正交試驗設(shè)計法在鉛球教學(xué)中的運用

方光新 陳雪晴

（1.中國地質(zhì)大學(xué)，湖北武漢 430074；2.銅陵學(xué)院，安徽銅陵 244000）

正交試驗設(shè)計法在鉛球教學(xué)中的運用

方光新1，2陳雪晴2

（1.中國地質(zhì)大學(xué)，湖北武漢 430074；2.銅陵學(xué)院，安徽銅陵 244000）

文章運用正交試驗方法來設(shè)計最佳鉛球教學(xué)方案，通過方差分析驗證最佳鉛球方案各因素的顯著性和存在的合理性，為今后在鉛球教學(xué)訓(xùn)練上提供一個科學(xué)定量的標(biāo)準(zhǔn)模式。

正交試驗；最佳教學(xué)方案；方差分析；標(biāo)準(zhǔn)模式

正交試驗設(shè)計法是用“正交表”來安排和分析多因素問題試驗的一種數(shù)理統(tǒng)計方法。這種方法的優(yōu)點是試驗次數(shù)少，縮短試驗周期，迅速找到優(yōu)化方案，使用方便。[1]本文試圖運用正交設(shè)計法對鉛球教學(xué)手段進(jìn)行探討，以確定影響其教學(xué)諸因素關(guān)系及水平搭配的優(yōu)化教學(xué)方案，給定一個科學(xué)的定量標(biāo)準(zhǔn)模式，通過實施以其提高鉛球教學(xué)成績。

1.研究對象、方法

為提高所帶8個教學(xué)班的鉛球成績，探討鉛球教學(xué)法以及發(fā)展與鉛球成績相關(guān)的素質(zhì)關(guān)系，采用下列教學(xué)因素與水平進(jìn)行為期4個月的教學(xué)實驗。在實驗期間，除實驗中組織的教學(xué)訓(xùn)練外，不得參加其它體育活動。

2.確定所選因素

教學(xué)目標(biāo)的實現(xiàn)不僅取決與因素的優(yōu)化，而且還取決于因素水平的優(yōu)化。如果教學(xué)目標(biāo)各因素非常低略，緊靠調(diào)整它們之間的水平關(guān)系來提高教學(xué)目標(biāo)整體功能，現(xiàn)實中是不可能達(dá)到的，也是違背系統(tǒng)論原理的。在鉛球技術(shù)動作中，最后用力是整個推鉛球技術(shù)的關(guān)鍵，其動作包括蹬、轉(zhuǎn)、頂、推、撥五個連續(xù)動作，其中下肢的蹬和上肢的推最為關(guān)鍵。[2]另外，鉛球的投擲姿勢也是影響鉛球成績的重要因素。也就是說特定的技術(shù)動作和訓(xùn)練效果對應(yīng)著一定的鉛球成績。因此，根據(jù)以上分析，結(jié)合實際經(jīng)驗和教學(xué)的實際情況，選出下列處方作為試驗因素：A上肢力量；B下肢力量；C投擲姿勢。因素一旦固定下來，影響成績的就是實驗指標(biāo)的具體條件即水平。下圖是本次實驗的因素與水平表，不同因素下不同的水平搭配，給定的實驗?zāi)Ｊ讲灰粯?，得出的實驗?shù)據(jù)也不一樣。對于上肢力量來說是選用80%、60%還是選30%更好點；對于下肢力量是選大負(fù)荷、小負(fù)荷還是跳躍更好。除了這兩種因素外，投擲姿勢也很重要，是側(cè)向投擲姿勢、原地投擲姿勢還是背向投擲姿勢，這就需要依靠正交試驗幫助我們選擇一部分有代表性的試驗方案，并科學(xué)地分析試驗結(jié)果并從中得出哪種結(jié)構(gòu)模式是最佳優(yōu)化教學(xué)方案。

鉛球教學(xué)實驗因素與水平表

3.進(jìn)行正交試驗，確定最優(yōu)設(shè)計方案

將選定的ABC三種因素和三因素下的三個水平，用L9（3）4正交表進(jìn)行試驗(多一欄并不影響結(jié)果，還能將此欄作為參照欄進(jìn)行分析)。最后根據(jù)大學(xué)體育鉛球的評分標(biāo)準(zhǔn)作為試驗設(shè)計的觀察結(jié)果，分析并找出主次因素和最佳教學(xué)方案。

L9（3）4鉛球教學(xué)試驗結(jié)果表Y-830（為了簡便計算，將所有y成績減去830）

3.1 確定試驗方案步驟，記錄并分析試驗結(jié)果

3.1.1 按照表頭設(shè)計，A占第一列，B占第二列，C占第三列，水平因子按正交表要求對號入座，這樣有9個橫行，每一橫行就是一個試驗方案。

3.1.2 按每個方案要求做試驗，把試驗結(jié)果填入表格右側(cè)。比如：第一組按照1，1，1，1水平進(jìn)行教學(xué)，獲得的成績是765，第二組按照1，2，2，2水平教學(xué)，獲得的成績是810，第三組……最后將試驗結(jié)果成績依次填入表格右側(cè)。在試驗中直接觀察的最優(yōu)方案是第7組試驗A3B1C3，訓(xùn)練成績是907。那么第七組試驗是不是各因素結(jié)構(gòu)最優(yōu)的方案？請看下面的分析。

3.1.3 計算K值，確定最佳設(shè)計方案。

分析方法如下，首先把每個因素1水平的所有試驗方案結(jié)果相加，2水平所有試驗方案結(jié)果相加，3水平所有試驗方案結(jié)果相加，選取K值最大的因素進(jìn)行排列，從而獲得最佳試驗方案。

以上結(jié)果得出A的K值是KA3最大，B的K值是KB2值大，C的K值是KC2最大，從理論上得出正交試驗的最佳方案是A3B2C3，此方案在試驗之外，也就是說直接觀察的優(yōu)秀方案A3B1C3并不是最佳方案。優(yōu)秀教學(xué)方案是科學(xué)構(gòu)建教學(xué)目標(biāo)體系、提高鉛球成績的關(guān)鍵之所在，合理的運用、處理好各結(jié)構(gòu)的關(guān)系，能為體育課程的改革提供一個可供參考的模式。

3.1.4 計算各因素的極差，分析哪種因素最重要。

各因素K的最大值減去最小值即為極差。

極差的大小說明相應(yīng)因素對實驗結(jié)果作用的大小。R值越大的因素重要程度越高，根據(jù)極差數(shù)據(jù)判定主次因素應(yīng)為A→B→C，也就是上肢力量訓(xùn)練最為關(guān)鍵，它的波動對試驗結(jié)果影響最大，其次是下肢力量，次之是投擲姿勢。為什么可以用極差大小來判定因素的主次?下面我們以數(shù)據(jù)處理的分組情況入手來進(jìn)行說明，首先我們來分析A因素KA1、KA2、KA3這三個數(shù)值，它對A因素來說分別代表1水平、2水平和3水平的的試驗結(jié)果，再分析B因素和C因素，發(fā)現(xiàn)B因素和C因素的1水平、2水平和3水平均各出現(xiàn)一次，出現(xiàn)機會是均等的，所以可以得出結(jié)論，A因素的KA1、KA2、KA3三個K值B因素和C因素對它們無影響，三個K值的不同只是因為A因素水平變化引起的。同理，B因素和C因素的極差，也都是各自水平變化引起的，與其它因素?zé)o關(guān)。同時正交表還具有整齊可比性決，用極差來分析因素的主次，在數(shù)據(jù)處理方面也非常方便。

4.分析因素水平（位級）趨勢圖，搜尋可能更優(yōu)方案

繪制K值趨勢圖主要是分析位級與數(shù)據(jù)結(jié)果的聯(lián)系，搜尋在試驗中并沒有選取而可能是更好的位級，并以此總結(jié)出可能更優(yōu)秀的教案。為了直觀起見，用因素的水平變化為橫坐標(biāo)，指標(biāo)的K值為縱坐標(biāo)畫出K值趨勢圖。

從左圖明顯看出144、78、66三點最高，按照此因素水平設(shè)計的最佳教學(xué)方案就是A3B2C3。那么它們是不是鉛球教學(xué)中的最佳方案？從趨勢圖得知：上肢力量由80%到60%再到30%時，導(dǎo)致結(jié)果之和不斷增加，意味著再減小上肢力量的百分比，K值還有上升空間，由此獲得的設(shè)計方案也許比A3B2C3更優(yōu)越。

5.通過方差分析表，對最佳方案進(jìn)行顯著性檢驗。

最佳方案確定的合理性還需方差來驗證。

方差分析表

以上各因數(shù)在方差分析中驗證顯著，說明試驗是有效的、最佳的。A、B、C搭配的最佳優(yōu)化方案是A3B2C3，用這種方案進(jìn)行訓(xùn)練教學(xué)，提高學(xué)生成績最顯著、最科學(xué)。

6.結(jié)論與建議

結(jié)論：

通過正交試驗表分析可以得出三種方案，一種是直接觀察的方案A3B1C3，經(jīng)過了實踐證明，在鉛球訓(xùn)練教學(xué)中要經(jīng)常關(guān)注此項方案進(jìn)行教學(xué)，此方案具有可比性和參考性。另一種是一般計算分析得出的最佳教案A3B2C3，實踐證明呈顯著性，說明它的存在是合理、科學(xué)的。通過極差大小知道主要因素是上肢力量，次要因素是下肢力量，在鉛球教學(xué)中根據(jù)因素主次側(cè)重安排訓(xùn)練教學(xué)，提高鉛球教學(xué)成績。第三種是通過“趨勢圖”可能設(shè)計出更優(yōu)方案，盡管未盡試驗證明，但在設(shè)計更優(yōu)方案中一定要考慮試驗設(shè)備、費用等多種因素。對這三種方案的分析使我們對鉛球教學(xué)方案的認(rèn)識更加的全面，更加深刻了。

建議：

6.1 由于認(rèn)識、掌握信息的不同，選取因素和水平指標(biāo)常常相差很大，若沒經(jīng)過反復(fù)的斟酌、對比試驗、詢問專家（優(yōu)秀鉛球教練），獲得的最佳方案結(jié)果也不一樣，那樣極差之間的可比性也就較差。因此，判斷因素的重要性最好在掌握較多信息的情況下選擇進(jìn)行。

6.2 影響鉛球教學(xué)成績有諸多因素，在抓好技術(shù)動作的同時，側(cè)重點加強對成績有顯著影響作用的3個重要因素的教學(xué)訓(xùn)練安排。

6.3 在有限的鉛球教學(xué)時數(shù)內(nèi)，爭對學(xué)生的實際，運用正交法設(shè)計教學(xué)訓(xùn)練方案，具有較強的實用性和推廣價值。[3]

［1］夏伯忠.正交試驗法[M].長春：吉林人民出版社，1985.4-6.

［2］楊建林，賀輝.如何科學(xué)設(shè)計鉛球教學(xué)方案[J].北京體育大學(xué)學(xué)報，2000，23(1):103.

［3］周建偉.正交試驗在初中男生1000m跑教學(xué)中的運用[J].浙江體育科技，2007，29(1):101.

G642.4

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：1672-0547（2010）02-0116-02

2010-03-15

方光新（1970-），女，安徽黃山人，銅陵學(xué)院體育部講師，中國地質(zhì)大學(xué)體育部2008級碩士研究生，研究方向：體育教學(xué)與體育教育訓(xùn)練學(xué)。