感覺信息與運(yùn)動(dòng)技能控制理論與實(shí)踐應(yīng)用

張璐

（華南理工大學(xué)體育學(xué)院 廣東 廣州 510641）

運(yùn)動(dòng)員的高超表現(xiàn)，往往取決于運(yùn)動(dòng)員合理地發(fā)現(xiàn)并運(yùn)用了相應(yīng)的感覺信息。體育運(yùn)動(dòng)明星常常是那些最快發(fā)現(xiàn)對(duì)手動(dòng)作方式，或者最準(zhǔn)確感覺到自身動(dòng)作和位置的運(yùn)動(dòng)員。他們往往在體能、時(shí)間和心理能力消耗最少的情況下，獲得最大的成功。根據(jù)信息加工的觀點(diǎn)，感知就是對(duì)信息的感知，而視覺和聽覺則是對(duì)感知信號(hào)的組成及其含義的另一種理解；運(yùn)動(dòng)技術(shù)的掌握是建立在人類運(yùn)動(dòng)調(diào)控的感覺機(jī)制基礎(chǔ)上，而運(yùn)動(dòng)調(diào)控過程則是指人腦內(nèi)預(yù)先儲(chǔ)存的運(yùn)動(dòng)程序，在適當(dāng)?shù)倪\(yùn)動(dòng)參數(shù)影響下的能量釋放過程。通過研究感覺信息理論和運(yùn)動(dòng)技術(shù)控制實(shí)踐應(yīng)用，力求進(jìn)一步充實(shí)中國關(guān)于運(yùn)動(dòng)技術(shù)掌握和管理方面的知識(shí)與基礎(chǔ)理論內(nèi)涵，以促進(jìn)運(yùn)動(dòng)心理學(xué)與運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練學(xué)的理論和實(shí)踐向更高水平發(fā)展。

1、感覺信息及感覺定義

感覺是客觀事物在人腦中的主觀反映。感受神經(jīng)細(xì)胞將自身內(nèi)、外界環(huán)境中的所有刺激都轉(zhuǎn)化為電位變化后，以產(chǎn)生精神沖動(dòng)的方式通過感受神經(jīng)纖維傳給周圍神經(jīng)的某些部位，最后在大腦皮質(zhì)上形成了各種感受，如，視覺、聽覺、味覺、痛覺等。必須說明的是,雖然某些感受器的傳遞沖動(dòng)一般都可以產(chǎn)生主體感覺，但也有部分感受器一般都只能向中樞神經(jīng)系統(tǒng)供給關(guān)于內(nèi)、外界環(huán)境中特定因素變化的感覺信號(hào)，從而產(chǎn)生某種調(diào)節(jié)性反應(yīng),而在主體上卻不能形成一定的調(diào)節(jié)感覺。感覺信息對(duì)于運(yùn)動(dòng)員有效地完成高水平的技術(shù)動(dòng)作產(chǎn)生重要的影響。動(dòng)作控制能夠使用多個(gè)不同的感覺信號(hào)來源。在日常生活中,一個(gè)最常用的管理方法就是系統(tǒng)中通過比較實(shí)施任務(wù)的目的要求，以及通過審計(jì)或核減相應(yīng)信息之間產(chǎn)生的差別來實(shí)現(xiàn)的。

