运动技能学习与控制第2章运动操作的测量课件.ppt

1、第二章 运动操作的测量Chapter2TheMeasurementofMotorPerformance一、应用：例1：网球发球教学测量操作特征来评价学生的技术掌握测量：发球成功与出界的数量；做标记计算球的落点；发球姿势评价。例2：偏瘫病人重新学走路测量：步数或距离；行走时的平衡和姿态，分析走时腿、躯干和手臂运动学特征。完成测量的两个步骤：第一，明确有效的操作测量应该测量操作的那些方面；第二，确定如何测量已选定的操作特征。二、讨论：两类操作测量：1、操作结果测量：指为了说明动作技能操作结果而进行测量。如：行走对距离、跑对速度和屈膝的角度数等。不足：没有提供产生操作结果前肢体或身体行为对任何信息。

2、没有关于运动过程中参与工作的肌肉系统对活动信息。2、操作过程测量：为了说明在动作操作过程中运动控制系统某些方面的操作状态而进行的一种动作技能操作测量。如：运动学特征、力量、肌电图和脑电图等。三、反应时（ReactiontimeRT）1、定义：指从信号（刺激）发生到反应产生之间的时间间隔。如在短距离游泳比赛中枪响到脚踏离跳台。反应时只与活动开始前的时间有关。图2.1反应时和运动时典型测试方法的过程及时间分段2、反应时的种类：(TypeofRTSituation)简单反应时（simpleRTorA-reaction）选择反应时（choiceRT）辨别反应时（discriminationRT）（1）

3、简单反应时：指测试情景中只包含单一刺激并要求被试者做出单一反应动作，这时所侧的反应时称为简单反应时。亮灯松开按键、计时、起跑。（2）选择反应时：指测试情景中包含两个或两个以上的信号，每个信号都要特定的反应形式，这时测的的反应时为选择反应时。如：红灯-食指，蓝灯-中指，绿灯无名指-十字路口红绿灯-选择反应时（3）辨别反应时：指测试情景中包含两个或两个以上的信号，但被试者只需对其中的一个做出反应，这时测得的反应时为辨别反应时。在辨别反应时中同样有两个或两个以上的刺激信号但与选择RT不同的是它只对其中一个信号做出反应。从刺激信号的数量来判断是不是简单反应时，从做出的反应的信号数量来判断是不是辨别反应

4、时。3、反应时的时间构成：-两部分在刺激信号发出和肌肉活动开始之间存在一个时间间隔，这个间隔便是反应时的第一部分，称为前动作时（pre-motortime），第二部分是从肌肉活动增加到外显肢体动作真正开始之间的时距，称为动作时分段反应时图解说明EMG信号活动和动作前及动作部分的RT间隔之间的关系图2.8使用EMG记录运动反应。左侧图显示反应一时间设备以及放置EMG表面电极的位置。右图显示三个肌群的EMG记录以及每次反应的时间间隔(经授权摘自Lee,Wynne，1980.JournalofMotorBehavior，12，187)。前动作时是测量神经系统对外部环境信息加工并转达到肌肉所消耗的时间

5、。前动作时的产生很可能与动作准备过程中的认知决策活动有关，而动作时的间隔说明在外显肢体运动产生之前存在的肌肉活动研究人员一致认为，这种肌肉活动说明肌肉在接到收缩指令后出现的收缩滞后现象，是由于克服肢体惰性而产生的。4、反应时在研究中的应用（1）用来测量开始指令动作速度的快慢。（2）评价人对指定动作的动作形式和开始时间的预判断。5、反应时与动作时间和响应时间在人对信号做出反应的情景中，还有两个操作量度可以作为评价依据，即运动时和响应时。运动时开始于反应时结束的同时，是动作从开始到结束的时间长度；响应时是反应时和运动时的总和。图2.1反应时和运动时典型测试方法的过程及时间分段6、决策情景中应用反应

6、时和动作时评估技能操作问题的实例例1、足球前锋接队友的传中球射门时出现了迟疑：原因：（1）注意不够，（2）信心不足，（3）动作太慢前两种与反应时有关，后一种与动作时有关。例2、在模拟器上学驾驶，突然“街道”上出现物体只能停车，是决策问题还是动作速度问题？反应时：从物体出现到驾驶员的脚松开加速器。动作时：从松开加速器到接触刹车踏板。如果反应时增加运动时不变，原因只与注意力和决策有关。如果运动时改变说明与动作有关。四、误差测量1、定义：指把人在操作中出现的失误次数作为一种操作量度。（1）它可以用来评估以精确性为动作目标的技能，如伸手拿茶杯，沿指定路径走等，这些技能需要时间和空间上的精确性。（2）可

