運動技能學習與控制

運動技能學習與控制

MotorLearning&Control上海體育學院第一章運動技能概述一、運動技能的定義1、概念:技能（skill）：經過練習而獲得的完成某種任務的動作方式或心智活動方式。運動技能（motorskill）:有特定操作目標，涉及自主身體或肢體運動的技能。動作（action）:由身體/肢體運動產生的指向目標的運動。運動（movement）:構成動作或運動技能的肢體或肢體聯合的行為特征。2、高水平技能的特征成功的可能性最大，準確性高體能和心理能量的消耗最少時間最短

3、運動技能的三種成份姿勢成份：為動作提供支持平臺。身體的移動成份：是身體和肢體移動到動作位置。操作成份：產生動作。二、運動技能的分類連續(xù)性技能和非連續(xù)性技能開放式技能和閉鎖式技能大肌肉群運動技能和小肌肉群運動技能區(qū)分:連續(xù)性技能和非連續(xù)性技能區(qū)分:開放式技能和閉鎖式技能區(qū)分:大肌肉群運動技能和小肌肉群運動技能第二章運動技能的測量一、反應時簡單反應時辨別反應時選擇反應時二、誤差測量1、一維動作目標的誤差93949596979899100101102103104105106107x1x5x3x2x4各種誤差的計算方法ConstantError(CE):CE=Σ（xi-T）/nVariableError(VE):VE=(Σ（xi-M）/n)-2TotalVariability(E):E2=VE2+CE2AbsoluteError(AE):AE=Σ|xi-T|/nAbsoluteConstantError(|CE|):|CE|93949596979899100101102103104105106107x1x5x3x2x4x1=93x2=103x3=99x4=105x5=96XiXi-TXi-M(Xi-M)2(Xi-T)2|Xi-T|193-7-6.238.444972103+3+3.814.4493399-1-0.20.04114105+5+5.833.64255596-4-3.210.24164Sum496-4.096.8010020Mean99.2-0.8019.36204Squareroot4.404.47CEVEEAE2、二維動作目標的誤差xy3、連續(xù)技能的誤差評估RMSE三、運動學方法位移速度加速度角度變化四、動力學方法力量（F，牛頓）力矩五、肌電圖（EMG）直立姿勢的平衡控制六、協調性例如兩關節(jié)（肢體）間的協調多關節(jié)（肢體）間的協調兩人間的協調多人間的協調動作協調性第一天第三天第二天第四天第三章運動技能的控制過程一、信息加工1、基本過程輸入人輸出2、信息加工的階段刺激辨別階段應答選擇階段應答編程階段輸入刺激辨別應答編程應答選擇輸出概念模型特點刺激辨認階段應答選擇階段應答編程階段階段的作用不同S-R的數量效應加工類型注意需求檢測、辨別信號最小平行無選擇應答動作大平行和系列有時組織發(fā)動動作無系列有3、反應時間和決策制定反應時（reactiontime,RT）短跑起跑

乒乓球接發(fā)球4、影響反應時間和決策制定的因素刺激—應答變化的數量刺激—應答相容性練習的數量

預測預測的好處預測的開銷預測的策略

(ms)刺激數量與反應時間的關系二、應激和激活下的決策績效

應激和激活是指由壓力所引起的興奮或激動水平。倒“U”曲線低喚醒水平高運動成績倒“U”原則：提高激活會提高績效，但只到某個水平。激活水平再提高就會降低績效。需要高難度的決策和很好的運動控制的任務，它的最佳激活水平較低。很少需要決策制訂或粗略的運動技能的最佳激活水平相對較高。某些人比其他人更容易被激活。不相關刺激相關刺激不相關刺激

Ａ

ＢＣＢＡA注意過寬B理想注意C注意過窄三、注意和績效注意：信息加工容量的局限任務間何時會發(fā)生互相干擾？刺激鑒別：平行的信息加工應答選擇：自動的和受控制的加工

