运动技能学习与控制

运动技能学习与控制

MotorLearning&Control上海体育学院第一章运动技能概述一、运动技能的定义1、概念:技能（skill）：经过练习而获得的完成某种任务的动作方式或心智活动方式。运动技能（motorskill）:有特定操作目标，涉及自主身体或肢体运动的技能。动作（action）:由身体/肢体运动产生的指向目标的运动。运动（movement）:构成动作或运动技能的肢体或肢体联合的行为特征。2、高水平技能的特征成功的可能性最大，准确性高体能和心理能量的消耗最少时间最短

3、运动技能的三种成份姿势成份：为动作提供支持平台。身体的移动成份：是身体和肢体移动到动作位置。操作成份：产生动作。二、运动技能的分类连续性技能和非连续性技能开放式技能和闭锁式技能大肌肉群运动技能和小肌肉群运动技能区分:连续性技能和非连续性技能区分:开放式技能和闭锁式技能区分:大肌肉群运动技能和小肌肉群运动技能第二章运动技能的测量一、反应时简单反应时辨别反应时选择反应时二、误差测量1、一维动作目标的误差93949596979899100101102103104105106107x1x5x3x2x4各种误差的计算方法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、二维动作目标的误差xy3、连续技能的误差评估RMSE三、运动学方法位移速度加速度角度变化四、动力学方法力量（F，牛顿）力矩五、肌电图（EMG）直立姿势的平衡控制六、协调性例如两关节（肢体）间的协调多关节（肢体）间的协调两人间的协调多人间的协调动作协调性第一天第三天第二天第四天第三章运动技能的控制过程一、信息加工1、基本过程输入人输出2、信息加工的阶段刺激辨别阶段应答选择阶段应答编程阶段输入刺激辨别应答编程应答选择输出概念模型特点刺激辨认阶段应答选择阶段应答编程阶段阶段的作用不同S-R的数量效应加工类型注意需求检测、辨别信号最小平行无选择应答动作大平行和系列有时组织发动动作无系列有3、反应时间和决策制定反应时（reactiontime,RT）短跑起跑

乒乓球接发球4、影响反应时间和决策制定的因素刺激—应答变化的数量刺激—应答相容性练习的数量

预测预测的好处预测的开销预测的策略

(ms)刺激数量与反应时间的关系二、应激和激活下的决策绩效

应激和激活是指由压力所引起的兴奋或激动水平。倒“U”曲线低唤醒水平高运动成绩倒“U”原则：提高激活会提高绩效，但只到某个水平。激活水平再提高就会降低绩效。需要高难度的决策和很好的运动控制的任务，它的最佳激活水平较低。很少需要决策制订或粗略的运动技能的最佳激活水平相对较高。某些人比其他人更容易被激活。不相关刺激相关刺激不相关刺激

Ａ

ＢＣＢＡA注意过宽B理想注意C注意过窄三、注意和绩效注意：信息加工容量的局限任务间何时会发生互相干扰？刺激鉴别：平行的信息加工应答选择：自动的和受控制的加工

应答编程：动作的系列化组织注意的资源理论中心资源容量理论（central-resourcetheories）人们完成各种活动时所需要的注意资源都源于同一个中心源。多重资源理论（multiple-resourcetheories）任务A任务B刺激辨别应答选择应答编程S1S2100msS1S2S1S2心理不应期：对非常接近的两个刺激的第二个刺激的应答中的延迟现象被称为心理不应期（PRP），这是理解人类绩效中的一个重要现象。

0100200300400300200100第四章感觉的作用一、感觉信息的来源外部感觉视觉听觉触觉内部感觉本体感觉运动感觉二、闭合环路控制系统闭合环路控制（closed-loop）：又称反馈控制执行系统是对误差进行决策判断。效应器系统是实施所作的决策。反馈与正确的参照值相比较来确定误差。误差信号是继续被执行系统所使用的信息。目标输入比较器效应器系统执行系统反馈误差输出刺激辨别应答选择应答编程参照比较器误差反馈肌肉感觉运动感觉环境感觉运动程序脊髓肌肉动作环境运动中的闭合环路控制长时间的、连续的任务短时的、非连续的任务动作技能的反射控制模型M1应答：M2应答：反应激发：反应时应答：30-50ms50-80ms80-120ms120-180ms刺激鉴别应答选择应答编程运动程序脊髓肌肉动作环境参照比较器误差M2M1视觉视觉的两个系统中央视觉（centralvision,fovealorfocalvision）外周视觉(peripheralvision,ambientvision)特点中央视觉外周视觉视野定位觉察低照明效应一般解决的问题中央有意识损害这是什么？(What)中央和外周无意识无它在哪里？(Where)刺激辨别应答选择应答编程参照比较器误差反馈肌肉感觉运动感觉环境感觉中央视觉外周视觉外周视觉与中央视觉运动程序脊髓肌肉动作环境视觉优势（VisualDominance）视觉捕获（VisualCapture）光流（视觉流，opticalflow）碰触时间（TimetoCapture）平衡控制（Balance）opticalflow眼球移動目標固定目標视觉与运动控制视觉和手动瞄准(visionandmanualaimingtasks)视觉和抓握动作(visionandprehension)视觉和书写(visionandhandwriting)视觉和移动(visionandlocomotion)：

