体操科学研究常用的方法

第二节　体操科学研究常用的方法

方法是做一件事情所必须遵循或使用的程序、途径、手段或操作技术。由于科学研究是以课题为中心而展开的有计划、有目的和有严密组织的认识过程，而课题则又是已知领域和未知领域的结合点。因此科学研究作为一个认识过程就有鲜明的继承性和创造性，所以科学研究方法是经过严密设计的变革和认识对象所特有的方法。科学研究方法种类很多，功能各异。采用什么方法，要根据研究的任务、对象和主、客观条件而定。由于客观事物的复杂性，研究方法又都有其局限性，在实际研究工作中，往往不是采取单一的方法，而是几种方法综合运用。体操科学研究中常用的方法如下。

一、观察法

观察是在事物的自然条件下为一定任务而进行的知觉过程。观察法是指在科学理论指导下用科学的方法所进行的有目的的观察。人们对客观事物的认识都是由生动的直观、感觉开始，再上升到抽象的思维到概念、理论。科学认识也开始于直接感知的经验，观察就是取得这种经验的唯一手段。所以，观察是一切科学研究的基础，也是体操科学研究经常采用的基本方法。

观察法的特点是在所研究的事物或现象不作任何人为的干预或控制条件下进行的。观察者要严格反映事物的本来面目，即只接受事物在其自身发展变化中所发出的信息，而不附加任何事物本身所没有的东西。但由于观察是人对事物认识的一种主动形式，它总是和观察者的思维活动有着联系，容易造成因主观意愿而影响观察结果。所以，运用观察法要努力排除观察者的主观因素，坚持实事求是地考察问题。运用观察法是为了洞察事物的本质和规律，而事物的本质和规律往往表现为事物的各种现象和关系。为了正确反映事物的本质，就要求全面地观察事物中各方面的表现，观察事物的各种现象。但在实际中做到不遗漏地观察任何现象也是十分困难的。事实上本质和规律常常在一些事物中有集中的反映。所以，我们运用观察法时可以通过对典型现象、典型事物的观察去认识事物的的本质和规律。因此正确地选择典型，是运用观察法时必须注意的问题。人的感觉器官的能力都有一定的生理限度，超过这一限度人们就会看不见、听不到。如:体操中的很多动作速度都很快，要研究它们，单凭肉眼就看不清楚。在这种情况下我们就要使用观测工具，以弥补感官不足。用照相、拍电影、录音、录像或各种电子仪器等科学手段，能从广度和深度两个方面开阔视野，使我们观察得更加精确、更加真实。所以，观察工具就是人的肉体感官的延长，如果条件允许应当尽量利用先进的观测工具以提高观察的精度。

在体操科学研究中观察法运用是很普遍的。因为体操教学、训练和运动竞赛它们都有着很生动的直观性，很适合于用观察法加以研究。而且运用观察法时，不受限制，只要是表现出来的情况，都可以及时为观察者所察觉。为了准确而迅速地将观察中所得到的信息搜集起来，在体操观察中经常要预先设计各种现场记录的方法:表格或专门的符号等。使用这些表格和符号对观察者的要求很高，因为记录是来自观察者对事物观察后的判断，这就要求观察者对所研究的问题要有很高的判别能力。在体操科学研究中运用观察法时，要预先做好准备工作。包括:明确观察的目的、任务;确定观察的内容和对象;拟定观察的方法;设计观察位置;准备好观察的仪器、设备;同时要对观察人员进行分工和培训。在充分的准备之后才实施现场观察。观察后要及时整理所得的材料，经过分析、综合和必要的统计处理，最后撰写出科学论文。

二、实验法

实验法是根据研究的目的、任务，人为地制造或改变某些客观条件，控制或模拟某些自然过程，并利用各种必要的仪器和设备，使人们能在更有利的条件下对事物进行观测的研究方法。实验法在实施中也要进行观察，但是它不同于单纯的观察。而是在人为地制造、控制或改变对象的状态和条件下所进行的观察。体操的教学、训练和运动技术都是十分复杂的，有些现象可以直接进行观察研究，有些就不能或不便于直接观察，这就需要采用实验法。在体操中为了不同的目的，可以用多种学科的理论为依据进行科学实验。如研究体操运动活动中人体机能的规律，就采用生理实验;研究人的心理活动规律，就采用心理实验;研究运动技术的规律，就采用生物力学实验;研究体操教学训练方法，则采用教育实验。

