網球初學者類比學習和外顯學習的協同效應——基于不同難度視角

于志華， 章建成

(1．中南民族大學 體育學院，湖北 武漢430074;2．上海體育學院學院辦公室，上海200438)

運動領域內隱學習與外顯學習協同效應的實證研究很少，多為理論探討［1］或分離性研究［2］。由于內隱學習的經典范式較難應用于運動技能學習的實際情景中，類比學習這一喜聞樂見且實用的內隱學習新方法受到關注。它是指對2個領域的事物進行比較，找出某一方面或某一個抽象層次上的相似關系，并以此為根據，由已知的知識系統推導到預知的知識系統，從而獲得或理解知識的過程［3］。類比學習采用的隱喻具有直觀性、趣味性，被廣泛應用于體育運動領域［4］。筆者的前期研究［5-6］驗證了類比學習與外顯學習的協同效應，并發現網球初學者學習不同性質(開放性與閉鎖性)的技能時，類比學習與外顯學習的最佳組合方式不同。

任務難度是影響運動技能學習的另一重要因素［7］。范文杰等［1］提出，在運動訓練與教學中，對于復雜或有難度的運動技能，指導者應讓練習者先進行一定時間的練習(內隱認知)后，再進行必要的指導(外顯認知)，這種搭配方式的認知效果更理想。葛操［8］的研究發現，在不同難度的人工語法學習中，內隱學習與外顯學習的最佳組合方式不同。在低難度的雙條件語法學習中，交替組的學習成績最好，其次是匹配-編輯學習組;在高難度的語法規則學習中，匹配-編輯學習組的成績最好，其次是交替組。這種認知領域的實驗室研究結果能否被推廣到運動技能學習的實踐中，目前尚無報道。

本研究提出理論假設:不同難度運動技能學習中類比與外顯學習的最佳組合方式不同。對于初學者而言，在高難度網球技能學習中，先類比后外顯學習獲得的績效好于類比與外顯學習交替組和先外顯后類比學習組;在低難度網球技能學習中，類比與外顯學習交替組獲得的績效好于先外顯后類比學習組、先類比后外顯學習組。對這一問題的探討將為提高體育教學或運動訓練的效率提供實驗支持。

1 研究對象與方法

1．1 研究對象隨機抽取大學一年級右利手男生72名，年齡為(19．60±0．74)歲，裸眼或矯正視力正常，身體健康，自愿參加本實驗。受試均為網球初學者，被隨機分為高、低難度任務組，再被隨機分為先外顯后類比學習組(簡稱“外顯-類比組”)、先類比后外顯學習組(簡稱“類比-外顯組”)、類比學習與外顯學習交替組(簡稱“交替組”)3組(每組12名)。

1．2 研究方法

1．2．1 實驗設計 采用2×3的雙因素實驗設計，任務難度有高難度和低難度2個水平，學習方式有外顯-類比、類比-外顯、交替進行3個水平。

1．2．2 實驗任務 實驗任務為不同難度的網球上手平擊發球。根據難度系數公式ID=lb2D/W，其中:W為目標寬度或大小;D為起點到目標間的距離［9］。本研究中速度不變、目標大小相同，距離的遠近就成為決定難度系數的一個主要指標。在高難度任務中，受試持拍站在發球線與端線之間中線延長線的中點上，比低難度任務中受試持拍站在發球線與球場中線的交點處離得分區域的距離更大(相差1．5 m)，因而得分難度更大。主試站在受試身體左側1 m處(不影響受試擊球)，以固定頻率遞球給受試;受試接球后上手平擊發球至目標區域，不考察擊球速度。

1．2．3 學習指導語 外顯學習指導語摘自網球專業刊物，由10名經驗豐富的網球教師或教練員(平均教齡＞5年)核定，并確定類比學習指導語。如表1所示，外顯-類比組受試在第1單元練習中接受平擊發球外顯學習指導語，在第2單元接受類比學習指導語;類比-外顯組受試在第1單元接受類比學習指導語，在第2單元接受外顯學習指導語;交替組受試在第1個組塊練習中先接受外顯學習指導語后馬上接受類比學習指導語，在第2個組塊練習中，先接受類比學習指導語后馬上接受外顯學習指導語;此后依次交替進行。

