1、运动技能学习与控制运动技能学习与控制Motor Learning & Control任任 杰杰第一章第一章 运动技能概述运动技能概述技能（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（motor skill）: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、高水平技能的特征成功的可能性最大，准确性高成功的可能性最大，准确性高体能和心理能力的消耗最少体能和心理能力的消耗最少时间最短时间最短 3、运动技能的三种成份、
2、运动技能的三种成份姿势成份为动作提供支持平台。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身体的移动成份是身体和肢体移动到动作位置。位置。操作成份产生动作。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连续性技能和非连续性技能开放式技能和闭锁式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大肌肉群运动技能和小肌肉群运动技能区分区分:连续性技能和非连续性技能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第二章 运动技能的测量运动技能的测量一、反应时一、反应时简单反应时简单反应时辨别反应时辨别反应
3、时选择反应时选择反应时二、误差测量二、误差测量1、一维动作目标的误差93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107x1 x5 x3 x2 x4各种误差的计算方法各种误差的计算方法Constant Error (CE): CE=（xi-T）/nVariable Error (VE): VE=(（xi-M）/n) -2Total Variability (E): E2=VE2+CE2Absolute Error (AE): AE=|xi-T|/nAbsolute Constant Error (|CE|): |CE |2、二维动作目标的误差
4、、二维动作目标的误差xy3、连续技能的误差评估、连续技能的误差评估RMSE三、运动学方法三、运动学方法位移位移速度速度加速度加速度角度变化角度变化四、动力学方法四、动力学方法力量（力量（F，牛顿），牛顿）力矩力矩五、肌电图（五、肌电图（EMG）六、协调性六、协调性例如例如两关节（肢体）间的协调两关节（肢体）间的协调多关节（肢体）间的协调多关节（肢体）间的协调两人间的协调两人间的协调多人间的协调多人间的协调动作协调性动作协调性第一天第三天第二天第四天第三章第三章 运动技能的控制过程运动技能的控制过程一、信息加工一、信息加工1、基本过程、基本过程输入人输出2、信息加工的阶段、信息加工的阶段 刺激辨
5、别阶段刺激辨别阶段 应答选择阶段应答选择阶段 应答编程阶段应答编程阶段输入输入刺激辨别刺激辨别应答编程应答编程应答选择应答选择输出输出概念模型特 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（反应时（reaction time, RT）v短跑起跑短跑起跑 v乒乓球接发球乒乓球接发球4、影响反应时间和决策制定的因素 刺激刺激应答变化的数量应答变化的数量 刺激刺激应答相容性应答相容性 练习的数量练习的数量 预测预测v预测的好处预测的好处v预测的开销预测的开销v
6、预测的策略预测的策略 (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应激和激活是指由压力所引起的兴奋或激动水平。动水平。 倒倒“U”曲线曲线低 唤醒水平 高运动成绩倒倒“U”原则：原则：v提高激活会提高绩效，但只到某个水平。提高激活会提高绩效，但只到某个水平。v激活水平再提高就会降低绩效。激活水平再提高就会降低绩效。v需要高难度的决策和很好的运动控制的任务，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。它的最佳激活水平较低。v很少需要决策制订或粗略的运动技能的最佳激很少需要决策制订或粗略的运动技能的最佳
7、激活水平相对较高。活水平相对较高。v某些人比其他人更容易被激活。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 注意过宽B 理想注意C 注意过窄三、注意和绩效三、注意和绩效 注意：信息加工容量的局限注意：信息加工容量的局限 任务间何时会发生互相干扰？任务间何时会发生互相干扰？v刺激鉴别：平行的信息加工刺激鉴别：平行的信息加工v应答选择：自动的和受控制的加工应答选择：自动的和受控制的加工 v应答编程：动作的系列化组织应答编程：动作的系列化组织注意的资源理论注意的资源理论中心资源容量理论（中心资源容量理论（central-resource theories） 人们完成各种活动时所
8、需要的注意资源都源于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。同一个中心源。多重资源理论（多重资源理论（multiple-resource theories）任务A 任务B刺激辨别 应答选择 应答编程S1S2100 msS1S2S1S2心理不应期：对非常接近的两个刺激的第心理不应期：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二个刺激的应答中的延迟现象被称为心理不应期（不应期（PRP），这是理解人类绩效中的），这是理解人类绩效中的一个重要现象。一个重要现象。 0 100 200 300400300200100第四章第四章 感觉的作用感觉的作用一、感觉信息的来源一、感
9、觉信息的来源外部感觉外部感觉v视觉视觉v听觉听觉v触觉触觉内部感觉内部感觉v本体感觉本体感觉v运动感觉运动感觉二、闭合环路控制系统二、闭合环路控制系统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 长时间的、连续的任务长时间的、连续的任务 短时的、非连续的任务短时的、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视觉视觉视觉
