五、體育科研方法

——實驗法與實驗設計觀察法通過感覺器官或借助科學儀器，在自然條件下對研究對象進行有目的、按計劃的系統周密的考察，從而獲得研究材料。一般指測量法。原則：可觀察性、目的性、客觀性、全面性、典型性程序與方法：目的任務、對象、內容和類型、指標、方法及要求實驗法所謂實驗法，就是人們根據研究的目的，利用科學儀器和設備，人為地控制或模擬自然現象的發生發展過程，在特定的觀察條件下，探索客觀規律的一種方法。實驗法的最重要特征就是人工干預和控制。實驗研究法的特點1、實驗法是通過改變研究對象的性質或狀態來進行研究的方法，它要求對研究過程中涉及的各種變量作出分析與控制，沒有控制就沒有實驗。2、實驗法是用來揭示變量間的因果關系的有效方法。實驗法由于對變量作了控制，就有可能使事物間的因果關系以可觀察的形態顯現出來。實驗是比思辯更具有說服力的研究手段。許多思辨的結論常常在通過實驗或實踐證實后，才會被多數人承認。3、實驗法要求有假設和驗證，有嚴格的操作規則，精確的測量手段和數據處理，以保證研究結果的客觀性與準確性，并在相同的條件下有可能重復同一實驗。越是經得起重復的實驗，其科學性、可靠性越高。實驗研究法的作用實驗起簡化和純化作用實驗有強化和深化作用實驗能夠再現、延緩和加速作用實驗可以對自然現象發生縮小和放大作用實驗有重復和檢驗作用比較實驗：為了找出確定兩種以上研究對象之間的異同、優劣等，常用比較實驗的方法。在比較實驗中，可以只進行單因子比較，也可以進行多因子比較。析因實驗：對于己知的結果，而未知影響結果的各種因素情況下，可以安排析因實驗，以找出引起變化的原因。模擬實驗：對某些研究對象，不可能或不允許進行實際實驗，如天體、大氣環流、截流造壩等，為了取得對研究對象的認識，可以通過模擬的方法做出研究對象的模型，在模型上模擬研究對象的實際情況，這種實驗即稱之為模擬實驗。實驗研究法的基本要素1、實驗者實驗者是指從事設計和操作實驗的人。這是實驗研究的主體，實驗者具有主觀能動性。他必須具有理論思維能力和操作實驗的活動能力，他是實驗的設計者和操作者。實驗目的的確定，實驗方案的設計，實驗儀器的應用，實驗結果處理分析等，都是由實驗者來完成。2、實驗對象(受試者)實驗對象是實驗過程中將變革的對象，也是實驗者要認識的對象，作為實驗對象，可以是天然對象，即自然界本身存在的事物現象，動物和礦物等。也可以是人工產品，即對自然物進行加工、改造、重新組合的物質客體，如化合藥物、運動飲料等。實驗者在實驗研究中的目的就是要認識實驗對象客觀的固有的特性，以便獲得經驗事實知識。3、實驗手段實驗手段是由儀器、設備等客觀實在的物體組成的。在實驗研究的過程中，一方面實驗者把自己變革和控制實驗對象的主觀意圖，通過實驗手段以物化的形式作用于實驗對象；另一方面實驗對象在受到變革和控制后表現出來的客觀狀態的信息，通過實驗手段又反作用于實驗者，使實驗者能夠獲得有關實驗對象的信息。實驗手段的水平，決定著科學認識所能達到的水平。4、實驗環境：實驗環境往往指實驗研究過程中的場所。5、施加因素(實驗因子)：施加因家常指實驗中要研究的因素。實驗研究法的實施方式單組實驗：單組實驗是向一個或一組受試者，施加某個或數個實驗因子，然后通過指標反應其對施加因素的效應，并與末施加因子比較，以確定施加因素的效果如何。這種實驗往往是不分組，而是采用自身對照。所以，當實驗對象少，分組條件無法控制時，最好采用此方法，但是，采用單組實驗必須具備下列條件：1、兩次實驗因子不能相互發生干擾，即后一施加因素對受試者產生的效應，不能受前實驗因子的影響。2、必須嚴格控制實驗條件，使非實驗因子對受試者的影響，在實驗前一段保持一致。3、測驗必須準確，并且避免受試者由于逐漸熟悉的原因而在后段測驗中取得好的效果。等組實驗等組實驗是將實驗對象組成兩個或兩個以上條件均等的實驗組，分別施加不同的實驗因子，并進行比較。等級實驗常分實驗組和對照組。實驗組施加需驗證或研究的實驗因子，如果需驗證多個因素，則可設幾個實驗組。但各組的條件除施加因素外其余條件必須均等。怎樣能使各組的實驗條件均等呢?