模仿學習對運動技能學習的影響

摘 要：運用元分析法、數理統計法，以經過篩選的68篇文獻為基礎進行統計分析，試圖找出模仿學習（model learning ）對運動技能學習影響的總體效果及其對不同任務性質的影響，為今后在技能學習過程中是否采用模仿學習和如何實施模仿學習提供參考依據。研究表明：1）模仿學習的總體效果量（ES值）達到0.75，說明采用模仿學習和身體練習相結合的學習方式好于純粹的身體練習；2）模仿學習對不同任務性質的效果不一樣，對大肌肉群參與的體育運動技能和實驗室簡單運動技能的效果好于精細實用運動技能；3）視覺模仿學習和聽覺模仿學習都能提高運動技能，但二者對技能學習影響并沒有產生顯著性差異；4）高水平/標準模仿學習的效果好于初學者示范；5）較低頻率的模仿學習效果好于100%頻率。

關鍵詞： 模仿學習；運動技能學習；視覺模仿；聽覺模仿；元分析

中圖分類號： G 807 文章編號：1009-783X（2013）04-0362-09 文獻標志碼： A

近些年，隨著計算機技術的快速發展，各種先進設備和儀器的推廣，模仿學習（modeling learning）在運動技能學習中的應用越來越普遍。就視覺模仿（visual model）而言，從最初僅僅只是教師現場示范，到現在發展為可以采取標記點視頻的程度，聽覺模仿（audio model）也從簡單聽錄音發展為制作各種不同相對時間模仿類型，毫無疑問，模仿學習對運動技能的提高起著越來越重要的作用；因此，加強模仿學習與運動技能之間關系的研究具有重要意義。

對于以視頻的方式來獲取相關信息的視覺模仿學習的研究，最早出現在心理學領域，起初主要是研究模仿他人行為對自身行為的影響。Bandura提出社會認知理論（social cognitive theory）[1-4]，1985年，Scully等提出視覺模仿學習的理論基礎——視覺感知理論（visual perception perspective）[5] 之后，對模仿學習的研究如雨后春筍般開始，并從心理學領域發展到包括運動技能學習與控制在內的各個領域 [6-14] 。 對于以音頻的方式來獲取相關信息的聽覺模仿學習的早期研究主要出現在音樂教學方面。1969年，Suzuki發現如果重復給學生聽一段錄制好的音樂，有助于學生在練習中改進錯誤，促進學習[15]。隨后一系列研究證實和闡述了聽覺模仿能有效促進技能學習，其研究領域也從音樂教學拓寬到其他領域 [16-18] 。迄今為止，雖然有大量國外文獻對模仿學習進行了研究，也有少量國內文獻注意到了該方面的進展，但總的來說，我國學術界就模仿學習對運動技能學習影響的研究較少。本文試圖彌補該方面研究的不足，就模仿學習對運動技能學習的影響進行較深入的研究。鑒于國外的文獻已對模仿學習的2種形式進行了大量的單獨研究，也作了大量的實驗，本文不擬重復這個過程，而是以已有的研究為基礎，采用元分析的方法對模仿學習對運動技能學習的影響進行定量分析，找出其對運動技能學習影響的總體影響作用，為模仿學習在運動技能學習中的應用提供一定的理論依據。

1 研究方法

1.1 元分析方法

元分析是運用測量和統計分析技術，總結和評價已有研究的一種方法。它的目的不是為某一特殊研究問題提供文獻性綜述，而是利用各種文獻概括出經驗性和理論性的結果。與一般文獻綜述相比，元分析方法不是對原始數據的統計。在元分析研究過程中，最重要的是判定研究結果，以及對研究結果進行統計顯著性水平檢驗和效果量的測定。

1.2 相關文獻的檢索

根據1995年，Rosenthal研究文獻選擇標準，作者試圖檢索所有關于模仿學習對運動技能學習影響的研究文獻，主要包括：1）使用關鍵詞（model learning，audio model，visual model，mental training，demonstration，imaginary，mental practice，observation，and point-light（in）motor learning）；2）通過查看文章的參考文獻，查閱相關文獻；3）搜索相關學位論文，包括學士、碩士和博士學位論文。

