漢字草書連寫之個體與工作限制
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(3) 漢字草書連寫之個體與工作限制 2012 年 8 月 研 究 生：施長志 指導教授：楊梓楣. 摘. 要. 協調受到動作者屬性及外在條件制約所影響，亦即個體、工作與環境限制，三者交 互作用引致個體最適化協調之產出。本研究立基於動作協調觀點，欲藉由個體與工作限 制之操弄，探究兩者對於書寫表現之影響。本研究招募 36 名未受書法相關專業訓練之 成人參與者，依書寫者執筆手與書寫姿勢分為：右慣用手非迴腕書寫者、左慣用手迴腕 書寫者以及左慣用手非迴腕書寫者三種書寫者類型，每組 12 名；相依變項為書寫工具 筆尖性質（硬筆與軟筆）及執筆手（慣用手與非慣用手），於不同書寫情境下進行漢字 草書連筆書寫任務，分析書寫樣本與六自由度磁力追蹤儀所記錄之資料，以 3（組別）x 2（筆尖性質）x 2（執筆手）混合設計三因子變異數分析，後二因子為重複量數，針對 每秒書寫面積、各關節交叉相關係數與關節角度變異進行統計考驗，檢證書寫表現與肢 體內協調形式的變化與差異。結果顯示書寫者類型、筆尖性質與執筆手會交互影響書寫 表現，不同書寫者類型與執筆手會有不同之動作協調形式，不同書寫工具會引致協調形 式之改變。. 關鍵詞：書寫、毛筆、書寫姿勢、協調. iii.
(4) Organism constraint and task constraints of consecutive Chinese cursive writing August, 2012 Joseph Chang-Chih Shih Advisor: Melvin Chih-Mei Yang ABSTRACT Coordination is affected by the property of the organism and external conditions, that is, organism, task, and environment constraints would interact with one another to induce the production of the most appropriate coordination. This research based on the movement coordination viewpoint. Organism and task constraints were manipulated to explore how the writing performances were influenced. Thirty-six healthy adults who were not well-trained in Chinese calligraphic skills were recruited. According to the writing dominant-hand and the writing posture, the 36 participants were classified into three groups: (1) right-handed non-inverter, (2) left-handed non-inverter, and (3) left-handed inverter. The repeated dependent variables include the characteristic of the pen-tip (hard and soft) and writing hand (dominant and non-dominant hand). Participants were required to perform the straight-line Chinese cursive-writing task under different writing conditions. The writing sample and the position data recorded by the Polhemus Liberty were analyzed. In order to find the differences of writing performances and the changes of intra-limb coordination patterns, the writing square measured per second, cross-correlation coefficient of target joints, and the variability of the joint degrees were statistically analyzed by mixed-designed three-way ANOVAs: 3 (groups) x 2 (pen-tip properties) x 2 (writing hands). The later two factors were repeated measures. The results showed that the types of the writer, the characteristic of the pen-tip, and the writing hand would interact to influence the writing performance. Different were found in movement coordination pattern among different groups and writing hands. Writing tools would induce the coordination pattern to change.. Keywords: handwriting, Chinese writing brush, writing posture, coordination. iv.
(5) 謝. 誌. 終於到了一本論文最簡單也最困難的一部份；說它簡單，無非是因為它無關乎於學 術研究的邏輯與嚴整性，可以隨心所欲恣性發揮，說它困難，實在是因為假若沒有先前 多少日以繼夜焚膏繼晷的努力，哪有機會在此時此刻裝作煞有其事的模樣，敲打著這本 論文的最後幾個字。從建立一個 word 檔開始，走筆至今，前後歷時一年半載，一段不 算長也不算短的時間，我盡可能不談相對論，因為日子裡的酸甜苦辣總讓我三年的學術 生涯過得忽快忽慢，然而，真要寫些感謝的話，就偏想以陳之藩先生從愛因斯坦身上所 領會的覺悟：「需要感謝的人太多了，就感謝天罷。」一言概括，然而呀然而，在一篇 謝誌裡謝天，稱得上是一種逃避，那就言歸正傳吧。 首先對每位參與本次實驗的參與者致上最高謝意，尤其是協助招募參與者的各位， 沒有你們熱情的加入，我的實驗難以順利完成，也感謝”Mr. Liberty”在瀕臨掛點前的苦 撐，讓我可能成為第一個感謝實驗儀器的研究生；其次感謝 TGIT 的夥伴們：尚武學長 在儀器設定的視訊教學，雖然終究沒能派上用場；麗晶、國威、嘉音與銘仁幾位學長姊 在學術生涯上的經驗分享，讓我在迷惘中堅定志向；感謝一門三傑的兄弟檔－嘉君、嘉 笙與嘉彬學長在學術上的砥礪，特別是同為中教大校友的嘉君學長在統計軟體實務的教 導；丁良學長樹立待人處事好榜樣；鳴遠是打球時的好對手與好搭檔；詩薇、安婕、溫 旬三位女孩為實驗室帶來歡笑與朝氣；以及高中好友威憲在資料分析上所提供的協助。 致謝口試委員賴世烱教授對於論文內容的指正，並鼓勵我繼續朝夢想邁進；卓俊伶教授 平時的照顧與惕勵，感激之情點滴在心；更得銘謝恩師楊梓楣教授在學術、待人接物， 甚至是便條紙上遣字用詞的細心指導與諄諄教誨，您利銳的思判、豐富的學養與開闊的 襟懷，讓我感興趣的研究課題不因領域刻板限制而顯得窒礙難行。 最後感謝我的家人－老爸、老媽以及幫忙輸入資料的老姊，你們一直是我最大的支 柱，讓我無憂無慮地投入研究所課業，在我無助時提供最溫暖的鼓勵，疲累時給予最親 切的撫慰，我由衷地感到慶幸與感激，我愛你們！. 施長志 v. 謹誌 2012 年 8 月.
(6) 目. 次. 國立臺灣師範大學體育學系碩士論文通過簽名表............................................................i 論文授權書......................................................................................................... ..................ii 中文摘要..............................................................................................................................iii 英文摘要..............................................................................................................................iv 謝誌.......................................................................................................................................v 目次......................................................................................................................................vi 表次......................................................................................................................................viii 圖次............................................................................................................................................ix. 第壹章. 緒論.......……………………........………………………………….1. 第一節. 問題背景…………...................………………………………………1. 第二節. 研究問題……………....................………………………………..… 7. 第三節. 研究基本假定與限制…………….......................…..…………………7. 第四節. 名詞解釋………………........................……………………………..…8. 第五節. 研究重要性.……...........................………………………………..…11. 第貳章. 文獻探討……....................……………………………………….12. 第一節. 類書寫動作相關文獻……........................……………………..………12. 第二節. 書寫動作之非線性特質與變異性…..........................…………………..14. 第三節. 書寫表現的測量………………..........................………………………..16. 第四節. 書寫動作之個體與工作限制….........................…...….………………..17. 第五節. 文獻小結………………..........................………………………………..22. 第六節. 假說…....…………………………………….......................…………….22 vi.
(7) 第參章. 研究方法……..……..............…………………………………….23. 第一節. 實驗參與者………………..........................……..………………………23. 第二節. 實驗器材………………..........................……..…………………………23. 第三節. 實驗場地佈置…………..........................…………………………….….24. 第四節. 實驗設計與工作…………………..........................……………………..25. 第五節. 實驗流程………………………...........................……………………….26. 第六節. 資料處理與分析……………...........................………………………….27. 第肆章. 結果與討論….…....................…………………………………….29. 第一節. 書寫表現….....………..........................…………………………….….29. 第二節. 肢體內協調………….........................…………..………………………47. 第三節. 綜合討論....………….........................…………..………………………83. 第伍章. 結論與建議……....…….................……………………………….86. 第一節. 結論..……....…….........................………………………………….….86. 第二節. 建議..…………......................…..………………………………….….8 6. 參考文獻………....………….........………………………..………………...88 附錄…….………………........………………………..………………..…...94 附錄一. 慣用手問卷………………........................…………………………..9 4. 附錄二. 參與者須知暨實驗同意書……........................…..……………..…....95. 附錄三. 練習範本－「水」字…..........................……………………....……..96. 附錄四. 練習範本－「去」字……......................………………….....………..97. vii.
(8) 表. 次. 表 1 各組以慣用手與非慣用手書寫時之腕、肘關節角度變異-「水」字...82. viii.