表1 平擊發球的學習指導語Table 1 Instructions for Flat Serves

1．2．4 實驗程序 實驗為期9 d，每天1 h，共2單元。第1天，發放《體育鍛煉情況調查表》和《知識數量調查表》，要求受試“詳細描述完成網球上手平擊發球動作的過程并寫下來”，收集知識數量并篩選出有效受試。在進行準備活動和上手平擊發球握拍方法的指導、20次擊球(前測)后，進入第1單元的組塊練習:練習前，主試集中示范動作1次并陳述相應指導語，受試集體揮空拍20次后(一名受試擊球時，一名助手組織其他受試在隱蔽處顛球，避免觀察學習)，單獨練習上手平擊發球20次。第5天進入第2單元練習(練習方式和數量與第1單元相同)。第9天，休息10 min后進行保持測試(20次上手平擊發球)，最后進行遷移測試:在高難度任務中，受試站在發球線與端線之間左側單打邊線的中點上;在低難度技能任務中，受試站在發球線與左側單打邊線的交點處，主試站在受試身體左側，以固定頻率遞球給受試，受試平擊發球至目標區域。測試階段主試不提供指導語。

1．2．5 評價指標 擊球準確性:如圖1所示，在受試對面左側場地，用黃色膠帶標出3個得分區域，即距離發球線1 m的單打邊線上的點A、距離發球線1 m的球場中線上的點B與發球線的中點C連線而成一個等腰三角形區域2，發球線與單打邊線的交點F與點C、A連線成直角三角形區域3，發球線與中線交點G與點B、C連線而成另一個直角三角形區域3，距離中網2 m的單打邊線上的點D和距離中網2 m的球場中線上的點E之間的連線與區域2外的單打邊線、球場中線以及A、B兩點的連線共同構成長方形區域1。將球擊至區域1、2、3 處分別得 1、2、3 分。

圖1 上手平擊發球得分區域示意Figure 1．Scoring Areas of Flat Serves

動作評分:經網球教師或教練員確認建立《網球平擊發球技能評定標準》。將每位受試的擊球動作視頻編輯成獨立文件并隨機分成3組，2位獨立評分者進行評定，取兩者的平均分。總分為100分，其中:動作完整性占80分，動作流暢性占20分。完整性包括“準備姿勢”10分(5條，每條2分)、“拋球與引拍、揮拍擊球”60分(12條，每條5分)、“隨揮跟進”10分(4條，每條2．5分)。動作流暢性分數與動作完整性分數的比例為1/4(取整數)，當評分者計算出動作完整性分值后，依據上述比例賦予動作流暢性分值。

動作知識數量:18條外顯知識數量，7條類比知識數量，每條1分。隨機安排受試，由2位獨立評分者對其進行評定，取平均分。

1．2．6 實驗器材 12把網球拍(偉士530型)和200個網球(STAR)，2臺三腳架攝像機(SONY，HDRSR12)，一片標準雙打網球場地(23．77 m ×8．23 m，網高1．07 m，網中間高0．914 m)。

1．2．7 數據采集與分析 將一臺攝像機設置在受試右側雙打邊線外，攝下受試平擊發球動作姿勢;將另一臺攝像機設置在受試對面場地對側雙打邊線外、中網與發球線之間，攝下得分情況。同時，2名計分者站在受試對面的攝像機右側1．0 m、距離雙打邊線1．8 m，記錄球的落點得分。測試結束后與攝錄結果進行核對，以準確記錄擊球成績。

