基于Kossyln表象計算模型的數字化體育技術教學設計策略

李 蕊

西安財經學院體育部，陜西西安 710100

0 引言

人在完成某種作業或解決某些問題時，主要依賴于視覺表象操作或表象過程[1]，體育動作技術學習與一般文化知識學習過程不同，需要一定的視覺表象來喚起和調節學習者的行為方式，它以運動感知覺和視覺感知覺的材料為基礎形成的，通過運動視覺表象和運動動覺表象反映技術動作在一定的時間、空間和力量上的基本特征，支配自己肢體，通過隨意運動再現動作的形象，在此基礎上通過身體練習最終形成運動技能[2]。有學者指出：形成正確的視覺表象是掌握運動技能的重要基礎[3]。認知心理學自20世紀50年代中期興起以來，在信息加工過程的研究中，注重表象、注意、問題解決等因素的研究，提倡以學生為主的教學理念，將動機培養理論、建構主義理論等諸多認知心理學理論廣泛應用到教學領域中。同時，隨著計算機技術的迅猛發展，多媒體教學作為一種新的教學模式，改變了過去單純的積累傳授知識、記憶鞏固知識的模仿式教學范式，強調從人機交互、協作學習等角度出發，給學生充分自由，讓學生發揮個性潛能、自主創新、主動建構，通過提供交互性、直觀性、生動性的教與學的環境，增加學生學習的積極性和興趣。但是，目前的體育技術教學多媒體課件主要從動機培養理論、建構主義理論等角度出發進行課件設計，注重陳述性知識對學習者學習效果的影響，卻忽略了學習者在學習體育技術這一特殊知識（即程序性知識）過程中表象加工過程對其學習效果的影響。因此，本文將以Kosslyn的表象計算模型理論為指導，提出既符合學生認知過程，又具有交互性、直觀性和生動性的體育技術教學設計策略，為多媒體信息技術教學設計提供一個科學、有益的探索。

1 Kosslyn的表象計算模型理論

Kosslyn等人以信息加工理論為基礎，并結合神經解剖學、神經生理學、神經心理學以及計算學方面的研究成果，提出了表象計算模型理論，它是建立在高水平視覺加工基礎之上的。Kosslyn的表象計算理論就是一個以系統方式進行信息轉換的“黑箱”，就是要通過對所要解決問題以及解決這些問題的條件的分析來提供一種運算，它強調的是執行運算過程中所采用的精確步驟。Kosslyn的表象計算模型理論具有以下特征：首先，視覺表象在一個叫做“視覺緩沖器”的結構中得到顯示[4]，它是在一種具有空間功能的特殊的空間載體，視覺表象在空間載體上的大小決定了客體表征的清晰程度。其次，空間載體的最高分辨率部分即中心部分，能夠描述客體的位置、方位、大小等各種空間關系。第三，視覺表象從長時記憶中提取表象文件和命題文件，在各種加工子系統的參與下，在短時記憶中生成已有表象。許多加工過程均使用表象文件、命題文件以及空間載體去生成、解釋和轉換表象。第四，由于視覺表象出現于視覺短時記憶中，而且其容量有限，所以視覺表象一旦在空間載體上生成，極易衰退[4]。

2 體育技術教學課件的設計策略

2.1 目標信息量適中策略

目標信息量適中策略是指在呈現完整運動技術信息時，要突出其基本特征的表象信息，刪除細節的表象信息，使呈現目標的信息量由大變小，因為目標信息量過大會溢出空間載體的有限范圍，使目標不能表象在具有最高分辨率的中央區域。因此，目標信息量大小適中有助于學生把注意集中于所學的動作環節上，避免由于給初學者呈現過多的信息，造成部分表象信息丟失，影響學生正確的動節表象的形成。例如，根據空間載體存載表征目標的特點，在制作單杠短振屈伸上動作技術教學課件時要采用兩種呈現方式：

1）首先呈現動作技術特征結構。要識別一個客體，人必須區分出客體的特征特性，忽略掉無關刺激的變化。在制作課件時，可以采用Flash動畫只呈現短振屈伸上的出浪、收腿等技術環節，給學習者建立一個基本的動作特征和拓撲關系表象，不呈現動作細節，以減少這些信息對空間載體的占用，使呈現目標信息量由大變小，使其不會溢出空間載體表征的有限范圍，利于形成視覺表象；