首先，感受又帶來了身體內(nèi)外的環(huán)境信息。借助感受，人還可以了解外部事物的色彩、形態(tài)、味道等，進(jìn)而認(rèn)識(shí)事物的不同屬性。而借助感受，人還可以了解到自身身體的不同狀況，包括饑渴、寒冷等，因此人有機(jī)會(huì)進(jìn)行自我調(diào)節(jié)，包括饑則食；其次,感受又維護(hù)著人體和周圍環(huán)境之間的訊息均衡。因此人為了正常生存，就需要保持身體和環(huán)境均衡，其中也包含了信息的均衡。信息過載或缺失，都會(huì)損害環(huán)境均衡。例如，人們指出大城市由于信息過載，令人出現(xiàn)了冷漠的心態(tài)；人們通過分析，指出由“感官破壞”所帶來的信息缺失，則會(huì)令人產(chǎn)生無法忍受的緊張與苦悶；最后，情感感受又是認(rèn)知活動(dòng)的開始，是人類所有較高級(jí)更復(fù)雜性的認(rèn)知活動(dòng)的基石，更是人類的所有心理現(xiàn)象的物質(zhì)基礎(chǔ)。人的認(rèn)識(shí)、記憶、思考等較復(fù)雜性的認(rèn)知活動(dòng)都需要依靠感官所提取的原始資料。人的情感感受又需要借助人對(duì)周圍環(huán)境以及人體內(nèi)在狀況的感知。

2、運(yùn)動(dòng)技能學(xué)習(xí)和控制的閉環(huán)控制模式

2.1、閉環(huán)控制模式

閉環(huán)控制模型是在日常生活中使用的一個(gè)受控機(jī)制，其主要由比較器、執(zhí)行器和效應(yīng)器等幾部分所構(gòu)成。比較器是比較理想狀況反饋與現(xiàn)實(shí)狀況反饋之間的部分；而執(zhí)行器則是指決定采取動(dòng)作，并維持理想目標(biāo)狀況的部分；效應(yīng)器是完成理想動(dòng)作的部分。首先，控制中心向效應(yīng)器發(fā)送啟動(dòng)命令就是為了進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。真實(shí)地進(jìn)行、實(shí)現(xiàn)的動(dòng)作還取決于到達(dá)自動(dòng)化中心的反饋數(shù)據(jù)。反饋提供關(guān)于運(yùn)行情況的數(shù)據(jù)，讓控制中心實(shí)現(xiàn)：根據(jù)初始命令不斷地操作，或給出的命令使新的動(dòng)作持續(xù)，甚至糾正操作上的問題。例如，房間內(nèi)的溫控裝置,便是一個(gè)經(jīng)典的閉環(huán)控制模型（圖1）。

圖1 運(yùn)動(dòng)控制的閉環(huán)系統(tǒng)圖解

2.2、閉合環(huán)路控制系統(tǒng)

在運(yùn)動(dòng)技術(shù)練習(xí)和操控流程中起重要作用的一般性流程，類似于閉環(huán)管理。對(duì)運(yùn)動(dòng)技能者來說，閉環(huán)控制是指一個(gè)通過反饋信息、發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤和糾正錯(cuò)誤來維持合理目標(biāo)狀態(tài)的管理方法，由感覺信號(hào)或反饋從運(yùn)行機(jī)到效應(yīng)器，再返回運(yùn)行機(jī)所構(gòu)成的環(huán)路組成了一種可以實(shí)現(xiàn)特定動(dòng)作的整個(gè)過程系統(tǒng)(圖2)。執(zhí)行機(jī)包含了刺激的確定、應(yīng)答選項(xiàng)和應(yīng)答設(shè)計(jì)等決定程式。執(zhí)行機(jī)把命令發(fā)送給由多個(gè)重要組件所形成的效應(yīng)器。一種是動(dòng)態(tài)程式，它可以生成作用于脊髓的低級(jí)中樞并最終產(chǎn)生關(guān)于肌腱收縮和滑膜關(guān)節(jié)活動(dòng)(比如，打排球時(shí)的揮臂動(dòng)態(tài))的所有命令。同時(shí)，設(shè)定了一種參考物來詳細(xì)描述對(duì)真實(shí)動(dòng)態(tài)的感受與知覺特性，包括在高爾夫球中有效擊打時(shí)的感受。而這種參考物代表行動(dòng)人所希望的反應(yīng)，同時(shí)也是在真正進(jìn)行動(dòng)態(tài)并且與環(huán)境目標(biāo)剛好吻合時(shí)所產(chǎn)生的感受。當(dāng)揮臂或打排球時(shí)，動(dòng)態(tài)比較器就會(huì)把所得到的實(shí)際反饋和所希望的真實(shí)反應(yīng)加以對(duì)比。而所有不同都意味著動(dòng)作發(fā)生錯(cuò)誤，并把此信號(hào)上傳到動(dòng)作執(zhí)行器。

