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第九章动作技能学习概述重要问题掌握运动技能学习的概念了解运动技能学习的基本理论理解运动技能学习的形成阶段及其特征掌握运动技能学习的测量与评价方法理解运动技能学习过程的基本特征第一节运动技能学习概念第二节运动技能学习的理论第三节运动技能学习的阶段第四节运动技能学习的测量与评价第五节运动技能学习的基本特征目录第一节动作技能学习概念动作技能学习是与导致运动能力产生相对持久改变的练习或经验相联系的一系列过程。一、操作绩效与运动技能学习操作绩效是指在特定时间和特定情景下可直接观察到的行为及可测量的行为结果。运动技能学习是指在体育运动领域，通过练习或经验，使个体动作操作能力发生相对持久改变的一系列内在的过程。这种内在的变化过程通常无法直接观察到，但可以通过练习或经验所导致的操作绩效发生相对持久的改变来加以间接的推断。绩效与学习的区别判断依据持续性来源影响因素操作绩效直接观察到的行为暂时的可能不是由练习或经验而产生的可能受绩效变量的影响运动技能学习通过操作绩效加以推断相对持久的一定是练习或经验的不受绩效变量的影响二、绩效变量与学习变量绩效变量是指对动作的操作绩效产生影响的各种因素，这些因素的影响是即刻而短暂的，如注意、焦虑、疲劳等。学习变量是指对动作操作能力产生影响的各种因素。对动作操作能力的影响是相对持久的。如指练习或经验、观察或表象等。8第二节运动技能学习的理论长期以来，为了更好地指导人们在各种环境中成功地习得和完成各种运动技能，研究者对运动技能学习提出了很多的理论解释和过程分析，为开展科学的动作学习提供了理论基础。9联结主义学习论认为：学习是一种尝试-错误的过程，通过尝试，淘汰错误反应，保留正确的动作。学习就是刺激与反应之间自动联结的过程。联结主义学习理论把动作技能的形成归结为是刺激—反应联结的形成和加强，强调练习和强化在动作技能形成过程中的关键性作用。联结理论来源于Thorndike对动物的学习研究，后来应用于人类的动作学习上。一、联结主义学习论10不足：行为主义的学习观没有深入到动作技能学习的内部心理过程和心理实质，如心理表征问题，没能解决高层次的学习动机问题，没有认识到认知因素在动作学习过程中的重要作用，因而不能有效地解释复杂的高水平动作技能的获得，更难以解释动作创新问题。1120世纪60年代，随着行为主义受到各方面的挑战，认知取向的动作学习理论随之兴起。Adams（1971）根据具有广泛基础的经验性动作学习规律提出了动作学习的闭环理论，该理论认为，所有的动作都是通过对来自于肢体的知觉反馈与动作标准参数的不断比较实现的。学习是运用正确参照值进行错误觉察，再通过反馈进行不断循环修正，使其与目标达成一致的过程。二、闭环控制理论12动作学习受内部机制控制,是在动作反应、知觉痕迹和记忆痕迹三种因素的共同作用下实现的。13闭环理论为动作技能学习理论的专门化作出了开创性的贡献,初步揭示了动作学习的内部心理机制,它所提出的知觉反馈、错误勘测、动作矫正、过程控制等为后续研究开拓了思路,至今仍有指导意义。但也存在一些问题：一是记忆的容量问题,即记忆如何储存那么多的动作细节并在需要的时候准确提取；二是反馈的时间问题,即对多变的快速动作，知觉何以能在瞬间作出反馈；三是动作的新异性和创造性问题,即人在新异情景下能根据环境和任务的要求做出灵活的适应性动作,闭环理论难以解释这种灵活性。14为解决闭环理论所面临的问题，Schmidt（1975）提出了运动图式理论。认为动作图式是在观察和练习基础上在大脑中形成的一种概括化的动作结构,它反映的不是具体的动作细节,而是具有一定概括性的动作变量关系和一般性的动作程序。同类动作是由一种运动程序控制，程序由“不变特征”及“可变的参数”两个部份所组成。图式理论主要依靠的是动作的开环控制。用于解释新异动作较有用。三、图式理论16图式学习理论的核心思想是，动作操作时首先要选择一个一般动作程序，用一些不变的动作特征进行构架，如时序，然后再根据具体的情境需要进行参数附值，即根据动作程序来执行具体要求。