第五章 討論

第五章 討論

第一節、 轉動慣量大小與控觸覺回饋強弱

一、 轉動慣量大．自然回饋強

根據控觸覺回饋的相關研究指出物 體 轉 動 慣 量 是 影 響 控 觸 覺 回 饋 的 一 重 要 來 源 (Soloman & Turvey, 1988; Burton, Turvey, &

S o lo mo n , 1 9 9 0 ; C ar e l l o , F i t z p a t r i c k , D o ma n i ew i c z , C h a n , & Tu rv e y, 1 9 9 2 ; P e c k , J e ff e r s , C a r e l l o , & Tu r v e y, 1 9 9 6 ) ，不同的質量分佈造成不 同的轉動慣量，在外加重量離旋轉軸 20﹪時其轉動慣量小於外加重量在 80﹪

處，因此，依理論上推論相同的總質量，不同位置的外加重量而造成不同的 轉動慣量，轉動慣量愈大所提供的控觸動覺回饋愈強，因為移動相同的角度，

離旋轉軸較遠的位置其轉動慣量的變化大於離旋轉軸較近的位置，轉動慣量 影響控觸動覺回饋的強度，轉動慣量愈大所提供的回饋強度愈強，轉動慣量 愈小，回饋強度愈弱。

本實驗結果得知，在前測同質的二組受試者，經相同的練習量後，其練 習表現不同， 20﹪的成功人數有 5 人，80﹪的成功人數有 10 人，凡是先作 20

﹪成功的人後試作 80﹪必成功，但是先作 80﹪成功的人後試作 20﹪未必成 功。更進一步探討所有人在 20﹪、80﹪的平均穩定時間有顯著差異(圖 5-1)。

表示 20﹪與 80﹪的練習表現有差異(圖 5-2)。因此，經由理論的預測與實驗的 結果可知轉動慣量的大小影響自然回饋的強度，控觸覺回饋的訊息提供參加 者控制鋁棒的訊息來源，當轉動慣量愈大所提供的回饋強度強，其動作表現—

穩定時間就愈長，表示其為較簡易的工作。反之，當轉動慣量小所提供的回 饋強度就相對較弱，其穩定時間較短。因此，本研究提供控觸覺回饋與轉動 慣量間的間接關係，轉動慣量愈大控觸覺回饋愈強。

一般控觸覺的實驗是在沒有視覺訊息的提供下進行，使控觸覺成為主要

的影響因素（e.g. Soloman & Turvey, 1988; Burton, Turvey, & Solomon, 1 9 9 0 ; P e c k , J e ff e r s , C a r e l l o , & Tu r v e y, 1 9 9 6 ），在本實驗控制鋁棒的過 程中，視覺是另一項介入的因素，實驗過程中觀察到部分參加者因為視覺注 意焦點的不同（鋁棒的頂端及眼睛正視的高度位置），造成動作表現有明顯的 改變。因此，在多種感覺系統訊息提供下，其動作表現結果亦不相同。

外加位置(鋁棒長度的%）

平均穩定時間（sec)

0 10 20 30 40 50

20% 80%

圖 5-1 不同的外加重量位置其穩定時間的比較圖

組別

平均穩定時間（sec)

0 10 20 30 40 50 60

70 20%

80%

20%-80% 80%-20%

圖 5-2 二組在不同外加重量位置的穩定時間圖 二、 先學習困難的動作有助於練習表現

在探討學習的課題中，藉由實驗過程中操弄變項，紀錄在練習時的表現

與練習休息一段時間後的遷移測驗、保留測驗來檢視學習的效果（Salmoni, Schmidt, & Walter, 1984）。以下就本實驗操弄在不同學習順序對於表現、學習 的影響進行討論。

