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第二章運(yùn)動(dòng)操作的測(cè)量 Chapter2TheMeasurementofMotorPerformance 一 應(yīng)用 例1 網(wǎng)球發(fā)球教學(xué) 測(cè)量操作特征來(lái)評(píng)價(jià)學(xué)生的技術(shù)掌握測(cè)量 發(fā)球成功與出界的數(shù)量 做標(biāo)記計(jì)算球的落點(diǎn) 發(fā)球姿勢(shì)評(píng)價(jià) 例2 偏癱病人重新學(xué)走路測(cè)量 步數(shù)或距離 行走時(shí)的平衡和姿態(tài) 分析走時(shí)腿 軀干和手臂運(yùn)動(dòng)學(xué)特征 完成測(cè)量的兩個(gè)步驟 第一 明確有效的操作測(cè)量應(yīng)該測(cè)量操作的那些方面 第二 確定如何測(cè)量已選定的操作特征 二 討論 兩類操作測(cè)量 1 操作結(jié)果測(cè)量 指為了說(shuō)明動(dòng)作技能操作結(jié)果而進(jìn)行測(cè)量 如 行走對(duì)距離 跑對(duì)速度和屈膝的角度數(shù)等 不足 沒(méi)有提供產(chǎn)生操作結(jié)果前肢體或身體行為對(duì)任何信息 沒(méi)有關(guān)于運(yùn)動(dòng)過(guò)程中參與工作的肌肉系統(tǒng)對(duì)活動(dòng)信息 2 操作過(guò)程測(cè)量 為了說(shuō)明在動(dòng)作操作過(guò)程中運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)某些方面的操作狀態(tài)而進(jìn)行的一種動(dòng)作技能操作測(cè)量 如 運(yùn)動(dòng)學(xué)特征 力量 肌電圖和腦電圖等 三 反應(yīng)時(shí) ReactiontimeRT 1 定義 指從信號(hào) 刺激 發(fā)生到反應(yīng)產(chǎn)生之間的時(shí)間間隔 如在短距離游泳比賽中槍響到腳踏離跳臺(tái) 反應(yīng)時(shí)只與活動(dòng)開(kāi)始前的時(shí)間有關(guān) 圖2 1反應(yīng)時(shí)和運(yùn)動(dòng)時(shí)典型測(cè)試方法的過(guò)程及時(shí)間分段 2 反應(yīng)時(shí)的種類 TypeofRTSituation 簡(jiǎn)單反應(yīng)時(shí) simpleRTorA reaction 選擇反應(yīng)時(shí) choiceRT 辨別反應(yīng)時(shí) discriminationRT 1 簡(jiǎn)單反應(yīng)時(shí) 指測(cè)試情景中只包含單一刺激并要求被試者做出單一反應(yīng)動(dòng)作 這時(shí)所側(cè)的反應(yīng)時(shí)稱為簡(jiǎn)單反應(yīng)時(shí) 亮燈松開(kāi)按鍵 計(jì)時(shí) 起跑 2 選擇反應(yīng)時(shí) 指測(cè)試情景中包含兩個(gè)或兩個(gè)以上的信號(hào) 每個(gè)信號(hào)都要特定的反應(yīng)形式 這時(shí)測(cè)的的反應(yīng)時(shí)為選擇反應(yīng)時(shí) 如 紅燈 食指 藍(lán)燈 中指 綠燈 無(wú)名指 十字路口紅綠燈 選擇反應(yīng)時(shí) 3 辨別反應(yīng)時(shí) 指測(cè)試情景中包含兩個(gè)或兩個(gè)以上的信號(hào) 但被試者只需對(duì)其中的一個(gè)做出反應(yīng) 這時(shí)測(cè)得的反應(yīng)時(shí)為辨別反應(yīng)時(shí) 在辨別反應(yīng)時(shí)中同樣有兩個(gè)或兩個(gè)以上的刺激信號(hào)但與選擇RT不同的是它只對(duì)其中一個(gè)信號(hào)做出反應(yīng) 