1.3 文獻的選取標準

通過上述檢索，搜集到相關文獻為103篇。其中，符合本研究要求且實際用于數據分析的文獻為68篇，選取文獻的標準如下。

1）文獻必須是視覺和聽覺模仿對運動技能學習效果影響的定量研究。例如，如果文獻僅只是觀察（observational），看完之后不進行身體練習，直接進行保持（retention）測試，則不符合本文研究目的而被剔除。

2）文獻必須以運動技能作為研究對象。運動技能學習領域包括實驗室簡單任務（如按2-4-8-6數字鍵練習，K-F鍵等），大肌肉群參與活動的體育運動技能（如投擲飛鏢），實用精細技能（如手術室醫生動手術）。如果文獻是有關認知活動的學習，如記憶等則不屬于本文研究領域而被剔除。

3）文獻中采用指標必須是跟運動技能相關的結果（outcome）或過程（performance）指標。結果指標如按鍵練習中完成練習所用的絕對時間，扔飛鏢的精準程度、動作速度、動作時間等；過程指標如各種技術動作的技術動作評定。如果衡量指標是認知類的，則排除在外。

4）文獻完成實驗任務之后，是否進行了延遲保持測試（delay retention）或實驗后測試（post test）。如果僅僅只有練習階段（acquisition phase）的數據，那么這類文獻被排除在外。因為按照2009年，Magill在《Motor learning and control：concepts and applications》一書[19]中提出的要求，練習階段的技能表現只能反映技能的暫時表現，并不表示所學動作的長期變化。所謂保持測試是指學習者學習完某一動作之后，停止練習一段時間，然后進行測試，同時在測試過程中不給學生提供任何形式的反饋。它通常是在最后一次練習結束后24 h或者48 h之后進行，目的是測試學生掌握所學動作的穩定性和永久性，即學生學會的程度，而不是練習后短暫的練習效果；但是至今為止，針對完成動作多長時間后進行保持測試沒有絕對標準，原則就是停止練習的時間能夠消除練習效果對所學技能的短暫影響效果，確保測試中所測量的水平為學生學會動作的程度，是相對永久的。

5）文獻是否有充足信息來計算效果量（effect size，簡稱ES）。本文研究所用的文獻或給出直接的效果量值，或能計算出實驗組和控制組的平均值、樣本量，否則排除在外。針對效果量ES值的具體計算方法在本文后面還將介紹。

1.4 研究文獻的分類

對所選取的文獻進行如下編碼分類。

1）模仿學習類型：本文把模仿學習類型分成2類：第1類是聽覺模仿學習，是指通過聽取一段標準的音頻資料后，讓練習者模仿音頻資料所展示的時間特征去完成動作任務，測量指標主要是與時間和節奏相關的指標；第2類是視覺模仿學習，是讓練習者通過觀看高水平或初學者的錄像視頻，教師的現場示范，或計算機模擬出來的動作模式，觀看完之后進行練習。這種模仿學習的評價指標則根據練習任務的不同，評價其練習的動作結果或動作技術指標。

2） 實驗任務的分類：本文將實驗任務分成3類。第1類是簡單實驗室任務，包括用手指推倒障礙物的練習，鍵盤上交替按J-F練習，按2-4-8-6數字鍵練習等任務；第2類是大肌肉群參與活動的體育運動技能，包括舞蹈的基本步法、蝶泳、射擊、體操、運動康復訓練、高尓夫球揮桿、棒球、舉重、網球發球、足球、保齡球、排球等學習；第3類是實用精細技能，包括彈吉他、鋼琴、手術縫針、操作剪刀等任務。

