運動技能學習相關理論

一、閉鎖環理論

Adams 在 1971 年提出閉鎖環理論 (closed-loop theory) ，他認為人可以利用 各種感覺訊息的回饋功能控制長時間、持續性和慢速的動作技能，閉鎖環理論解 釋學習初期必須依賴其動作表現的回饋訊息形成一個參考值，利用此參考值，可 以一直修正錯誤的動作直到最接近真實動作，這個參考值形成的記憶痕跡代表最 正確的動作（林清和，1996）。記憶痕跡負責引發動作，而知覺痕跡，是負責動 作執行、控制與評估的機制，具有錯誤偵查與修正能力的功能，它會不斷地與正 確的參考值作比較並且修正動作，經由反覆的動作及回饋修正後達到完成動作之 最終目標 (Adams,1971)。但在 1993 年 Lankin,Hebert,與 Fairweather 指出閉鎖環 理論無法解釋第一次動作的產生和變異練習可以提高學習效果的現象，因為許多 動作技能學習的情境在實際運動情境當中，是可藉由變異練習來提升運動的技能，

而在快又複雜的運動技能中，在選擇動作參數前還要先經過回饋的歷程，反應時 間上是來不及的（林清和，1996）。

二、基模理論

閉鎖環理論在經過學者們檢視並提出質疑後，Schmidt 在 1975 年提出基模理 論。基模理論主要是以運動程式的觀點解釋動作的形成，認為中樞神經系統是行 為的主要控制系統，只須經由已建立的基模中尋找適當、類似的基模而產生動作。

Schmidt 認為要透過學習來發展此動作基模，而形成動作基模有四種訊息來源：

（一）初始狀態（initial condition）：執行動作前的訊息瞭解，包括動作前身體的 位置、四肢的空間感、周圍環境的狀態與目標距離等訊息。

（二）產生動作反應的特定性（response specification）：在執行某一動作時，有 關肢體的方向、力量、速度、必須有其特定的規格或參數，這些有相關的動作反

應參數必須被儲存。

（三）動作反應的感覺結果（sensory consequence）：對於動作反應的感覺結果通 常發生在運動中或運動後，包括視覺的、聲音的、本體感受器的回饋。

（四）動作反應的結果（response outcome ：也就是對動作結果的獲知，動作者 被告知動作反應與真正動作間的差異。

此四種訊息會暫時儲存在短期記憶中，經過不同情境下的反覆練習並以摘要 或抽象的方式產生連結，形成動作基模。其練習過程中所發展的動作基模有兩個 層次，第一種是回憶基模，第二種是再認基模，回憶基模主要負責動作的啟動，

藉由過去動作反應結果組成動作程式參數，在不同的練習情境，改變動作程式的 參數，產生不同的運動結果，若個體對某一類別的動作技能能夠建立穩固的回憶 基模，在面對新的運動情境時，便可根據回憶基模所提供的訊息決定動作參數，

發展出新的動作。再認基模主要是負責動作的控制，強調學習者在尚未完成動作 前就依據預期的感覺結果得知動作反應是否正確，也就是在過程中經由感覺的結 果與最後之結果互相比較，如果個體能建立穩固的再認基模，在面對新的反應情 境時，便能夠以內在感覺回饋預測、評估真實的外在動作結果，並可用來修正回 憶基模，而穩固的再認基模是透過不同的學習經驗，且要有足夠的訓練量與多樣 化練習經驗，才能夠建立(Schmidt, 1975)。如下圖：

圖 2-1. Schmidt 運動基模理論（引自林清和，1996）

三、動力系統取向理論

從不同的角度去探討動作學習，過去的動作學習理論總是以大腦中樞神經為 出發點，它支配了人類的一切行為動作，Bernstein (1967) 提出自由度問題，要 達到動作協調就必須先控制各肌細胞的自由度，要解決如此多的自由度問題，那 麼大腦中樞神經的工作量想必非常驚人，而要做出快且正確的反應動作，又必須 經過訊息的輸入、大腦處理，再由動器輸出的過程，這些動作可說是難上加難 （黃 嘉君、楊梓楣，2008）。因此動力系統觀點認為，人是一個複雜系統由許多次系 統組織而成，而大腦、脊髓、肌肉及骨骼等這些次系統又分別被分配在不同部位，

以「當區權宜」的關係存在(Turvey, 1990) 。Newell (1986) 指出：個體受有機 體的限制、環境限制與工作限制等三者交互作用的影響後，個體中的次系統經由 自我組織而形成一個最佳化的協調方式。此系統結構穩定在一偏好的情形下稱之 為吸引子（成戎珠，1994）。將一個人的整體動作表現視為一景觀，在學新動作 前會受個體的發展、經驗而有不同的景觀，而學習新的技能就像在一大片山谷景 觀中尋找正在學習該動作谷底吸引子的路，尋找就是練習，當你找到山谷，就代 表你已經靠近此動作的吸引子，經過不斷的練習山谷就會向下挖深，而此動作技 能就會更穩定（廖庭儀，2002）。而動作表現是一個動態且開放的系統，所以當 學習者的限制因時間而改變時，景觀的狀態也會跟著改變來表現出新體驗和獲得 新技能的影響（劉有德等，2010），如下圖：

圖 2-2. 吸引子景觀（引自 劉有德等，2010）

四、影響運動學習的因素

在動作學習的過程中，練習與回饋是兩項重要的因素（駱宗義、劉有德，2006），

如果反覆練習是成功運動表現的基本條件，則掌握學習過程中行為的變化就是有 效發揮練習效果的關鍵（陳秀惠、劉有德，2007），所以使用最有經濟又正確的 練習步驟，對運動技能的學習有著很大的影響。

就運動程式的觀點來設計不同的練習安排有兩種，一是讓個體學習相同的類 化動作程式，但去調整其參數，是動作內的干擾，屬於變異練習。二是讓個體學 習不同的類化動作程式，是動作間的干擾，屬於隨機練習（張智惠、卓俊伶，1997）。 在不同的練習安排對動作學習的影響，學者們認為變異練習讓學習者在練習中的 動作表現有所抑制，但有助於動作學習，能有較好的學習保留效果（林靜兒、卓 俊伶、張智惠、謝扶成，2003）。在高度背景干擾練習（隨機練習） 時，遠比低 背景干擾練習（集團練習）要來的有效果。李玉蘋（1997）做了情境干擾對三種 倒立技能的學習效果的實驗，其結果顯示高程度之情境干擾在學習頭手、瑜珈及 對牆手倒立動作技能後遷移到學習正面側手翻的動作技能和一周後保留的成績 最佳。高情境干擾練習和變異練習可被視為對知覺運動景觀的頻繁干擾，練習一 組技能需要動作系統不停的搜尋和重新組織，這樣迫使學習者不斷去適應自己的 動作型態，可能會造成運動景觀不穩定，但在長期練習下學習效益自然產生

（Davids, Button, & Bennett,2007）。