10、的两个系统视觉的两个系统v中央视觉（中央视觉（central vision, foveal or focal vision）v外周视觉外周视觉 (peripheral vision, ambient vision)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（视觉优势（Visual Dominance）视觉捕获（视觉捕获（Visual Capture）光流（视觉流，光流（视觉
11、流，optical flow）v碰触时间（碰触时间（Time to Capture）v平衡控制（平衡控制（Balance）optical flow眼球移動目標固定目標视觉与运动控制视觉与运动控制视觉和手动瞄准视觉和手动瞄准 (vision and manual aiming tasks)视觉和抓握动作视觉和抓握动作(vision and prehension)视觉和书写视觉和书写(vision and handwriting)视觉和移动视觉和移动(vision and locomotion)： 视觉和从高出落下视觉和从高出落下(vision and jumping from heights)
12、视觉和抓住动作视觉和抓住动作(vision and catching)视觉和击打运动着的物体视觉和击打运动着的物体 (vision and batting in baseball and table tennis)视觉信息在手臂动作控制中的作用本体感觉本体感觉 本体感觉和动作控制本体感觉和动作控制 本体感觉（本体感觉（proprioception） 传入神经阻滞（传入神经阻滞（deafferentation）v动物手术：动物手术：切断神经传导切断神经传导v神经疾患者神经疾患者v神经阻断技术：捆扎神经阻断技术：捆扎v肌腱振动技术：肌腱振动技术：振动器振动器第第5章章 开放环路控制与开放环路控制与
13、运动程序运动程序一、开放环路与闭合环路一、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、运动程序二、运动程序 反应时和动作复杂程度反应时和动作复杂程度 传入神经阻滞实验传入神经阻滞实验 手臂的机械制动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、运动程序的修改三、运动程序的修改 动作时间的变化动作时间的变化 动作幅度的变化动作幅度的变化第第6章章 复杂技能复杂技能一、速度一、速度准确性技能准确性技能 Fitts定律定律 速度速度准确性权衡（准确性权衡（speed accuracy tradeoff）二、抓握二、抓
14、握(prehension) 三阶段：运达三阶段：运达 抓住抓住 操作操作 人造假肢的锻炼人造假肢的锻炼三、书写（三、书写（handwriting）四、双手协调四、双手协调(bimanual coordination)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（五、步态（gait）第第7章章 个体差异和运动能力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。出来的稳定的持久的差异。能力和技能能力和技能v能力是指个体所具有的遗传的、相对持久的能力是指个体所具有的遗传的、相对持久的、稳定的
15、特质，存在于各种运动和认知技能、稳定的特质，存在于各种运动和认知技能之中。之中。v技能是对特定任务的精通。技能是对特定任务的精通。能力的种类能力的种类多肢体协调多肢体协调空间定向空间定向手指灵活性手指灵活性手与手臂稳定性手与手臂稳定性视敏度视敏度n反应时n移动速度n操作灵活性n机械资质n运动感觉可能有30多种，例如一般结论一般结论v任何技能归因于几个基本的运动技能。一个技能下，任何技能归因于几个基本的运动技能。一个技能下，一些能力起关键的作用，而其他的作用较少。一些能力起关键的作用，而其他的作用较少。v两个不同的技能有不同的潜在的能力类型。两个不同的技能有不同的潜在的能力类型。v两个不同的技能
16、可能又共同的能力。两个不同的技能可能又共同的能力。疑问疑问v促进还是限制？促进还是限制？v是否存在一般运动能力？是否存在一般运动能力？v是否存在运动学习能力？是否存在运动学习能力？ 预测与选材预测与选材一、学习和绩效一、学习和绩效 学习（学习（learning）：由练习或经历而引）：由练习或经历而引起的，相对持久的技能绩效的变化。起的，相对持久的技能绩效的变化。 绩效（绩效（performance）：在特定的时间）：在特定的时间和情境下某项技能的执行水平。和情境下某项技能的执行水平。第第8章章 运动技能学习概述运动技能学习概述绩效n是可以直接观察到的行为n暂时的n可能不是练习的结果n容易受绩效
17、变量的影响学习n是从绩效中推断出来的n相对持久的n是练习的结果n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提高性一致性一致性持久性持久性适应性适应性三、通过练习绩效来评估学习绩效曲线绩效曲线图4 4组被试在练习阶段和测试阶段的学习效果-2-101234123456789101112低应激高应激练习阶段 测试阶段RMSE单任务外显学习组双重任务外显学习组单任务内隐学习组双重任务内隐学习组绩效曲线的四种趋势绩效曲线的四种趋势练习绩效与学习的不一致练习绩效与学习
18、的不一致v夸大或低估学习夸大或低估学习v练习的高原现象练习的高原现象保持测试（保持测试（retention tests）：）： 技能练习结束后间隔一段时间，再对技能进行测试。技能练习结束后间隔一段时间，再对技能进行测试。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 10组练习保持测试组合练习随机练习反应时间迁移测试（迁移测试（transfer tests）：）： 采用与练习不同的操作技能或者操作环境来测试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。个体的技能学习效果。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 310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