3） 模仿水平的分類：根據參與者的水平，將模仿學習分成高水平/標準模仿學習和初學者模仿學習。所謂高水平/標準模仿學習是指采用世界冠軍或展示標準動作的模仿學習，而初學者模仿學習則是錄制初學者學習動作的視頻，然后將此段視頻作為標準給其他初學者觀看。

4）頻率分類：頻率分成100%頻率和低于100%頻率進行對比研究。

1.5 元分析的步驟

本部分進行元分析的步驟參照了Thomas等的Research Methods in Physical Activity [20]和1995年，Rosenthal的Writing meta-analysis reviews的元分析步驟[21]。

1） 在計算總體效果量時，所有文獻中涉及到的有效指標都包括在內；因此，有一些文章有多個測試指標 [22-26] ，那么所有的這些指標都計算在內，而不只是隨機挑選其中一個指標計算其效果量。

2）在計算效果量時，如果文獻中給出了效果量，就直接使用作者給出的效果量[8，25，27] 。如果沒有效果量，則使用公式ES=（Me-Mc）/Sc來計算效果量，其中Me為實驗組的平均值，Mc為控制組的平均值，Sc為控制組的標準差。在進行模仿學習水平、頻率分析時，將高水平、低頻率模仿學習作為Me，將初學者水平和100%模仿學習頻率作為控制組，算成Mc，這樣來計算ES值。如果文章沒有給出平均值、標準差，就根據文章中給出的F值、t值和P值來計算效果量 [28] 。效果量如果取的是正值，則說明采用這種模仿學習之后，其產生了正向效果，即促進運動技能的學習；效果量如果為負值，則說明采用模仿學習之后，效果比控制組更差，即采用模仿學習反而抑制了學習。

3）對于效果量大小的界定，根據1988年Cohen的研究[29]，ES≤ 0.2，則說明效果量小，0.2

4） 本文采用ANOVA對模仿學習類型和任務性質進行分析。在分析數據時，首先進行齊性檢驗，然后再進行方差分析。

5）本文計算了模仿學習的總體效果量，模仿學習類型、不同任務性質，不同水平、不同頻率等的效果量，并對數據結果進行統計描述和方差分析。

2 模仿學習元分析的結果與分析

2.1 模仿學習的總體研究特征

2.1.1 模仿學習研究文獻的總體特征

本研究總共收集了68篇文獻進行分析，中位年為2000年（文獻年份范圍為1970—2012）。在本研究所采用的受試者中，女性受試者為29.79%，男性受試者為24.39%，其中沒有指明受試者是男性還是女性的文獻比例為45.81%，說明研究文獻中所采用的受試對象，性別差異不大。對于受試者的年齡，大學生所占比例為71.65%，青少年為28.35%，說明文獻所采用實驗對象主要是大學生。對于受試者技能水平，高水平受試者僅占研究總量的8%，初學者占92.01%，說明初學者是主要受試對象。通過文獻實施地點可知，進行模仿學習研究的國家分配主要是美國（55.58%）、加拿大（26.47%）和歐洲17.65%（集中在法國、英國、芬蘭、希臘和比利時）。

2.1.2 模仿學習的總體效果的分析

依據元分析的步驟，本文對模仿學習研究的總體效果量進行了測算，計算結果ES為 0.75，指標個數為241。根據效果量大小的規定，0.2

2.2 模仿學習類型方式效果的比較和分析

2.2.1 模仿學習類型方式的基本特征

通過表2可知，研究針對視覺模仿學習居多，文獻為55篇，占研究總量的80.88%，且視覺模仿的指標個數為200個，占總指標個數的82.99%，而研究聽覺模仿的文獻僅為13篇，占研究總量的19.12%，指標個數也僅為41個，占指標總量的17.01%，說明針對模仿學習對技能學習影響的研究，視覺模仿的研究占主導。