（一）表現效果（performance effect）

對於外加重量於 20﹪時練習的順序、練習總次數對 20﹪的表現並沒有差 別；但是對於外加重量於 80﹪時練習的表現就有差異，20﹪-80﹪組在外加重 量 80﹪的表現優於 80﹪-20﹪組，導致此差異的兩個可能因素如下：一為練習 的次數，由於 20﹪-80﹪組已先練習外加重量在 20﹪70 次，加上在外加重量 在 80%所練習的次數，而 80﹪-20﹪組只練習在 80%的位置的次數而已；二為 由於 20%-80%組在外加重量在 20%的練習過程當中已對於訊息有相當的敏感 度，又因外加重量在 80%相對於 20%的轉動慣量的訊息更是強，依據生態心 理學所提出的知覺恆定性（perceptual constant），知覺恆定性是找到環境、動 作之間不變關係，在環境中存在有大量的訊息，所知覺到的訊息就是我們需 要的訊息，因此知覺到的訊息是直接知覺，知覺會影響動作，動作的產生亦 會影響知覺的訊息（Gibson, 1966）。在 20%的試作中訊息存在的強度較弱，若 學習者可在較弱的回饋下尋找到知覺的恆定性，當然可直接遷移至另一較強 的同一種回饋的情況。在本實驗中 20%-80%組有 3 位參加者在 20%的試作轉 移成功，此 3 位的 80%的試作皆轉移成功。以生態心理學知覺恆定性的角度 來看，若可以成功轉移 20%（較難的試作），表示學習者已獲得如何操弄鋁棒 的相關訊息，對於訊息有相當的敏感度。先學習較簡單即回饋訊息較強的工 作，當學習者可以完成 80%的轉移，但是在回饋強度較弱的情況下，其敏感 度就不一定可以調整至可尋找到知覺恆定性。

（二）學習效果（learning effect）

由圖 5-3 得知二組本身的遷移測驗皆優於前測的結果，顯示經由 20%、80%

的練習過後，對於遷移測驗的 30%有助益，但是二組的學習效果與二組的練習 順序無關，單純從理論的角度切入，動作的難易程度是由於提供感覺器官的敏

感度，敏度愈高所接受的訊息愈多，理得知 80%-20%組、20%-80%組的遷移測 驗雖然沒有顯著差異，但 80%-20%組的遷移測驗的論上先學習困難組由於感覺 器官所接受的敏感度較低，當在可以知道訊息的型式來源基礎下，可以直接遷 移至敏感度較高的情況；在較容易的工作較容易成功，較容易的清楚訊息型式 的來源，對於敏感度較低的相同訊息來源，並無法如由敏感度較低的情形直接 轉移至較敏感度較高的情形，實驗結果結果平均優於 20%-80%組，可能是因為 在遷移測驗所施與的試作次數太少與熱身效應所造成的結果，參加者表現的變 異性極大，關於遷移後試作次數的部分，在「整體練習的情形與實驗設計」進 行探討。

組別

平均穩定時間(秒)

0 20 40 60 80 100 120

前測30%

20%

80%

遷移測驗30%

20%-80%組 80%-20%組

圖 5-3 二組在所有外加位置的平均穩定時間與標準差

第二節、 控觸覺回饋的學習函數

一、 學習曲線的適配

在轉移成功的轉移前、轉移後的穩定時間對練習次數進行學習曲線的適 配，其 R²並沒有顯著的差別。R²的範圍相當大，最佳的適配結果有 0.998，最 差的適配結果甚至為 0，因此，在本實驗轉移成功的設定的條件下，其曲線的

型態仍有相當大的差異。

二、 個人資料適配

轉移成功的參加者轉移前、轉移後指數函數與對數函數的適配結果並沒有 顯著的差異，依動力系統的理論基礎，當系統的動力狀態已在朝向固定點的軌 道上（trajectory）行進時，運動表現會隨著試作次數而進步，此時指數函數為 最佳描述其運動表現改變率的函數(Newell, Mayer-Kress, & Liu, 2001)，為何實 驗結果與理論上的推論不一致呢？可能是由於在轉移的定義上閾值設定過低 所導致。以參加者 M 在轉移後的表現例，雖然通過連續 10 的試作有 7 次是超 過 15 秒的試作，但是在轉移過後的水平線為 15 秒成功閾值的參考線（圖 5-4）， 發現在轉移過後，低於 15 秒的表現仍然相當的多，顯示參加者的表現並不穩 定，不符合動力系統所描述轉移後的現象是到一穩定狀態。

試作次數

0 10 20 30 40 50 60 70

穩定時間（sec)

0 20 40 60 80 100

圖 5-4 參加者 M 在轉移後表現與成功閾值圖 三、 群體資料適配

傳統的學習曲線透過群體平均資料進行分析，本實驗不論是否轉移成功的 資料皆進行群體資料的分析，結果如圖 5-7 所示，指數函數與對數函數的 R² 並沒有顯著的差別，與傳統學習曲線以對數函數較為合適的結果不同。在未完 成 70 次 80﹪試作的穩定時間較長，而完成與未完成 70 次間適配的結果有相當

大的差異，說明若依群體的資料進行分析時，會因為資料來源的性質不同而有 所不同，在未完成 70 次試作的資料中，參加者大多可以維持鋁棒穩定較長，

因此群體學習曲線的型態有所不同。

完成70次20%試作群體平均指數函數適配

0 20 40 60 80

穩定時間（sec)