19、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四、运动技能的内隐学习点击进入点击进入第第9章章 学习的阶段学习的阶段 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 练习新方法旧方法击中目标的次数1、费茨和包斯纳模型、费茨和包斯纳模型认知阶段（认知阶段（cognitive stage）联结阶段（联结阶段（associative stage）自动化阶段（自动化阶段（autonomous stage）2、金泰尔的模型、金泰尔的模型最初的阶段最初的阶段后期阶段后期阶段3、学习过程中的绩效变化、学习过程中的绩效变化变化的速度变化的速度v练习的幂定律练习的幂定律动作协调性的变化动作协调性的变化v自由
20、度的冻结与解冻自由度的冻结与解冻v协调模式的变化协调模式的变化v参与肌肉的变化（参与肌肉的变化（EMG）能量消耗的变化能量消耗的变化达到运动目标达到运动目标v空间目标空间目标v时间目标时间目标视觉选择注意力的变化视觉选择注意力的变化有意注意（无意注意）有意注意（无意注意）发现和改正错误发现和改正错误4、不发生变化的操作特征、不发生变化的操作特征对感觉反馈的依赖性对感觉反馈的依赖性5、对前景的预测、对前景的预测初期绩效和后期绩效间的相关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第第10章章 学习的迁移学习的迁移1、什么是学习的迁移、什么是学习的迁移以前已经学会的技能，对新技能学习或以
21、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。者在新的环境中操作该技能所产生的影响。正迁移正迁移负迁移负迁移零迁移零迁移2、迁移的重要性、迁移的重要性技能学习的先后顺序技能学习的先后顺序指导方法指导方法对训练效果的评价对训练效果的评价3、正迁移的发生、正迁移的发生技能和情景构成的相似性技能和情景构成的相似性需求程序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完成两种技能或操作情景所需求的认知过程的相似性。相似性。4、负迁移的发生、负迁移的发生负迁移发生的情景负迁移发生的情景负迁移发生的暂时性负迁移发生的暂时性5、两侧迁移、两侧迁移发生在两侧肢体间的学
22、习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。的操作技能也得到提高。第十一章、练习的组织1、示范的、示范的含义“百闻不如一见百闻不如一见”模型（模型（modeling）观察学习（观察学习（observation learning）2、如何示范、如何示范新手和熟练者的示范新手和熟练者的示范示范的时机和频率示范的时机和频率图像和音频示范图像和音频示范3、口授、口授口授与注意口授与注意v 言语线索与视觉的搜索策略言语线索与视觉的搜索策略v 技能的内隐学习和外显学习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（练
23、习的变异性（practice variability）：练）：练习者在技能练习过程中体验到的动作特征和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。背景特征的变化。v固定练习法固定练习法v变换练习法变换练习法 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。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比操作错误少的练习者最终的学习效果好。练习变异性的实施组块练习（组块练习（blocked practice）随机练习（随机练习（ran
24、dom practice）序列练习（序列练习（serial practice）投篮练习背景干扰（背景干扰（contextual interference）：）：文脉、上下文文脉、上下文背景干扰效应的局限性背景干扰效应的局限性v任务特征任务特征v学习者特征学习者特征 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 10组练习保持测试组合练习随机练习反应时间2、练习量和练习分布、练习量和练习分布过度学习（过度学习（overlearning）：超过实现特）：超过实现特定操作标准所需练习量以外的附加练习。定操作标准所需练习量以外的附加练习。练习分布练习分布v集中练习集中练习v分散练习分散练习三、整体和分解练
25、习三、整体和分解练习略略第第12章章 追加反馈追加反馈一、反馈的种类一、反馈的种类任务内在反馈任务内在反馈（task-intrinsic feedback） 技能操作时个体自然而然获技能操作时个体自然而然获得的感觉信息得的感觉信息追加反馈追加反馈（augmented feedback） 与技能操作相关的感觉反馈与技能操作相关的感觉反馈之外的附加信息。之外的附加信息。反馈任务内在反馈追加反馈视觉听觉本体感觉触觉结果反馈（KR）Knowledge of Results绩效反馈（KP）Knowledge of Performance二、追加反馈的作用二、追加反馈的作用激励作用激励作用v激励练习者更加
26、努力地练习激励练习者更加努力地练习强化作用强化作用v对运动结果进行强化对运动结果进行强化提供信息作用提供信息作用v为练习者提供掌握正确动作，修正错误动作的为练习者提供掌握正确动作，修正错误动作的大量信息大量信息依赖效应（阻碍作用）依赖效应（阻碍作用）三、追加反馈的内容三、追加反馈的内容正确与错误正确与错误KR与与KP定性与定量定性与定量错误量的大小（带幅）错误量的大小（带幅）错误的追加反馈错误的追加反馈带幅反馈的设定方式四、绩效反馈的类型四、绩效反馈的类型言语言语KP录像录像运动学特征运动学特征生物反馈生物反馈五、追加反馈的时机五、追加反馈的时机同步反馈同步反馈末端反馈末端反馈延迟反馈延迟反馈试验1 反馈 试验2 测试间隔(Swinnen et al. 1990)六、追加反馈的频率六、追加反馈的频率