图式理论有效地解决了动作技能学习中的储存、新异性、反馈控制和认知问题，对动作学习的解释也更加全面、合理和深刻。17生态学习理论认为学习是在特定目标下的寻找最佳动作与感知的协调能力的过程。而不是如Schmidt所提出的增强动作的规则或图式。生态系统是一个整体系统，是一个动态的开放系统，是一个具有自组织功能的稳定的复杂系统。整体论是现代生态学最重要的思想，中国古代的宇宙观和自然观具有非常重要的生态学意义。生态学习理论认为学习者首先需要了解动作与感知的动作工作空间，其次需要了解学习者可使用的动作寻求策略，最后是提供增强的感知线索以帮助学习的过程。四、生态学理论18动作程序是指在执行动作前预先组织好的一系列动作指令，它决定了技能性动作的基本细节，使人能够在没有反馈的情况下完成动作，相当于中枢模式发生器。动作程序是一种以记忆为基础的结构，控制着协调运动。动作程序形成的基础是“开环控制”系统。动作程序的两个重要概念：固有特征和可变参数。动作程序理论还认为动作参量的变化越多，就越有利于掌握技能。随着练习的增加，动作程序储存在长时记忆就越深刻，在需要时就能够快速高效的提取。五、动作程序理论19动力系统理论认为人类的运动控制是一种复杂的系统，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解释的。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。动力系统理论强调人和技能表现的物理环境之间的相互作用，其核心就是稳定性，稳定性是指一个系统在行为上的稳定状态。六、动力系统理论第三节运动技能学习的阶段开始阶段：获得动作的协调模式，初学者改进、发展自己已有的协调模式，使其与所学动作操作的环境特征相匹配；其次要区分操作环境中与动作相关的变量和无关变量。后期阶段：学习者需要完善、优化自己独特的动作协调模式；提高完成动作技能的一致性；提高动作技能的经济性和有效性。后期阶段的最终目标是要固定动作协调模式的一般特征。一、两阶段模型认知定向阶段动作的联结阶段自动化阶段二、Fitts动作技能形成的三个阶段从开始学习运球到在比赛中随心所遇地扣篮，需要经历几个不同的学习阶段。第四节运动技能学习的测量与评价一、运动技能学习的测量测量分类结果测量过程测量反应时、误差值、成功率和练习次数、次任务等。运动学、动力学、肌电、脑电图和协调性。1误差值测量niiTx2RMSERMSE（rootmeansquareerror）其计算公式为目标操作(一)运动结果测量a:常误很小，但可变误差较大；b:常误很大，但可变误差较小，稳定性高。动作的稳定性远比动作的偏离更重要常误(误差平均值)与可变误差(结果的一致性)2准确性测量在有关动作行为的研究中，有很多任务是不能通过简单的打分进行评价的。追踪任务是关于准确性的一个重要任务，在这种任务中动作的操作是连续进行的，因而可以避免对不连续动作错误的计算。在追踪任务中有四个典型的动作任务，分别是转子追踪、协同任务、固定平衡仪和双手协同任务。3时间与速度测量反应时：是指从刺激的呈现到反应的开始之间的时距。反应时是一种反应变量，它既可以作为内部心理过程复杂程度的指标，也可以作为辨别的快慢、学习和动作反应等指标。动作时：动作时是指从应答开始到动作完成的时间间隔。动作时的值可长可短，范围可从几毫秒的快速动作到马拉松比赛的几小时之间不定。4运动幅度测量评估技能的第三种方法是测量运动的幅度，在许多体育运动中都通过测量运动幅度来评价成绩的好坏，如在标枪的运动中，操作者所投掷的远度以及在举重中，练习者所举起的重量等都是对动作幅度的测量。尽管那些以追求最大操作数量的任务与那些追求速度或准确性的任务有明显区别，但它们的基本原则差异不大。5次任务测量次任务测量是让操作者在进行负荷作业（称为主任务）的同时再从事另一事先选定的作业（称为次任务），通过次任务绩效来反映主任务工作负荷状况。