圖2 運(yùn)動(dòng)技能學(xué)習(xí)與控制的閉環(huán)控制模式

人體動(dòng)作信息的閉環(huán)控制如圖所示，信息輸入后，通過視覺、聽覺和本體感覺，人做出正確動(dòng)作，達(dá)到動(dòng)作目的，這一理想狀態(tài)儲(chǔ)存在比較器中。達(dá)到理想狀態(tài)的動(dòng)作程序指令從執(zhí)行器送到受動(dòng)器，即位于脊髓的低級(jí)中樞，引起肌肉收縮和關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)。通過比較器與理想狀態(tài)進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤及時(shí)進(jìn)行反饋調(diào)節(jié)。在動(dòng)作閉環(huán)監(jiān)控中使用反饋會(huì)帶來更平穩(wěn)和精確的動(dòng)作，但是這就要求一種可以使用反饋信號(hào)的動(dòng)作控制設(shè)備。開環(huán)控制也可能不要求閉環(huán)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和程序，但是它并不滿足于閉環(huán)系統(tǒng)所可以提供的靈敏度和精確性。其決策是根據(jù)應(yīng)用及其需求而定；開環(huán)控制和閉環(huán)控制都有各自的好處和不足。

2.3、閉環(huán)控制系統(tǒng)的優(yōu)勢與劣勢

（1）閉環(huán)控制系統(tǒng)的優(yōu)勢。

閉環(huán)控制中的信息過程不但提高了對(duì)動(dòng)態(tài)的反應(yīng)時(shí)間，同時(shí)也給動(dòng)態(tài)的控制系統(tǒng)帶來了極大的適應(yīng)作用和準(zhǔn)確度，使動(dòng)態(tài)更具備構(gòu)造上的可塑性和調(diào)整的操作靈活性，也可以讓人做出還沒有進(jìn)行練習(xí)的動(dòng)態(tài)。如，了解保持在人體特定狀態(tài)下，身體直立姿態(tài)動(dòng)作、在靜止的吊環(huán)上，作手倒立動(dòng)態(tài)等；或是一些比較動(dòng)態(tài)的連續(xù)追蹤技術(shù)，如，追蹤圓盤實(shí)驗(yàn)、長跑等都是最有用的。同時(shí)，閉環(huán)控制模型中還可以使用多種不同來源的感覺數(shù)據(jù)信息。

（2）閉環(huán)控制系統(tǒng)的劣勢。

運(yùn)動(dòng)技術(shù)的閉環(huán)控制模式并不能完全充分說明一個(gè)相當(dāng)快的運(yùn)動(dòng)技術(shù)動(dòng)作的形成過程，就如同在體育項(xiàng)目中常用的射擊、投擲、踢球和擊打等動(dòng)作。因?yàn)樾畔⒓庸ち鞒绦枰叨燃凶⒁饬韺?shí)施和糾正動(dòng)作，而且花費(fèi)時(shí)間往往過長，特別是在反應(yīng)程序階段。

3、感覺信息與運(yùn)動(dòng)技能控制實(shí)踐應(yīng)用

3.1、運(yùn)動(dòng)技能

動(dòng)作能力是指個(gè)體肢體動(dòng)作的實(shí)現(xiàn)過程，它是生物體在內(nèi)外自然環(huán)境影響下行為表達(dá)活動(dòng)的綜合反映。運(yùn)動(dòng)學(xué)、神經(jīng)科學(xué)和心理學(xué)都從各個(gè)視角對(duì)體育運(yùn)動(dòng)能力做出了解釋，這對(duì)于人們理解其內(nèi)涵十分有價(jià)值。而在運(yùn)動(dòng)學(xué)范疇中，通常泛指“人類經(jīng)過認(rèn)真學(xué)習(xí)，以最精確、費(fèi)時(shí)最短、最節(jié)省能量的方式達(dá)成既定目標(biāo)的能力”。實(shí)質(zhì)內(nèi)容是在人類大腦體育運(yùn)動(dòng)中樞引導(dǎo)下，完成在一定時(shí)間內(nèi)和空間上骨骼、肌腱和關(guān)節(jié)之間的協(xié)調(diào)配合工作的過程。在神經(jīng)科學(xué)范疇中，運(yùn)動(dòng)技術(shù)是指人類大腦神經(jīng)中樞和神經(jīng)對(duì)體育行為有有效控制能力的直接輸出管理。而實(shí)質(zhì)內(nèi)容則是指神經(jīng)系統(tǒng)的感覺、信息加工與調(diào)節(jié)等功能工作過程。在社會(huì)心理學(xué)范疇中，運(yùn)動(dòng)技術(shù)被人類看作是因?yàn)榍楦?、特質(zhì)、情緒等心理影響的綜合體。實(shí)質(zhì)內(nèi)容則是指體育運(yùn)動(dòng)技術(shù)接受內(nèi)外心理調(diào)控和干擾因素的綜合影響。經(jīng)過對(duì)這主要的3個(gè)專業(yè)范疇的定義后的綜合分析，人們可能對(duì)運(yùn)動(dòng)技術(shù)有更全面、更綜合的認(rèn)識(shí)。綜上所述，運(yùn)動(dòng)技術(shù)并不僅僅是外在的動(dòng)作表現(xiàn)，更是內(nèi)在神經(jīng)系統(tǒng)活動(dòng)特性、情感和應(yīng)激因素影響下內(nèi)在與外在信號(hào)輸入、信息加工和信號(hào)傳遞的綜合流程，更是在主體與客觀環(huán)境中融合后的綜合與外在信息表達(dá)流程。所以，運(yùn)動(dòng)技術(shù)也應(yīng)當(dāng)看作運(yùn)動(dòng)器官、腦神經(jīng)系統(tǒng)和心理意識(shí)系統(tǒng)中按照個(gè)體運(yùn)動(dòng)任務(wù)要求而顯示出來的，肢體、神經(jīng)系統(tǒng)思維和心理意識(shí)對(duì)外在社會(huì)環(huán)境功能的運(yùn)動(dòng)動(dòng)作適應(yīng)性與綜合外在協(xié)同而表現(xiàn)出的運(yùn)動(dòng)過程。

3.2、運(yùn)動(dòng)控制的實(shí)踐

為實(shí)現(xiàn)日常生活中的不同動(dòng)作技術(shù)，人們往往需要配合不同的肌肉和關(guān)節(jié)，讓它們相互協(xié)調(diào)并起作用。而各種技術(shù)所要求的肌肉和關(guān)節(jié)配合也不同。一些技術(shù)，比如，在網(wǎng)球中的發(fā)球動(dòng)作或從輪椅上站起來等，人們必須配合軀干和肢體之間的肌肉和關(guān)節(jié)；另一部分技術(shù)，則要求雙臂、手和手指之間的配合，比如，拿起筆、彈奏吉他或者打字等。僅用一側(cè)胳膊或者手指就可以實(shí)現(xiàn)的技術(shù)，人們往往僅要求配合少數(shù)的肌肉或者關(guān)節(jié)。比如，在操作車輛換檔時(shí)便是如此的。而除了軀干和肢體之間的配合，動(dòng)作技術(shù)的表現(xiàn)還有其他重要的基本特征。一些技術(shù)用比較緩慢的身體運(yùn)動(dòng)就能夠?qū)崿F(xiàn)，比如，在射箭之前調(diào)整弓箭的位置和拿杯子喝水等動(dòng)作；有一種類似擲球，或從長條凳上跳躍到地面的快速、拋物線樣的運(yùn)動(dòng)；也有比較復(fù)雜的，類似于完成一套舞蹈動(dòng)作的運(yùn)動(dòng)。