0 2 4 6 8 10 12 14

16 f=3.674+6.573*exp(0.020*t) R²=.521

完成70次20%試作群體平均對數函數適配

0 20 40 60 80

穩定時間（sec)

0 2 4 6 8 10 12 14

16 f=2.419+0.889*t^0.461 R²=.523

完成70次80%試作群體平均指數函數適配

0 20 40 60 80

穩定時間（sec)

0 10 20 30 40 50 60 70

f=4.095+34.172*exp(0.013*t) R²=.334

完成70次80%試作群體平均對數函數適配

0 20 40 60 80

穩定時間（sec)

0 10 20 30 40 50 60

70 f=3.175+1.014*t^0.722

R2

=.332

未完成70次80%試作群體平均指數函數適配

0 10 20 30 40

穩定時間（sec)

0 50 100 150 200

f=-9.914+7723589*exp(0.000*t) R²=.530

未完成70次80%試作群體平均對數函數適配

0 10 20 30 40

穩定時間（sec)

0 50 100 150 200

f=7.964+0.036*t^2.189

R²=.587

圖 5-5 群體平均資料適配圖

四、 全部成功轉移的所有試作之適配

以不同的外加位置轉移成功的平均資料進行適配(如圖 5-8)，結果發現指 數函數與對數函數的適配的 R²均相當低，傳統的學習曲線是以團體的資料進 行適配，常因平均數所造成的偽訊而使得對數函數較為合適（Sidman, 1952;

Estes,1956； Bahrich, Fitts, & Briggs, 1957； Heathcote & Brown, 2000），而運 動學習所注重是個體經由練習後，個體表現改變的過程，從動力系統的預測，

當系統已朝向固定點前進時，其時間刻度為單一時間刻度的指數函數的型態

（Newell, Liu, & Mayer-Kress, 2001；Chen, 2002），但是每位參加者為單一個 獨立的個體，每個人以不同的固定率朝向吸引子，而團體的平均資料形成多 個時間刻度，而將單個時間刻度的現象混雜，無法看出以單一個改變率前進。

所以，以群體平均數、個體的方式進行學習曲線的繪製應是不同（Sidman, 1952；Estes, 1956; Kling, 1971;；Heathcote & Brown, 2000）。

在 過 去 的 學 習 曲 線 研 究 多 是 以 認 知 為 主 的 學 習 型 態 （ Newell &

Rosenbloom, 1981），而認知學習與運動技能學習是二個截然不同的學習領 域，運動技能包含多肢段的協調動作型態，其認知所介入的成分較少，若以 認知學習的方式直接聯結到運動學習領域中可能不是很恰當的。

所有80﹪成功人的指數函數適配

0 20 40 60

穩定時間（sec)

0 50 100 150 200

250 f=-487.58+519.62*exp(0.0008*t) R²=.30

f=-0.96+19.65*t^0.266 R2

=.12

所有80﹪成功人的對數函數適配

0 20 40 60

穩定時間（sec)

0 50 100 150 200 250

所有20﹪成功人的指數函數適配

0 20 40 60 80

穩定時間（sec)

0 10 20 30 40

50 f=-22.90+32.49*exp(0.0037*t) R²=.21

所有20﹪成功人的對數函數適配

0 20 40 60 80

穩定時間（sec)

0 10 20 30 40

50 f=-2.32+3.87*t^0.33 R2

=.24

圖 5-6 所有成功人的指數函數、對數函數適配圖（左欄為所有成功人的指 數函數適配圖與結果，右欄則為所有成功人的對數函數適配圖與結果）

五、 每位參加者的所有試作

將 20%-80%組、80%-20%組在不同位置所有試作進行作圖，如附錄十三、

十四所示，由圖中觀察到 80%-20%組的曲線型態分為三類：一、80%進步且 20%進步（參加者 M、O）。二、80%進步且 20%大致上沒有進步（參加者 K、

N、P）。三、80%和 20%大致上皆沒有進步（參加者 G、J、L）。20%-80%組 觀察其曲線型態分為二類：一、20%大致上沒有進步，80﹪有進步（參加者 A、

B、C、F、H）。二、20%和 80%大致上皆沒有進步（參加者 D、E、G）。比較 二組轉移的情況（如表 4-3、表 4-4），發現 80%-20%組 20%有轉移成功者，

其 80%必須是有進步趨勢，但有進步趨勢並不一定會轉移。20%-80%組在外 加重量 20%的表現大多是沒有太大的進步趨勢，仍可在 80%的表現中有轉移 產生（參加者 A、B、C、F、H）。