实验法在体操科学研究中有着多方面的意义:体操的教学和训练及运动竞赛等客观现象都不是以纯粹的形态表现出来的，往往都是很多偶然的、次要的现象和因素掩盖着这些过程的本质。运用实验法则可以人为地排除那些与过程本质无关的次要因素、次要现象，让那些本质的关系、主要的因素以明显的形态表现出来，这就便于我们发现这些过程的规律性。体操的实践活动都有一定规模，活动中的对象往往也比较多且情况各异。研究一个问题，不可能也不需要在原有的规模范围内针对所有的对象进行，只要在小范围内先进行模型实验，取得经验后再扩大到需要的规模就可以。如体操中的一个新的训练方法或是一个新动作的教学方法，就可以先进行小型的实验，这样既便于人为地控制各方面的条件，也便于仔细观察所研究的问题的变化及其效应。体操中还有许多快速变化过程，如现代体操中的许多高难动作，变化很快，稍纵即逝。在这种情况下凭肉眼观察就抓不住其要点，采用生物力学实验法，就可使这些快速变化过程重现，而且可以大大延缓其运动变化的时间，使我们能确实地掌握其运动技术规律。实验法经过巧妙的设计和使用当代先进科学技术，还可以模拟和复制人类不能亲身经历或难以为人们所利用的自然过程，甚至可以创造出自然界根本不存在的过程而加以考察和利用。要做好一个实验，首先要有精密的设计。设计就是实验具体内容和方法的设想和计划安排。

首先要从专业的角度设计实验的内容和观测的方法，要充分利用专业理论知识以及与实验观察有关的邻近学科的知识，要使设计符合现代科学最新理论成就，并保证实验结果能符合可行性、科学性、先进性、可重复性和经济性等。其次是观测指标的设计，观测指标是否选得好，在很大程度上决定着实验的结果。再次，是实验技术的设计，包括实验中所采用的测试、记录的仪器、设备的研制以及根据实验观测的需要，制定使用和操作它们的技术规范。最后，还要对实验进行统计学设计，也就是从数理统计理论出发，设想实验内容、方法的合理安排，以便使实验观察的结果进行最有效率的统计整理分析。

在体操的实践中教学、训练占有很重要的地位，研究它们经常采用教育实验法。即依据教育学理论，采用教育的手段，组织有计划的教育实践，对一个教学问题进行实验研究。在一段时间内，就实验的效果进行分析比较，最后得出具有教育意义的结论。如体操动作的教法实验;训练计划和训练方法的实验;教学大纲、教学进度的实验;身体训练内容和方法的实验;学生能力培养方法的实验;理论课讲授方法的实验;以及教学课的组织、结构、内容、方法的实验等。教育实验在实施中一般采取对照实验的方法，即把实验的结果与非初实验的材料进行对照，比较其效果，从中得出研究的结论。

三、文献资料法

就是检索、阅读、积累和使用科学文献资料的方法。文献资料是科学知识和思想赖以保存、记录、交流和传播的一切载体的总称。进行科学研究必须查阅文献资料，因为科学是发展的活动，要在先辈和同代人研究的基础上前进，借鉴他们的经验，吸取他们的教训，否则就会重复研究，或重走他人失败的老路。所以，文献资料研究在科研工作中占有重要地位。

现代科学技术的发展，文献资料在数量上发展很快。调查资料表明:现代世界科技文献每10～15年要翻一番。科研人员完成一个课题，平均花费在查阅资料上的时间，要占总时间的百分之五十以上。有人预计，21世纪世界的三大资源将是情报、人才和能源。文献资料是情报的载体，这也可以看出，文献资料研究在现代科研工作中占有多重要的地位。国际上体育文献资料工作是近20年才发展起来的。为了提高文献资料工作的技能，进入本世纪70年代以来，都竞相采用新技术，不断提高科学文献资料的储存、加工、检索和编译报道的水平。目前，很多国家都建立了电子计算机文献资料检索系统。80年代初我国也建立起了第一台利用数据传输技术与国际上联机的情报检索终端。它具有检索速度快、效率高的可进行人机对话的优点，一般在几分钟内可检索一个研究课题所需的文献。文献存储的缩微化也是当前各国竞相采用的新技术，它是把原始文献拍成缩微胶片加以保存。这可大大缩小文献资料技术，密度是十分惊人的。缩微化技术已使科学知识的载体突破了传统的印刷书本的形