2.2.2 模仿學習類型方式效果的分析

計算結果顯示，聽覺模仿學習的效果量ES為0.53，視覺模仿學習的效果量ES為0.80。根據效果量大小的標準可知聽覺和視覺模仿學習的效果量都為中等，視覺模仿學習的效果更好一些。對2種不同模仿學習類型效果量ES值的ANOVA分析見表3，可知P=0.19， P>0.05，說明視覺模仿學習和聽覺模仿學習之間雖然效果量的值大小有差別，但二者不具有統計學上的顯著性差異。

2.3 不同實驗任務的效果分析

2.3.1 實驗任務的分類

統計結果顯示，簡單實驗任務、實用精細運動技能和大肌肉參與活動的體育運動技能分別占整個研究的25.00%，15.98%，59.02%，見表4，說明針對模仿學習的研究主要是集中在大肌肉參與活動的體育運動技能，其次為簡單實驗室任務，最后是實用精細技能。

2.3.2 模仿學習對不同任務性質總體效果的分析

計算結果顯示，簡單實驗任務的效果量ES為0.71，實用精細技能的效果量ES為0.45，大肌肉群參與活動的體育運動技能效果量ES為0.74。根據效果量大小的標準，可知3種任務性質的效果量都為中等。同時根據ANOVA分析可知，F（2，241）=3.42，P<0.05，見表5，說明采用模仿學習對不同任務性質的效果具有顯著性差異。根據Duncan多重范圍檢驗見表6，可知簡單實驗室任務和大肌肉群參與活動的體育運動技能之間沒有顯著性差異，但是實用精細運動技能和前兩者之間具有顯著性差異。結果說明，模仿學習對實用精細技能學習的促進效果差于其他兩者學習效果，但模仿學習對簡單實驗室任務和大肌肉群參與活動的體育運動技能的影響效果沒有顯著性差異。

2.4 對模仿學習中示范水平和示范頻率效果分析

計算結果顯示，高水平/初學者模仿學習的效果量ES為0.58，低頻率/100%頻率的效果量ES為0.46，二者的效果量都為中等水平。說明相比于初學者而言，高水平/標準的學習效果更好，低于100%的頻率的模仿學習比100%頻率的模仿學習效果更好。

3 討論

本研究的主要目的是通過運用元分析的方法來綜合分析模仿學習對運動技能學習的影響，同時比較視覺模仿和聽覺模仿學習對運動技能學習的影響。另外，本研究還試圖闡述模仿學習對不同實驗任務性質的影響，不同模仿學習中示范水平和示范頻率對運動技能學習是否有差異，以下對研究結果進行討論。

3.1 關于模仿學習的總體效果討論

本文中，模仿學習的整體效果量ES值為0.75，屬于中等，說明在學習運動技能過程中，相比于傳統的全部采用身體練習（physical practice）外，采用模仿學習和身體練習相結合的方式更能提高學習效果。這個結果可能是由于以下幾個方面的原因。

1）相比于單純的身體練習而言，模仿學習和身體練習相結合的方式能給練習者提供不同的學習機會，從而促進學習。傳統觀點認為模仿學習，只是提供大腦層面上的一些相關信息，并不支持肢體上的直接感覺，而身體練習可同時激發練習者的大腦和肌肉信息；因此，認為單純身體練習效果好于模仿學習和身體練習相結合的方式。然而，Scully等的研究卻得出了新的結論[5]。他們認為：通過范例能夠向學習者傳遞一些關于動作的相關信息，這些信息能夠被轉化成文字或者圖像儲存在大腦中，然后在身體練習的過程中轉化成指導動作的信息，幫助練習者復制范例的動作模式和特征，而且實施過程中，學習者通常不需要進行肢體模仿，只需要觀察范例的動作特征，并從中提取相關信息；所以，在技能學習初期，尤其是針對一些從來沒有接觸過的技能，練習者可集中全部精力去觀察和體會范例特征并提取其中的關鍵信息，然后在隨后的身體練習中，從大腦中提取從模仿學習中得來的有意義的信息去指導后續身體練習，提高自身改正錯誤的能力。相比較，純身體練習組的學生，其并未觀察范例，大腦中沒有形成一個完整的，正確的動作模式或嵌入相關動作的重要信息；因此，在練習過程中缺乏相應的對照標準，憑主觀感覺練習，一方面容易造成學生學習的盲目性，另一方面因過多身體練習易形成錯誤動作，這對后期技能的學習和提高帶來更大的麻煩，因為改正一個錯誤動作比學習一個新動作需要花費更大的精力[30]。通過采用模仿學習和身體練習相結合的方式，有助于學習者在學習初期形成一個比較正確的動作藍圖，同時通過后續不斷地給予，能進一步加強正確動作技術模型，強化自身學習和改正錯誤動作的能力，最終促進學習。

2）模仿學習能提高練習者的自我效能感（self-efficiency）和降低學生的焦慮感（anxiety reduction），從而促進學生學習。根據Bandura等[2]的自我效能理論可知，自我效能感跟練習者的毅力、練習的努力程度、面對困難的態度、喚醒水平等相關，且很多研究發現自我效能感的提高與運動表現成正相關的關系[31-34]。

3）相比于單純的身體練習，模仿學習和身體練習相結合的方式能夠產生一定的社會學效應，激發學生的學習動機。相比于純粹身體練習而言，采用任何形式的范式，初學者、高水平或是同伴，其都有一個明確的參照標準和奮斗目標，這在一定程度上能激發學生學習動機，促進學生學習[35-36]。

3.2 關于2種不同模仿學習類型的效果討論

通過比較可知，2種模仿學習的ES值不一樣，分別為0.5和0.8，效果量評定都為中等。通過方差分析可知，P>0.05，說明二者雖然存在不同，但是并不具備統計學上的顯著性差異，見表3。通過更進一步分析所選用的文獻可知，采用聽覺模仿學習，其測量指標主要是跟節奏，完成動作所用絕對時間和相對時間相關[17，24，27，37]。視覺模仿學習采取的任務是體育運動技能（占總任務的60.82%）為主。相比于聽覺模仿學習而言，視覺模仿學習的實驗任務主要涉及到大肌肉群參與活動的體育運動技能，文獻采用的衡量指標主要有動作的技術評定和動作結果[23，25，38，39]。說明2種不同的模仿學習，各自根據其不同的性質，分別應用在不同項目上。聽覺模仿學習則主要應用在時間和動作節奏的任務中，視覺模仿學習則應用通過視覺感官效果能達到較好效果的運動技能；而且根據前人研究可知模仿學習的主要功能就是發展動作的相對結構，身體練習的目的就是在相對結構形成之后，通過不斷的身體練習去提高動作適應各種不同運動參數的變異性，提高技術動作的適應性[40-43]。由此可見，不同的模仿學習應用在不同的項目上，各自發揮其特性，從而使得2種模仿學習對運動技能學習影響沒有顯著性差異。

3.3 關于不同實驗任務效果的討論

上文研究說明模仿學習對不同任務性質的學習效果影響是有差別的。對于精細實用技能而言，模仿學習的效果不如簡單實驗室運動技能和大肌肉群參與活動的體育運動技能。這可能是因為不同的任務其參與肌肉（大肌肉、小肌肉或二者混合完成動作），動作連續程度（分立技能或連續技能）、周圍環境（開放性或封閉性技能）有關。根據本文分類可知，精細實用技能主要是在音樂和手術室中應用，這種運動對動作的精準性要求非常高[44-45]。另外，研究發現實驗室簡單運動技能和大肌肉群參與活動的體育運動技能其效果接近，二者沒有顯著性差異，這是因為實驗室的任務同音樂、手術室的任務類似，對動作的精準性要求較高。例如，所采用的按鍵練習，推倒障礙物練習等采用的時間都是用毫秒來衡量[17，46-49]；因此，在練習過程中，一部分注意力需要放在精確動作信息的處理上，而不只是集中在手上協調這個簡單運動過程。此外，大肌肉群參與活動的體育運動技能所采用的肌肉群主要是大肌肉群或大肌肉群和小肌肉群相結合，環境相比簡單實驗任務和精細實用技能而言更為開放性。通過分析可發現，其主要受試對象是初學者，而且因為受到研究條件的限制，其練習時間并不長，所以測量中所采用的指標并沒有像簡單實驗任務那么精確，只是一個大概的情況，即對精準性的要求相對較低[39，50-53]；所以，針對簡單實驗室任務而言，其精力的分配應用在動作精準性和簡單的協調，相比較而言，體育運動技能則是將精力分配在處理一些外在信息和協調上，從而使得簡單實驗任務和復雜實驗任務其效果量接近。