(9) 圖. 次. 圖 1 迴腕姿勢..................................................................................................10 圖 2 非迴腕姿勢..............................................................................................10 圖 3 場地佈置圖-1...........................................................................................25 圖 4 場地佈置圖-2...........................................................................................25 圖 5 場地佈置圖-3...........................................................................................25 圖 6 場地佈置圖-4...........................................................................................25 圖 7 右慣用手非迴腕書寫者每秒書寫面積之筆尖性質與執筆手因子交互 作用-「水」字..........................................................................................30 圖 8 硬筆書寫情境每秒書寫面積之書寫者類型與執筆手因子交互作用 -「水」字..................................................................................................31 圖 9 每秒書寫面積之書寫者類型與執筆手因子交互作用-「去」字.........32 圖 10 書寫面積之筆尖性質與執筆手交互作用-「水」字...........................36 圖 11 書寫面積之筆尖性質與執筆手交互作用-「去」字...........................37 圖 12 右慣用手非迴腕書寫者書寫時間之筆尖性質與執筆手交互作用-「水」 字............................................................................................................39 圖 13 軟筆書寫情境書寫時間之書寫者類型與執筆手交互作用-「水」字...40 圖 14 硬筆書寫情境書寫時間之書寫者類型與執筆手交互作用-「水」字...41 ix.
(10) 圖 15 非慣用手書寫情境書寫時間之書寫者類型與筆尖性質交互作用-「水」 字............................................................................................................42 圖 16 書寫時間之書寫者類型與筆尖性質交互作用-「去」字....................43 圖 17 書寫時間之書寫者類型與執筆手交互作用-「去」字........................44 圖 18 筆尖－尺骨莖突 Y 軸交叉相關係數之書寫者類型與執筆手交互作用 -「水」字...............................................................................................48 圖 19 右慣用手非迴腕書寫者尺骨莖突－肱外上髁 Y 軸交叉相關係數之筆 尖類型與執筆手交互作用-「水」字....................................................49 圖 20 軟筆書寫情境尺骨莖突－肱外上髁 Y 軸交叉相關係數之書寫者類型 與執筆手交互作用-「水」字................................................................50 圖 21 硬筆書寫情境尺骨莖突－肱外上髁 Y 軸交叉相關係數之書寫者類型 與執筆手交互作用-「水」字................................................................51 圖 22 慣用手書寫情境尺骨莖突－肱外上髁 Y 軸交叉相關係數之書寫者類 型與筆尖性質交互作用-「水」字........................................................52 圖 23 肱外上髁－肩峰 Y 軸交叉相關係數之書寫者類型與執筆手交互作用 -「水」字...............................................................................................53 圖 24 尺骨莖突－肱外上髁 Y 軸交叉相關係數之書寫者類型與執筆手交互 作用-「去」字.......................................................................................55 圖 25 肱外上髁－肩峰 Y 軸交叉相關係數之書寫者類型與執筆手交互作用 x.
(11) -「去」字...............................................................................................56 圖 26 筆尖－尺骨莖突 X 軸交叉相關係數之書寫者類型與執筆手交互作用 -「水」字...............................................................................................59 圖 27 筆尖－尺骨莖突 X 軸交叉相關係數之筆尖性質與執筆手交互作用 -「水」字...............................................................................................59 圖 28 尺骨莖突－肱外上髁 X 軸交叉相關係數之書寫者類型與執筆手交互 作用-「水」字.......................................................................................61 圖 29 尺骨莖突－肱外上髁 X 軸交叉相關係數之筆尖性質與執筆手交互作 用-「水」字...........................................................................................61 圖 30 右慣用手非迴腕書寫者肱外上髁－肩峰 X 軸交叉相關係數之筆尖性 質與執筆手交互作用-「水」字............................................................62 圖 31 軟筆書寫情境肱外上髁－肩峰 X 軸交叉相關係數之書寫者類型與執 筆手交互作用-「水」字.......................................................................64 圖 32 右慣用手非迴腕書寫者筆尖－尺骨莖突 X 軸交叉相關係數之筆尖性 質與執筆手交互作用-「去」字...........................................................65 圖 33 左慣用手非迴腕書寫者筆尖－尺骨莖突 X 軸交叉相關係數之筆尖性 質與執筆手交互作用-「去」字...........................................................66 圖 34 硬筆書寫情境筆尖－尺骨莖突 X 軸交叉相關係數之書寫者類型與執 筆手交互作用-「去」字.......................................................................67 xi.
(12) 圖 35 慣用手執筆情境筆尖－尺骨莖突 X 軸交叉相關係數之書寫者類型與 筆尖性質交互作用-「去」字..............................................................68 圖 36 非慣用手執筆情境筆尖－尺骨莖突 X 軸交叉相關係數之書寫者類型 與筆尖性質交互作用-「去」字...........................................................69 圖 37 尺骨莖突－肱外上髁 X 軸交叉相關係數之書寫者類型與執筆手交互 作用-「去」字.......................................................................................70 圖 38 尺骨莖突－肱外上髁 X 軸交叉相關係數之筆尖性質與執筆手交互作 用-「去」字.. ........................................................................................71 圖 39 筆尖－尺骨莖突交叉相關（Y 軸）....................................................72 圖 40 筆尖－尺骨莖突交叉相關（X 軸）....................................................73 圖 41 腕關節角度變異之書寫者類型與執筆手交互作用-「水」字...........74 圖 42 左慣用手非迴腕書寫者腕關節角度變異之筆尖性質與執筆手交互作 用-「去」字...........................................................................................75 圖 43 左慣用手迴腕書寫者腕關節角度變異之筆尖性質與執筆手交互作用 -「去」字...............................................................................................76 圖 44 硬筆書寫情境腕關節角度變異之書寫者類型與執筆手交互作用-「去」 字............................................................................................................77 圖 45 慣用手書寫情境腕關節角度變異之書寫者類型與筆尖性質交互作用 -「去」字...............................................................................................78 xii.
(13) 圖 46 肘關節角度變異之書寫者類型與執筆手交互作用－「水」字..........80 圖 47 肘關節角度變異之書寫者類型與執筆手交互作用－「去」字..........81. xiii.
(14) 1. 第壹章. 緒論. 為應付生存所需，個體必須產生各式各樣的行動以達維生之功能性目的，如跑、跳 等；隨文明進展，在滿足基本生理需求後，人類更發展了許多藝術活動，比如歌劇、演 奏、繪畫、書法等，這些不盡相同的動作形態的共通點是個體在執行動作時，必須有效 率地協調各身體肢段，以達成所欲追求的功能性目的。本研究旨在探究個體於本身條件 制約下，與工作限制交互作用，對於書寫動作協調產生之影響。本章內容包括：第一節、 問題背景；第二節、研究問題；第三節、研究基本假定與限制；第四節、名詞解釋；以 及第五節、研究重要性。. 第一節 問題背景 動物體所展現出的動作類型極為眾多，不同動作器 (effector) 之間如何彼此共動達 成某功能性目的，一直是動作行為學研究者所關注的研究課題。 「訊息處理觀點」(information-processing perspective) 認為動作的產出係由中樞神 經系統 (CNS) 全權地掌控，個體藉由此中樞機制，從記憶庫裡提取動作程式 (motor program)，執行程式並控制特定肌肉或關節完成動作表現。動作程式是為一種內在表徵 (internal representation)，係一系列動作的命令，個體由感覺系統接收外界刺激，經刺激 確認 (stimulus identification)、反應選擇 (response selection) 以及反應編序 (response programming) 三個步驟產出動作 (Schmidt & Lee, 2005)；換言之，早在動作開始之前動 作程式已組織完成，一旦動作程式已被預設好，產出的動作也就被決定了。動作協調觀 點對訊息處理觀點提出批判，認為若動作係由單一系統擔負全責，這就好比腦中有一個 小人 (homunculus) 必須應付極其大量的工作負荷，且假若此概念為真，那麼又是誰操 控著腦中小人？不斷延伸的結果，似乎會有著無窮無盡的腦中小人。 俄羅斯生理學家 Bernstein 最早提出了「自由度的問題」 (the problems of the degrees of freedom) －亦被稱為「Bernstein's Problem」，係為動作控制相關議題的一大創見，但.