從刺激信號(hào)的數(shù)量來(lái)判斷是不是簡(jiǎn)單反應(yīng)時(shí) 從做出的反應(yīng)的信號(hào)數(shù)量來(lái)判斷是不是辨別反應(yīng)時(shí) 3 反應(yīng)時(shí)的時(shí)間構(gòu)成 兩部分在刺激信號(hào)發(fā)出和肌肉活動(dòng)開(kāi)始之間存在一個(gè)時(shí)間間隔 這個(gè)間隔便是反應(yīng)時(shí)的第一部分 稱為前動(dòng)作時(shí) pre motortime 第二部分是從肌肉活動(dòng)增加到外顯肢體動(dòng)作真正開(kāi)始之間的時(shí)距 稱為動(dòng)作時(shí) 分段反應(yīng)時(shí)圖解說(shuō)明EMG信號(hào)活動(dòng)和動(dòng)作前及動(dòng)作部分的RT間隔之間的關(guān)系 圖2 8使用EMG記錄運(yùn)動(dòng)反應(yīng) 左側(cè)圖顯示反應(yīng)一時(shí)間設(shè)備以及放置EMG表面電極的位置 右圖顯示三個(gè)肌群的EMG記錄以及每次反應(yīng)的時(shí)間間隔 經(jīng)授權(quán)摘自Lee Wynne 1980 JournalofMotorBehavior 12 187 前動(dòng)作時(shí)是測(cè)量神經(jīng)系統(tǒng)對(duì)外部環(huán)境信息加工并轉(zhuǎn)達(dá)到肌肉所消耗的時(shí)間 前動(dòng)作時(shí)的產(chǎn)生很可能與動(dòng)作準(zhǔn)備過(guò)程中的認(rèn)知決策活動(dòng)有關(guān) 而動(dòng)作時(shí)的間隔說(shuō)明在外顯肢體運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生之前存在的肌肉活動(dòng)研究人員一致認(rèn)為 這種肌肉活動(dòng)說(shuō)明肌肉在接到收縮指令后出現(xiàn)的收縮滯后現(xiàn)象 是由于克服肢體惰性而產(chǎn)生的 4 反應(yīng)時(shí)在研究中的應(yīng)用 1 用來(lái)測(cè)量開(kāi)始指令動(dòng)作速度的快慢 2 評(píng)價(jià)人對(duì)指定動(dòng)作的動(dòng)作形式和開(kāi)始時(shí)間的預(yù)判斷 5 反應(yīng)時(shí)與動(dòng)作時(shí)間和響應(yīng)時(shí)間在人對(duì)信號(hào)做出反應(yīng)的情景中 還有兩個(gè)操作量度可以作為評(píng)價(jià)依據(jù) 即運(yùn)動(dòng)時(shí)和響應(yīng)時(shí) 運(yùn)動(dòng)時(shí)開(kāi)始于反應(yīng)時(shí)結(jié)束的同時(shí) 是動(dòng)作從開(kāi)始到結(jié)束的時(shí)間長(zhǎng)度 響應(yīng)時(shí)是反應(yīng)時(shí)和運(yùn)動(dòng)時(shí)的總和 圖2 1反應(yīng)時(shí)和運(yùn)動(dòng)時(shí)典型測(cè)試方法的過(guò)程及時(shí)間分段 6 決策情景中應(yīng)用反應(yīng)時(shí)和動(dòng)作時(shí)評(píng)估技能操作問(wèn)題的實(shí)例 例1 足球前鋒接隊(duì)友的傳中球射門時(shí)出現(xiàn)了遲疑 原因 1 注意不夠 2 信心不足 3 動(dòng)作太慢前兩種與反應(yīng)時(shí)有關(guān) 后一種與動(dòng)作時(shí)有關(guān) 例2 在模擬器上學(xué)駕駛 突然 街道 上出現(xiàn)物體只能停車 是決策問(wèn)題還是動(dòng)作速度問(wèn)題 反應(yīng)時(shí) 從物體出現(xiàn)到駕駛員的腳松開(kāi)加速器 動(dòng)作時(shí) 從松開(kāi)加速器到接觸剎車踏板 如果反應(yīng)時(shí)增加運(yùn)動(dòng)時(shí)不變 原因只與注意力和決策有關(guān) 