應答編程：動作的系列化組織注意的資源理論中心資源容量理論（central-resourcetheories）人們完成各種活動時所需要的注意資源都源于同一個中心源。多重資源理論（multiple-resourcetheories）任務A任務B刺激辨別應答選擇應答編程S1S2100msS1S2S1S2心理不應期：對非常接近的兩個刺激的第二個刺激的應答中的延遲現象被稱為心理不應期（PRP），這是理解人類績效中的一個重要現象。

0100200300400300200100第四章感覺的作用一、感覺信息的來源外部感覺視覺聽覺觸覺內部感覺本體感覺運動感覺二、閉合環(huán)路控制系統(tǒng)閉合環(huán)路控制（closed-loop）：又稱反饋控制執(zhí)行系統(tǒng)是對誤差進行決策判斷。效應器系統(tǒng)是實施所作的決策。反饋與正確的參照值相比較來確定誤差。誤差信號是繼續(xù)被執(zhí)行系統(tǒng)所使用的信息。目標輸入比較器效應器系統(tǒng)執(zhí)行系統(tǒng)反饋誤差輸出刺激辨別應答選擇應答編程參照比較器誤差反饋肌肉感覺運動感覺環(huán)境感覺運動程序脊髓肌肉動作環(huán)境運動中的閉合環(huán)路控制長時間的、連續(xù)的任務短時的、非連續(xù)的任務動作技能的反射控制模型M1應答：M2應答：反應激發(fā)：反應時應答：30-50ms50-80ms80-120ms120-180ms刺激鑒別應答選擇應答編程運動程序脊髓肌肉動作環(huán)境參照比較器誤差M2M1視覺視覺的兩個系統(tǒng)中央視覺（centralvision,fovealorfocalvision）外周視覺(peripheralvision,ambientvision)特點中央視覺外周視覺視野定位覺察低照明效應一般解決的問題中央有意識損害這是什么？(What)中央和外周無意識無它在哪里？(Where)刺激辨別應答選擇應答編程參照比較器誤差反饋肌肉感覺運動感覺環(huán)境感覺中央視覺外周視覺外周視覺與中央視覺運動程序脊髓肌肉動作環(huán)境視覺優(yōu)勢（VisualDominance）視覺捕獲（VisualCapture）光流（視覺流，opticalflow）碰觸時間（TimetoCapture）平衡控制（Balance）opticalflow眼球移動目標固定目標視覺與運動控制視覺和手動瞄準(visionandmanualaimingtasks)視覺和抓握動作(visionandprehension)視覺和書寫(visionandhandwriting)視覺和移動(visionandlocomotion)：

視覺和從高出落下(visionandjumpingfromheights)視覺和抓住動作(visionandcatching)視覺和擊打運動著的物體(visionandbattinginbaseballandtabletennis)視覺信息在手臂動作控制中的作用本體感覺本體感覺和動作控制本體感覺（proprioception）傳入神經阻滯（deafferentation）動物手術：切斷神經傳導神經疾患者神經阻斷技術：捆扎肌腱振動技術：振動器肌腱振動技術：振動器動物手術：切斷神經傳導第5章開放環(huán)路控制與運動程序一、開放環(huán)路與閉合環(huán)路目標輸入比較器效應器系統(tǒng)執(zhí)行系統(tǒng)反饋誤差輸出效應器系統(tǒng)執(zhí)行系統(tǒng)輸出目標輸入二、運動程序反應時和動作復雜程度傳入神經阻滯實驗手臂的機械制動實驗刺激辨別應答選擇應答編程運動程序脊髓肌肉動作環(huán)境輸入三、運動程序的修改

動作時間的變化動作幅度的變化第6章復雜技能一、速度—準確性技能Fitts定律速度—準確性權衡（speedaccuracytradeoff）二、抓握(prehension)三階段：運達

