第一节运动技能协调控制概述

一、运动技能的协调与控制

随着人体的生理发育与动作技能的发展，人们可以很容易地获得某些生存所必需的运动技能，肢体间的协调保障了人类的基本运动方式，如走。同时，肢体间的协调障碍会阻碍人们某些运动技能的获得，如开始学习双手弹钢琴。

因此要想在体育等具体领域获得较高的运动技能，必需经过长期的训练，以克服肢体间的协调障碍并达到对动作的协调控制。

运动技能的协调控制是指个体根据对动作的预期，制订操作计划，利用来自环境的反馈信息组织并调整身体各部位协同运作以完成动作目标的过程。影响肢体间运动协调的主要因素有动作的时间结构和运动技能的控制过程。

1.动作的时间结构指动作节奏，当用不同身体部位同时操作不同任务时，任务的节奏相同或成比例有利于个体的操作，反之将会对动作产生干扰。比如说，除非经过特殊训练，一般人很难用双手同时分别拍打出两种不同节奏（ Summers等，1993）。

2.运动技能的控制过程也是影响运动协调的一个重要因素。根据运动技能是否有明显的开始和结東可以将其分为连续性技能和非连续性技能。

非连续性技能动作一般完成较快，较多地受运动程序的控制。而连续性运动技能的开始和结束是不明显的，如跑步和开车，每次运动的持续时间会有所不同。在完成这种运动任务中，动作的前期计划并不那么重要，而个体对动作误差的觉察和反馈调节起着较大的作用。相对来说，非连续性运动技能较少受意识控制、而连续性技能的意识控制性较强。

理论界提出了两种截然不同的理论。1.基于自组织系统的动力系统理论，2.基于运动程序的运动控制理论。这两种理论的争论并不是对同一现象的不同理论解释，而是对不同现象的不同解释。

动力系统理论更适合解释连续性运动技能。这类技能通常有较长的持续时间，其控制过程包含对反惯信息进行加工。

运动程序理论更适合解释非连续性运动技能。这类技能通常需要在较短时间内完成，其控制过程的前期准备比较重要，而反馈信息不重要。

二、速度­—准确性权衡

在一些要求快速而准确的运动项目中，人们会根据不同的实验要求与自己的主观情况，建立一个权衡反应速度与反应准确率的标准来进行动作反应，有时会以牺牲准确率为代价去换取反应速度，而有时则会以牺牲反应速度为代价去换取反应准确率，这就是反应速度一准确率权衡现象。

这种权衡使反应时的分析复杂化了，特别是在准确率降低而反应时却增加的情况下单纯地分析反应时就显得不合理了。有时虽然把反应时和准确率都考虑了，但不能较精确地建立起反应时与准确率的联系。

反应速度与准确率的权衡现象广泛地存在于人类的信息加工动态过程之中，很多运动项目都存在这种权衡现象，尤其是在激烈的竞技体育赛场，如速度射击、拳击比赛的出拳和篮球比赛中的快速突破等。在心理学和运动技能控制领域，已有很多的理论假设和实验研究对速度—准确性的权衡现象进行了解释。
（一）菲兹定律

菲兹定律是有关人类操作活动的一个定律。当已知动作距离和目标大小的时候，就可确定完成动作的运动时间。

可用数学公式表示：MT=a+blog2(2D/W)
其中MT是运动时间，a和b是常数，D是移动的距离，W是目标的宽
度或大小。由于目标大小与运动距离的定律关系，等式中的log：（2D／W）代表了速度准确性技能的难度指数。当动作因距离增加或目标宽度减小时，任务的困难程度加大，需要更多的信息量来完成动作。（例如射箭项目）。

由菲兹定律可得知，动作难度指标越高，就需要花更多的时间来达到准确性的要求，两者仿佛有一种权衡存在，出现了速度-准确性权衡（翁精蔚，2007）。

由菲兹定律可以得到以下几条重要的推论：

第一，操作者要提高动作的准确性就只能以降低动作的速度为代价，相反，如果降低对动作准确性的要求，动作速度可以更快，这种现象在运动技能控制中具有普遍性。

第二，对于既定大小的目标、，当动作幅度（移动的距离）增加时，动作时间会增加，但增加的幅度较小。当动作移动的距高增加8倍时，动作时间可能只增加2倍。移动距离的增加只会导致动作时间的少量增加。

比如，在棒球的挥棒击球过程中，增加挥棒幅度，虽然为了保证准确性使挥棒时间有小幅的增加，但对球的打击力量会增强很多。

第三，在运动技能控制中，开环控制系统与闭环控制系统是有机地整合在一起的。菲兹定律反映了即便是快速的动作，在动作开始前的运动编程阶段也存在基于反馈的动作校正过程，也就是针对动作目标的大小与距离，以及动作的准确性要求调整运动程序。对于操作者来说，这个过程可能是无意识的。

