運動技能操作的知覺理論辨析——基于間接知覺和直接知覺理論

馮建立，張宏杰

(上海體育學院，上海 200438)

在運動情景中，運動員如何進行技能操作是運動心理學家所關心的重點。不同的理論導致不同的認識，間接知覺理論和直接知覺理論對運動技能有不同的見解。間接知覺理論認為外部世界輸入大腦的信息是不完整、不準確的、無意義的信息。這些信息需要通過大腦儲存、加工、轉(zhuǎn)移等過程，才能轉(zhuǎn)化成有意義的經(jīng)驗［1］。相反，直接知覺理論認為動物周圍分布著豐富的信息，這些信息能夠被直接知覺［2］。信息加工理論和生態(tài)范式知覺理論是間接知覺和直接知覺思想的集中體現(xiàn)。有關運動技能控制和學習的研究，國內(nèi)學者大部分都集中在信息加工理論，而生態(tài)知覺理論還沒有引起足夠的重視。在運動實踐中，究竟以哪種理論為指導，關系到訓練理念、原則、方式、手段的不同。因此有必要對兩種理論進行分析討論，厘清兩種理論在解釋運動技能的差異，讓更多的體育教育工作者了解兩種理論的優(yōu)缺點，指導學生、運動員更好的掌握運動技能，在競技場上有更突出的表現(xiàn)。

1 間接知覺理論和直接知覺理論概述

1.1 間接知覺理論(信息加工理論)概述

一直以來，哲學家、心理學家，乃至生理學家都非常關注人類的認知、思維活動及其本質(zhì)。但是由于這樣的心理活動難以觀察，導致很長時間內(nèi)沒有人涉足人類的認知領域。但是從20世紀50年代起，由于計算機科學的迅速發(fā)展，有人把大腦假設成計算機，把人的心理活動想象成計算機的運算過程，這樣的理論設想為信息加工理論的產(chǎn)生提供了契機。從此以后，信息加工理論迅速崛起，在認知領域取得了豐碩的成果，不僅推動了心理學其它分支的發(fā)展，而且從整體上改變了心理學的研究面貌。

信息加工理論認為，人的大腦就是一個信息加工系統(tǒng)，就像計算機的控制部分，對于來自外部的刺激信息進行加工處理，包括信息的輸入、儲存、運算和輸出。這個加工系統(tǒng)由感受器、感覺登記、模式識別、記憶等部分構成。信息加工理論的認知心理學采用實驗法、口述報告法、和計算機模擬等方法對感知覺、注意、記憶、思維、問題解決等領域進行了深入的研究，取得令人矚目的成就。

根據(jù)信息加工理論，感覺和知覺是不同的心理過程。感覺是大腦對特定對象的個別屬性的直接反映，它輸入的信息是不連貫和匱乏的，不能完整地、準確地說明外部世界的性質(zhì)。知覺是人腦對作用于它的客觀事物的整體反映，它是組織、解釋和融合了感覺信息的有意識過程。因此知覺是建立在感覺基礎上的建構物。信息加工理論認為，1，我們不能直接知覺到真實的物理世界。2，錯覺迫使我們接受知覺可能是非真實的。3，感覺輸入通常是貧乏的或被分解的，不足以說明外部情況或物體。4，人類視知覺表現(xiàn)為連續(xù)的樣本或定影(影像)的形式。因此如果我們要獲得統(tǒng)一的知覺，那么必須把視覺輸入經(jīng)過一段時間的整合才能獲得。5，因為感覺輸入或感覺不夠豐富，所以它不能傳遞知覺，知覺者必須將它們累加起來。感覺的產(chǎn)生包含著利用記憶、習慣、定勢等進行推理過程［3］?？傊g接知覺理論認為，外界刺激是貧乏的，不足以產(chǎn)生關于外在世界的直接經(jīng)驗。外界刺激作用于感官后，需要經(jīng)過心理加工過程以產(chǎn)生關于外在世界的知覺。