而且，在一次又一次的動(dòng)作嘗試中，人們能夠建立非常精確和一致的運(yùn)動(dòng)模型。在所有不同情景中，甚至沒有出現(xiàn)過的情況，都可以十分順暢地完成動(dòng)作。因此，在競賽中，嫻熟的網(wǎng)球選手往往需要在多種不同的情境中，使用正手擊打網(wǎng)球的動(dòng)作。由于不同情境中的許多不同特點(diǎn)，如，球的飛行軌跡、加速、回旋、彈跳方向和落點(diǎn)及其對(duì)手的方位、風(fēng)力、日照程度等，雖然完全相同的兩種情況都極少出現(xiàn)，但是一個(gè)嫻熟的網(wǎng)球選手總是能夠很順利地進(jìn)行正拍擊球動(dòng)作。

在運(yùn)動(dòng)課程中，體育項(xiàng)目通常以身體鍛煉為主要手段，而運(yùn)動(dòng)課程中的技術(shù)重點(diǎn)、難點(diǎn)也是教學(xué)中必須處理的關(guān)鍵問題，特別針對(duì)技術(shù)難度更高的運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目來說，其學(xué)生必須在瞬間迅速地進(jìn)行一系列的連貫性動(dòng)作。比如，運(yùn)動(dòng)中的魚躍前滾翻、在足球正面，我們的雙手墊球、在籃球運(yùn)動(dòng)中的三步上籃、在啦啦操運(yùn)動(dòng)中的阿拉C杠動(dòng)作等等，老師都通過親自示范動(dòng)作，學(xué)生可以認(rèn)真欣賞老師的示范動(dòng)作，進(jìn)而形成合理的動(dòng)作表達(dá)。另外老師在講授本節(jié)課時(shí)，也可結(jié)合微課視頻教學(xué)內(nèi)容，把本堂課程重點(diǎn)和難點(diǎn)的內(nèi)容做成了微視頻，將本節(jié)課教師難以用語言表達(dá)出來的連續(xù)性動(dòng)作通過視頻慢鏡頭播放、連貫播放、動(dòng)作路線展示播放等方式，幫助學(xué)生直觀、清晰明了地看出運(yùn)動(dòng)技能動(dòng)作中各個(gè)瞬間的細(xì)節(jié)動(dòng)態(tài)，使原來的抽象動(dòng)態(tài)視覺變成了直觀動(dòng)態(tài)視覺。并利用將課程中動(dòng)態(tài)和靜止的概念有效融合，從而減輕學(xué)員掌握運(yùn)動(dòng)技能動(dòng)作的困難，進(jìn)而更為有效地增強(qiáng)學(xué)員掌握運(yùn)動(dòng)技能動(dòng)作的能力自信。

學(xué)生的運(yùn)動(dòng)能力將對(duì)其一生的體育參與及體質(zhì)健康產(chǎn)生重要影響，國家對(duì)學(xué)生體質(zhì)健康也予以高度重視。動(dòng)作協(xié)調(diào)能力是綜合的運(yùn)動(dòng)神經(jīng)機(jī)能力量，優(yōu)秀的動(dòng)作協(xié)調(diào)力量可以對(duì)學(xué)習(xí)者掌握運(yùn)動(dòng)技能、提高運(yùn)動(dòng)力量很有幫助，也可以提高其與人體各系統(tǒng)的協(xié)調(diào)配合能力和發(fā)展，從而形成優(yōu)秀的人體姿勢，促進(jìn)人體的健康生長發(fā)育，為成長和未來發(fā)展打下良好的基礎(chǔ)。必須要充分把握動(dòng)作協(xié)調(diào)能力發(fā)展的關(guān)鍵期，通過探索科學(xué)有效的方式發(fā)展學(xué)生的動(dòng)作協(xié)調(diào)能力。運(yùn)動(dòng)視覺訓(xùn)練為提升機(jī)體的運(yùn)動(dòng)能力提供了一種新方法，尤其對(duì)于視覺發(fā)育正處于活躍階段的學(xué)生而言更加重要。運(yùn)動(dòng)視覺訓(xùn)練在國外的研究和實(shí)踐中受到高度重視，然而在國內(nèi)研究較少，尤其是在青少年身體運(yùn)動(dòng)功能訓(xùn)練中對(duì)運(yùn)動(dòng)視覺訓(xùn)練缺乏必要的認(rèn)識(shí)和研究實(shí)踐。

