, а широкое распространение получил после опубликования в 1912 г. американским психологом Э. Торндайком работы по применению теории тестов в педагогике.

Тестированием заменяют измерение всякий раз, когда изу­чаемый объект недоступен прямому измерению. Например, практически невозможно точно определить производительность сердца спортсмена во время напряженной мышечной работы. Поэтому применяют косвенное измерение: измеряют частоту сердечных сокращений и другие кардиологические показате­ли, характеризующие сердечную производительность. Тесты используют и в тех случаях, когда изучаемое явление не впол­не конкретно. Например, правильнее говорить о тестировании ловкости, гибкости и т.п., чем об их измерении. Однако гиб­кость (подвижность) в определенном суставе и в определен­ных условиях можно измерить.

Тестом (от англ, test — проба, испытание) в спортивной практике называется измерение или испытание, проводимое с целью определения состояния или способностей человека.

Различных измерений и испытаний может быть произведе­но очень много, но не всякие измерения могут быть использо­ваны как тесты. Тестом в спортивной практике может быть названо только то измерение или испытание, которое отвеча­ет следующим метрологическим требованиям:

— должна быть определена цель применения теста; стандарт­ность (методика, процедура и условия тестирования должны быть одинаковыми во всех случаях применения теста);

— следует определить надежность и информативность теста;

— для теста необходима система оценок;

— следует указать вид контроля (оперативный, текущий или этапный).

Процесс испытаний называется тестированием, а получен­ное в итоге измерения или испытания числовое значение явля­ется результатом тестирования (или результатом теста). Напри­мер, бег на 100 м — это тест; процедура проведения забегов и хронометража — тестирование; время бега — результат теста.

Что касается классификации тестов, то анализ зарубежной и отечественной литературы показывает, что существуют раз­личные подходы к этой проблеме. В зависимости от области при­менения существуют тесты: педагогические, психологические, достижений, индивидуально-ориентированные, интеллекта, специальных способностей и т.д. По методологии интерпрета­ции результатов тестирования тесты классифицируются на нор­мативно-ориентированные и критериально-ориентированные.

Нормативно-ориентированный тест (no-англ, norm-referenced test) позволяет сравнивать достижения (уровень подготовки) отдельных испытуемых друг с другом. Нормативно-ориентиро­ванные тесты используются для того, чтобы получить надежные и нормально распределенные баллы для сравнения тестируемых.

Балл (индивидуальный балл, тестовый балл) — количествен­ный показатель выраженности измеряемого свойства у данно­го испытуемого, полученный при помощи данного теста.

Критериально-ориентированный тест (no-англ, criterion-referenced test) позволяет оценивать, в какой степени испыту­емые овладели необходимым заданием (двигательным каче­ством, техникой движений и т.д.).

Тесты, в основе которых лежат двигательные задания, на­зывают двигательными, или моторными (табл. 1). Результатами их могут быть либо двигательные достижения (время прохож­дения дистанции, число повторений, пройденное расстояние и т.п.), либо физиологические и биохимические показатели В зависимости от этого, а также от целей двигательные тесты подразделяются на три группы.

Таблица 1.

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться: