运动技能学习原理

目录TOC\o"1-5"\h\z目录1\o"CurrentDocument"第一题作业：谈谈感觉系统与动作的控制2\o"CurrentDocument"第二题作业：动作技能控制的理论4\o"CurrentDocument"第三题作业：谈谈动作技能的反馈6运动技能学习原理自选三题作业第一题作业：谈谈感觉系统与动作的控制感觉信息对人体运动控制起重要作用，感觉信息提供了个体所处的环境状况和身体状态。运动的感觉信息主要分为三类：外部感受器提供的是环境中物体运动的信息；本体感觉器提供的是我们自身运动的信息；内部感受器它告诉我们体内器官的状况。以下我们主要介绍本体感觉与运动控制。（一）对不同速度动作的控制对动作技能的控制，本体感觉参与的闭环控制模式有两方面功能。对于快速运动，反馈提供有关动作是否正确的信息。第二种功能是对正在进行的动作进行控制，这类技能多为慢的连续性技能。1、连续性较慢动作的控制本体感觉对动作的控制主要是通过反馈来进行的，通过闭环系统进行控制。因此尤其适合于持续时间较长的运动，因为这类动作相对较慢，持续时间较长，可以在操作过程中时进行错误信息的分析，也对于分析某些动作过程非常有用。此外，这一模式最适合于按照某些固定值进行调节的运动。这类运动中最具代表性的是轨迹追踪任务，它是运动行为领域的一个重要研究范式。追踪行为有很多不同的数学和物理模型，模型的主要差异在于系统如何使用反馈以及觉察错误后如何进行校正。2、快速动作的控制信息加工理论认为，对每一个刺激的加工需要一定的时间，然后才能产生反应。即是说，人体收到的每个错误信息都必须在系统中进行识别与加工，只有在所有加工过程完成后才能进行起作用，这需要消耗大量的时间和注意。但要通过闭环模式进行控制，快速动作无法为系统提供足够的时间来觉察错误、加工信息和修正错误，从而在动作完成前进行校正。所以闭环控制模式可能不适合用于解释快速动作技能，虽然这类模式在解释慢速运动时很有效，但对于快速运动的解释则很有限，说明在这两类运动间可能存在着本质差异。快速动作的校正可能主要是通过来自运动结束的反馈与正确参数的比较，然后进行肢体正确位置的校正，即通过开环进行控制。从开环控制的观点看，所有按计划启动和实施动作所需的信息均包含在传送到效应器的初始指令中，指令发出就没有时间校正了，动作的完成好似被“抛”出，动作正确与否只有等到结束后，根据动作操作的记忆痕迹与标准参数的比较，校正只能在下一次动作中进行了。例如，高尔夫球的击球练习就是典型的开环控制，动作持续时间短，动作一旦启动基本上无法进行修正，每一次练习都是为下一次校正做准备。（二）本体感觉的反射性控制前面讨论了通过意识性信息加工机制进行动作修正的控制模式。但是，人类的中枢神经系统还可以在几乎不需要消耗注意的情况下进行自身的闭环控制。现在已经清楚，人体对动作技能的控制有四种不同的反应：单突触反射（30-50ms）、长环反射（50-80ms）、触发反应（80-200ms）和自主反应（120ms以上），下面将讨论自主动作控制过程中的无意识调节机制。（三）意识性与反射性调节除了速度快，反射性调节似乎不象其它校正那样需要注意的参与。Heny（1953）通过实验对这一问题进行了研究，实验要求被试必须对作用于手柄上的力进行反应。被试（朦住双眼）站着用手推一个连接在机械装置上的手柄，这个机械装置可以使手柄的位置不断变化。实验的设计原理是：如果被试不按住手柄，手柄就会向前或向后不固定地摆动。机械与手柄间安置一根弹簧，这样被试可以随时调节力量，将于柄保持在固定的位置。Heny设计了三种条件。第一种，要求被试在手柄位置不断变化的情况下，保持施加在手柄上的压力不变，即当手柄反弹向被试时，被试的正确反应是放松，这样才能保持压力不变。第二种情境，要求被试在压力不断变化的情况下，尽量通过手柄来补偿压力的变化，从而使手柄保持在一个固定不变的位置。第三种情境主要用于评价被试对变化的意识性知觉，要求被试尽量保持手臂的稳定性（施力手），当仪器发出的压力发生变化时，用另只手报告出变化。在测验过程中，不同阶段的压力变化是不同的，这样Heny可以获得要达到意识性知觉变化所需的变化量。结果发现，引起警觉所需的力量阈值显著受到被试的操作方式的影响。当要求被试报告出觉察到力量变化时，需要0.559dyne的力（第三种）；而当要求被试保持压力不变时，变化的力只需0.296dyne即可成功觉察，并且可以通过肌肉系统进行相应的调节反应，显然，被试意识到的压力变化的阈值要大得多；但更意外的是，在控制手柄不动的过程中，被试可以对0.029dyne的力量变化进行反应调节。因此，在保持手柄位置不随系统而变化方面，运动系统的觉察能力要比意识到力量变化强得多。在保持压力不变的条件下，尤其是在保持位置不变的条件下，运动系统对力量变化的阈值要比意识性反应要小得多。显然，这些调节是在无意识条件下进行的。Heny（1953）的研究揭示了运动控制的两个重要特点：第一，人体对突然发生动作变化的修正要远比我们先前估计的200ms要快，校正的延迟时间可短至30-80ms，说明某些校正动作并不需要经过信息加工，因为加工过程消时远比这长。第二，在人体对保持姿势和保持压力的调节方面，被试能够对我们意识不到的很小的变化进行调节反应，并且从数据可以看出，这些反应过程并没有经历依次的信息加工，说明这些校正方式主要是通过反射机制完成的，而不涉及到信息的加工过程。第二题作业：动作技能控制的理论动作技能的控制理论有很多，其中最有影响力的有两种理论。（一）动作程序理论这一理论强调中心控制，其核心是动作程序，它是一种以记忆为基础的结构，控制并协调运动。很多其它一些理论观点都可从不同层面通过动作程序进行解释。1、施密特的一般动作程序一般动作程序控制的是一类动作，而不是一种特定运动或序列。一类动作具有共同而独特的特征，即固有特征，它们是一般动作程序的“标记”，构成了记忆储存的基础。这些运动相关特征在动作变化时保持不变。执行者为了能够产生与操作情景要求相适应的特定动作，必须从记忆中提取适宜的程序，再附加特定的运动参数。动作程序：一种记忆表征，储存着完成动作所需要的信息。一般动作程序：具有一般固有特征的一类动作的记忆表征，控制这类动作的操作。固有特征：限定一般动作程序的一类独特的特征，不随所要完成动作的变化而变化。参数:随技能操作的变化而改变的一般动作程序的特征;执行者为适应环境的特殊要求，必须在一般动作程序中加入这些参数。2、施密特的图式理论施密特的图式理论是关于一般动作程序怎样执行以控制协调运动的一种解释理论。图式是指一种或一套规则，为做决定提供了基础。它的形成过程是，从相关经验中提取重要的信息片段，并将其组成一类规则。图式（Schena）:一套为制定决策提供基础的规则。在施密特的图式理论中，由抽象的表征规则来管理运动。施密特应用“动作图式”这个概念说明技能学习和控制过程中的两个控制成分（这两个成分的特征都以抽象的规则为基础）：第一是一般动作程序，正如前边说的，是用来控制各类动作基本特征的控制机制，如投掷、踢、走和跑；第二个部分是动作反应图式，它的作用是提供在特定情景下管理动作的特定规则，也就是说，动作反应图式为一般动作程序提供参数。图式理论为人们如何很好地适应新情景提供了一种可能的解释。人们可以成功地完成一项以前从未操作过的技能。（二）动力模式理论与以动作程序为基础的动作控制理论明显不同的是动力模式理论。这种理论观点的基础是多学科性的，涉及物理学、生物学、化学及数学。这种理论，将人类的运动控制当作一种复杂的系统，其行为方式与那些复杂生物或物理的系统相似。作为一种复杂的系统，人类动作控制是从非线性的动力学观点的角度来理解的。这就意味着，行为在时间上的改变不是持续的、线性的过程，而是突然发生变化的。1、运动行为中的非线性变化

凯尔索（Kelso）及其同事们的一系列实验为研究运动的科学家们指出，在人类协调运动中，变量水平的改变可以导致非线性的行为改变。在下图，说明这些实验中所使用的任务。被试以特定速度异相位（有时称为反相位）移动他们的右和左食指。这意味着，右指和左指的肌肉群同时以相反的方式来控制动作：当右指向右动时，左指向左动。定量地讲，每个手指与其相对手指在整个运动周期中始终相差180度。被试按实验者控制的节拍器给出的速度，逐渐加快他们手指的运动速度。结果显示，在某一特定速度时，手指自发地移动到一种同相位协调的状态，两个手指同时做同一方向运动（即两者在0度或360度做同相位运动）。从稳定的异相位向同相位状态的过渡期间，发生了到同相位协调状态的转变，正如你在右图中所看到的一样，这种过渡是异相位和同相位手指运动都存在的混合时期。在较低的速度时，只有异相位运动；在较快的速度时，只有同相位运动发生。这样，运动速度的线性增加，导致运动基本模式的非线性变化。动力模式理论:描述和解释协调运动控制的一种方法，强调了环境信息的作用以及躯干、肢体的动态特征，也称为动力系统理论。非线性行为:对某种特定变量值稳定的线性增加所产生的一种突然的行为反应的非线性变化（例如，以一定量增加水管中的水流速度，水就会由平稳的流动变成湍流；以一定量增加速度，步态就会由走变成跑。）从协调模式的观点看，这些实验证明在某一特定的变量变化时，不同的协调模式可以自发地转变。在凯尔索实验所应用的手指运动任务实例中，异相位和同相位手指运动间的关系就是稳定的协调模式。