視覺是人與動(dòng)物之間最主要的感官。就人體活動(dòng)來說，視覺技術(shù)提供了周圍環(huán)境中所有物體運(yùn)動(dòng)的信號(hào)，除了周圍環(huán)境中物體自身的運(yùn)動(dòng)信號(hào)外，還含有很多的動(dòng)態(tài)控制信息以調(diào)整物體自身的動(dòng)態(tài)行為，使其與視覺信號(hào)中的環(huán)境要求相適應(yīng)。而排球，作為最經(jīng)典的視覺運(yùn)動(dòng)技術(shù)的同場競技對(duì)抗項(xiàng)目，排球選手擁有良好的視覺運(yùn)動(dòng)技術(shù)是在競賽中克敵制勝的一項(xiàng)關(guān)鍵因素。排球運(yùn)動(dòng)員能否注視發(fā)球運(yùn)動(dòng)情境中的有效部位和區(qū)域也是運(yùn)動(dòng)員預(yù)期能力的關(guān)鍵。因此，視覺搜索分配的合理性就決定了運(yùn)動(dòng)員預(yù)判發(fā)球落點(diǎn)準(zhǔn)確性的重要因素。同時(shí)，在運(yùn)動(dòng)技能學(xué)習(xí)的過程中，技巧性的動(dòng)作需要精確的空間與時(shí)間調(diào)控才能順利完成。研究表明，聽覺導(dǎo)引狀況下的節(jié)律性手指動(dòng)作在目標(biāo)信號(hào)與動(dòng)作間出現(xiàn)的吻合度較高，而視覺導(dǎo)引狀況下的吻合度則較聽覺導(dǎo)引差。但是，不同感覺信息是如何影響最終動(dòng)作表現(xiàn)的目前還不清楚，聽覺在運(yùn)動(dòng)控制中的作用也還需要進(jìn)一步探索。

4、結(jié)語

不同的運(yùn)動(dòng)技術(shù)之間在許多基礎(chǔ)環(huán)節(jié)以及細(xì)小環(huán)節(jié)等方面都存在著近似或相同的動(dòng)作方式，在實(shí)踐中彼此也會(huì)產(chǎn)生相互影響，而這種影響對(duì)運(yùn)動(dòng)技術(shù)的學(xué)習(xí)與提升可以有良性的影響，也可以有不良的影響。因此，在學(xué)習(xí)中要充分利用好的影響，規(guī)避不良影響，加速運(yùn)動(dòng)技能的形成。根據(jù)信息加工的觀點(diǎn)，感知就是對(duì)信息的感知，而視覺和聽覺則是對(duì)感知信號(hào)的組成及其含義的另一種理解；運(yùn)動(dòng)技術(shù)的掌握是建立在人類運(yùn)動(dòng)調(diào)控的感覺機(jī)制基礎(chǔ)上，而運(yùn)動(dòng)調(diào)控過程則是指人腦內(nèi)預(yù)先儲(chǔ)存的運(yùn)動(dòng)程序，在適當(dāng)?shù)倪\(yùn)動(dòng)參數(shù)影響下的能量釋放過程。通過研究感覺信息理論和運(yùn)動(dòng)技術(shù)控制實(shí)踐應(yīng)用，力求進(jìn)一步充實(shí)中國關(guān)于運(yùn)動(dòng)技術(shù)掌握和管理方面的知識(shí)與基礎(chǔ)理論內(nèi)涵，以促進(jìn)運(yùn)動(dòng)心理學(xué)與運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練學(xué)的理論和實(shí)踐向更高水平發(fā)展。