基于有限容量理论。运动学测定：是以记录技能操作中特定身体部位的运动轨迹为基础的测量方法。位移、速度、加速度、角度、协调模式(二)运动特征测量1运动学测定33动力学测定是从力的角度来对动作操作进行评价的，并认为力是运动产生的原因。作用在身体上的推力或拉力，有内力和外力之分，如重力和空气阻力属于影响人走和跑的外力、水的阻力是影响游泳动作操作的外力、肌肉通过牵拉人体关节为人提供了产生运动的内力等。研究中通常使用测力板、力传感器和拉力计等设备直接测量某些力的大小，例如对起跳时的用力评价、投掷时肘关节的力学分析等。2动力学测定肌电图：描述了神经系统对肌肉活动的控制模式3肌电图测量（EMG）图9-10运动中不同肌肉的肌电图比较(引自Carter等，1984)手臂动作与肌电图变化(引自Lee,Wynne,1980)4眼动测量TobiiGlasses2可穿戴眼动仪眼动测量主要通过眼睛注视物体时的瞳孔和角膜光线反射来评价被试的注视区域、时间以及路径转换策略。脑电图测定：测量学的新进展在脑科学研究中发明了多种脑活动测量技术，这些测量结果对动作技能的学习与控制具有重要的启发与借鉴意义。但现在使用这些方法来描述运动操作过程中的脑活动还处于初级阶段，有些技术还不十分成熟，广泛运用可能还需要时间。5脑活动测量（EEG）39EEG检查系统正电子发射断层成像技术（PET）：正电子发射断层成像技术是评估大脑活动技术中的第一个神经影像学技术。PET可以展示脑部血流或代谢的活动情况，并为研究大脑各个领域提供一个窗口。可以通过PET成像技术对一个人操作动作技能的表现情况进行研究，即只需扫描操作者的头部（在整个扫描过程中需要被试平躺下来）即可完成操作。当被试在操作特定的动作技能时，PET扫描可以检测到被激活的大脑区域。41正电子发射断层成像（PET）功能性核磁共振成像技术（简称fMRI）：是当前研究脑功能最常用的一种方法。由于fMRI与其他脑功能成像手段相比，具有较高的空间和时间分辨率、对人体无辐射性伤害、能够精确定位脑部不同位置的活动状况以及费用较低等优点，已成为目前脑功能成像研究中最常用的手段。利用功能磁共振成像技术来研究运动训练与大脑的可塑性之间的关系、专家和新手完成动作表象时大脑激活异同情况。由于fMRI的使用需要较长时间，对于极短时间快速完成的动作或者需要多肢体参与动作幅度较大的运动技能，这些设备在使用上还存在一定的局限性。43功能性核磁共振成像（fMRI）脑磁图（简称MEG）：是一种最新的研究大脑活动的技术，它通过对脑神经电流产生的微弱生物磁场的测量，而对脑活动进行功能性成像。MEG能够反映毫秒时间范围内的神经活动变化，可以用它来进行人脑的动态行为。MEG在躯体运动功能定位方面应用较多。图9-15癫痫患者MEG检查脑成像定位图45经颅磁刺激（TMS）经颅磁刺激(TMS)是一种利用脉冲磁场作用于中枢神经系统（主要是大脑），改变皮层神经细胞的膜电位，使之产生感应电流，影响脑内代谢和神经电活动，从而引起一系列生理生化反应的磁刺激技术。练习绩效保持测试迁移测试协调动力学测试次任务技术二、运动技能学习的评价评价运动技能学习的最常用方法是练习曲线，即通过记录个体在各练习阶段的操作绩效，并绘制成绩效曲线图，通过练习阶段操作绩效的变化情况来评价运动技能学习。评价指标可以是单位时间内完成的数量或正确率，也可以是反应时、错误率、距离、位移、速度、加速度等指标，这里提到的单位时间既可以是几秒钟、几分钟、一天或数天，也可以是一次操作或多次操作所用的时间。1练习曲线的一般类型(一)练习绩效练习曲线的一般类型复杂追踪任务的练习曲线(引自Magill,2004)练习次数2操作结果曲线3运动学曲线运动员膝角变化与地反力垂直分量对应关系（引自张胜年等，2014）使用绩效曲线存在的问题：被试间差异和被试内差异：绩效曲线通常是由多名被试的均值绘制的。平均数据，可以平衡抽样误差，但掩盖掉某些个体间的真实误差。同时，被试的各次操作也是不稳定的。绩效曲线：