采用SPSS 17．0軟件對實驗數據進行數理統計，顯著性水平α=0．05。

2 結果

2．1 擊球的準確性以前測中的擊球準確性為協變量，對保持測試中的擊球準確性進行協方差分析。結果顯示:前測中的擊球準確性主效應顯著，F(1，66)=20．80，P ＜0．01;任務難度主效應不顯著，F(1，66)=2．18，P ＞ 0．05;學習方式主效應顯著，F(2，66)=3．57，P ＜0．05;任務難度和學習方式交互作用顯著，F(2，66)=8．00，P ＜0．01。因素 B(學習方式)簡單效應檢驗結果顯示，在因素A1(高難度任務)和A2(低難度任務)水平上有顯著差異，F=3．80、P ＜0．05，F=6．20、P ＜0．01。在高難度任務中，方差齊性，選用LSD法對各組均值進行多重比較。結果顯示，外顯-類比組和交替組的擊球準確性顯著低于類比-外顯組(P ＜0．05，P ＜0．05)，外顯 -類比組與交替組之間無顯著性差異，說明類比-外顯組受試擊球準確性好于另外兩組。在低難度任務中，方差不齊性，選用Tamhane法對各組均值進行多重比較。結果顯示，外顯-類比組與類比-外顯組受試的擊球準確性顯著低于交替組(P ＜0．05，P ＜0．05)，外顯 -類比組與類比-外顯組之間均無顯著性差異，說明交替組受試的擊球準確性好于另外兩組(圖2)。

圖2 不同難度任務組保持測試中的擊球準確性Figure 2．Hitting Accuracy of Different Task Groups in Retention Test

以前測中的擊球準確性為協變量，對遷移測試的擊球準確性進行協方差分析顯示:前測中的擊球準確性主效應顯著，F(1，65)=29．58，P ＜0．01;任務難度的主效應不顯著，F(1，65)=0．75，P ＞0．05;學習方式主效應顯著，F(2，65)=3．52，P ＜0．05;任務難度和學習方式交互作用顯著，F(2，65)=7．05，P ＜ 0．01。因素B簡單效應檢驗結果顯示，在A1和A2水平上有顯著差異，F=3．61、P ＜0．05，F=4．38、P ＜0．05。在高難度任務中，選用LSD法對各組均值進行多重比較檢驗方差齊性。結果顯示，外顯-類比組和交替組受試的擊球準確性顯著低于類比-外顯組(P＜0．05，P＜0．05)，外顯-類比組和交替組間無顯著性差異，說明類比-外顯組受試的擊球準確性好于另外兩組。在低難度任務中，選用LSD法對各組均值進行多重比較檢驗方差齊性，結果顯示，外顯-類比組和類比-外顯組受試的擊球準確性顯著低于交替進行組(P＜0．05，P＜0．05)，外顯-類比組和類比-外顯組間無顯著性差異，說明交替組受試的擊球準確性好于另外兩組(圖3)。

圖3 不同難度任務組遷移測試中的擊球準確性Figure 3．Hitting Accuracy of Different Task Groups in Transfer Test

2．2 動作評分為了驗證評分者對動作的主觀評分標準的一致性，采用Pearson相關系數對評分進行統計分析。結果顯示:前測r=0．94，保持測試r=0．98，遷移測試r=0．98，可以認定評分者內部一致性信度較高。

以前測中的動作評分為協變量，對保持測試的動作評分進行協方差分析顯示:前測中的動作評分主效應不顯著，F(1，65)=0．04，P ＞0．05;任務難度主效應不顯著，F(1，65)=2．88，P ＞0．05;學習方式主效應不顯著，F(2，65)=2．65，P ＞0．05;任務難度和學習方式交互作用主效應顯著，F(2，65)=5．43，P ＜ 0．01。因素B簡單效應檢驗結果顯示，在A1和A2水平上有顯著差異，F=3．38、P ＜0．05，F=4．49、P ＜0．05。在高難度任務中，選用LSD法對各組均值進行多重比較檢驗方差齊性。結果顯示，外顯-類比組和交替組受試的動作評分顯著低于類比 -外顯組(P＜0．05，P＜0．05)，外顯-類比組和交替組間無顯著性差異，說明類比-外顯組受試的動作評分好于另外兩組。在低難度任務中，選用LSD法對各組均值進行多重比較檢驗方差齊性。結果顯示，外顯-類比組和類比-外顯組受試的動作評分顯著低于交替進行組(P＜0．05，P＜0．05)，外顯-類比組與類比-外顯組間無顯著差異，說明交替組受試的動作評分好于另外兩組(圖4)。

圖4 不同難度任務組保持測試中的動作評分Figure 4．Gait Rating of Different Task Groups in Retention Test