(15) 2. 受限於使用之文字系統，直到 1967 年英譯本問世後，這份研究成果才得以流傳。個體 內有無數個細胞，細胞形成組織，組織形成器官，不同的器官又進一步聯合形成系統， Bernstein (1967) 認為不論從哪一層次觀之，都存有若干或無數個自由度，若欲使彼此之 間能有效率地合作以完成工作任務，則存在個體內大量自由度的問題必須加以解決；單 以動作的產出與執行而言，其認為人體構造甚是複雜，包含相當龐雜的力學自由度，若 欲使個體能有效率地執行動作，則須適度減低存於肢段間的眾多自由度，並指稱：「the coordination of a movement is the process of mastering redundant degrees of freedom of the moving organ, in other words, its conversion to a controllable system」(p. 127)。 根據英文字典，「協調」被定義為：「the harmonious functioning of parts for effective results」(Coordination, n.d.)，也就是各單位間能夠和諧共動以求效率的產出結果。然而， 洪朝欽（1999）認為傳統科學觀係為化約論 (reductionism) 與決定論 (determinism) 的 哲學觀，所追求的是秩序 (order) 的本質，是具有規律且穩定的一種特質；化約論指稱 事物皆具有可化約性，整體特性分別埋藏於各組成成份之中，可透過拆解，以各點擊破 的方式去推知整體；決定論意指系統中沒有任何隨機的 (random) 成份，一切都是確定 的，而線性方程式 (linear equation) 正滿足了這樣的科學哲學觀。試想，如果化約論為 真，那麼各部份被切割後還存在著所謂的關係嗎？那協調又如何產生？顯然地，面對協 調問題，化約論似乎不是剖析真相最理想的一把刀。於是，複雜系統 (complex systems) 的概念被引入；湯偉君、邱美虹（2007）認為複雜系統具有以下特質：(一) 多層次：組 成成份異質，有不同層次之分，即系統是由至少兩個以上的次系統 (subsystem) 所組構 而成；(二) 突現 (emerging) 與非線性 (nonlinear)：突現意指某現象不可預期的發生， 現象的發生是各次系統之間交互作用之結果，因改變是非線性，整體不等同於部份的總 和，當部份改變超過一定閾值後便會發生突現，這種非線性難以預測的特質就是「混沌」 (chaos)，但混沌並非全然雜亂無章，而是亂中有序，碎形 (fractal) 結構即為一例；(三) 動態的 (dynamic)：隨時間而改變，肇因於次系統之間彼此不斷的交互作用；(四) 自我 組織 (self-organization)：系統運作所產生的現象係各次系統間互動後的結果，並無一個 主導者控制整個系統運行，而是透過自我組織機制進行運作。舉例來說，颱風形成是由.
(16) 3. 地球自轉產生的科氏力、空氣特性（氣流、氣溫、氣壓）以及地形等次系統交互作用的 結果，從原先的低氣壓氣團忽地產生旺盛對流作用，並形成颱風眼結構，此即為颱風的 突現，整個發展過程呈非線性，假若此低壓帶出現於陸地附近之海域，那也可能因為缺 乏地形與水氣等條件而無法形成颱風，所以牽涉其中的次系統眾多，是多重因果，也意 味著難以預測，無任何單一因子主宰了颱風的生成消失以及強弱、走向，類似現象如冰 雹、龍捲風或地震的發生等。 Turvey (1990) 針 對 Bernstein's Problem 指 出 ：（ 一 ） 動 作 係 為 分 散 式 的 建 構 (distributed construction of movements)：協調狀態並非由單一次系統所決定，而是由許多 次系統交互作用，以當區權宜 (local expediencies) 的方式產出動作，這個概念否決傳統 訊息處理觀點，由中樞神經系統全權負責動作執行之想法，中樞神經僅是眾多次系統之 一，無法單獨決定所有動作指令，此觀點正符合複雜系統的多層次特徵；（二）行動計 劃之不明確性 (indefiniteness of action plans)：意指執行動作時，所擬的計劃是功能性取 向，抽象而不具體，因為不同自由度，亦即不同的肢段組合可達成同一目的，相同自由 度也可藉由另一方式達到不同之工作目標；所以個體只需決定某功能性目的，次系統便 能依此彈性募集 (softly assemble) 以完成動作目標，此即複雜系統中自我組織的概念； (三) 控制彈簧模式 (spring model of control)：或稱質量－彈簧系統 (mass-spring system) (Tuller, Turvey, & Fitch, 1982)，類似於不明確行動計劃，指稱動作者僅需知悉動作的終 點（某一功能性目的），不需在乎起點或一開始的條件為何，也不需任何外在的控制， 便能完成動作，在一定彈性限度內，彈簧可自我調節。 動作的產出係個體次系統依某功能性目的彈性招募執行之結果，是故，變異在所難 免，Newell and Corcos (1993) 認為動作的變異性 (variability) 不僅存在於生物體之間， 個體內也存有變異性，Newell and Slifkin (1998) 認為變異性是個體行為的自然特徵，事 實上，沒有兩個動作會是完全一樣，即便機械性工具也是如此，很多時候，動作過程的 變異也同時造成動作結果的不穩定，然而動作變異性的增加，不必然使動作表現產生退 化（賴世烱、卓俊伶，2000）。過去動作行為相關研究將變異性視為一種噪音 (noise)， 常以動作結果之標準差 (standard deviation, SD) 數據作為代表，並期望此變異性盡可能.
(17) 4. 減到最小，避免干擾實驗數據；實際上，變異可能不僅來自於隨機 (stochastic) 而不具 意義的雜訊，更包含決定性的 (deterministic) 特質，亦即混沌的 (chaotic) 結構性變異， 此變異具訊息功能，會受某些特定因子影響而產生變化，如速度或施力等，Carlton and Newell (1993) 認為變異性可更精確分為：空間變異、時間變異與力量變異，本研究試 圖透過漢字書寫動作變異性說明肢體內協調之現象。 書寫 (handwriting) 是常被使用的動作技能，即便電腦已漸普及，書寫仍被依賴。 書寫，如行走，奔跑以至於彈琴等，都是屬於連續地節奏性動作，皆以類似的方式表現 整個動作形式，執行動作的肢體不全然是意識控制，而是遵照物理原則，猶如非線性的 擺盪器 (non-linear oscillator) (Kelso, Holt, Rubin, & Kugler, 1981)，執筆書寫需要各受動 器間複雜的協調 (Latash, Danion, Scholz, Zatsiorsky, & Schöner, 2003)，而受動器間並非 各自獨立運作，彼此協同運作形成「連結擺盪器」(coupled oscillator)。Hollerbach (1981) 認為書寫成品可被視為受擺盪限制調整的過程，並提出書寫的擺盪器理論 (oscillation theory of handwriting)，立基於彈簧肌肉模式 (spring muscle model)，垂直擺盪系統決定 了字高，水平擺盪系統則藉由相位 (phase) 與振幅 (amplitude) 的調整負責控制字形， 並提出字形是否為透過認知系統表徵（如：語言系統）來控制之反思。 Berninger (1994) 認為書寫不單僅是一個純粹的動作技巧，而是一種結合數個認知 與動作過程整合的「手寫語言」(language by hand)，儘管在教育領域強調的是關於語文 認知能力－亦即寫作時之文章組構品質的部份，仍抹煞不了書寫時運筆動作之必須； Medwell and Wray (2007) 綜整過去相關研究後，提出高度自動化 (automaticity) 的運筆 能力有助於提升文章撰寫品質之看法，也顯示出書寫動作之重要性，是故本研究亟欲以 動作協調觀點剖析書寫動作如何被表現。 Kugler, Kelso, and Turvey (1980) 試 以 函 數 (function) 的 概 念 ， 對 「 協 調 」 (coordination)、 「控制」 (control) 與「技能」 (skill) 進行定義，認為「協調」是「限制 (constrain) 潛在自由變項並使之轉變為一行為單位 (behavior unit) 之函數」，這些潛在 的自由變項其實就是眾多的組成分子，透過整合，使各變項之間彼此牽制與連動，而不 再是單一存在的自由度，換言之，就是將紛雜的自由度減低；「控制」是「協調函數參.
(18) 5. 數化的過程」，即將協調函數中的各個變項分別賦予某數值，其中可能含括了位移、速 度、角度等數值，甚是關於某些認知的成份；而「技能」則是「賦予各個控制變項一個 最佳值」，這表示個體能夠以最有效率的方式執行動作以達成目的；這些為數眾多的函 數變項，可依其屬性被另分為：必要的與非必要的兩種類別，「必要變項」 (essential variables) 決定了此一協調函數的「拓樸屬性」(topological property)，而「非必要變項」 (non-essential variables) 則造成協調函數整體數值上的改變；這兩者之別會隨著情境不 同而改變。假若個體如訊息處理觀點所述，是以動作程式引致動作產生，那麼同一個體 之慣用手 (dominant hand) 與非慣用手 (non-dominant hand) 動作表現不應有如此大的 差異，類似動作卻有著不同的拓樸性質。 Kugler et al. (1980) 認為自由度問題可藉由一個「肌肉連結」 (muscle linkage) 的概 念解決，或稱之為「協調架構」(coordinative structure)，也就是將為數眾多的獨立肌肉 彼此連結為一組肌肉群，形成一個集合體 (collection)，實際形成協調架構並不一定是實 體上真正彼此相連的肌肉，協調架構的產生，其實是來自於各種限制對行動的影響，更 精確來說，這種限制扮演某種規範或是引導的作用，透過此機制，個體能將各個或數個 次系統透過自我組織機制彼此連結，大量減低自由度。Turvey, Fitch, and Tuller (1982) 提 出限制等式 (equation of constraint) (df＝ND−C；df＝自由度；N＝元素個數；D＝維度； C＝限制)，闡明個體如何藉由限制降低自由度。 Newell (1986) 認為協調受「有機體」 (organism)、「工作」 (task) 與「環境」 (environment) 三種限制的影響：(一) 「有機體限制」是存於個體內的限制，亦稱為「個 體限制」 ，是關乎於動作者特徵，依 Kugler et al. (1980) 對於限制之分類，可細分為相對 時間獨立 (relatively time independent) 的「結構性限制」 (structural constraint)，如短時 間之內變動相對較小的身高、腿長等，以及相對時間相依 (relatively time dependent) 的 「功能性限制」 (functional constraint)，如內分泌系統或是突觸連結等。Clark (1995) 提 出個體限制不應侷限於個體有形的部份，個體的認知、情緒及心理層面等，都應屬個體 限制的一部份，Williams, Davis, and Williams (1999) 也認為有機體限制含括身體、情感 及認知三個部份；(二) 「工作限制」反映了活動規則所產生的限制，易於操弄，相較於.
