Задержка дыхания. Эксперимент.
Внимательно прочитайте текст задания. Найдите ошибки, допущенные при постановке эксперимента. Перечислите их и объясните, почему Вы считаете, что это ошибки. Для каждой ошибки объясните, как нужно было действовать, чтобы получить достоверный ответ на поставленный Мишей вопрос.
Миша хотел стать врачом и решил исследовать, как влияют занятия спортом на показатели дыхательной системы у школьников. Он прочитал, что для получения достоверных результатов необходимо проводить исследование не на двух-трех индивидах, а на группе. Миша решил набрать среди своих знакомых две группы: не занимающихся и занимающихся активными видами спорта. Для этого он предложил ребятам заполнить анкеты и, используя полученную информацию, сформировал две группы из 15 человек каждая. В группу учеников, занимавшихся спортом, вошли 7 девочек из 4 и 5 классов, 2 мальчика из 9 класса, 3 девочки из 8 класса и 3 мальчика из 10 класса. Группу не занимающихся спортом составили 4 девочки из 5 и 7 классов, 6 мальчиков из 9 класса и 5 мальчиков из 11 класса. Миша измерял максимальное время задержки дыхания на вдохе (проба Штанге) и на выдохе (проба Генчи) по секундомеру у каждого школьника однократно - сначала первый показатель, а через 30 секунд второй.
Затем Миша определил средние значения пробы Штанге и пробы Генчи для каждой из групп и сравнил их. Каково же было его удивление, когда оказалось, что у ребят, не занимавшихся спортом, эти показатели были в среднем выше, чем у тех, кто спортом занимался.
При постановке эксперимента были допущены следующие ошибки:
1. Миша проводил пробы Штанге и Генчи для каждого испытуемого только один раз. Это дает большую погрешность, т.к. велика роль случайных отклонений. Каждую пробу для каждого человека было необходимо выполнить не менее трех раз и вычислить среднее арифметическое.
2. Промежуток времени между пробами был слишком коротким для полной нормализации дыхания. Поэтому результаты пробы Генчи скорее всего неверны. Следовало проводить пробу Генчи после более продолжительного промежутка времени, хотя бы 5 минут.
3. Нормы для дыхательных проб отличаются у разных возрастов, причем все они увеличиваются по мере взросления. Поэтому считать среднее арифметическое для разновозрастной группы просто бессмысленно. У Миши те, кто занимались спортом, были в среднем младше тех, кто спортом не занимался, и потому их, вероятно, более высокие значения измерений все равно оказывались не выше или даже ниже, чем у более старших ребят. Мише следует набирать группы одновозрастных ребят.
4. Измеренные Мишей нормы зависят еще и от пола: у мальчиков они выше. Группы по этому показателю были сильно неоднородны, причем девочек значительно больше в группе, которая занимается спортом. Поэтому группы испытуемых должны быть однородны и по возрасту, и по полу. В идеале стоило бы построить для разных полов кривые, на которых было бы видно динамику показателей с возрастом – и для спортсменов, и для не занимающихся спортом. Возможно, это было бы лучшим финалом исследовательской работы.
Версии, связанные с возможной неполнотой анкетных данных:
5. При анкетировании некоторые участники могли скрыть правду. Например, по каким-то причинам не сказать, что они занимаются спортом. Достоверность анкетных данных является известной и не всегда разрешимой проблемой в подобных исследованиях. В данном случае Миша может попытаться получить объективные подтверждения, например, попросить ребят показать медали и грамоты за соревнования.
6. Нет данных о продолжительности занятий спортом: ребята из группы спортсменов могли начать заниматься совсем недавно, а из группы не-спортсменов - только что прекратить заниматься спортом.
7. Еще один возможный недостаток анкетирования: ребята из группы спортсменов могли только что переболеть ОРЗ/ОРВИ или еще какой-то болезнью и в результате показать низкие результаты, не указав в анкете, что болели.
8. Возможно, кто-то из ребят, не занимающихся спортом, имеет высокие показатели дыхательной системы благодаря другим видам занятий, например, пению.
9. В физиологии, как и любой другой экспериментальной науке, не бывает «в среднем больше» и «в среднем меньше». Заслуживают внимания только формулировки вида «достоверно больше» или «достоверно меньше», а для этого требуется сравнение выборок с помощью какого-либо статистического критерия (отметим, что подсчет среднего арифметического не может быть назван статистической обработкой).
За каждую из версий 1-9 могло быть начислено по 2 б. в случае понятного и грамотного объяснения (всего не более 12 б.). Без объяснения - 1 б. за версию. В случае ошибки при объяснении версии оценка снижалась на 1 б.
Это исчерпывающий список правильных ответов, которые приведены в работах всех участников. Все остальные варианты ответов не засчитывались и не будут засчитаны в случае апелляции.
Понятно, что эксперимент Миши можно было улучшить, однако такие предложения не засчитывали, поскольку они, во-первых, не описывают ошибки эксперимента. А вовторых, к школьной исследовательской работе неразумно предъявлять те же требования, что и к масштабному научному исследованию. Поэтому в данном случае не было нужды (далее перечислены наиболее часто встречавшиеся предложения): - в специальной подготовке: соблюдении диеты и/или общего для всех режима дня; - в дополнительных пробах и анализах, в том числе после физической нагрузки; - в подборе ребят, занимающихся только определенными видами спорта, т.к. любой активный спорт укрепляет дыхательную систему; - в формировании групп большего размера, в том числе из разных школ и городов; - в долгосрочном наблюдении за одними и теми же людьми, которые сначала не занимались спортом, а потом начали.