式。当今不少科技发达国家也都拥有相当规模的体育情报中文，有些在技术上也实现了检索、存储的自动化。

文献资料研究法主要包括寻找、选择、阅读和积累的方法。在文献资料如烟云浩渺的今天，研究人员要想对某一课题有关的文献找全找准，一是要掌握寻找的方法。最常用的方法是利用目录、索引和文摘等检索工具，运用这种方法要具备图书分类、编目的基本知识。其次是利用文献作者在文后所附的参考文献去寻找，这叫追踪检索法。而将两种方法交替综合地使用，可取得最佳检索效果。

找到文献后，因时间精力有限，也不可能逐本通读，要根据需要有选择地阅读。由于文献质量水平参差不齐，一般来说应该先选有关问题的权威学者的著作来阅读。选择文献也可请教有关问题的专家。除此而言，也可利用评论文章、文摘杂志或图书馆新书介绍选择文献。

阅读文献要先看一下目录，再细读一下“序言”，获得对全书粗略的概念，得到贯串全书的线索。然后，再根据需要制订阅读计划。阅读时首先要理解，在此基础上运用思考，提出问题，最后才能达到牢固掌握的目的。

积累体育文献资料最常用的方法有:文献笔记、资料卡片、剪报和撰写文献综述等。

四、调查访问法

研究任何问题都要首先占有丰富的材料，然后才可能据以形成科学的概念、判断和推理。马克思曾说过:“研究必须搜集丰富的材料，分析它的不同的发展形态，并探寻出各种形态的内部联系。”调查访问法，就是根据研究课题的需要，通过对实际的考察、搜集和占有材料的一种方法。调查访问可分为书面和口头两种形式，进行时可根据需要:采用开调查会、个人访问、发调查表以及进行现场的或实验室的测验等。

体操是一门技术性学科，大量的现象存在于教学、训练和运动竞赛的实践中，以文献形式记录和传播的东西相对减少。所以在体操科学研究工作中，向有经验的人进行调查访问的方法是常用有效的方法之一。但由于调查访问的对象是人，有时因人的主观因素影响到调查访问结果的客观性，所以，单纯运用此法研究某一科研课题是有局限性的。故此在实践中它经常是和其他方法综合运用来进行研究。

体操科研中经常运用的调查访问法有:

现场调查:就是直接到教室、训练或比赛的现场针对某一课题去观察、访问、记录、统计等。这是实践中运用最多的一种方法。

瞻前调查:就是预先设立施加某种因素与未施加某种因素的研究对象，在一定时间内观察他们的效应，最后对不同的结果比较分析，对施加因素的作用作出适当的说明。

回顾性调查:是从已有的结果出发，追溯其发展、成长途径等所存在的种种原因，从中探索出某些规律性认识。

追踪调查:是对观察对象做长时间(几年或几十年)追踪考查，掌握对象各方面发展情况，以期对问题得出带有规律性的认识。

近年来在体操科学研究中也采用了专家调查法，即:德尔菲法。这是现代预测技术中常用的一种定性预测法。主要依靠专家作出定性分析，再将定性分析转换为定量估价的方法。调查访问法在实施前也要先制订周密的工作计划，确定调查对象，并拟订调查访问提纲。在进行调查访问中，工作人员要以谦逊、认真的态度听取意见，作好记录。对所取得的材料要下一番“去粗取精，去伪存真，由表及里，由此及彼”的功夫，而对一些数据材料都要经过统计处理，最后，写出调查报告。

五、生理学研究法

是运用生理学理论和实验技术研究在体操练习影响下人体机能活动变化规律的方法。它主要是在体操教学训练或运动竞赛的现场，在自然的或人工创造的条件下，使一定的生理现象按所要求的时间、空间正常出现，借以观察和分析机能活动变化的过程及其规律性。在体操中要取得高水平的运动成绩，一定要严密地控制训练过程，其中以训练量和强度的控制最为重要。而评价机体对训练量和强度的反应，分析机体各器官系统在训练中所发生的变化，都要采用生理学研究法。如:通过测量血压、脉搏、心电图、肺活量、呼吸频率、最大吸氧量、血乳酸等指标，来研究体操对心血管系统和呼吸系统的影响。研究体操训练对儿童和少年身体发育和健康的影响，体操运动员的选材、训练后机体恢复等问题，也都广泛运用生理学研究法。

由于现代科学技术的发展，生理实验的技术有了很大改进，如肌肉活检、电子显微镜观察，微电极处理、超微分析和一些组织学新技术等已把研究者的视野带进以分子为基础的微观世界。另外，多种生理现象又可通过换能、遥测、多导记录，在不影响人体运动状态下获得实验结果，利用电脑记忆，计算机系统处理和综合分析，使动态和整体水平研究也达到了新的高度。