(19) 6. 環境限制更具有特定性 (Williams et al., 1999)，如工作目標、規則或使用工具等，如書 寫速度的要求、使用紙張與筆尖性質等；(三) 「環境限制」是較難操控且多是相對時間 獨立的限制，如重力、溫溼度或場地材質等。Clark (1995) 認為環境限制除可見之物理 環境外，更應包含社會文化 (socio-cultural) 環境，同一動作在不同文化背景下有不同意 涵，同一意念在不同文化背景下可能由不同動作形式所表達，Williams et al. (1999) 認為 環境限制係以能量流 (energy flow) 的形式，如聲光透過個體感覺系統傳遞給動作者。 這些限制係為可能影響整個系統行為之因子 (factor)，即協調函數中所指稱的「自由變 項」，個體最適化協調之產出則來自於個體、工作與環境限制交互作用的結果，然而三 者對協調的影響則因情境不同而改變，在一系統中，足以造成系統發生非線性轉換現象 之限制因子，稱為「控制參數」 (control parameter)，如速度因子（屬工作限制）即為馬 步態轉換之控制參數，是為一必要變項，而整個系統則可藉由一個或數個「次序參數」 (order parameter)，亦稱「集合變項」 (collective variables)，來加以描述 (Haken, 1977)， 係屬非必要變項；個體藉由三種限制的交互作用，使得各次系統藉由自我組織的機制產 生新的動作形式，這種非線性地動作形式轉移 (transition) 常可被觀察到，Beek, Peper, and Stegeman (1995) 提出吸引子 (attractor) 的概念用以說明協調形式的移轉現象，意指 某一狀態對於某系統之動態行為穩定性 (stability) 具有吸引力，此系統藉由內在成份與 外在條件交互作用以尋求偏好行為模式，吸引井 (well) 深度決定吸引力之大小，常見 的動作行為系統中可能具有多重吸引子，依其行為特性可分為：(一) 點吸引子 (point attractor)，單一穩定狀態，如不倒翁即是典型；(二) 週期性吸引子 (periodic attractor)， 足夠的時間尺度 (time scale) 下，動態行為具週期性，經固定時間週期後，系統重現同 一狀態值，如行星運行；(三) 準週期性吸引子 (quasi-periodic attractor)，類似於週期性 吸引子的概念，幾乎但不全相同地再現類似的狀態值，如彗星軌跡因質量較小，較易受 外界擾動，呈現出近似但不盡相同的準週期性軌跡；(四) 混沌吸引子 (chaotic attrctor)， 或為奇異吸引子 (strange attractor)，非線性、不可預測但穩定，亂中有序。當各次系統 持續地隨時間推演，不斷地進行交互作用，系統受擾動而趨於不穩定，原展現的吸引狀 態，即某動作形式，會在某一或某些次系統受擾動超過一定閾值後崩解，而使之落入另.
(20) 7. 一吸引狀態，於是便發生協調形式的轉移 (transition)，亦即動作形式產生改變。 在限制對於書寫動作協調影響之方面，Newell and Van Emmerik (1989) 與 Van Emmerik and Newell (1990) 先後利用書寫與描繪 (draw) 動作探究個體與工作限制對於 協調之影響，利用交叉相關統計考驗，以質化與量化方式，說明個體協調形式之轉變， 兩實驗結果皆證實了 Newell (1986) 所提出的假說：協調受到個體、工作與環境限制之 交互影響。 根據以上相關理論背景與實驗確知，個體、工作與環境限制對協調形式之轉變扮演 相當重要的角色。社會文化也是影響個體協調的環境限制之一 (Clark, 1995)，過去研究 利用漢字系統作為媒介者仍寡，是故本研究以漢文化特有的書法草書字形為範本，加入 今人相對不熟悉的書寫工具－毛筆（墨水筆），藉由書寫者類型、書寫工具與執筆手之 操弄，進一步檢證個體與工作限制對書寫動作及各受動器間協調形式之影響。. 第二節 研究問題 基於動作協調觀點之理論背景及過去書寫相關議題之研究，本研究提出以下四個研 究問題： (一) 不同書寫者類型是否有不同書寫表現與肢體內協調形式？ (二) 筆尖性質是否影響書寫表現與肢體內協調形式？ (三) 不同執筆手是否造成不同的書寫表現與肢體內協調形式？ (四) 書寫者類型、筆尖性質、執筆手是否交互影響書寫表現，並有不同的肢體內協 調形式？. 第三節 研究基本假定與限制 本研究係採協調觀點，針對實驗結果進行探究，此一研究手段假定系統之行為是由 組成系統 (component systems) 聚合而成，亦即整體之行為是各次系統（此稱之組成系 統）互動之結果，此些組成系統會因應功能性需求與情境制約而重組 (Thelen & Ulrich,.
(21) 8. 1991)。研究者假定： （一）實驗參與者書寫經驗類似，參與者可能採取之書寫策略不影 響書寫表現與肢體內協調，並能依實驗要求，以平時書寫動作形式，書寫正確字形，並 流暢地完成書寫動作；（二）書寫時指關節造成之腕關節角度變異遠小於實際腕關節擺 動造成之變異，故不影響腕關節角度變異值之計算。 受樣本個數相對較少所限，本研究未募集右慣用手迴腕書寫者，並為避免人為強力 介入造成之影響，亦無招募左慣用手右手書寫者；受限於攝影設備，書寫時間之計算誤 差界於±333ms (30Hz)；書寫長度與書寫平均寬度量測工具最小計至 0.1cm；另外，漢字 草書字形甚眾，形貌不一，本研究僅選取其中兩字（水、去）作為探討標的，並非代表 漢字草書全體性質。. 第四節 名詞解釋 本章節針對動作協調觀點與研究重要名詞與操作型定義作明確的定義與闡釋，包含： 一、協調；二、肢體內協調；三、慣用手；四、手慣用性；五、迴腕位置；六、迴腕書 寫者以及七、書寫。. 一、協調 (coordination) Bernstein (1967) 認為協調係掌握眾多的自由度，並使之轉變為一個可控系統的過程， 個體經凍結自由度、解放自由度與利用反作用力之階段進程，最終達成動作協調之狀態； Kugler, Kelso, and Turvey (1980) 以為協調是限制潛在自由變項並使之轉變為一行為單 位之函數。本研究定義協調為個體、環境及工作限制交互作用達成功能性目的之過程。. 二、肢體內協調 (intra-limb coordination) 本研究中，肢體內協調係指動作者受個體、環境及工作限制交互作用達成功能性目 的之過程，各肢段與各關節間的相對關係。本研究將肢體內協調定義為個體進行書寫時， 執筆手各關節位置相對關係以及關節角度變異情形，其中腕關節角度定義為「筆尖－尺.