1.2 直接知覺理論(生態(tài)范式知覺理論)概述

與信息加工理論迥然不同，生態(tài)范式的知覺理論認為感覺是知覺的一部分，知覺是直接的。生態(tài)心理學家Gibson假設有機體周圍分布著豐富的信息，能夠詳細說明和活動相關的環(huán)境特征。這些信息能夠被直接知覺［4］。他在第二次世界大戰(zhàn)選拔飛行員的測試期間，通過對飛行的實際情境中的知覺研究發(fā)現(xiàn)，飛行員的知覺是直接利用了來自地面和天空的信息，換句話說，知覺可以直接獲取外部世界的信息。他認為人類對某種刺激所得的知覺經(jīng)驗，乃是由刺激本身特征引起的，不需要由心理予以組織而后再判斷。Gibson認為，在長期進化過程中，人類與其他動物由于適應環(huán)境的需要，逐漸獲得了依據(jù)刺激本身的特性獲得直接經(jīng)驗的能力，即知覺具有先天的性質(zhì)［5］。

生態(tài)心理學家非常強調(diào)人類和環(huán)境的相互作用，環(huán)境限制了在即定情形下我們能夠做什么和不能夠做什么。Bernstein和 Gibson都不否認中樞神經(jīng)系統(tǒng)(CNS)在行為中的作用。但是，他們認為僅僅是估計CNS的角色是不科學的，應該用自然法則去解釋行為。正如Bernstein所說，這些自然法則應來自物理學、達爾文進化理論、生物學和別的分支科學?？傊?，在破除了間接知覺理論，Gibson在環(huán)境和動物的交互性原則指導下，從生物進化的視角，系統(tǒng)地對知覺理論進行了假設和解釋，重新建構心理學。

1979年，Gibson出版了《視知覺的生態(tài)取向》，書中詳細闡述了生態(tài)范式知覺理論。書中突出了幾個重點:首先，對動物和環(huán)境的交互性進行了全面論述，交互性體現(xiàn)動物和環(huán)境相互依存，相互影響。環(huán)境和動物的交互性是長期進化的結果;第二，Gibson不是從物理學視角，而是從生態(tài)學視角理解動物，動物行為不是機械運動或者其類似物，而是有彈性的、有意向的和多重嵌套的行為;第三，“可供性”理論的提出。環(huán)境和動物的相互聯(lián)系還表現(xiàn)在他們之間功能上的交互作用，Gibson發(fā)明了“可供性”(affordance)一詞來描述環(huán)境和動物之間的功能聯(lián)系?？晒┬允黔h(huán)境的相關特性，是環(huán)境提供給動物可以利用的某種特性，它通過向動物提供功能來體現(xiàn)價值。

可供性理論是Gibson生態(tài)范式知覺理論的基礎?？晒┬允黔h(huán)境提供給動物行動的機會，它體現(xiàn)了知覺和動作匹配關系。Gibson認為，知覺是動物對環(huán)境進行適應的結果，人的先天本能就是感知可供性，即感知行為的可行程度。Gibson等人設計了著名的視崖(visual cliff)實驗。結果顯示，3個月以下的缺乏深度知覺的嬰兒，在面臨懸崖邊緣時，有立即停滯不前的現(xiàn)象，此實驗說明懸崖的危險性是直接感知到的，知覺具有天生的性質(zhì)。

2 信息加工理論和生態(tài)范式知覺理論解釋運動技能操作的差異

2.1 知覺預測

在競技運動中，存在大量的知覺預測現(xiàn)象。在快速多變的情形下，如果隊員不能準確、快速的預測隊友或者對手的技戰(zhàn)術，就會貽誤時機，處于不利的局面。

Poulton(1957)［6］將知覺預測定義為，利用部分信息或先行信息預測未知事件的信息加工過程。信息加工理論認為，在競技體育中，知覺預測是運動員在激烈的比賽中，通過觀察對手的技術動作或相關信息，在大腦中進行快速的識別、判斷，迅速做出動作反應的信息加工過程。在瞬息萬變的情形下，運動員在時間壓力下，必須根據(jù)有限的信息做出反應。運動員在掌握大量的專項知識經(jīng)驗下，將注意集中于關鍵信息，排除各種干擾，才能保證較高的預測準確性。

信息加工理論解釋知覺預測時，非常強調(diào)長時記憶中過去經(jīng)驗的重要性。以阻截動作為例，當我們做阻截動作時，不但要判斷物體的速度和軌跡，而且要估算物體到達的時間和地點，過去經(jīng)驗有助于我們預測這些相關信息。當我們準備阻截物體時，長時記憶中存儲的信息和短時信息進行對比，進而在不完全感知相關信息的情況下做出判斷。信息加工理論學家認為，執(zhí)行阻截任務主要是依靠儲存在長時記憶中的過去經(jīng)驗。這些經(jīng)驗幫助知覺預測，進而進行成功的阻截物體。

而對于生態(tài)心理學家而言，行為是個體和環(huán)境相互作用的結果，所有必要信息都呈現(xiàn)在環(huán)境中。根據(jù)Lee(1976)［7］的觀點，阻截成功要求滿足時間要求即接觸時刻。Lee證實接觸時刻可由光學分布中物體尺寸和它的光學擴展的比例來確定，簡稱τ(tau)。τ解釋了人如何能夠通過偵測光學分布中的可供性信息而直接感知接觸時刻，無需估計物體飛行的距離和速度。比如，在壘球比賽中，外場球手不停地尋找抓球的可供性，τ告訴選手阻截的接觸時刻，個體不需要從記憶中去確定接觸時刻。

我們用知覺預測來幫助我們做出快速反應。信息加工理論學家認為，這種預判能力是在記憶的幫助下完成的。而生態(tài)心理學家認為，人能夠直接感知環(huán)境可供性信息而采取行動。

2.2 知覺決策

在日常生活中，從簡單的運動到多重選擇的復雜思考和對未來結果的推理，都需要決策。由于決策在人類生活中的普遍性和重要性，因此引起了心理學家的研究熱情。在運動領域，涉及運動思維與戰(zhàn)術意識的決策研究方興未艾，對于信息加工理論而言，決策就是在一定情形下我們?nèi)绾芜\用知覺和過去經(jīng)驗決定采取什么行動，它是信息加工的一個核心環(huán)節(jié)。

根據(jù)信息加工理論，感覺信息輸入到CNS，在知覺階段被解釋，然后輸送到短時記憶，這些短時記憶中的信息通過和長時記憶中的過去經(jīng)驗進行比較后，CNS做出決策。但是，實際情況也許不是如此，因為沒有兩個情形是一樣的。Schmidt(1975)［8］的圖式理論解釋我們不用試圖回憶過去情形，而只需要一般的原則和圖式。這樣圖式允許我們做出正確的決策，不用考慮現(xiàn)在情形和過去經(jīng)驗的差異。在快速的運動中，運動員必須在可支配的時間內(nèi)減少判斷的時間，以保證他們的動作時間。因此有人認為這種情況下，知覺決策應該是下意識或者是直覺的。Skarkes(1993)也曾提出直覺的實質(zhì)是一種迅速的通過決策步驟的過程。這一過程是自動化的、無意識的［9］。

根據(jù)生態(tài)動力系統(tǒng)理論，個體行為是由人、環(huán)境和任務制約因素相互作用的結果。生態(tài)心理學家認為CNS設置行為目標，就是做什么，對于怎么去做，對于一個非線性動力系統(tǒng)，決策以一種自發(fā)的形式發(fā)生。沒有任何命令和前期的程序指示他們?nèi)绾稳プ?，因為環(huán)境和個體的條件是動態(tài)變化的，環(huán)境和個體相互作用導致行為的發(fā)生。生態(tài)范式知覺理論認為動物主動探索環(huán)境內(nèi)容，直接感知外部事物的結構，知覺是一個隨時間而變化的動態(tài)過程。個體發(fā)展的目標就是逐步發(fā)現(xiàn)自身在環(huán)境中運動時的可供性，并實時地把自身已有的運動能力和環(huán)境條件相匹配，從而做出下一步的動作或行動［10］。環(huán)境允許或限制我們的行為，我們對每一個環(huán)境對象的知覺，都包含著它與我們的行動之間關系的理解。比如我們跑步時，每跑一步，都隱含著著我們對自己運動是否正確、是否可行的理解。

信息加工理論認為，決策是CNS發(fā)出的，知覺和動作是分離的，先有知覺后有動作。生態(tài)心理學認為，CNS只負責做什么，怎么去做的決策是自組織過程中自發(fā)產(chǎn)生的，知覺和動作是不斷互相影響的聯(lián)結關系。

信息加工理論和生態(tài)范式知覺理論都認為選擇性注意的重要性。信息加工理論認為，選擇性注意幫助個體搜尋環(huán)境中的關鍵信息，這些信息幫助CNS進行有效決策。而生態(tài)知覺理論認為，選擇性注意幫助個體搜尋環(huán)境中的可供性，個體感知可供性而發(fā)生自組織行為。兩種理論都接受經(jīng)驗扮演著重要的角色，信息加工理論認為，儲存在長時記憶中的經(jīng)驗在決策中起到重要作用，它協(xié)助CNS做出正確決策。盡管生態(tài)范式知覺理論否認記憶在個體行動的角色，但是也接受經(jīng)驗的重要性。沒有經(jīng)驗，個體將不能設置正確的目標，當機會出現(xiàn)時，不會辨認有用的可供性。

2.3 動作控制

根據(jù)信息加工理論，開環(huán)系統(tǒng)和閉環(huán)系統(tǒng)是兩個基本的控制系統(tǒng)。這兩個系統(tǒng)模型描述中樞神經(jīng)系統(tǒng)(CNS)和周圍神經(jīng)系統(tǒng)(PNS)發(fā)動和控制動作的不同方式。在開環(huán)系統(tǒng)中，CNS不利用反饋對運動進行控制，指令已包含所有必要的信息，使效應器完成指定的運動。在閉環(huán)系統(tǒng)中，運動指令則有明顯區(qū)別，首先，控制中心給效應器發(fā)出的指令只是為了啟動運動。真正地執(zhí)行、完成這個運動還有賴于到達控制中心的反饋信息。反饋提供有關運動狀態(tài)的信息，使控制中心按照初始指令繼續(xù)進行運動，或者提供新的指令使運動繼續(xù)，或者修正運動中的錯誤［11］。

無論是開環(huán)和閉環(huán)控制系統(tǒng)都強調(diào)CNS在動作控制中的作用。CNS是以記憶為基礎控制著協(xié)調(diào)運動，它以動作程序為記憶表征，啟動、組織、和完成動作。Schmidt的觀點在動作程序思想中最具有代表性，他提出了一般運動程序的假說來說明人類協(xié)調(diào)運動行為的適應性和靈活性。他的圖式理論解釋了一般動作程序如何控制協(xié)調(diào)運動，為人們?nèi)绾魏芎玫剡m應新情景或新的環(huán)境內(nèi)容提供一種解釋。圖式是指一套規(guī)則，CNS從相關經(jīng)驗中提取重要的信息片段，并將其組成一套規(guī)則。當人們在完成一項從未操作過的技能時，應用動作圖式的規(guī)則，產(chǎn)生適應的參數(shù)特征。并把這些參數(shù)附加到一般動作程序之中來完成該技能。

動作控制的信息加工理論研究在20世紀80年代初受到了動力系統(tǒng)理論的挑戰(zhàn)。1982年，Peter Kugler，Scott和Michael Turvey發(fā)表了關于動作發(fā)展問題的論文，提出了一種新的理解動作發(fā)展的理論觀點，這種理論是建立于哲學、生物學、工程學、特別是非平衡熱力學的原理基礎上對感知和動作的重新認識。動力系統(tǒng)理論從非線性動力學的角度來理解人類動作行為，把人類動作行為當作一種復雜的系統(tǒng)，移動的協(xié)調(diào)模式不是由特定動作程序操作的，而是在具體情景條件下，以自組織的形式出現(xiàn)。生態(tài)心理學家認為CNS僅僅負責設定目標，即個體想要做什么。CNS派送到PNS的信息不是對肌肉的詳盡指導，而是一個一般的指令，四肢的移動是由環(huán)境和個體相互作用的結果。Bernstein(1967)［12］引入自由度來解釋人類移動，他認為動作控制是克服人類移動系統(tǒng)中冗余自由度的結果，當身體適應外部環(huán)境過程中，協(xié)調(diào)穩(wěn)定的動作模式產(chǎn)生。在描述自組織的時候，生態(tài)心理學家經(jīng)常用我們四肢運動的不同方式來解釋。以側(cè)手翻為例，當運動開始的時候，由于身體內(nèi)部的機制，四肢的位置會自動調(diào)整，肌肉和關節(jié)之間相互協(xié)調(diào)配合產(chǎn)生了移動。