二組可以產生轉移的類型並不相同，對於先學習簡單組，其簡單的試作 表現必須有進步的趨勢，在接下來的困難試作才有可能成功；對於學習困難 組，雖然在困難時其表現並沒有明顯的進步，但是接下來的簡單試作可能會 成功。

六、 不同指數函數的適配

在轉移後，由於所設定的轉移標準過低，原本在轉移後的動作表現會受

到生理上的限制，而會有一個人體的生理極限，因此應以 fexp

(t)=B

+ A

(1-e

γ_expt

)的函數進行適配，但是若以另一觀點來描述此狀態的動作表現仍在轉移中 的型態，透過原本的轉移後的指數函數、對數函數適配結果 R²皆大於 0.2 的 資料再進行視其為仍在學習階段的學習函數型態 fexp

(t)=B

+ A

e

透過不同的分析其結果會有所不同，以分析的結果而言，轉移中的函數描述 系統的狀態是較為合適。

表 5-1 以不同的指數函數適配結果的 R²值與對數函數 R²值的比較表（附錄十二）

適 配 函 數

f_exp(t)=B_exp + A_expe ^–γexpt f_exp(t)=B_exp + A_exp(1-e ^–γexpt) f_pow(t)=B_pow + A_pow*t ^–γpow 參加者

A 0.260 0.331

B

0.323

0.609 0.50 0.563

H 0.400 0.238 0.243

第三節、 轉移前的關鍵性震動現象

動力系統提供觀察系統改變、系統狀態預測的方法，在實際的學習過程存 在一些現象，我們並無法提出適切的理論解釋現象，以本實驗為例，在轉移 過程中參加者有時可以成功的完成試作，但是穩定性不夠，換言之，在轉移 前動作表現的變異性極大，在運動技能學習實證的研究上亦支持轉移前關鍵 性震動現象（Sholz , Kelso, & Schoner, 1987; Diedrich & Warren, 1995；廖庭 儀、劉有德，審查中），在動作學習的理論架構上沒有理論解釋此現象，動力 系統提供預測、觀察此現象的基礎，本實驗的結果經由轉移前、轉移中、轉 移後標準差觀察到顯著差異，表示三個階段的表現變異性達顯著水準，轉移 中的變異性大於轉移前，轉移後的變異性大於轉移中、轉移前，顯示在轉移

後表現的變異性仍然很大（如圖 5-9）。參加者 B 在外加重量 20﹪、參加者 C、

P 在外加重量 80﹪時由於轉移前的資料僅有 1 筆，所以沒有轉移前的標準差，

比較此三位轉移中、轉移後的標準差，結果發現轉移後的標準差大於轉移中。

由上述的標準差分析的結果，轉移後的變異性仍很大，與動力系統所描述的

「穩定狀態」不符合。因此，本實驗對於轉移的定義不合宜。從理論、實際 上存在現象，為何在實驗結果顯示轉移後的變異性仍然很大呢？可能是因為 對於成功試作、轉移的設定閾值過低的原因，事實上轉移後動作表現仍未達 到相當穩定的狀況。

練習次數

0 20 40 60 80

穩定時間(秒)

-20 0 20 40 60

80 ^轉移前轉移中 轉移後

圖 5-7 參加者 A 在轉移前、轉移中、轉移後三個階段表現與標準差圖

第四節、 整體練習的情形與實驗設計

一、 同一天的練習

在實驗前預期在經過 140 次的練習後，練習表現會轉移至可以維持穩時間 極長的狀態，但是由實驗結果得知在 140 次的練習後動作表現的變異性仍然 大，可能是由於給予試作的天數為一天致使無法了解真正的主要學習效果。因 此，練習的次數應增加，以便使噪音成分影響的比例降低（Liu, Newell, &

Mayer-Kress, 2003）。每天試作 140 次，雖在 5 次試作給予休息 30 秒，但是心 理上的倦怠及當參加者因為穩定時間較長，而使其試作的總次數減少，因此，

每天所施予的試作次數不宜過多。以本實驗設計應試作 20-30 次為一段落。綜 合上述的實驗設計問題，為了避免心理上、生理上、試作次數過少，試作的總 次數不同，噪音過大的情形發生，應實施 14 天以上實驗天數，每天試作次數 以 20-30 次為原則。

二、 成功閾值的設定過低

轉移是指由一穩定狀態轉變至另一穩定狀態，但在本實驗中所觀察到轉移 後的變異性仍然相當大（如圖 5-9），實驗結果顯示動作表現仍然相當的不穩 定，一則可能是因為試作的次數過少，二則是因為定義轉移的標準過低，但由 於在實驗過程中給予參加者的口語及目標的設定為當未完成 15 秒以前的試作 目標為維持穩定超過 15 秒，在維持超過 15 秒的試作後，告知保持穩定時間愈 久愈好，原本欲解決成功閾值設定過低的問題，改以較高的秒數作為成功與否 的依據，但是由於實驗時所給予參加者的目標為 15 秒，因此，不適合以較高 的成功閾值秒數進行進一步的分析。