(22) 9. 骨莖突－肱外上髁」所形成之夾角、肘關節角度定義為「尺骨莖突－肱外上髁－肩峰」 所形成夾角。. 三、慣用手 (dominant hand) 慣用手係指個體執行某一手部相關動作時慣以使用之手，如書寫、執拍或丟擲等動 作，可能是右手、左手或是兩手皆可；本研究慣用手係指實驗參與者慣於執筆書寫之手， 相反地，另一手則定義為非慣用手 (non-dominant hand)。. 四、手慣用性 (hand preference or handedness) Annett (2009) 認為手慣用性是一種會受到基因與社會文化影響的人類生物特徵。手 慣用性為個體執行手部相關動作時，使用手的整體趨勢，非僅限於單一手部參與動作； Rigal (1992) 認為判定手慣性應將表現與偏好同時納入考量，擇一採用時應以手部效率 測驗 (hand-efficiency test) 為主，傳統慣為採用的問卷法為輔，但此作法較為費時耗力， 是故本研究以 Coren (1992) 慣用手問卷中文版作為主要調查依據，依問卷分數由高至低 （詳見附錄一）所代表之側化程度，可分為： （一）強右慣用性 (strongly right-handed)： 33-36 分、 （二）中右慣用性 (moderately right-handed)：29-32 分、 （三）弱右慣用性 (weakly right-handed)：25-28 分，以及（四）混合慣用性 (ambidextrous)：24 分、（五）弱左慣 用性 (weakly left-handed)：20-23 分、（六）中左慣用性 (moderately left-handed)：16-19 分，與（七）強左慣用性 (strongly left-handed)：12-15 分；另輔以觀察參與者慣用手與 非慣用手之實際書寫表現作為篩選方式。. 五、迴腕位置 (inverted position) 迴腕位置係為書寫姿勢 (writing posture) 之一種，McKeever (1979) 界定迴腕位置 (inverted position or hooked position) 為執筆手置於書寫行列上方，筆尖(pen point) 朝向 書寫頁面底部（如圖 1 所示），反之，書寫執筆手在書寫行列之下，筆尖朝向頁面頂端.
(23) 10. （詳如圖 2），則定義為非迴腕位置；Szeligo, Brazier, and Houston (2003) 指出迴腕姿勢 在不同手慣用性族群皆被觀察到，但左慣用手族群所佔比率是相對較高的。. 圖1. 迴腕姿勢. 圖2. 非迴腕姿勢. 六、迴腕書寫者 (inverter) 採用迴腕姿勢進行書寫之書寫者族群即被定義為迴腕書寫者。本研究之迴腕書寫者 定義為直行書寫時，在紙張不偏斜之前提下，採筆尖朝內筆桿朝外姿勢之書寫者－即筆 尖朝向書寫頁面底部，反之為非迴腕書寫者(non-inverter)。. 七、書寫 (handwriting) Berninger (1994) 認為書寫不單僅是一種動作技巧，而是一種結合數個認知與動作 過程整合的手寫語言；Sassoon, Nimmo-Smith, and Wing (1986) 則認為書寫是手部動作 後所保留下來的可見軌跡；Athènes, Sallagoïty, Zanone, and Albaret, (2004) 認為書寫可被 定義為語言的可見軌跡 (visible trace)。本研究之書寫係指個體執筆按所提供之範本與指 示進行運筆書寫的動作。.
(24) 11. 第五節 研究重要性 動作協調觀點認為：個體、工作與環境限制交互作用影響動作協調及控制形式 (Newell, 1986)，本研究從 Clark (1995) 所提出；環境限制應包含社會文化環境造成的限 制之觀點著眼，針對過去相關研究較少觸及之漢字系統、直行書寫以及毛筆此一書寫工 具為探討標的，探討個體與工作限制對書寫動作表現之影響，並藉由研究成果，提供寫 字、書法教學，甚至是書法創作上之實務應用。.
(25) 12. 第貳章. 文獻探討. 基於動作協調觀點之理論背景與欲探知之研究問題，本章將回顧過去有關書寫動作 之相關文獻，並以協調觀點對於書寫相關議題進行探討。本章撰寫內容依序如下：第一 節、類書寫動作相關文獻；第二節、書寫動作之非線性特質與變異性；第三節、書寫表 現的測量；第四節，書寫動作之個體限制與工作限制；第五節，文獻小結；及第六節， 假說。. 第一節 類書寫動作相關文獻 Sassoon et al. (1986) 認為書寫是手部動作後所保留下來的可見軌跡，然而這樣的定 義似乎不夠周全，因為同樣的敘述也完全適用於描繪動作之界定。類書寫動作 (handwriting-like movement) 係指書寫的樣本 (sample) 並非隸屬於任一現存語言系統 之單字，而是藉由劃線或幾何圖形，如圓形、橢圓形的繪製等，類推書寫動作可能發生 之情形，是故在書寫動作研究上具有一定參考價值。 利用繪製動作，Van Emmerik and Newell (1990) 操弄手慣用性、書寫平面傾角與圓 直徑尺寸，探討個體限制與工作限制對於肢體內協調與筆尖運動學參數之影響，結果發 現肢段連結 (limb linkages) 的相關程度隨著圓直徑的增大及書寫平面方向由水平到垂 直之過程而遞增，當工作限制加諸於系統中，儘管肢段內拓樸特徵 (topological features) 產生了系統性地改變，筆尖的運動學拓樸特徵卻未發生改變，這顯示個體以不同之自由 度達成相同之工作目標，並提出系統中的變 (transitions) 與不變 (invariances) 是系統以 工作限制為函數尋求最具效率執行動作之結果。 Meulenbroek and Thomassen (1991) 設計三個實驗檢證促成書寫動作之兩個獨立空 間參照系統 (independent spatial reference system)，其一為有利於斜線書寫之手與臂解剖 系統 (anatomical system)，另一為製造水平與垂直線條之幾何系統 (geometrical system)； 實驗參與者被要求在不同方向上重複進行前後劃線動作，實驗一發現水平方向線條的變 異程度顯著大於其他方向，可能肇因於水平方向需要手與指兩次系統不一致的協調.
(26) 13. (incongruent coordination)，收縮伸展彼此拮抗；實驗二指出當手臂位置改變時，會影響 參與者斜線方向的繪製動作，亦即解剖系統隨情境之轉換而產生改變，而幾何系統則未 受到影響，這表示幾何系統可能依賴於知覺系統而非動作系統；第三個實驗發現當動作 形態與幅度改變時，以及當缺乏視覺控制時，皆影響了描劃方向偏好的選擇，更證實了 解剖系統與幾何系統的確有別，必須加以區分。 以 右 慣 用 手 非 迴 腕 、 左 慣 用 手 迴 腕 (left-handed inverter) 和 左 慣 用 手 非 迴 腕 (left-handed non-inverter) 三 種 書 寫 者 類 型 為 研 究 之 組 別 變 項 ， Meulenbroek and Thomassen (1992) 操弄手臂位置，利用同於先前研究之實驗流程進行分析，結果顯示書 寫者類型與手臂置放位置效果達顯著，兩者有交互作用，表示有多個參照系統牽涉於動 作方向之控制，此篇研究也證實過去研究之發現，手、臂解剖系統導致斜線書寫方向， 幾何系統則涉入水平線與垂直線的描劃，此外，研究結果也支持許多左慣手所採用之迴 腕姿勢乃是生物力學因素使然之觀點，此姿勢有利於左慣用手書寫者書寫右斜向筆跡 (rightward-slanted script)。 Athènes et al. (2004) 與 Sallagoïty, Athènes, Zanone, and Albaret (2004) 的兩個研究 利用相同測驗方法：相對相位掃描 (scan of relative phase, RP) 與相對振幅掃描 (scan of relative amplitude, RA)，結合順時鐘方向與逆時鐘方向的描劃，計算時間誤差 (temporal error)，用以檢證非線性連結擺盪器之假說，結果 Athènes et al. (2004) 發現僅有部份描 劃形狀是自發 (spontaneous) 而穩定的形式，這也證實吸引子可能不是單一一種形式； 進一步地，Sallagoïty et.al. (2004) 研究中加入了執筆手肢段（慣用手、非慣用手）以及 繪製速度（自發速度、高速度）之操弄，發現隨著工作難度的提高，個體描劃之表現也 發生改變，許多穩定的形式在高速度情境下有退化之現象，非慣用手與慣用手執筆描繪 也有類似效應，同樣證實了非線性連結擺盪器之假說。 Dounskaia, Gemmert, and Stelmach (2000) 以劃圓 (circle-drawing) 及四種不同受動 器結合方式之劃線 (line-drawing) 工作作為實驗任務，其中劃線工含括：（一）僅使用 手腕、（二）僅使用手指、（三）由腕－指同步收縮或伸展組成之相同形式 (equivalent pattern)，以及（四）腕收縮伴隨指伸展或指收縮伴隨腕伸展之非相同形式 (non-equivalent.