视觉和从高出落下(visionandjumpingfromheights)视觉和抓住动作(visionandcatching)视觉和击打运动着的物体(visionandbattinginbaseballandtabletennis)视觉信息在手臂动作控制中的作用本体感觉本体感觉和动作控制本体感觉（proprioception）传入神经阻滞（deafferentation）动物手术：切断神经传导神经疾患者神经阻断技术：捆扎肌腱振动技术：振动器肌腱振动技术：振动器动物手术：切断神经传导第5章开放环路控制与运动程序一、开放环路与闭合环路目标输入比较器效应器系统执行系统反馈误差输出效应器系统执行系统输出目标输入二、运动程序反应时和动作复杂程度传入神经阻滞实验手臂的机械制动实验刺激辨别应答选择应答编程运动程序脊髓肌肉动作环境输入三、运动程序的修改

动作时间的变化动作幅度的变化第6章复杂技能一、速度—准确性技能Fitts定律速度—准确性权衡（speedaccuracytradeoff）二、抓握(prehension)三阶段：运达

抓住

操作影响因素物体的距离、大小、形状、重量人的意图抓握与Fitts定律人造假肢的锻炼三、书写（handwriting）四、双手协调(bimanualcoordination)原先平衡被打破，建立新的更为牢固的平衡的非线性变化过程。同样，这一过程也不可逆。五、步态（gait）第7章个体差异和运动能力个体差异：是人们在完成某些任务中表现出来的稳定的持久的差异。能力和技能能力是指个体所具有的遗传的、相对持久的、稳定的特质，存在于各种运动和认知技能之中。技能是对特定任务的精通。能力的种类多肢体协调空间定向手指灵活性手与手臂稳定性视敏度反应时移动速度操作灵活性机械资质运动感觉可能有30多种，例如一般结论任何技能归因于几个基本的运动能力。一个技能下，一些能力起关键的作用，而其他的作用较少。两个不同的技能有不同的潜在的能力类型。两个不同的技能可能又共同的能力。疑问促进还是限制？是否存在一般运动能力？是否存在运动学习能力？

预测与选材一、学习和绩效学习（learning）：由练习或经历而引起的，相对持久的技能绩效的变化。绩效（performance）：在特定的时间和情境下某项技能的执行水平。第8章运动技能学习概述绩效是可以直接观察到的行为暂时的可能不是练习的结果容易受绩效变量的影响学习是从绩效中推断出来的相对持久的是练习的结果不受绩效变量的影响学习是练习或经历的结果。学习是内在的变化。学习难以直接测量，只能从绩效的改变中加以推测。学习是相对持久的变化。强调二、技能学习过程中绩效变化的主要特征提高性一致性持久性适应性三、通过练习绩效来评估学习绩效曲线绩效曲线的四种趋势练习绩效与学习的不一致夸大或低估学习练习的高原现象保持测试（retentiontests）：技能练习结束后间隔一段时间，再对技能进行测试。

1234567891010组练习保持测试组合练习随机练习反应时间迁移测试（transfertests）：采用与练习不同的操作技能或者操作环境来测试个体的技能学习效果。

1234567891012310组练习3种迁移测试新方法旧方法击中目标的次数动作协调性第一天第三天第二天第四天四、运动技能的内隐学习点击进入第9章学习的阶段

12345678910练习新方法旧方法击中目标的次数1、费茨和包斯纳模型认知阶段（cognitivestage）联结阶段（associativestage）自动化阶段（autonomousstage）2、金泰尔的模型最初的阶段后期阶段3、学习过程中的绩效变化变化的速度练习的幂定律动作协调性的变化自由度的冻结与解冻协调模式的变化参与肌肉的变化（EMG）能量消耗的变化达到运动目标空间目标时间目标视觉选择注意力的变化有意注意（无意注意）发现和改正错误4、不发生变化的操作特征对感觉反馈的依赖性5、对前景的预测初期绩效和后期绩效间的相关练习时段练习时段绩效相关R第10章学习的迁移1、什么是学习的迁移以前已经学会的技能，对新技能学习或者在新的环境中操作该技能所产生的影响。正迁移负迁移零迁移2、迁移的重要性技能学习的先后顺序指导方法对训练效果的评价3、正迁移的发生技能和情景构成的相似性需求程序的相似性完成两种技能或操作情景所需求的认知过程的相似性。4、负迁移的发生负迁移发生的情景负迁移发生的暂时性5、两侧迁移发生在两侧肢体间的学习迁移通过对一侧肢体的训练，使得另一侧肢体的操作技能也得到提高。第十一章、练习的组织1、示范的含义“百闻不如一见”模型（modeling）观察学习（observationlearning）一、示范与口授2、如何示范新手和熟练者的示范示范的时机和频率图像和音频示范3、口授与线索言语线索与视觉搜索策略言语线索：简短、精炼的短语，可以将操作者的注意引向重要的环境线索，或者提醒操作者关键的技术动作。技能的内隐学习和外显学习1、练习的变异性练习的变异性（practicevariability）：练习者在技能练习过程中体验到的动作特征和背景特征的变化。固定练习法变换练习法

二、组块练习和随机练习图式理论认为练习形式变化多的比变化少的产生的学习效果更好。在学习初始阶段出现操作错误多的练习者比操作错误少的练习者最终的学习效果好。背景干扰（contextualinterference）：文脉、上下文背景干扰效应的局限性任务特征学习者特征练习变异性的实施组块练习（blockedpractice）（低背景干扰）随机练习（randomprac