所謂條件均等，是針對實驗因子而言。通常在分組之前先進行測量與檢查，再根據測量的結果予以合理的分配和選擇。例如，研究兩種不同的訓練方法發展跳高運動員的彈跳高度等，按成績的順序排列編號，然后進行分配。為了使各級條件均等更加理想，還可求出各級測驗成績平均數。然后加以比較，若彼此差距較大，應再進行個別調整。另外，等組實驗的分組必須考慮受試者的年齡、性別、訓練年限等條件也應相等或接近。輪組實驗輪組實驗是將各種實驗因子輪換地施加于各組．然后根據每種實驗因子所產生效應的總和，比較其實驗結果。如，為了比較阻力跑練習和助力跑練習對發展速度的影響，利用甲、乙兩組條件不完全相等的對象進行實驗，對甲組先采用阻力跑練習，對乙組先用助力跑練習，經過一段時間訓練之后，又將兩組的實驗因子進行輪換，再經同樣時間的訓練，然后再用甲組阻力跑練習產生效應加上乙組阻力跑練習所產生的效應之和，與甲組助力跑練習產生的效應加上乙組助力跑練習的效應之和進行比較。采用輪組實驗，可以不要求各組之間條件均等，所以可省去均等組別的麻煩。但此實驗方法比較復雜，所費時間較長。實驗研究法的設計與計劃在體育科學研究中進行實驗研究法之前，必須進行實驗的設計．并制定出實驗研究的計劃。才能使研究工作有計劃、有步驟地開展，以期獲得比較滿意的結果。實驗研究的設計實驗設計的基本原則1、對照原則對照原則是實驗研究法必須遵循的根本原則，它是指研究的問題可以通過對照途徑或方式求得答案。2、隨機化原則實驗設計中所選擇的受試對象，必須遵循隨機抽樣的原則，這樣才能保證所選的研究對象中，都得到同等的實驗機會；或在每個人群中每個人都得到受試機會。3、重復原則實驗的結果不一定只一次就能解決問題，應多做一些，便于重復實驗的觀察，有利于更進一步探討問題的本質，減少偶然性的誤差，增加實驗結果的可靠性與精確性。同時通過重復實驗也可消除或校正誤差。實驗設計的常用方法單組比較設計：單組比較設計也稱自身對照，即在每個人的身上對照，對每次實驗進行兩次觀察，然后作比較其結果反應。單組比較設計常有兩種情況：一是實驗前后的比較，如實驗前某戰士100米跑的成績為13秒，但經某一發展速度素質的訓練后，成績提高至11秒，那么兩次成績之差，即為其實驗的效應。二是兩次實驗效應分別在兩個時期進行，并用兩種方法進行比較。組間比較設計組間比較設計也稱分組對照實驗，即實驗中同時進行兩組或多組的比較。一般應用最多的是實驗組和對照組的比較。該方法施加因素單一，目標明確，控制條件清晰，結果有很強的說服力。配對比較設計就是將條件相似的對象組成對子，實驗——對照，使觀察效果可靠性增大。配對比較設計可分為單個配對和分層群組配對兩種。單個配對比較簡單，常用于研究某些不同項目運動員之間的差異。如探討排球運動員與田徑運動員的彈跳素質是否相等。群組配對是將每一個單個配對，變為數對，進行群組設計。隨機區組設計隨機區組設計是將受試者按其具體情況分為若干區組，每一區組的受試者條件比較一致。再將每區組內的處理因素按隨機順序排列。這是多組比較的一種實驗設計方法。如對不同學年級學員分別采用ABCD四種不同的教學訓練方法，以觀察各種訓練方法的效果。于是，我們可將受試者隨機抽樣分別安排在ABCD四個試驗組，接受各自不同的教學訓練方法，采用相同的指標評價其效應，并進行比較。隨機區組設計的優點是能用較小的樣本解決較多的問題，而且組間的均衡性更為突出。拉丁方設計這是一種多因素、多水平、多層次的科學研究設計，拉丁方是由拉丁字母所組成的n×n的拉丁的方陣，要求在方陣中的各縱列或各橫列中的每個字母均正好出現一次，而又無重復現象。拉丁方設計的特點是可以用最少的研究對象或樣本數量，最大限度地獲得豐富而又可靠的數據，提高研究效率，節省人力、物力和研究時間。拉丁方例2×23×34×46×6ABABCABCDABCDEFBABCABCDABFDCAECABCDABCDEFBADABCDAFECBECABFDFEBADC統計分析正交設計正交設計是一種常用的多因素設計，是利用一套現成的正交表安排多因素實驗的整體設計，并對實驗指標的數據進行統計分析的科學方法。