一、 訊息處理觀點(information processing)
訊息處理係指人類如何經由感覺器官接收、儲存及啟用訊息。整個歷程就如 同電腦一樣,刺激進來,進入中央處理系統後判讀訊息的性質,選擇必要的訊息 產生反應。而訊息從環境中經由一種或多種感覺器官的輸入,進入黑盒子模式中,
直到動作產生的輸出(Schmidt, 1998)。在黑盒子中則是必須經由三階段-刺激 辨識階段、反應選擇階段和反應程式階段,來執行訊息的處理和控制動作的過 程。
(一) 刺激辨識階段(stimulus-‐identification stage)
此階段主要是透過知覺機制的運作,去組織、確認感覺器官所接收到的訊息,
並且將訊息傳遞到決策機制。由於接收到的訊息相當複雜與繁多,因此知覺機制 必須能尋找動作技能所需要的線索和排除無關的干擾線索。此階段可分成二個步 驟:
1. 刺激偵測(stimulus detection):環境中的刺激傳入個體後,並將刺激 轉換成神經衝動傳送到大腦形成認知歷程。
2. 型態辨認(pattern recognition):當刺激輸入進大腦之後,個體便動用 以過去的知識與經驗等記憶,辨認出該刺激的型態。
(二) 反應選擇階段(response-‐selection stage)
個體根據貯存在長期記憶的知識、經驗與外在的環境條件,去選取最適當的 動作反應。此選取特殊動作計畫的控制單位被稱為「決策機制」。
(三) 反應程式階段(response-‐programming stage)
當個體確認刺激並選擇適當的反應後,隨即從長期記憶中提取、組織一運動 程式,完成最後的動作控制並引導肌肉做有順序的適當收縮,於最佳的時宜完成 該動作(林清和,2006)。
Adams(1971)提出的閉鎖環控制模式(cloced-loop)強調利用「回饋」的 方式(錯誤的認知與修正)來建立一特殊動作的知覺痕跡和記憶痕跡來解釋技能 表現。簡單來說,知覺痕跡就是一個參考值,藉由過去知覺動作的結果與回饋所 形成。經由不斷的修正動作後,此參考值會有最大的正確性,因而形成記憶痕跡,
換言之,記憶痕跡代表最正確的動作。但是,記憶痕跡要起始一個動作時,必須 等到第一個回饋到達中樞神經系統時,才能選擇執行動作的參數,因此閉鎖環無 法解釋一個新反應的成功表現,又侷限解釋在慢速、移動至定點性的動作(林清 和,2006)。
動作程式(motor program)是一位於中樞的抽象表徵,在程式中界定了技能 的基本細目。就像一組命令,經過下行脊髓中區,使肌肉收縮、關節移動(陳秀 惠,2000)。人類在進行運動學習期間,長期記憶中的記憶痕跡就慢慢地被蝕刻,
知覺記憶也逐近地被增強,這些儲存的痕跡一旦在人體需要時就會被喚起,以便 使用。以運動程式來解釋運動行為,讓人納悶的是人類的大腦是否真的可以容納 的了這麼龐大的程式,答案無從得知。
因此,Schmidt(1975)根據認知心理學上的基模理論,改進 Adams 理論的 缺點,整合了閉鎖環和開放環的特徵,提出間斷性運動技能的基模理論(schema)。 認為動作技能記憶表徵的形成是把一些動作以抽象的、有系統的方式儲存起來,
也認為形成運動基模要有四種訊息來源:1.有關初期狀況的訊息:一個有效的動 作要被執行,開始狀況的訊息必須被知曉,包括產生動作前的身體位置、四肢的 空間感、周圍環境的狀態與目標的距離等訊息。2.有關產生動作反應的特定規格 之訊息:在執行某一個動作時,有關肢體的方向、力量、速度,必須有其特定的 規格或參數,這些相關的參數訊息必須被儲存。3.有關動作反應的感覺結果:對