抓住

操作影響因素物體的距離、大小、形狀、重量人的意圖抓握與Fitts定律人造假肢的鍛煉三、書寫（handwriting）四、雙手協調(bimanualcoordination)原先平衡被打破，建立新的更為牢固的平衡的非線性變化過程。同樣，這一過程也不可逆。五、步態(tài)（gait）第7章個體差異和運動能力個體差異：是人們在完成某些任務中表現出來的穩(wěn)定的持久的差異。能力和技能能力是指個體所具有的遺傳的、相對持久的、穩(wěn)定的特質，存在于各種運動和認知技能之中。技能是對特定任務的精通。能力的種類多肢體協調空間定向手指靈活性手與手臂穩(wěn)定性視敏度反應時移動速度操作靈活性機械資質運動感覺可能有30多種，例如一般結論任何技能歸因于幾個基本的運動能力。一個技能下，一些能力起關鍵的作用，而其他的作用較少。兩個不同的技能有不同的潛在的能力類型。兩個不同的技能可能又共同的能力。疑問促進還是限制？是否存在一般運動能力？是否存在運動學習能力？

預測與選材一、學習和績效學習（learning）：由練習或經歷而引起的，相對持久的技能績效的變化?？冃В╬erformance）：在特定的時間和情境下某項技能的執(zhí)行水平。第8章運動技能學習概述績效是可以直接觀察到的行為暫時的可能不是練習的結果容易受績效變量的影響學習是從績效中推斷出來的相對持久的是練習的結果不受績效變量的影響學習是練習或經歷的結果。學習是內在的變化。學習難以直接測量，只能從績效的改變中加以推測。學習是相對持久的變化。強調二、技能學習過程中績效變化的主要特征提高性一致性持久性適應性三、通過練習績效來評估學習績效曲線績效曲線的四種趨勢練習績效與學習的不一致夸大或低估學習練習的高原現象保持測試（retentiontests）：技能練習結束后間隔一段時間，再對技能進行測試。

1234567891010組練習保持測試組合練習隨機練習反應時間遷移測試（transfertests）：采用與練習不同的操作技能或者操作環(huán)境來測試個體的技能學習效果。

1234567891012310組練習3種遷移測試新方法舊方法擊中目標的次數動作協調性第一天第三天第二天第四天四、運動技能的內隱學習點擊進入第9章學習的階段

12345678910練習新方法舊方法擊中目標的次數1、費茨和包斯納模型認知階段（cognitivestage）聯結階段（associativestage）自動化階段（autonomousstage）2、金泰爾的模型最初的階段后期階段3、學習過程中的績效變化變化的速度練習的冪定律動作協調性的變化自由度的凍結與解凍協調模式的變化參與肌肉的變化（EMG）能量消耗的變化達到運動目標空間目標時間目標視覺選擇注意力的變化有意注意（無意注意）發(fā)現和改正錯誤4、不發(fā)生變化的操作特征對感覺反饋的依賴性5、對前景的預測初期績效和后期績效間的相關練習時段練習時段績效相關R第10章學習的遷移1、什么是學習的遷移以前已經學會的技能，對新技能學習或者在新的環(huán)境中操作該技能所產生的影響。正遷移負遷移零遷移2、遷移的重要性技能學習的先后順序指導方法對訓練效果的評價3、正遷移的發(fā)生技能和情景構成的相似性需求程序的相似性完成兩種技能或操作情景所需求的認知過程的相似性。4、負遷移的發(fā)生負遷移發(fā)生的情景負遷移發(fā)生的暫時性5、兩側遷移發(fā)生在兩側肢體間的學習遷移通過對一側肢體的訓練，使得另一側肢體的操作技能也得到提高。第十一章、練習的組織1、示范的含義“百聞不如一見”模型（modeling）觀察學習（observationlearning）一、示范與口授2、如何示范新手和熟練者的示范示范的時機和頻率圖像和音頻示范3、口授與線索言語線索與視覺搜索策略言語線索：簡短、精煉的短語，可以將操作者的注意引向重要的環(huán)境線索，或者提醒操作者關鍵的技術動作。技能的內隱學習和外顯學習1、練習的變異性練習的變異性（practicevariability）：練習者在技能練習過程中體驗到的動作特征和背景特征的變化。固定練習法變換練習法

二、組塊練習和隨機練習圖式理論認為練習形式變化多的比變化少的產生的學習效果更好。在學習初始階段出現操作錯誤多的練習者比操作錯誤少的練習者最終的學習效果好。背景干擾（contextualinterference）：文脈、上下文背景干擾效應的局限性任務特征學習者特征練習變異性的實施組塊練習（blockedpractice）（低背景干擾）隨機練習（randomprac