如果運(yùn)動(dòng)時(shí)改變說(shuō)明與動(dòng)作有關(guān) 四 誤差測(cè)量 1 定義 指把人在操作中出現(xiàn)的失誤次數(shù)作為一種操作量度 1 它可以用來(lái)評(píng)估以精確性為動(dòng)作目標(biāo)的技能 如伸手拿茶杯 沿指定路徑走等 這些技能需要時(shí)間和空間上的精確性 2 可以反應(yīng)操作的精準(zhǔn)性 某些誤差測(cè)量可以為分析產(chǎn)生操作問(wèn)題的原因提供必要的信息 可以跳高 跳遠(yuǎn)和投擲等項(xiàng)目的步點(diǎn)準(zhǔn)確來(lái)例子說(shuō)明 教練或醫(yī)生可根據(jù)動(dòng)作前后的一致性和偏差性來(lái)判斷外顯動(dòng)作存在的問(wèn)題 動(dòng)作前后出現(xiàn)一致性問(wèn)題說(shuō)明基本技術(shù)動(dòng)作掌握的不熟練 而偏差性問(wèn)題說(shuō)明操作者已經(jīng)掌握了技術(shù)動(dòng)作 但對(duì)操作情景中的特殊要求的適應(yīng)能力較差 在康復(fù)訓(xùn)練中可用于設(shè)計(jì)和訓(xùn)練技能動(dòng)作 在體育教學(xué)中如排球的傳接球技術(shù) 籃球的三步上籃技術(shù) 2 一維動(dòng)作目標(biāo)的誤差測(cè)量 在重復(fù)性的操作中 我們至少需要計(jì)算三種誤差才能評(píng)價(jià)出操作的準(zhǔn)確性或找到導(dǎo)致準(zhǔn)確性問(wèn)題的原因 絕對(duì)誤差 指每次操作的實(shí)際成績(jī)與目標(biāo)之間的絕對(duì)差異 將誤差值相加再除以練習(xí)次數(shù)得到絕對(duì)誤差的平均值 是操作準(zhǔn)確性的整體指標(biāo) 只以它來(lái)評(píng)價(jià)會(huì)隱藏關(guān)于錯(cuò)誤操作誘因的信息 常誤 指操作成績(jī)偏離目標(biāo)的量 通常用 或 進(jìn)行標(biāo)示 動(dòng)作過(guò)程中出現(xiàn)失誤的原因有兩方面動(dòng)作不足或動(dòng)作過(guò)火 所以計(jì)算常誤對(duì)判斷人在技能操作過(guò)程中產(chǎn)生操作誤差的傾向具有重要的意義 計(jì)算方法與絕對(duì)誤差相同 可變誤差 指描述操作變異性 或一致性的 的誤差值 例子 上圖中薩姆出現(xiàn)的是一致性的問(wèn)題 喬出現(xiàn)的是偏差性的問(wèn)題 3 二維動(dòng)作目標(biāo)的誤差測(cè)量 當(dāng)技能的操作結(jié)果同時(shí)要求垂直和水平兩個(gè)方向的準(zhǔn)確性時(shí) 一維動(dòng)作的評(píng)價(jià)就必須調(diào)整 二維測(cè)量情景中準(zhǔn)確性的量度稱為半徑誤差 半徑誤差 計(jì)算x軸與y軸 及水平方向與垂直方向 形成的直角三角形的斜邊長(zhǎng)度得到 計(jì)算步驟 測(cè)量誤差水平方向的長(zhǎng)度 X軸 求出這個(gè)數(shù)的平方 測(cè)量誤差垂直方向的長(zhǎng)度 Y軸 求出這個(gè)數(shù)的平方 將X軸和Y軸的平方相加求和 求和的平方根 圖2 3運(yùn)用半徑誤差RE測(cè)量操作準(zhǔn)確性的范例 操作任務(wù)是個(gè)體向圓形目標(biāo)投擲飛鏢 投擲的目標(biāo)是擊中圓形的中心 在圖中用 表示 個(gè)體擊中目標(biāo)的位置用O表示 RE就是有X軸和丫軸圍成的直角三角形的斜邊 h 圖2 4個(gè)體每次反應(yīng)與目標(biāo)之間的差異用均方根誤差 RMSE 計(jì)算 經(jīng)授權(quán)摘自Franks I M etal 1982 Thegenerationofmovementpatternsduringtheacquisitionofapursuittrackingtask HumanMovementScience 1 251 271 