對于信息加工理論而言，CNS是動作控制的中心，而PNS起到很小的作用。而生態(tài)范式知覺理論認為，CNS只是設置目標，如何移動是PNS的功能。

2.4 運動技能學習

最早的行為主義學習理論認為人類的學習是類似動物的刺激-反應的過程。在一定環(huán)境刺激下，人類必然產(chǎn)生一定的行為反應。行為主義者主張用外部的獎勵與懲罰來控制學習過程，通過反復練習完善行為。行為主義的學習模式由于太過簡單而遭到人們的非議，人類是復雜思維的動物，建立在動物實驗基礎上的理論不能完全等同于人類學習。信息加工理論從人類的復雜思維角度出發(fā)，認為學習是一個復雜的心理加工過程，是學習者認知結構改變的過程，學習的實質(zhì)不是簡單的知識堆積，而是建立和發(fā)展內(nèi)在的認知結構，學習者外部行為的變化是源于學習者內(nèi)部發(fā)生的認知結構的變化［13］。

對于信息加工理論而言，運動技能學習就是技術結構的認知與加工過程。為了讓學生更好地認知運動技術，傳統(tǒng)上體育教師在體育教學過程中不僅要進行生動的講解，而且要進行形象的動作示范。正如心理學家Anderson所認為的那樣，運動技能學習先是獲得陳述式知識，然后經(jīng)過練習，從獲得陳述式知識轉(zhuǎn)換到獲得程序式知識。然而，有關內(nèi)隱性學習研究表明，我們能夠不通過陳述式知識而獲得程序式知識［14］。Masters進行了大量的有關內(nèi)隱性學習的實驗。實驗表明，當個體在潛意識的情況下，也能導致學習的發(fā)生。很多研究者認為，內(nèi)隱性學習是運動技能學習的根本，但是沒有給出恰當?shù)睦碛珊鸵罁?jù)。從目前的研究與實踐中我們不難看出，運動技術動作的學習是以外顯性學習為主要手段，再穿插一些內(nèi)隱性學習作為補充，內(nèi)隱性學習的突出作用是在復雜條件下的運動應激表現(xiàn)，是一些較高難度的動作記憶痕跡的無意識表達［15］。外顯性學習和內(nèi)隱性學習相互補充，共同促進了運動技能的發(fā)展。

對于生態(tài)范式知覺理論而言，運動技能學習就是個體對環(huán)境可供性的諧調(diào)(attunement)。由于環(huán)境、任務、和個體限制條件的變化，環(huán)境可供性也發(fā)生變化，個體通過身體或者身體部位的積極移動搜尋環(huán)境中有用信息，經(jīng)過不斷的嘗試，個體逐漸對可供性產(chǎn)生諧調(diào)。由于動作和知覺的匹配，一旦個體能夠感知可供性，那么就能自動產(chǎn)生自組織行為。有關嬰兒成長的動作學習的研究表明嬰兒能夠運用肢體探索環(huán)境來提高他們感知可供性的能力。

信息加工理論認為技能學習是CNS不斷對環(huán)境信息加工儲存的過程，而生態(tài)范式的知覺理論認為技能學習是個體不斷搜索環(huán)境可供性，對可供性諧調(diào)的過程。

信息加工理論和生態(tài)知覺理論都宣稱感知者是積極的，但是意義迥然不同。對于信息加工理論而言，積極性體現(xiàn)在感知者大腦對信息的儲存、解釋、建構等方面。因此，在體育教師在講解示范技術動作時，學生必須集中注意力，通過大腦對技術動作的加工儲存，形成動作的內(nèi)部表征。

而生態(tài)知覺理論認為，積極性體現(xiàn)在感知者積極的探索(看、嗅、聽等)環(huán)境內(nèi)容。感知者不是被動的信息接受者，而是積極的、有目的的信息占有者。因此，教師不是通過講解示范，而是要根據(jù)具體的任務要求，設計合理的運動情境，讓學生能夠在具體情境中不斷探索習得知識。

3 結束語

信息加工理論和生態(tài)范式知覺理論從不同的視角解釋了運動技能的學習和控制。信息加工理論突出強調(diào)CNS在運動技能學習和控制中的角色，而生態(tài)范式知覺理論試圖不涉及CNS的情況下解釋運動技能，強調(diào)個體和環(huán)境的相互作用。運動技能操作是一個涉及多領域的復雜問題，不管是信息加工理論還是生態(tài)范式知覺理論都不能圓滿的解釋它，因此還需要進一步進行探索研究。

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