这些实验的重要性在于，他们做了初始的关于协调运动转变的探索，而没有用某种机制，如动作程序来说明这种转变。有规律的增加或减少某一变量，可以引起协调模式自发转变，速度的增加即可实现从走到跑的协调模式的转变。学习一种新技能，内在协调动作结构可能会使动作在开始时不协调，但随着练习的持续，个体就会形成新的协调结构，从而可以顺利完成技能。例如，当发球时，一阵风使球偏离了它的预计路径，网球运动员就会很快很容易地调整动作，以便成功地发球。同样，如果一个人在慢跑，前面遇到一个障碍物，其会迅速且轻松地调整步态模式，以越过障碍，并且基本保持慢跑的协调模式。第三题作业：谈谈动作技能的反馈运动技能学习的结果，受诸多因素的影响，包括个人的运动能力、技能的难易度、学习动机、反馈信息的有无等。其中，反馈信息在运动技能学习中扮演着相当重要的角色，它能提供有关表现的信息，可以修正错误，并且能引起继续追求达到表现目标的动机。而且，追加反馈信息会影响运动技能进步的速度和学习者最后到达的表现程度。（一）KP频率与运动技能学习绩效给学习者提供其自己动作图式的信息来进行反馈称作绩效反馈。绩效反馈的形式多种多样，其范围可以从教练或老师对操作的不经意的评论到由计算机模拟器产生的复杂反馈，传递给进行在线计算机辅助教学的学习者，比较常用的方式的录像反馈、运动学反馈、生物学反馈、运动学反馈和动力学反馈等。通过以上研究基本可以肯定，不同频率的KP信息对运动技能的学习存在不同程度的促进作用，但并非提供较低频率的KP信息就有较佳的学习效果。对不同的项目而言，相同的KP可能有不同的影响，因此，绝对地谈论某一频率的KP对运动技能的学习最有效可能是不全面的。（二）KR时间点与运动技能学习绩效延迟KR的研究涉及到三个时间间隔：KR延迟间隔，是指操作完成到提供KR的时间间隔）、KR后间隔，是指提供KR到下一次操作开始的时间间隔和试间间隔，是指前后两次测试或练习之间的时间间隔。如图4所示。KRdelayPostKRdelay>Intertrialinterval第N次练习第N+1次练习图4：KR时间点各时间间隔示意图运动技能学习中，延迟KR的研究曾长期存在即刻、延迟KR哪个更利于学习的争论，这一争论与KR时机（或KR时间点）问题，即“何时提供KR，以得到最佳学习效果”的问题相关。实质上，就是上述的三个时间间隔如何变化，才能促进学习的问题。然而，这三个间隔是相互依赖的，只要其中任何一个间隔改变都会引起其他两个间隔的变化。这不但增加了实施研究的难度，而且还导致了研究结果的混淆。例如，在实验研究中，将KR延迟间隔固定，以试间间隔为自变量进行操纵，但同时会引起KR后间隔的变化，因此，实验结果是由试间间隔和KR后间隔共同作用的结果，不能单纯地归因为其中任何一个变量。这是此类研究中普遍存在和不可避免的问题。（三）不同欧与运动技能学习KR的精确度KR精确度是指信息的准确性程度。如被试要画出一个10厘米长的线条，而其实际画的距离是10.13厘米，KR可以有很多呈现方式。最常用的是告诉被试正确的或是错误。但“错误”有不同程度，KR可以用较精确的“长了”或“短了”提供，还可以再精确一些，可以说“长了1个单位”，或者“长了0.13个单位”。KR还可以比这个更精确，用很小的单位来测量移动的距离（如用纳米）。“正确”，实验者需要明确动作结果将要达到什么样的标准以定义为“正确的”或“错误的”。例如，在Trowbridge和Cason的早期实验中，如果所画的线段在八分之一个单位误差内被视为正确的。如果超出了3个单位目标，那么“正确”的动作就有个相对宽度，这个宽度是距离实际目标的一个可接受的错误程度。人们对定性与定量KR的不同组合的研究发现，这些处理对学习和绩效都有相当大的影响。1、定性和定量KR有时并不是所有的KR呈现方式都是指向错误信息方面，KR呈现的信息也可能是误差值而不考虑其方向问题。一般来说，提供误差值的信息有利于学习，如果再指明误差的方向效果会更佳。要知道在某一特定方向上的误差信息会对下次运动的改进提供了很强的指导作用，但如果只提供误差的量就不会产生同样的效果。另一个关键问题是关于KR的精度，Trowbridge和Cason对此进行了经典研究。实验要求四组被试练习画3英寸的线，共100次。第一组被试不提供任何KR；第二组每画一条线都会听到无意义音节（一个控制条件）；第三组获得的是定性KR，用“对”（如果画出来的线的误差在目标的1/8in之内）或“错”的形式呈现；最后一组呈现的是精确的、有方向的KR，是以1/8英寸为单位（或长或短）偏离目标长度的准确数值。无论是在技能获得阶段还是在练习后的即刻无KR保持测试阶段，准确组和对/错KR组的精确度都要