Copyrights1982Elsevier North Holland Amsterdam TheNetherlands 4 連續(xù)技能的誤差評(píng)估 連續(xù)技能的誤差測(cè)量中常用的一種誤差分?jǐn)?shù)是均方根誤差 均方根誤差可以看成是連續(xù)性任務(wù)中的絕對(duì)誤差 選取連續(xù)技能特定時(shí)間段的操作曲線與目標(biāo)曲線進(jìn)行對(duì)比并計(jì)算出誤差值 五 運(yùn)動(dòng)學(xué)測(cè)量 kinematics 指不涉及力和質(zhì)量因素 而對(duì)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行描述 包括位移 速度和加速度 通常與生物力學(xué)測(cè)量結(jié)合實(shí)施 運(yùn)動(dòng)學(xué)的測(cè)量是以記錄技能操作中特定身體部位的運(yùn)動(dòng)軌跡為基礎(chǔ)的測(cè)量方法 屬于操作過(guò)程測(cè)量 1 位移 displacement 是描述肢體或關(guān)節(jié)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中空間位置變化的運(yùn)動(dòng)學(xué)量度 2 速度是描述物體特定時(shí)間內(nèi)位置變化率的運(yùn)動(dòng)學(xué)量度 用位移除以是時(shí)間便可以得到速度 3 加速度是描述運(yùn)動(dòng)過(guò)程中速度變化率的運(yùn)動(dòng)學(xué)量度 用速度變化量除以變化持續(xù)的時(shí)間 4 直線運(yùn)動(dòng)和角運(yùn)動(dòng) 1 直線運(yùn)動(dòng)指全部身體或操作對(duì)象沿直線在相等的時(shí)間內(nèi)運(yùn)動(dòng)相等距離 2 角運(yùn)動(dòng)也稱為轉(zhuǎn)動(dòng) 指圍繞轉(zhuǎn)動(dòng)軸進(jìn)行的運(yùn)動(dòng) 角 角圖通常描述兩個(gè)鄰近身體部位的角度 對(duì)動(dòng)作的描述更加準(zhǔn)確和具體 圖2 6的角 角圖描述的是在跑步中大腿和膝關(guān)節(jié)的經(jīng)典步態(tài)關(guān)系圖形 所測(cè)的四個(gè)時(shí)相為蹬伸 支撐緩沖 對(duì)側(cè)角蹬伸 對(duì)側(cè)腳支撐緩沖 下圖顯示的是小腿切除者 注意 他們?cè)谥伍_(kāi)始階段膝關(guān)節(jié)并沒(méi)有象熟練者那樣產(chǎn)生彎曲 圖2 6角 角圖顯示熟練跑步者 上圖 和三例肘一膝切斷手術(shù)患者 下圖 在跑步時(shí)膝 大腿之間的關(guān)系 圖中的縮寫(xiě)同側(cè)支撐 IFS 同側(cè)騰空 ITO 對(duì)側(cè)支撐 CFS 對(duì)側(cè)騰空 CTO 表示跑步的四個(gè)組成部分 經(jīng)授權(quán)摘自Enoka R M etal 1978 Belowkneeamputeerunninggait AmericanJournalofPhysicalMedicineandRehabilitation 61 70 78 CopyrightsWilliams WilkinsCompany Baltimore Maryland 六 動(dòng)力學(xué) kinetics 動(dòng)力學(xué)是指在運(yùn)動(dòng)研究中對(duì)力的探討 運(yùn)動(dòng)學(xué)在不考慮運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生原因的條件下對(duì)運(yùn)動(dòng)的描述 舉例 實(shí)驗(yàn)室中將要進(jìn)的測(cè)力板 七 肌電圖的測(cè)量 EMG 記錄激活開(kāi)始和結(jié)束的時(shí)間 觀察肌肉激活記錄序列可以了解動(dòng)作過(guò)程的協(xié)調(diào)性