2）其次增加動作細節信息量的呈現。當基本特征表象建立后，應當及時呈現由于動作變形或隱藏而忽略的客體的細節部分。用Flash動畫或視頻放大屈伸上動作技術的時機和方向、動作姿態、動作方向、用力時機等關鍵技術和動作細節，突出局部，使不易觀察到的細節部分放大，增加視覺攝入的信息量，豐富已經形成的視覺表象。

2.2 目標信息呈現多維化策略

目標信息呈現多維化策略是指通過對客體的大小、方位和位置關系信息的呈現，將學習者所觀察到的二維視覺物體結構整合成貯存于空間載體中的具有三維物體結構特性的心理表征，調節學習者的實際操作能力。Shepard等的心理旋轉實驗證明，表象可以表征物體的三維結構，而不僅是圖形的二維特征。例如，在蛙泳技術教學課件設計中應從3個方面進行目標信息呈現。

1）空間關系呈現。可以識別客體的形狀即客體是什么。可以從正、背、側三個不同的角度分別進行視頻呈現，突出蛙泳動作技術在正、背、側三個方向上呈現出不同的信息，學習者通過建立類別關系表征來捕捉蛙泳技術的一般特征。可以更有效地闡明軀干、手、臂各相鄰部分間的空間關系；

2）拓撲關系呈現。可以表明客體的那些部分是彼此相聯接的，哪些部分是彼此包容的。應用多媒體漸變技術，從完整蛙泳動作技術呈現漸變到蛙泳腿或蛙泳手局部動作技術后再還原到完整蛙泳動作技術的呈現；將蛙泳腿和蛙泳手等局部動作技術同步呈現進行比較，突出整體與局部、局部與局部之間的大小關系以及配合時機。

2.3 表象與命題表征結合策略

Kosslyn認為長時記憶中包含表象文件和命題文件兩種數據結構形式[4]。表象文件包含表象怎樣在空間載體中被進行表征的信息（即說明目標是什么），表象文件可以表征整個物體或者一個物體的各個部分，尤其是一些表象文件規范了一個描述物體基本形狀的框架表象。命題文件可以表征物體的各種特征以及這些特征與他的一個基礎部分之間的關系。許多加工過程均使用表象文件、命題文件以及空間載體去生成、解釋和轉換表象。例如在五步助跑擲標槍動作技術教學課件設計過程中，目標的呈現方式如下：

1）先以視頻或三維動畫的方式呈現五步助跑擲標槍動作技術的動作要領、技術細節、動作過程，提高學習者對信息的接收量，通過表象表征方式給學習者建立一個五步助跑擲標槍的基本動作技術框架表象；

2）再以視頻、語言、文字等多元化信息相結合的方式呈現。把“五步助跑擲標槍”這一動作技術制作成多個慢鏡頭畫面、靜幀畫面或三維動畫，配以簡練的語言講解、字幕提示等進行展示與模擬，使學生能夠看清投擲步、引槍、最后用力的動作細節。通過表象表征和命題表征相結合的方式來呈現五步助跑擲標槍動作有利于學生把握重點技術，化解練習難點，形成完整的動作技術視覺表象。

3 結論

本文根據Kosslyn的表象計算模型理論，以表象加工過程和存載視覺表象的空間載體的特點為依據，以多媒體技術提供的交互性、直觀性、生動性的教與學的環境為基礎，結合體育技術教學直觀性、示范性和操作性的特點，從認知心理學角度出發，將表象理論應用到多媒體課件設計中，提出了：1）呈現目標信息量大小適中；2）目標信息呈現多維化；3）表象與命題結合；4）強化視覺表象，避免表象衰退等體育技術教學多媒體課件設計策略和相應的目標信息呈現方式，以期為多媒體課件的開發與設計提供理論依據。

[1]王甦，汪安圣.認知心理學[M].北京：北京大學出版社，1992：237-238.

[2]馬啟偉.體育心理學[M].北京：高等教育出版社，1996：138-139.

[3]李建周.體育心理學[M].北京：高等教育出版社，1985：126.

[4]Kosslyn，S.M.Shwartz，S.P.(1977).A simulation of visual imagery.Cognitive Science，1：265-295.