三、 遷移測驗的試作次數太少，熱身效應影響大

前測主要的目的在於了解在學習前其起始行為為何，因此為了避免測驗所 造成的練習效果，因此在試作次數方面都相當的保守，以本實驗為例以 3 次前 測的結果作為與遷移測驗比較的來源、分組的依據。在遷移測驗部分本實驗設 計與前測相同為 3 次的實驗試作次數，在實驗過程中發現參加者在休息一天 後，至實驗室穿戴手套，爾後進行 3 次的試作，在 3 次試作的結果發現動作表 現的變異性極大，所以要求參與最後實驗階段的五位參加者 F、H、 I、O、P

進行共 6-10 次的遷移測驗試作，在練習前 3 次與第 4 次以後的表現有相當大 的差別（如圖 5-10），其中的原因是練習而使表現進步，一則可能是因為熱身 效應所造成的結果，以此 5 位參加者遷移測驗的試作次數不同，其表現亦有差 異，因此不同試作次數所造成不同表現對於其學習效果的解釋亦不相同。因 此，在遷移測驗時應考慮熱身效應所造成的影響，試作的次數不應過少，但是 需再排除練習所造成的影響。

以進行 6 次以上遷移測驗的穩定時間，進行 80%-20%組（參加者 I、O、P）、 20%-80%組（參加者 F、H）二組皆進行 20%、80%的試作後，不同難度的學 習順序對於中等困難度遷移的影響，80%-20%組的平均穩定時間為 26.670 秒，

20%-80%組的平均穩定時間為 7.468 秒，由二組平均穩定時間可知，先學習較 簡單進而學習困難，爾後再學習中等困難的試作表現較佳。

熱身效應（warm-up decrement）在運動學習的過程當中常常可觀察的現 象，在休息一段時間後表現比上次練習的最後差，但是經過練習一段時間後，

表現就提升到上次練習的水準，本實驗參加者在遷移測驗中僅有 3 次的試作，

熱身效應還存在其中，Chen (2002); Chen, Liu, Mayer-Kress 和 Newell (submitted) 提出熱身效應亦可反應學習的效果，當動作技能為較穩定的狀態其熱身效應的 時間會縮短，學習不僅僅會影響表現的結果，對於存在學習中的熱身現象亦有 學習的效果，由於本實驗的練習次數最多僅有 140 次，因此熱身效應的效果對 於結果的影響的程度較大。

後測次數

0 1 2 3 4 5 6 7

穩定時間（秒）

0 2 4 6 8 10 12 14

圖 5-8.1 參加者 F

後測次數

0 2 4 6 8 10 12

穩定時間（秒）

0 5 10 15 20 25

圖 5-8.2 參加者 H

後測次數

0 2 4 6 8 10

穩定時間（秒）

0 10 20 30 40 50 60 70

圖 5-8.3 參加者 I

後測次數

0 2 4 6 8 10

穩定時間（秒）

0 50 100 150 200 250

圖 5-8.4 參加者 O

後測次數

0 2 4 6 8 10 12

穩定時間（秒）

0 10 20 30 40 50

圖 5-8.5 參加者 P

圖 5-8 5 位參加者遷移測驗穩定時間圖

第五節、 轉移成功者的性別、運動特質

檢視資料處理的結果發現是否是運動員與性別的特質影響練習表現。依運 動特質及性別將是否轉移成功的人數分配如表 5-2。男性參加者中除了參加者 D 以外，其他男性參加者至少有一位置轉移成功，其中 2 個位置皆轉移成功的 為運動選手 A、B、C、O 及非運動選手 M。因此，在男性 2 個高度皆轉移成功 的選手占 80%，非選手的占 20%。女性參加者中，則沒有一位達到 2 個皆轉移 成功的標準，其中只有 2 名女性運動員 F、K 達到外加重量在 80%較簡單試作 的轉移標準。由以上觀察的結果發現男性、女性的平衡鋁棒的表現有所不同，

男性的平均表現具有優於女性的趨勢，而運動員的表現則有優於非運動員表現 的趨勢。

表 5-2 2 個不同外加重量轉移成功參加者的性別、運動特質表 參加者性別．運動特質

男子選手 女子選手 男子非選手 女子非選手 測驗別

20﹪ A、B、C、O -- M --

80﹪ A、B、C、O F、K H、M、N、P --