六、解剖学研究法

是用解剖学知识研究体操对人体形态结构产生的影响和人体结构机械运动规律的方法。在解剖学研究人体形态结构最常用的方法，是尸体解剖观察法。它是在尸体上进行解剖，借以观察人体形态结构的特征。而要了解人体各器官组织的微观构造，则常用组织切片观察法，在光学显微镜或电子显微镜下，进行固定组织观察或活体组织观察。标本模型观察法也是解剖学中用来研究人体形态结构特征普遍采用的方法，它能够帮助对人体结构的正确理解。

此外，解剖学也采用活体研究法，如对人体进行测量，借以确定其形态特征和各部分比率等。在解剖学中也采用运动技术分析法，对体操动作进行分析，如分析动力性动作或静力性动作时，肌肉工作的性质与条件，指出完成动作时人体各器官系统所处的状态特征和分析完成动作的力学条件等。借以深入认识人体形态结构与体操动作结构的关系。

随着现代科学技术的发展，解剖学研究方法也在不断革新。如使用肌电图仪、X射线、超声波、高速摄影和光弹性测力等新技术，使得对人体形态结构的认识，由宏观发展到了微观，由静态研究发展到了动态研究。

七、运动生物力学研究法

是运用力学原理研究体操运动技术的方法。它把力学、解剖学、生理学的知识融为一体，并运用数学的方法对体操运动技术给以定量的描述，目的是确定最佳技术方案和教学方法。它是当前世界各国在体育科学研究中普遍重视的一种方法。

运动生物力学研究方法一般是由三个互相衔接的实验步骤所组成:第一，测得完成体操动作时的各种生物力学参量;第二，对测得的原始参量进行变换处理;第三，依据变换处理的结果对体操动作进行生物力学分析。通常用来测定完成动作时的生物力学参量的方法有光学法和电学法。光学法就是用光学仪器记录下完成动作的特征，如:照相、拍摄、电影、高速摄影、频闪摄影、立体摄影及全息摄影等。电学法就是把各种力学参量(非电量)变换为电量，然后再用电子仪器将其放大、测量、记录下来的方法。如:电阻应变测量法、加速度测量法及角度测量法等。

测量结果的变换处理在过去是一件很繁杂的工作，现在由于电子计算机技术的发展，使这一工作可以既迅速又准确。如经过光学记录而获得的电影图片，可以用图片解析仪处理，能既快速而又准确地获得多种运动学参数。电测结果(电信号)则更可以通过一些设备处理后送入计算机，也能快速取得所需的生物力学信息。

现代生物力学研究法，随着科学技术的发展在不断进行着革新。目前不仅有了测力台、肌电仪、平面和立体摄影等设施，而且随着微电脑的广泛应用及高速录像的出现，又使运动生物力学研究进入了一个新的发展阶段。如:微电脑高速录像系统、微电脑单点三维测力录像系统等，都是目前有代表性的新发展。它们的特点都是能够迅速、准确、大量而全面地采集、处理、反馈运动生物力学信息，可为运动训练提供及时而可靠的材料，用来改进运动技术和训练方法。

用运动生物力学方法研究体操运动技术，常采用力学模型分析法和电影摄影分析法。

1.力学模型分析:模型分析是力学中用来定量研究做机械运动物体的特征，最普遍而有效的方法。体操动作具有在空间的相对位置随时间而发生改变的特征，符合机械运动的一般规律，所以也可以用力学模式分析阐明其运动规律。

模型就是对实际物体特征或变化规律的一种定量的抽象。因为模型是对那些所要研究的特定特征的定量抽象，所以模型能在所要研究的主题范围内更普遍、更集中、更深刻地描述实际物体的特征。由于任何一种运动变化都受着多种因素的制约，故而，当研究它时就必须进行简化，即建立这样或那样的模型，只要能反映出原型的主要的和本质的矛盾就行了。

用力学模型分析、研究体操动作，首先是把人体的动作抽象化，即只把完成动作时的力学特征反映出来。其次，根据力学原理建立反映这些力学模型数量关系的运动方程式。然后从实测中获得的人体在做动作时的力学参数和一些常量作为已知条件代入方程式。最后，求出方程式的数值解，用以阐明动作技术的规律。

2.电影摄影分析:电影摄影的原理是利用胶片在摄影机内按严格的等时性逐片通过镜头的过程，记录下运动物体的时间——空间特征的。当胶片经过冲洗后，所看到的每一个画幅，就是运动物体依时间次序排列的瞬时影像，它记录了物体各瞬间的空间单位，也记录了时间分布的信息。所以，用电影摄影所获得的材料可以形成时间——空间的联合研究。