它可以分析每個因素對實驗指標的單獨作用，也可分析每個因素間對實驗指標的聯合作用(也稱交互作用)。正交實驗的設計主要是通過一整套合理安排試驗和數據分析的工具表進行的。是從析因設計中挑選出一部分有代表性、分散開的條件去做，對任何二因素均有等重復，是正交拉丁方的自然推廣的全面實驗。優點：正交設計是正交拉丁方的自然推廣，均衡搭配，具有均衡、分散、整齊、可比的特點。既保持析因設計的特點，又克服實驗次數過多之不足，應用廣泛、高效、快速、經濟，可確定主要因子及交互作用，確定試驗最優方案。缺點：設計有時整個用量(水平)可能選偏，通常需作預初實驗。正交表例L4(23)L9(34)統計分析方法類似于拉丁方設計，但可以允許重復實驗，分析因素間交互作用。12311112122321242211234111112122231333421335222162312731328321393321實驗研究法條件的控制實驗研究法是在人工創造的特殊條件下進行的，這一人工創造的特殊條件的過程即是實驗的條件控制。從廣義上說，它包括的是實驗設計時的對象均衡化直到實驗結果獲取的單盲、雙盲法等；從狹義上則僅指實驗過程中這一段的條件控制。1、分組條件控制在組間比較設計中，分組是一個重要問題，分組的依據應盡量接近實驗目的，或以實驗目的為主因素分組。例如，不同手段對提高彈跳力效果的實驗，則應以彈跳力的起點水平分組，而以其他能影響彈跳力發展的因素為輔，如身高、腿長、爆發力等等；要研究某種教法對掌握技術的效果，應以該技術的基礎水平分組，而以影響該技術速度、力量、靈敏、協調等因素為輔。這是由于實驗往往是多因素影響研究結果的特點所決定的。通常在一次實驗里要做到主、輔因素完全控制在同一起點水平上是很難的，具體解決辦法是首先保證主因素的一致水平，然后依次按輔因素進行調整，每次調整后計算其主、輔因素差異的顯著性水平。逐步做到主因素一致的條件下，部分重要輔因素也無顯著差異即可。2、均衡化控制所謂均衡化，就是對照組除了缺少一個實驗因子之外，其他的條件應當與實驗組基本一致。如研究某些體育運動對某種疾病的治療效果時，應當同時設立一個與試驗組的病情一樣、人數相同的對照組，并采用一些判斷病情進程的客觀診斷方法。此外，在試驗組按計劃從事某些體育運動時，對照組也應是同時從事一套與醫療體育運動的運動量相似的其他練習。只有這樣，才能明確地反映出這項醫療體育活動對治療某種疾病有特異性作用。又如進行藥物試驗，觀察某種藥物對運動能力的影響，除同時給予對照組的安慰劑外，最好采用雙盲法試驗，不讓受試者和實驗者知道哪組是實驗組，哪組是對照組。這樣既可避免受試者的心理影響，也可避免實驗者的暗示，使所得的結果更為客觀。主觀因素首先是研究者為達到研究目的容易產生的“先入為主”，期望實驗按自己預定方向進行而易產生主觀干擾。因此，最恰當的方法是由研究者提交實驗方案由他人主持實驗。一般是在實驗中設置監督人來保證實驗按計劃進行。在實驗操作、觀察索取資料方面應固定主持入或助手，保證資料的客觀性與標準化。由于教學訓練實驗一般周期較長，對象為學生或運動員，因此不宜采用不讓被試者知道實驗目的的“單盲法”，面應向被試者講清實驗意義與方法．取得其積極配合?？陀^因素客觀因素有隨機與非隨機兩種類型，由于教學訓練實驗中影響結果的因素非常復雜，不易完全控制，一般可以從以下幾個方面考慮：①可以暫時消除的客觀因素最好消除。如教學實驗時停止訓練，課外輔導等；②不能消除的因素應盡量做到條件一致。如場地、氣候、時間、儀器器材等盡量相同或接近③實驗組與對照組的例數盡量相等，使兩組間的合并誤差最?、軐嶒瀸ο罂倲盗孔詈枚嘤陬A期統計樣本數，以便有余地剔除因隨機因素引起的例數不均等，如意外傷病造成的實驗次數不夠者。3、實驗結果獲取時的條件控制獲取實驗結果是實驗法的最后步驟，條件一致與客觀公正是獲取實驗結果的基本要求，但這一點往往容易被人們忽視，由于實驗過程中，初步結果與基本傾向逐漸顯現出來，很容易使研究者產生主觀傾向性而導致獲取結果不公正、不客觀。要避免出現這種問題，獲取實驗結果應由他人進行，并采用單盲法或雙盲法。