比如，通过外周视觉系统的无意识加工获取视觉反馈信息。从菲兹定律可以推断，运动技能的开环控制系统与闭环控制系统不是两个完全独立的过程，在运动控制中两者共同工作。

第四，在大多数情况下，较慢的动作准确性较高，因为操作者有更多的时间来发现错误并及时纠正动作。菲兹定律可以解释为什么当误差太大时操作者必须降低速度来减少误差。这是一个操作策略上的权衡利弊的过程，操作者可以通过损失一定动作速度来获取更高的动作准确性（ Meyer等，1988）。

菲兹定律的速度—准确性关系对很多的动作技能操作都适用，尤其是各种手动准任务。如投飞、射击、弹钢琴、篮球的定点投篮和足球的射门等。都可以通过非装定律对动作操作进行解释。这一定律同样对体育运动中的技能教学与训练提供启发意义。充分解析了“欲速则不达”的内在含义。

（二）时间、动作距离与动作准确性

在体育运动中，动作的准确性常常是一个重要的评价指标，如篮球运动中的传接球，排球运动中的扣球，羽毛球运动中的用球拍击球等。

这些运动项目有一个共同的特征，或者相同的目的，就是要在特定的时间，将手臂或器械运送到空中特定的位置并击中目标。对于运动时间少于200毫秒的快速动作，当动作距离增加时，不管对动作时间有什么要求，动作的准确性都会逐渐降低；随着动作时间的减少，不管在何种动作距离条件下，动作的准确性也都会降低。动作时间和动作距离这两个因素在这种情况下是相互独立的。单独增加动作距离导致动作的误差增加，单独减少动作时间同样也可以导致误差增加（ Schmidt等，1979）。这也是赛场上运动员越是想尽快击中目标就越容易失误的原因。与菲兹定律一致，在给定的距离条件下，如果操作者的动作太快，往往使得动作准确性降低，失败数次数则增加。

动作距离（D）和动作时间（MT）这两个独立的因素组合在一起也会影响动作的准确性。 Schmidt在研究中发现，动作的误差与动作的平均速度（D／MT值）呈线性关系。随着动作速度的增加，动作误差就会呈线性增加。从速度-准确性的线性权衡关系可以看出，当动作距离和动作时间同步变化，并且比率不变时，动作误差就能保持不变。在快速运动中速度的增加、运动时间的减少与保持动作准确性之间存在权衡关系。

（三）肌肉活动与速度—准确性权衡

快速运动技能是由运动程序控制的，运动程序包含着肌内收缩的顺序和各部分肌肉力量大小等信息，动作程序沿中枢神经系统传输到肢体肉，也就是将中神经系统的神经冲动转化为肌肉活动的过程，随后通过肌对骨施加力量产生动作。不同部分的肌肉收缩力量是决定手臂移动轨迹的主要因素，随着不同部分肌内力量大小的变化，力量中的不稳定性也在增加。若需要缩短动作时间或增加动作的距离（幅度），就要求相应的力量增加，较大的力量会产生更大的变异，引起动作与预期的轨道相偏离，导致失误。因此，动作的准确性也会受到神经冲动转化为肌肉活动这过程的影响。对于同一个动作，即使操作者在每次执行中试图使用相同的力量，但实际用力是存在差异的。除此之外，在动作按照既定程序开展的过程中，周围环境的变化会导致肌肉的各种反射活动，这也是肌肉活动导致动作变化的原因之一。

（四）速度—准确性权衡在实践中的运用

速度­—准确性权衡来源于研究者对运动的观察发现，而如何利用速度­—准确性权衡的原理帮助运动员提高训练水平与比赛成绩同样也是值得关注的现实间题。以棒球的挥棒击球为例，通过击球手的站位预测球的空间轨迹和到达时间，并实施有力准确的快速动作。在高水平的棒球比赛中，投手投出的球大的飞行460毫秒。击球手挥棒的动作时间大约为160毫秒，在动作开始前产生内部的动作启动信号约为170毫秒，整个挥棒动作所需时间为30毫秒。因此，在投手将球投出后的130毫秒之前，击球手必须决定是否击球，必须对运动的主要部分做出计划，并通过中都神经系统来用动动作。如果击球手打算提高的速度，缩短动作时间，那么就可能付出击球准确率下降的可能，因为用于反和调整动作的时间少了。

三、动力系统理论

  （一）动力系统理论的发展

（二）动力系统理论中的核心概念

1.稳定性

2.指令参数和控制参数

3.自组织

（三）动力系统的直觉—动作联合