於動作反應的感覺結果通常發生在運動中或後,包括視覺的、聽覺的、本體感受 器的回饋等訊息。4.有關動作反應結果的訊息:對於動作結果的獲知,動作者被 告知動作反應結果與真正動作間的差異。這四種訊息暫時儲存在短期記憶中,經 過不同情境下的反覆練習,使這四種訊息產生連結,建立運動基模(林清和,
2006)。
基模理論認為,中樞神經系統為行為的主要控制系統,如同電腦的中央處理 器(CPU)一樣,在產生動作之前,已經有運動程式存在於中樞神經,只須將產 生動作所需的參數訊息輸入至中樞神經系統啟動該動作程式即可。而在學習新運 動時,則以產生動作相關訊息,強化回憶基模及辨識基模,以建立新運動程式。
運動程式之概念為在產生運動過程中,運動程式將動作所需要之訊息傳達至中樞 神經,再由已經建立之基模中找尋適當或相似之基模來產生動作。而這種類化程 式概念為變異練習之基礎,由不變特徵及可變參數所組成,不變特徵為同一種類 化運動程式中具有某些固定不變之特徵,而可變參數為同一類化運動程式中所控 制動作內可以調節改變的參數。
但是,基模理論對於新動作的產生是由類似的基模加以改正而形成新的基模,
在這種概念下類似基模修正之過程與新基模形成的過程過於抽象,兩種基模之間 的差距與間隔亦無明確分界的依據(王國連,2004)。
二、 動力系統理論觀點(dynamics systems)
當一個系統內的狀態隨著時間的流逝有所變化時,這個系統便是一個動力系 統。此理論不強調中樞神經就是動作控制與動作產生全然的主導者,認為動作是 由一個別化功能及肌肉和關節聯合運作的神經系統等次系統,因而動作能依環境 情況來呈現互動關係。在動力系統中,吸引子代表系統穩定的狀態,吸引周遭的 系統動力趨近(廖庭儀,2004)。人類運動控制中也存在著一些固有的吸引子,
像是慣用手、多肢段間穩定對稱的節奏;抑或是純熟的技能,像是職業籃球員無 論在定點、跑動中或有人攔阻的情況下皆能出手投籃且得分。
Bernstein 認為人是個自由度相當龐大的組合體,而中樞神經不可能逐一控制
肌肉、關節與可能的動作型態,因此個體會將動作自由度壓縮到最小、最容易控 制的單位,即稱為協調結構(成戎珠,1994)。而個體是如何達到降低自由度?
Bernstein 提出降低自由度的方法,其中之一就是建立元素間的關係,使原本各 自獨立的元素在同一條關係函數上,就能轉換成協調結構的型態並達到降低自由 度的效果(陳秀惠,2005)。人類面臨新的動作要求會凍結運動系統的自由度,
以解決多餘自由度的問題,而隨著對技能的熟練以功能性的組織運動系統中的自 由度所形成的協同結構(協調結構),確保動作能夠適應表現情境中的變化,因 而在行為上出現釋放自由度的情形。
Kugler, Kelso and Turvey 於 1980 年藉由數學函式說明協調、控制與技能的 內容與關係 (Newell,1985):
1. 協調
協調是一個將各種變數(A, B, C, .... X, Y, Z)限制在一定範圍並且賦予變數間 關係的函數形式,可以用f (A, B, C, .. X, Y, Z)的函數意義來表示協調的意義,而 變數也決定著函數在拓樸學上的特性。
2. 控制
代表在既有協調結構上確定方向、速度、力量等控制參數,亦即可賦予f (Ai,
%M&N««;U<V=W函數中各參數一個數值來控制動作。
3. 技能
技能就是I$L%M&N««;U<V=W之間各個變數與參數質的關係達到最 佳化的,以符合該技能項目的最理想型態,達到最有效率的作功。
簡單來說,動力系統理論的觀點所強調的動作控制方式為各個次系統的相互 作用,自我組織的控制模式例如說,當動作者要做出一個切球的擊球動作時,為 了控制擊球的結果以及和環境的互動,系統中的知覺和相關動作之段動作順序、
時宜、力量等次系統會出現調整,也就是自我組織的現象,並達成最後切球的揮 拍動作。