在体操科学研究中也经常采用高速摄影，就是用较高的拍摄频率摄下体操动作。当把拍制好的影片再用较低的频率放影时，这时就出现了把高速化过程的时间延长的效果。如用600幅/秒的频率拍摄，而以24幅/秒的频率放映，这当中的时间就被放慢了25倍。由于这种时间的延缓，就可以帮助我们看清楚在实际中看不清的一些快速流逝现象。

用电影摄影研究体操动作技术，要满足两方面的要求，一方面要能够满足放映观察，另一方面还要能够满足进行逐幅测量分析。为此必须拍摄出清晰的画面，供研究使用。清晰画面的获得取决于拍摄电影的机型、胶片的感光度以及拍摄现场的照明度等因素。

普通电影摄影只是一个平面拍摄，所以只能记录到人体二维平面(X、Y)上的运动。如要研究人体在两个以上平面上发生的运动，则要采用三维立体摄影，如体操中的“旋”空翻。它的方法是用两部摄影机用同步系统连接，同时拍摄两个相交的平面，在拍摄后利用影片分析法计算出动点在三维空间上的运动。另一种方法是利用三部摄影机，把它们置于空间直角坐标的三个坐标轴上，它们的主光轴相交于坐标原点，这样亦可记录下动点的空间三维坐标。

八、心理学研究法

是研究体操运动员在训练或竞赛中的心理过程和心理特征的方法。心理训练已成为现代运动训练的重要组成部分，实践证明，训练和比赛不仅要消耗很大的体力，同时也消耗很大的心理能量。体操是属于个人竞赛的项目，心理因素和运动成绩的关系十分密切，在体操比赛中当双方的实力不相上下时，心理因素往往起着决定性作用。所以采用心理学的理论与方法，揭示体操运动员的心理特征是很有意义的。

心理学研究所采用的主要方法有实验法、观察法和评价法。下面着重介绍评价法。评价法是测量、测验、调查、访问等方法的总称。现代心理学有很多测量与测验的方法:如在智力方面有各种智力测验法，对人的性格倾向的确定也有测验的方法。此外，如对体操运

动员动作的准确性、协调性、反应的速度、肌肉运动感觉、平衡感觉、时、空知觉以及记忆等都可用心理测验和测量的方法加以研究。心理学和许多自然科学、社会科学一样，随着时代的发展其研究方法也越来越科学化，越来越丰富，越来越精确地解决心理学问题了。

九、统计学研究法

统计学研究法就是用统计这技术方法整理分析从实际中收集到的数据资料，从中提取有用的信息，并做出相应的结论的一种方法。体操科学研究中也广泛应用统计学研究法，随着体操训练手段的科学化、现代化，运动技术的日益复杂化，出现了一系列需要统计学

方法研究解决的问题。如:研究在训练过程中评定运动员的训练成绩;制定合理的运动量标准;制定科学选材的标准;以及对体操运动技术的定量分析等，都需要用统计学方法处理其中的数据材料。由于我们研究的对象是人，而人与人之间由于存在着生物个性的差异性，这种偶然性的差异，就往往掩盖住潜在的规律性，使得不能从结果数据来判断事物的必然性规律。在这种情况下只能通过大量现象的统计平均法去推断某些内在的规律性。统计学研究法就是利用以大量现象为研究对象的概率论为基础，为人们提供正确收集、整理偶然现象(随机现象)并从中作出关于必然规律推断的科学方法。

在科学研究中根据研究题目确定的研究对象的全体称为总体，而我们所能观测的对象只是总体中有代表性的一部分称为样本。在其中运用统计学方法主要解决三类问题:计算反映样本特征的统计指标，从样本特征去估计总体特征值和统计假设的检验。样本特征是指样本观测结果的集中趋势和离散程度，平均数是反映样本观测结果集中趋势这一特征的统计指标，标准差则是反映样本观测结果离散程度这一特征的统计指标。由于研究对象的总体无法观测，我们所能观测的只是样本，但我们在科学研究中所期望知道和推断的是总体而不是样本。因此，总体的特征值只能从样本的特征值来进行估计。为了使样本能以一定的置信来估计总体，统计学提供了一系列的理论和方法，使人们能够从最少的一组样本的观测结果中，以最大的可靠程度作出关于总体的某一推断，同时算出发生错误推断的可能性。统计假设的检验也是一种统计推断，它是通过某一方法验证某一统计假设是否正确，从而做出关于接受或否定该假设的判断。