單盲法：主試人不知道被試的情況，但被試了解主試人的目的，具體做法是請與實驗無關的人當主試人進行技術評定、成績測量等，被試混合編組。雙盲法：在單盲基礎上，被試不知主試人是誰，也不知此次活動的目的是什么，從而使實驗結果以完全客觀的形式反映出來，具體做法是除單盲措施外還要組織多人進行實驗結果評定，被試不知其中誰是主試人，也不知該教學、訓練課的目的是獲取實驗結果。實驗方案的擬定1．實驗的目的和任務2．實驗內容3．實性設計4．實驗步驟5．實驗設施和儀器的選配6．數據的處理方法7．實驗精確度分析8．實驗人員的調配9．實驗的危險性及安全措施10．實驗需要的費用及時間的估算11．預備實驗方案實驗設計常見問題組間均衡性：實驗組與對照組條件不一致經驗假定：根據一個未經證實的假定設計實驗。實驗條件控制：實驗條件無法嚴格控制。非實驗條件控制：非實驗條件控制不嚴或無法控制。因素隔離：多因素作用未有效隔離，無法區分。舉例要進行解剖學新教法實驗，以體育教育專業一年級2個班為實驗組，運動訓練專業一年級2個班為對照組，分別采取新教法和傳統教法用相同教學內容進行教學一學期。學期開始進行解剖學知識測試水平無差別，學期結束進行考試，結果差異顯著，證明新教法是有效的。組間不均衡舉例在進行籃球新考試方法研究中設置組合技術和對抗作業兩個考試項目。在制定考核標準的實驗中，對抗作業進行了按組合技術成績配對、單循環配對、隨機配對三種分組實驗。結果證明分組對考試結果有影響，按成績配對分組的對抗成績與組合技術成績相關。結論：由以上實驗結果，對抗作業采用按組合技術成績分組、分檔記分的方法。經驗假定舉例為研究運動與補鈣對增加骨密度的作用，在學生中進行實驗。設置空白對照組、運動組、補鈣組、運動加補鈣組。規定運動量和補鈣量，8周后觀察骨密度變化。實驗條件舉例為研究運動對糖尿病的治療效果，組織一組糖尿病人進行運動實驗，觀察實驗前后的血糖變化。實驗條件、非實驗條件舉例1、為觀察電刺激對血流量及組織的改變，設實驗組和對照組，實驗組分別進行頻率為1次/秒及5次/秒的電刺激各5分鐘，觀察血流量的變化，電鏡觀察肌纖維形態改變。結果：1次/秒刺激血流量高于正常和5次/秒的刺激；電刺激使肌纖維改變。結論：電刺激引起血流量變化，但非線性。2、為研究表象訓練對提高運動員動作質量的效果，對自由式滑雪空中技巧運動員進行表象訓練。觀察運動員的動作成功率。經一周期表象訓練，運動員的動作成功率較上一年度有明顯提高。結論：表象訓練有效。因素隔離游泳運動對中老年人心肺功能的影響目的意義和國內外概況：隨著人民生活水平日益提高，人口的年齡老化程度也越來越高，世界人口正逐漸向老齡化發展。我國將60歲以上者稱為老年人。老年人口達到或超過人口總數10％者稱人口老年化。我國的一些省市，如北京、上海的大城市，老年人口已占10％左右，并且比例在逐年增加。隨著年齡的增長，老年人的身體機能呈衰減趨勢，心肺功能明顯降低，尤其以心腦血管機能障礙為顯著。對中老年人而言，心腦血管疾病已經成為我國老年人三大死因的首位。據資料顯示，目前因心腦血管疾病死亡者占總死亡率的34％，在心腦血管死亡人數中，58％死于腦卒中，17％死于冠心病。而兩者均與高血壓、高血脂密切相關。近年來流行病學調查表明我國高血壓患病率已達38．2％-57．0％。高血脂與高血壓同為最常見的心血管危險因子，兩者密切相關。在合并有多重危險因子的人群中，高血壓合并高血脂在西方發達國家占第一位，在中國女性也占第一位，而男性僅次于高血壓加吸煙。利用體育鍛煉來延緩或減少老年疾病的產生，加速老年疾病的痊愈；延緩老年人身體機能狀態的衰退，促進機體各器官系統機能的恢復；提高老年人身心健康水平，改善老年人體質狀況，提高和改善老年人生活質量的各種有氧健身運動越來越受到中老年人的關注。而對各種健身運動方式及不同有氧運動對中老年人心肺功能影響方面的研究也越來越受到人們的重視。有關游泳運動及其活動負荷，對中老年人心功能、肺功能以及血脂等方面影響的研究，國外研究開展得較早；在國內，由于游泳運動作為一項群眾性健身活動，開展得較晚，其普及程度也較不如其他健身項目廣泛，有關上述問題的研究報道，