3.4 關于模仿學習水平和頻率效果的討論

本文研究發現，相比于初學者模仿學習而言，高水平/標準模仿學習效果更好。這是因為高水平模仿學習有助于學生形成正確、標準的技術動作藍圖，為后續的身體練習提供一個標準的對照，促進其形成正確的技術動作；但是，也有研究[54-57]認為初學者模仿學習更能促進學習。在這些作者看來，學習是一種解決問題的過程，通過觀看初學者范式，看到其從不會到會，而且在練習過程中先犯各種不同錯誤，后在采取不同策略改正錯誤，不斷進步，這些信息能夠為學習者體驗不同的動作模式，并促進其形成改正錯誤和解決問題的能力。近年來，研究發現將高水平和初學者模仿學習混合起來，既可以形成正確和規范的模式，還能促進個體積極參與信息處理過程，效果比單獨采用一種模仿學習效果更好[48]。

本文的研究也發現，相對于100%頻率而言，低于100%的頻率給予模仿學習效果更好。根據指導假說（guidance hypothesis）[58-59]，如果不斷地給予追加反饋（augment feedback）會促進學生提高練習過程中的學習效果，一旦取消外在信息的反饋，那么效果非常差。這一點經常在保持測試中得以表現，這是因為不斷地給予學生指導信息會加強學生對這種信息的依賴，降低學生積極主動的思考和發展練習過程中的錯誤改正能力，最終不利于學習；因此，認為相對較低的頻率比高頻率（100%）更能促進學生的學習[24，60-62] 。這說明在提供模仿學習的時候也不是頻率越高越好，適當的降低頻率更能促進學習。

4 結論

本文以經過篩選的68篇文獻為基礎，利用元分析方法對模仿學習（model learning ）對運動技能學習影響進行了分析，研究結果表明：

1）模仿學習對運動技能學習有顯著的影響，其總體效果量（ES值）達到0.75。

2）模仿學習對不同任務性質的效果不一樣，對精細實用運動技能的學習效果差于簡單實驗室任務和大肌肉群參與的體育運動技能。

3）視覺模仿學習和聽覺模仿學習都能提高運動技能，但是二者并沒有顯著性差異。

4）高水平/標準模仿學習效果好于初學者。

5）較低頻率的模仿學習效果好于100%的頻率。

本文在研究中還發現，以下幾個方面需要進一步研究。

1） 受試對象年齡的分布：已有的受試對象大部分是大學生，青少年比較少，其他年齡階段更少，而不同年齡階段模仿能力差異性是明顯的。

2）受試對象水平的選擇：已有文獻絕大部分采用的都是初學者，高水平占很少一部分。高水平和低水平在觀察模仿學習中提取的信息是不一致的，高水平趨向觀察細節，精準方面的信息。

3）練習時間的差異：分析文獻可知，一些實驗受到一些限制，采用的實驗時間都非常短，一些體育項目的教學，則時間較長。這種練習時間差異性太大，導致測量指標體現出來的效果差異性較大。

4）不同水平的混合：已有的實驗采用的是高水平與初學者的分離，而研究發現采用高水平和初學者相結合的方式比單獨采用一種更有利于技能學習，因為這種方式可讓學習者體驗到2種不同的感覺。

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