(27) 14. pattern)，共四種結合形式；兩種工作皆被要求在不同速度等級上執行，從慢到最快共計 四個層級；工作的執行可視為生物力學限制 (biomechanical constraint) 與工作限制的結 合，藉此觀察右慣用手書寫者隨工作難度的增加，對於其在不同工作要求下之表現造成 怎樣的影響；結果發現，相同形式與僅使用手腕及僅使用手指之表現相當類似，非相同 形式在最快速度之工作要求下，變動性較大且速度也相對較慢；且在此情境下執行劃圓 工作，所呈現之軌跡係為傾斜橢圓形 (tilted oval)，這表示工作要求造成之擾動，致使筆 跡拓樸特徵產生改變，可以推測動作的形式也發生了質變；然而，對於其將手腕及手指 各自視為單一自由度之次系統，立論參與者在指腕相同形式情境下，並未展現出自由度 降低之趨勢，則尚需進一步驗證，因單從力學自由度而言，手指次系統所涵蓋自由度應 遠遠在手腕次系統之上，絕非為單一自由度，此看法也可藉由比較兩次系統之表現而可 推知一二。. 第二節 書寫動作之非線性特質與變異性 近年來，隨著分析技術與設備漸為成熟，手寫板、相關軟體以及演算法的發展與應 用，引發數篇以非線性混沌特質剖析書寫動作過程或其成品之研究；除此之外，Teulings (1996) 回顧過去相關研究，系統化地將書寫動作控制模型類分為宏觀 (macroscopic)、 微觀 (microscopic) 以及計算 (computational) 模型三大面向，對於瞭解書寫動作控制有 很大助益，前述 Hollerbach (1981) 根據彈簧肌肉模式所提出書寫的擺盪器理論也列屬其 一，惟涉及內容廣泛，故本章節僅就書寫的非線性渾沌特質以及書寫變異性之相關研究 進行介紹。 書寫品質常藉由對於靜態、離線的 (off-line) 輸出結果，以主觀或形式識別 (pattern recognition) 之方式來加以評量，精熟表現多以辨識性或最小之空間變異性表達，但對 於動態書寫過程本身，此評價方式所能獲取的訊息甚寡；Longstaff and Heath (1997) 提 出上述之批判，並投入空間與運動學相關性之研究；此研究募集 18 位參與者，要求以 書寫體書寫 (cursive writing) 一字母彼此連接（不需提筆離開紙面）之假字－“madronal”，.
(28) 15. 相關之運動學參數透過手寫板採集，統計分析結果顯示，精熟書寫者展現較佳的時間一 致性，換言之，空間的不一致（較差識辨性）與動態變動性相關，此研究成果也提供了 一個用以評估書寫品質之量化手段。 Longstaff and Heath (1999) 另以多種非線性分析演算法，如最大李亞普諾夫指數 (largest Lyapunov exponent)、關聯維度 (correlation dimension) 等檢驗書寫之時間特徵 (temporal characteristics)，參與者被要求執行同於過去研究所採用之工作任務，是以在不 需提筆之情況下，動作過程之運動學參數皆得以被記錄，分析水平方向與垂直方向速度 曲線剖面，顯示為混沌的，亦即具有決定性特質，書寫係為混沌動態過程 (chaotic dynamic process) 之產物，系統最初狀態決定於環境以及生物力學背景，隨著時間推展， 系統狀態可能呈現極大的轉變，此即為「蝴蝶效應」(butterfly effect)，類似的混沌特質 也在其他研究中被發現。 Dooijes and Struzik (1994) 研究中指出，以書寫體進行書寫時，在環狀 (loop) 字形 中展現了碎形幾何特質；Fernandes and Chau (2008) 使用握力量測工具測量參與者進行 繪製與書寫動作兩種工作任務時之橈骨力度 (radial force)，其中，描繪動作包含在不同 速度下劃出不同半徑大小的圓，以及跟隨節拍器同步劃圓，研究目的在於藉由實證性資 料描述書寫筆跡之變異性，以期能夠發展出解釋書寫 速度與品質之理論；研究發現在繪製週期 (drawing period) 與執筆握力 (grip force) 方 面皆顯示具有碎形之特質，進一步檢視分析結果指出，控制書寫速度與執筆握力之變異 係為彼此獨立之過程，此外，在執行書寫工作任務時，執筆握力也展現碎形特性 (fractal properties)。 書寫形式 (handwriting patterns) 存有變異性，Djioua and Plamondon (2009) 整合動 作控制背景與個人數位助理 (personal digital assistant, PDA) 或智慧型手機 (smartphone) 書寫辨識器 (recognizers) 之觀點，應用運動學理論 (kinematic theory) 進行研究，認為 動作變異主要來自於肌肉神經系統 (neuromuscular system, NMS) 以及排定 (scheduling) 動作任務 (motor task) 之中樞神經系統 (central nervous system, CNS) 所引起的整體性 與區域性波動，結果發現受試者能自發地製造尺寸改變而不顯著地影響書寫時之速度剖.
(29) 16. 面時宜，亦即單改變振福而未影響動作相對時宜，此外，當參與者改變書寫整體方向時， 發現速度剖面亦未受嚴重之影響；從協調觀點觀之，或許只是因為改變幅度所造成之擾 動尚未超過某一閾值，是故個體仍得以相同之協調架構執行動作，所觀察到的速度剖面 也極為雷同。 綜觀以上研究，部份研究者以非線性分析演算法作為研究手段，闡明書寫動作之混 沌特質，部份研究則量測書寫過程之力學或運動學作為依變項，探究書寫之變異性與非 線性特質，下一節將針對書寫表現的測量進行歸類與討論。. 第三節 書寫表現的測量 藉由書寫的測驗 (test) 與測量 (measurement)，可用以評量 (evaluation) 個體書寫 表現；測驗係指能夠提供系統化觀察，一種具特定工具或程序之資料收集技術，測量則 為根據某些規則，針對標的物體、個體或事件本質賦予數字的過程，評量是利用測量所 得數據與預先決定標準進行比較的過程。Tucha, Tucha, and Lange, (2008) 明確點出 Medwell et al. (2007) 暗示性地藉由批評書寫測驗僅聚焦於書寫的整潔性 (neatness)，忽 略書寫速度的重要性，所提出書寫測量的兩種手段:結果取向 (product-oriented) 與過程 取向 (process-oriented)，兩者之別在於時間向度的考量與否，各有優勢與缺點，相關測 量方式分述如下。. 一、結果取向 相對時間獨立之測量取向，測量參與者書寫結果，如識辨性 (legibility)，由數位具 相關專業能力評分者對書寫結果進行評分，同時考驗評分者間信度與再測信度，以確保 評分之可信度；計算一段時間內書寫總字數作為書寫速度指標，或量測筆觸之尺寸大小 (stroke size) 等 (例：Graham & Berninger, 1998; Graham, Weintraub, Berninger, & Schafer, 1998; Summers & Catarro, 2003; Van Gemmert, Teulings, & Stelmach, 2001)。結果取向關 注於書寫的筆跡，優點在於符合一般對於書寫表現之定義，但因缺乏時間向度的考量，.
(30) 17. 根據 Fitts’ Law 闡述之速度－準確度交換 (speed-accuracy trade-off) 現象 (Fitts, 1954)， 優質表現可能來自於大量時間的投注，也意味著書寫缺乏效率。. 二、過程取向 不同於相對時間獨立之結果取向的量測，此一研究典範係於參與者進行書寫的過程 中進行測量，如書寫時的筆壓、速度、加速度，或在書寫同一樣本之條件下，記錄書寫 所需時間作為書寫速度指標等（例：Tankle & Heilman, 1983; Meulenbroek & Van Galen, 1989; Van Gemmert, Teulings, & Stelmach, 2001）。此外，Tucha et al. (2007) 提出以速度 剖面倒轉數 (number of inversions in the velocity profile, NIV) 作為評量書寫動作自動化 指標，並回顧一系列相關應用之文章，其指出書寫動作愈流暢（不必然代表動作速度很 快），NIV 值愈小，表示書寫動作愈精熟，速度剖面圖呈鐘形 (bell-shaped) 的圓滑進程 (smooth course)，同樣地概念也可應用在加速度剖面圖上，配合手寫板與相關軟體進行 分析，係為書寫動作研究之新典範（例：Jasper, Häubler, Marquardt, & Hermsdorfer, 2009; Tucha, Aschenbrenner, & Lange, 2000）。過程取向關注於書寫過程，優點係為對於動作 本身有較佳的解讀能力，是動態的描述，而其缺失則在於忽略了空間準確度的考量，亂 而章法的筆跡或許在動作上很流暢，但若要認定此為優質的動作表現，恐怕是不太具有 說服力。 動作行為學研究常藉由各種不同之書寫表現，推測心理動作 (psychomotor)的特徵， 以下小節採用限制觀點，討論個體限制與工作限制之於書寫動作表現的影響。. 第四節 書寫動作之個體限制與工作限制 Newell (1986) 將限制進一步細分為個體、環境與工作限制，乃種類之別，事實上， 限制之間彼此交互作用，換言之，三者是緊密結合而難以分割的，在許多研究中也發現， 不同書寫者族群與工作任務間常有交互作用之情形，而環境變項雖會影響動作協調形式 的產出，但其屬於較難操弄之因子，過去研究中較少論及，是故本章節僅針對可能影響.