7、以反应操作的精准性，某些误差测量可以为分析产生操作问题的原因提供必要的信息。（可以跳高、跳远和投掷等项目的步点准确来例子说明）教练或医生可根据动作前后的一致性和偏差性来判断外显动作存在的问题。动作前后出现一致性问题说明基本技术动作掌握的不熟练，而偏差性问题说明操作者已经掌握了技术动作，但对操作情景中的特殊要求的适应能力较差。在康复训练中可用于设计和训练技能动作，在体育教学中如排球的传接球技术、篮球的三步上篮技术。2、一维动作目标的误差测量在重复性的操作中，我们至少需要计算三种误差才能评价出操作的准确性或找到导致准确性问题的原因。绝对误差：指每次操作的实际成绩与目标之间的绝对差异，将误差值相加再

8、除以练习次数得到绝对误差的平均值。是操作准确性的整体指标，只以它来评价会隐藏关于错误操作诱因的信息。常误：指操作成绩偏离目标的量，通常用“+”或“”进行标示。动作过程中出现失误的原因有两方面动作不足或动作过火，所以计算常误对判断人在技能操作过程中产生操作误差的倾向具有重要的意义。计算方法与绝对误差相同。可变误差：指描述操作变异性（或一致性的）的误差值。例子：上图中萨姆出现的是一致性的问题，乔出现的是偏差性的问题。3、二维动作目标的误差测量当技能的操作结果同时要求垂直和水平两个方向的准确性时，一维动作的评价就必须调整。二维测量情景中准确性的量度称为半径误差。半径误差：计算x轴与y轴（及水平方向与

9、垂直方向）形成的直角三角形的斜边长度得到。计算步骤：测量误差水平方向的长度（X轴）；求出这个数的平方。测量误差垂直方向的长度（Y轴）；求出这个数的平方将X轴和Y轴的平方相加求和；求和的平方根。图2.3运用半径误差RE测量操作准确性的范例。操作任务是个体向圆形目标投掷飞镖，投掷的目标是击中圆形的中心(在图中用+表示)。个体击中目标的位置用O表示。RE就是有X轴和丫轴围成的直角三角形的斜边(h)。图2.4个体每次反应与目标之间的差异用均方根误差RMSE)计算经授权摘自Franks，I.M.etal.，1982.Thegenerationofmovementpatternsduringtheacqu

10、isitionofapursuittrackingtask.HumanMovementScience，1:251-271.Copyrights1982Elsevier/North-Holland，Amsterdam，TheNetherlands)。4、连续技能的误差评估连续技能的误差测量中常用的一种误差分数是均方根误差，均方根误差可以看成是连续性任务中的绝对误差。选取连续技能特定时间段的操作曲线与目标曲线进行对比并计算出误差值。五、运动学测量（kinematics）指不涉及力和质量因素，而对运动进行描述，包括位移、速度和加速度。通常与生物力学测量结合实施。运动学的测量是以记录技能操作中特定身体

11、部位的运动轨迹为基础的测量方法，属于操作过程测量。1、位移（displacement）是描述肢体或关节在运动过程中空间位置变化的运动学量度。2、速度是描述物体特定时间内位置变化率的运动学量度，用位移除以是时间便可以得到速度。3、加速度是描述运动过程中速度变化率的运动学量度。用速度变化量除以变化持续的时间。4、直线运动和角运动（1）直线运动指全部身体或操作对象沿直线在相等的时间内运动相等距离。（2）角运动也称为转动，指围绕转动轴进行的运动。角角图通常描述两个邻近身体部位的角度，对动作的描述更加准确和具体。图2-6的角角图描述的是在跑步中大腿和膝关节的经典步态关系图形。所测的四个时相为蹬伸、支撑缓

12、冲、对侧角蹬伸、对侧脚支撑缓冲。下图显示的是小腿切除者，注意，他们在支撑开始阶段膝关节并没有象熟练者那样产生弯曲。图2.6角-角图显示熟练跑步者(上图)和三例肘一膝切断手术患者(下图)在跑步时膝-大腿之间的关系。图中的缩写同侧支撑(IFS)、同侧腾空(ITO)、对侧支撑(CFS)、对侧腾空(CTO表示跑步的四个组成部分(经授权摘自Enoka,R.M.etal.,1978.Belowkneeamputeerunninggait.AmericanJournalofPhysicalMedicineandRehabilitation，61.70-78.CopyrightsWilliams&WilkinsCompany，Baltimore，Maryland)。六、动力学（kinetics）动力学是指在运动研究中对力的探讨。运动学在不考虑运动产生原因的条件下对运动的描述。举例：实验室中将要进的测力板。七、肌电图的测量（EMG）记录激活开始和结束的时间。观察肌肉激活记录序列可以了解动作过程的协调性。