动作控制所需运用的理論基础涵盖范围很广,包含有运动力学、生理学、心理学、机电工程…等,其中运动力学的主要研究内容在于探讨肌力、各种运动中各关节的变化范围与模式、地面反作用力研究、运动分析、步态分析、身体活动效率与最佳化的运动姿势研究等(周有禮,1991)。因此要研究躲避球的动作特性需要许多領域相互的配合。
动作科学需要以严谨的科学实验來验证有关动作的产生及达成的各项理論,而
不仅仅依据过去的经验而骤下判断。动作科学因研究主题与研究方法略有不同而分为三个次領域:动作控制、动作学习与动作发展(Montgomery 及Connolly,1991)。
动作学习学的研究主题在了解由練习与经验所获致之相当永久的动作能力之过程(Schmidt 及Lee,1999)。
动作发展学的研究主题主要在于探讨因年龄改变而导致之动作行为的改变。
动作控制的研究領域包括知觉与行动系统的研究,而知觉与行动系统必须具有良好的组织方式方能达成特定的目标或者行动的意图。个体的行动、知觉、认知等系统如何在不同的环境下达成特定的任务目标,是动作控制所研究的内容。
综合上述得知,动作控制是属于运动科学的范畴,运用运动力学的理論与方法來操作,得到相关的數据资料(如:反应时间、动作时间)
,加以解释分析,可以了解不同性别、年龄、身材的球员在运动中的动作反应表现,进一步提供球员練习或教練训練之用。
动力系统理论,成熟的运动技能系统的动力拥有稳定的吸引子,使得表现具有高度的一致性,而练习的目的则在使当前的动作系统朝向吸引子迈进。
如果反覆练习是成功运动表现的基本条件,则掌握学习过程中行为的变化就是有效 发挥练习效果的关键。 Newell (1985)
指出运动技能学习的过程可分为协调、控制和技巧等三个阶段。以学习捷泳为例,脚踢水、划臂、换气及手脚联合等技巧为学习捷泳初步的肢段协调,之后如何配合呼吸有效率的踢水、划臂为控制阶段,对于选手来说,利用体型优势定订策略、练习比赛时的配速等则为技巧表现层次。如果Newell
的三阶段是纵向的描述运动学习的过程;Bingham (1988) 和Berstein (1967)
对运动技能学习的定义则说明了学习运动技能时横向或多维度互动的行为特性:运动技能表现是一种有效率、目标导向且结合知觉运动的行为,需要结合特定的次系统成为一个特殊工作的动力组织。以上述学习捷泳为例,肢段协调、知觉、呼吸等次系统之运作都与陆地上的走路或奔跑有不同的方式。学习者除了原有协调结构重组以外,系统间的互动方式也必须改变,使新的动作系统成为一个能够利用水中的浮力和产生推进力的协调结构。探讨多元系统的演进和互动关系逐渐成为科学家们了解复杂运动技能学习的趋势,而如何透过行为表现来观察系统的动力则是当前重要的研究课题。
过去以认知心理学为出发点的信息处理学派提出了记忆鼓理论、闭锁环理论与基模理论等概念,说明动作学习、动作控制与动作发展的影响机制。而近年来,以生物力学为研究工具的相关研究已成为深入探讨研究论题的主流,并且更提出动态系统理论的观点来解释、说明与预测由于工作、表现者与环境等三个次系统相互左右与限制的结果的动作行为。本研究通过文献回顾的方式,略述传统的动作行为学理论,进而阐述动态理论说明动作形成于发展的非线性、非连续性观点,而系统理论则传达了生物体的行为乃统合了数个次系统以自我组织其行为表现的理念。
混沌系统在
随机识别时形成
耗散结构的
过程被定义为自组织。如图:
详解:
一般来说,
组织是指系统内的有序
结构或这种有序结构的形成过程。
德国理论
物理学家H.
Haken认为,从组织的进化形式来看,可以把它分为两类:他组织和自组织。
如果一个系统靠外部指令而形成组织,就是他组织;如果不存在外部指令,系统按照相互默契的某种规则,各尽其责而又协调地自动地形成有序结构,就是自组织。
自组织
现象无论在
自然界还是在人类
社会中都普遍
存在。
一个
系统自组织功能愈强,其保持和产生新功能的能力也就愈强。
例如,人类社会比动物界自组织能力强,人类社会比动物界的功能就高级多了。
自组织理论是20世纪60年代末期开始建立并发展起来的一种系统
理论。
它的研究对象主要是复杂
自组织系统(生命系统、
社会系统)的形成和发展机制问题,即在一定条件下,系统是如何自动地由无序走向有序,由低级有序走向高级有序的。
"自组织"是现代非线性科学和
非平衡态热力学的最令人惊异的发现之一。基于对物种起源、
生物进化和社会发展等过程的深入观察和研究,一些新兴的横断学科从不同的角度对"自组织"的概念给予了解说:
从系统论的观点来说,"自组织"是指一个系统在内在机制的驱动下,自行从简单向复杂、从粗糙向细致方向发展,不断地提高自身的复杂度和精细度的过程;
从热力学的观点来说,"自组织"是指一个系统通过与外界交换物质、能量和信息,而不断地降低自身的熵含量,提高其有序度的过程;
从统计力学的观点来说,"自组织"是指一个系统自发地从最可几状态向几率较低的方向迁移的过程;
从进化论的观点来说,"自组织"是指一个系统在"遗传"、"变异"和"优胜劣汰"机制的作用下,其组织结构和运行模式不断地自我完善,从而不断提高其对于环境的适应能力的过程。C.
R. Darwin的生物进化论的最大功绩就是排除了外因的主宰作用,首次从内在遗传突变的自然选择机制的过程中来解释
物种的起源和生物的进化;
从结构论-
泛进化理论的观点来说,"自组织"是指一个开放系统的结构
稳态从低层次系统向高层次系统的构造过程,因系统的物质、能量和信息的量度增加,而形成比如生物系统的分子系统、细胞系统到器官系统乃至生态系统的组织化度增加,基因数量和种类自组织化和基因时空表达调控等导致生物的进化与发育(Evo-Dev)过程。
自组织理论主要有三个部分组成:
耗散结构理论(Dissipative
Structure)、
协同学(synergetics)、
突变论(Calastrophe Theory)。
其实,任何一个组织都必须具备自组织的一个基本要素,否则就失去了存在的基础和发展的动力。
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