(31) 18. 書寫動作之個體與工作限制進行探討。 在教育學領域，相關文獻指出年齡、教育程度、手慣用性，甚至是性別等都可能會 影響書寫之表現（例：Graham et al., 1998a; Graham et al., 1998b）；而在職能治療、神 經學甚至是行為學範疇，亦有文獻指出某些疾病，如帕金森氏症、多重硬化症或書寫障 礙等，也會對精細動作肢段協調或書寫字跡表現造成相當程度影響（例：Teuling, Contreras-Vadal, Stelmach, & Adler, 1997; Van Gemmert, 2001; Longstaff & Heath, 2003; Kushki, Schwellnus, Ilyas, & Chau, 2011），這些影響因子都可被視為一種個體限制。以 下針對「教育學與人因工程學領域」、「手慣用性與迴腕、非迴腕書寫者」以及「左右 手書寫與鏡像書寫」之個體與工作限制相關研究進行探討。. 一、教育學與人因工程學領域 在教育學領域，Chartrel and Vinter (2008) 將年齡介於 5 到 8 歲之 100 名右慣用手參 與者依學校年級分為三組，要求在四種情境下進行字母抄寫工作，包含一般情境、時間 限制情境（最快書寫速度）、空間限制情境（準確地在行間書寫）以及時間－空間限制 情境（以最快速度準確地在行間書寫），結果發現年紀相對較長之幼兒族群有較佳的書 寫速度與流暢度，且透過書寫表現的改變可推測，時間空間之雙重限制引致年歲最小之 書寫者族群更多書寫動作的調整；然而，研究中各組年齡差距實在有限，又處於習字之 初，書寫表現不穩定，書寫經驗也會造成相當大的影響，這種分組方式與比較結果似乎 不具太大意義。 在人因工程研究領域，Chan and Lee (2005) 以中文書寫為探討標的，操弄用筆類型 （鉛筆、人因設計原子筆）、紙質（上膠與否）、書寫平面角度（水平、15 度傾角）以 及行距空間（3mm、5mm、無行列），並以九點量尺調查參與者主觀偏好，以多因子變 異數分析比較書寫速度異同，結果發現書寫於未上膠紙質以及 3mm 行距寬度兩種情境 下有較快的書寫速度，但在主觀評分上，較寬的行距或無行距限制是較受喜愛的，這種 衝突恐怕是來自書寫速度量測是以書寫時間為指標，雖已考量筆劃數對書寫時間造成的 影響，預先將資料標準化再進行統計考驗分析，然而其未考慮筆劃長短有別，彼此差異.
(32) 19. 甚大，標準化方式並未能真實反應出實際運筆之速度，或許應以實際總書寫軌跡長度除 以書寫時間作為速度指標。 數年後，Chan and So (2009) 利用不同的統計分析方式，針對不同年齡層華人之中 文書寫表現進行探究，包括國小學童（6-11 歲）、大學生（20-23 歲）與老年人（65-70 歲）三組，每組 20 名，男女各半，採一般估計方程式 (generalized estimating equations, GEE) 與複合邊際回歸模式 (multiple marginal regression model)分析各組在：(1) 不同書寫平面 角度（水平或呈 15 度斜角）；(2) 書寫方向（水平或垂直方向）；(3) 行距空間（5mm、 7mm 以及無行列）情境下之書寫速度，另使用九點量尺調查參與者在各情境之主觀偏 好，發現一如 Chan and Lee (2005) 研究中所觀察到的現象，參與者在行距空間偏好與書 寫速度表現之間有所衝突，推測原因如前所述，此外，實驗中也發現不同參與者族群有 其最合適之書寫情境組合，顯示書寫動作效率同時受到個體與工作限制之影響。. 二、手慣用性與迴腕、非迴腕書寫者 Peters and McGrory (1987) 以四種書寫者類型，包含不同手慣性（左慣用手、右慣 用手）與書寫姿勢（迴腕、非迴腕）作為實驗參加者，比較四組書寫表現，結果顯示迴 腕書寫者使用慣用手書寫時，書寫速度與非迴腕書寫者相等，但當使用非慣用手書寫時， 迴腕書寫者相較於非迴腕書寫者有較佳的書寫速率。 Meulenbroek et al. (1989) 研究中共計招募 10 名右慣用手書寫者、10 名左慣用手迴 腕書寫者以及 7 名左慣用手非迴腕書寫者，使用高達 12 項之多的工作任務，比較其書 寫速度、流暢性、筆壓、上下筆跡方向與提筆次數和距離之差異，結果顯示手慣用性與 書寫姿勢會輕微影響筆跡方向，女性參與者展現較小的筆壓與較慢的書寫速度，當非迴 腕左慣用手書寫者 (non-inverted lefthander) 執行由左至右之書寫動作時，提筆次數與距 離大於其他兩組，此外，書寫寬度也略窄於右慣用手與左慣用手迴腕書寫者，此結果意 味著，許多左慣用手書寫者所採用的迴腕姿勢係為因應書寫工作之要求－由左到右的書 寫形式，即受此一工作限制之影響，致使個體採取功能性調整 (functional adaption)，遂 產生迴腕之動作形式。.
(33) 20. 同樣與 Meulenbroek et al. (1989) 研究中所募集的參與者類型為研究對象，Szeligo et al. (2003) 操弄書寫角度與書寫工作類型，量測正上方俯拍之執筆角度為依變項，以 混合設計三因子變異數分析，針對適應假說 (adaption hypothesis)：「迴腕書寫姿勢是左 慣用手族群為因應書寫工作限制而所採取之功能性調整」進行檢證，並利用問卷調查手 慣用性與執筆姿勢的介入情形，如介入者、介入時期以及改變執筆手或執筆姿勢之個人 意願；結果部份證據支持調整假說，經由問卷調查顯示部分未使用迴腕姿勢之左慣用手 書寫者係肇因於人為的介入，如父母師長要求以標準姿勢（非迴腕姿勢）進行書寫。. 三、左右手書寫與鏡像書寫 Tankle and Heilman (1983) 首先針對不同慣用手族群之鏡像書寫 (mirror writing) 能力進行實驗探討，此一研究課題引發許多學者的關注，並啟發後續之研究，實際上， 鏡像書寫也是種工作限制，研究發現在書寫時間之比較發現，左慣用手族群不論在使用 慣用手或非慣用手都較右慣用手族群為短；在慣用手一般書寫(normal writing) 情境，發 現在書寫時間上，兩組並無顯著差異；在鏡像書寫錯誤率 (error rate) 方面，使用慣用 手書寫時，左慣用手族群錯誤發生率低於右慣用手族群；使用非慣用手時，右慣用手族 群（左手書寫）有較佳的表現，換言之，不論哪一慣用手書寫族群，當使用左手進行鏡 像書寫時有較低的錯誤率；結果顯示，左慣用手族群相較於右慣用手族群有較佳的鏡像 書寫能力。其提出了三個假說以說明實驗之結果：(一) 空間偏好假說 (spatial bias hypothesis)：左慣用手族群相較於右慣用手族群有較佳能力克服平時的書寫方向性（由 左至右），並將之遷移至鏡像書寫（由右至左）之工作，以協調觀點來看，此優勢可能 來自於左慣用手族群可能存有較多相對高技能階段之協調架構，因而更能應付陌生的鏡 像書寫工作；(二) 鏡像假說 (mirror-engram hypothesis)：右半腦含括了文字鏡像，左慣 用手書寫者可以直接使用既存之印象，因此，無論哪一慣用手族群使用左手進行鏡像書 寫時，皆有較低的錯誤率 (Orton, 1928)，推論此與個體儲存文字表徵系統之腦半球部位 有所關聯，可視為個體限制所造成之效應；(三) 動作假說 (motor hypothesis)：遠離身體 軀幹之動作相較於朝向身體之動作較為準確，使用慣用手鏡像書寫時，左慣用手族群之.
(34) 21. 運筆動作是遠離身體的，相反地，右慣用手族群運筆動作則是朝向身體，是故不論手慣 用性為何，使用左手進行鏡像書寫的錯誤率會比較低 (Brown, Knauft, & Rosenbaum, 1948)，這也就是說，以執行動作而言，以左手進行鏡像書寫是較具吸引力的；然而不 同實驗工作任務如此類推，是否有過度推論之嫌？運筆動作係朝向或遠離身體又該如何 定義？可能又涉及起筆位置與書寫者之相對關係、書寫者書寫姿勢，甚至是書寫姿勢之 界定方式等外在變項所影響。Vaid and Stiles-Davis (1989) 重新檢視 Tankle and Heilman (1983) 之研究，修正並複製了先前之實驗，但研究結果並不支持「左慣用手族群之鏡像 書寫能力上優於右慣用手族群」。 Yang (1997) 使用漢字作為探究鏡像書寫之媒介，結果發現右慣用手族群使用左手 進行鏡像書寫時，相較於使用右手書寫時有較低的錯誤率；據此，Yang 認為最佳的說 明機制應是鏡像假說。 以 NIV 作為依變項，Tucha et. al. (2000) 探討不同手慣用性族群鏡像書寫之表現， 此研究除左慣用手與右慣用手書寫者之外，還加入了左慣用手右手書寫者之族群；結果 發現在慣用手一般書寫情境與非慣用手鏡像書寫情境，組間表現並無達到顯著差異；在 慣用手鏡像書寫情境與非慣用手一般書寫情境，左慣用手以及左慣用手右手書寫族群皆 顯著優於右慣用手族群，此研究傾向於支持空間阻礙假說。 Newell and Van Emmerik (1989) 認為技能學習 (skill learning) 是加諸限制於在達成 工作目標前提下之個體與環境間的交互作用，取得一組穩定，也可能是最理想的身體肢 段拓樸特徵 (topological characteristics)；研究中，透過多達 1000 次的大量練習，以動態 系統觀點探討不同手慣用性參與者非慣用手之技能學習，並利用成對交叉相關 (paired cross-correlation) 之統計方法檢證各肢段間位移的相關程度，結果發現當右慣手書寫者 (right-hander) 以非慣用手書寫時，其動作形式有別於使用慣用手書寫之形式，傾向於鎖 定末端 (distal) 肢段關節，利用近端 (proximal) 關節進行書寫，換言之，當被要求使用 非慣用手書寫之工作限制被加入後，參與者凍結部份自由度以達成工作目的，但在左慣 用手書寫者 (left-hander) 則無類似現象，顯示不同的個體特質，如使用非慣用手之動作 經驗，的確對動作形式造成影響，是為一種個體限制。.
(35) 22. 第五節 文獻小結 縱觀上述相關研究，個體限制與工作限制的確交互影響著書寫表現，然而在漢字書 寫方面之相關研究仍是較缺乏的，尤其在直行書寫表現部分，此外，部份研究雖使用筆 壓作為依變項，但少見有筆壓與書寫表現，如識辨性或書寫速度、流暢度等變項之關係 探討，推測其因，相關研究常以書寫板使用之觸控筆、鉛筆或原子筆等硬筆作為書寫用 具，其對於書寫平面的不同施力，或許會影響書寫過程之速度或流暢度，但並不會造成 書寫成品太大影響，也就是說，單就個體可覺察的部分，亦為絕大多數教育從業人員關 注的書寫成品識辨性，筆壓並非影響表現之關鍵，是故本研究以漢字連筆直行書寫為工 作任務，加入書寫用具筆尖性質之操弄，藉由對於筆壓較為敏感之毛筆（墨水筆），觀 察書寫工具對於書寫表現與個體協調之影響。. 第六節 假說 依據相關理論背景架構與文獻探討，個體會因應有機體限制、工作與環境限制，致 使動作形式產生改變，針對前述之研究問題提出以下假說： (一) 在一般書寫情境（慣用手執硬筆書寫），右慣用手書寫者每秒書寫範圍較左慣 用手迴腕書寫者與左慣用手非迴腕書寫者大，左慣用手書寫者之間則無顯著差 別，各組在關節位置會有不同相關程度以及不同之關節角度變異。 (二) 使用軟筆（墨水筆）書寫時每秒書寫範圍較小，改變書寫工具之筆尖性質，個 體會有不同的關節位置相關程度以及相異的關節角度變異。 (三) 慣用手執筆書寫時每秒書寫範圍較大，不同執筆手有不同的關節位置相關程度 以及相異的關節角度變異。 (四) 書寫者類型、筆尖性質與執筆手會交互影響書寫表現，並有不同的肢體協調形 式。.
(36) 23. 第參章. 研究方法. 本研究基於協調觀點，操弄不同書寫者類型、書寫工具筆尖性質與執筆手，觀察書 寫表現與書寫時之肢體內協調形式，探討個體限制與工作限制對於書寫動作之影響。本 章含括以下小節：第一節、實驗參與者；第二節、實驗器材；第三節、實驗場地佈置； 第四節、實驗設計與工作；第五節、實驗流程；第六節、資料處理與分析。. 第一節 實驗參與者 本實驗招募 34 名健康成人，學歷大專以上，無讀寫困難，依手慣性與書寫姿勢分 為：(1) 第一組：右慣用手非迴腕書寫者 12 名（6 男 6 女），平均年齡 23.01 ± 2.54 歲， 慣用手問卷分數 35.92 ± .29 分，屬強右慣用性；(2) 第二組：左慣用手非迴腕書寫者 12 名（4 男 8 女），平均年齡 22.27 ± 3.03 歲，慣用手問卷分數 13.92 ± 3.12 分，屬強左慣 用性；與 (3) 第三組：左慣用手迴腕書寫者 12 名（6 男 6 女），平均年齡 21.58 ± 2.12 歲，慣用手問卷分數 15.33 ± 4.01 分，介於強左慣用性與中等左慣用性；右慣用手迴腕 書寫者因樣本數較少，故未募集該類型書寫者，參與者手慣性與書寫姿勢皆未經強力之 人為介入而改變者，即無左慣用手右手書寫者，或原為迴腕姿勢改為非迴腕姿勢之書寫 者，且無長期接受書法相關專業訓練，熟悉草書字形或精熟日文書寫等因素之可能影響 其書寫表現者，並於實驗開始前填寫慣用手問卷 (Coren, 1992) 及實驗參與同意書，並 藉由實際書寫動作確認書寫姿勢。. 第二節 實驗器材 為量測個體在工作限制下，各肢段執行書寫動作之動態變化與書寫表現，使用以下 器材：（一）練習描本、書寫範本與書寫紙張：練習描本提供字形予參與者進行練習， 每字大小為 2cm x 2cm（不標示，參與者不知實際大小） ，為單字以及兩字與七字連寫之 字形；範本為五字連寫字形，置放於執筆手反側，供正式試作參照；書寫紙張與書寫範 本大小皆為對半 A4 描圖紙，中軸印有 20cm 虛線作為書寫基準線；（二）透明玻璃板，.
(37) 24. 為書寫平面； （三） A4 壓克力板，用以黏附書寫紙張；（四）印矩，固定於書寫平面， 用以固定壓克力板； （五）奇異筆與墨水筆各一支，為書寫工具； （六）數位攝影機（廠 牌：JVC）與腳架兩組，其一係為拍攝書寫過程所用，監控書寫者是否有停頓或筆畫錯 誤之情形；另一組攝影器材則架設於書寫平面左側 90 度角之位置，用以觀察書寫姿勢； （七）電視盒（廣寰 1680 電視盒）與液晶螢幕：電視盒用以轉換影像訊號，並透過液 晶螢幕以監控書寫過程。（八）肩關節、肘關節與腕關節護具（廠牌：LP）各二，並車 縫魔鬼氈以黏貼感應器； （九）六自由度磁力追蹤儀 (Polhemus LIBERTY)，含半徑一米 接收範圍之接收器以及六個感應器，訊號頻率為 240Hz，接收器黏附於書寫平面上，置 於書寫紙張前方，兩感應器以透明膠帶黏附於兩書寫工具之筆桿底端（距筆尖 3.5cm）， 另外三個感應器分別以魔鬼氈固定於執筆手之尺骨莖突、肱外上髁、肩峰，最後一個感 應器則用以標記起筆時間； （十）窗簾滑軌與滑輪，用以拉載感應器線路； （十一）大型 腳架兩具，用以支撐窗簾滑軌，滑軌高度約 180cm；（十二）桌上型電腦一台，與六自 由度磁力追蹤儀連線，所收集資料由 MotionMonitor 軟體進行紀錄。. 第三節 實驗場地佈置 參與者於單純背景環境下書寫，書寫平面為厚約 0.3cm 之透明玻璃板，為避免磁力 追蹤儀訊號受到干擾，玻璃板架設於 10cm 高，外層包覆絨布之木條上，並以魔鬼氈固 定，避免滑動，其上黏貼定位用印矩兩個，用以置放黏附書寫用紙之 A4 壓克力板，六 自由度磁力追蹤儀主機、桌上型電腦以及監控用螢幕置於參與者右方桌面，六自由度磁 力追蹤儀接收器置於參與者前方，數位攝影機固定於腳架，置於書寫平面前下方進行拍 攝，並藉由電視盒將影像訊號輸出至螢幕以監控整個書寫過程，場地佈置圖如圖 3 至 6 所示。.
(38) 25. 圖3. 場地佈置圖-1. 圖5. 場地佈置圖-3. 圖4. 圖6. 場地佈置圖-2. 場地佈置圖-4. 第四節 實驗設計與工作 本研究操弄之獨立變項為書寫者類型，包含右慣用手非迴腕書寫者、左慣用手非迴 腕書寫者及左慣用手迴腕書寫者；操弄之相依變項分別為：（一）書寫工具筆尖性質：.
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