以前測中的動作評分為協變量，對遷移測試的動作評分進行協方差分析顯示，前測中的動作評分主效應顯著，F(1，65)=0．04，P ＞0．05;任務難度主效應不顯著，F(1，65)=3．68，P ＞0．05;學習方式主效應顯著，F(2，66)=3．15，P ＜0．05;任務難度與學習方式交互作用主效應顯著，F(2，66)=5．60，P ＜0．01。因素B簡單效應檢驗結果顯示，在A1和A2水平上有顯著性差異，F=3．49、P ＜0．05，F=5．00、P ＜0．05。在高難度任務中，選用LSD法對各組均值進行多重比較檢驗方差齊性。結果顯示，外顯-類比組和交替組受試的動作評分顯著低于類比 -外顯組(P＜0．05，P＜0．05)，外顯-類比組和交替進行組之間無顯著性差異，說明類比-外顯組受試的動作評分好于另外兩組。在低難度任務中，選用LSD法對各組均值進行多重比較檢驗方差齊性。結果顯示，外顯-類比組和類比-外顯組受試的動作評分顯著低于交替組(P＜0．01，P＜0．05)，外顯-類比組和類比-外顯組間無顯著性差異，說明交替組受試的動作評分好于另外兩組(圖5)。

2．3 動作知識數量為了驗證評分者對動作知識數量的主觀評分標準的一致性，采用Pearson相關系數對兩位評分者的評分進行統計分析。結果顯示:后測r=0．95，可以認定評分者內部一致性信度較高。在前測中，不同學習方式組受試的動作知識數量為0，表明所有受試均不知曉正手擊球的動作要領。

圖5 不同難度任務組遷移測試中的動作評分Figure 5．Gait Rating of Different Task Groups in Transfer Test

對動作知識數量進行雙因素方差分析，結果顯示，任務難度主效應顯著，F(1，66)=16．63，P ＜0．01，學習方式主效應顯著，F(2，66)=3．23，P ＜0．05，任務難度和學習方式交互作用主效應顯著，F(2，66)=6．09，P＜0．01。因素B簡單效應檢驗結果顯示，在A1和A2水平上有顯著性差異，F=3．59、P ＜ 0．05，F=5．62、P ＜0．01。在高難度任務中，采用 LSD 法對各組均值進行多重比較檢驗方差齊性。結果顯示，外顯-類比組和交替組受試習得的動作知識數量顯著少于類比-外顯組(P＜0．05)，外顯-類比組和交替組間無顯著性差異，說明類比-外顯組受試習得的動作知識數量多于另外兩組。在低難度任務中，采用LSD法對各組均值進行多重比較檢驗方差齊性。結果顯示，外顯-類比組和類比-外顯組受試習得的動作知識數量顯著低于交替組(P ＜0．01，P ＜0．05)，外顯 -類比組和類比-外顯組間無顯著性差異，說明交替組受試習得的動作知識數量多于另外兩組(圖6)。

圖6 不同難度任務中各組的動作知識數量Figure 6．Number of Skill Rules of Different Task Groups

3 分析與討論

3．1 高難度技能任務中的績效對于高難度任務而言，在保持測試中，學習者使用類比-外顯學習方式所習得的平擊發球準確性、動作評分和外顯知識的掌握程度好于外顯-類比組和交替組。

運動技能學習既包括認知層面的操作規則、操作策略等記憶指令的學習，又包括肌肉層面的肢體間協調模式的實際操作技能的學習［10］，初學者需要將注意分配于記憶指令和實際操作技能兩方面。在高難度任務中，由于學習者平擊發球時的初始位置與中網之間的距離更遠，為確保球過網且落在發球區內，學習者要使拋球的高度更高，拋出去的球的位置和軌跡更難保持穩定，擊球點的位置和球拍角度也就更難保持穩定;因此，學習者需要投入更多的注意資源協調自身肢體動作。由于個體的工作記憶資源有限，肌肉層面技能操作學習負荷的增加使分配到認知層面學習指導語的注意資源減少。外顯-類比組和交替組學習者接受的大量外顯規則超出其信息處理容量，引起資源分配不足［11］，致使動作要領的學習效果不佳，進而影響動作姿勢和擊球準確性。這與前人的研究結果一致。

Willingham［12］在一項難度較高的序列反應時(SRT)任務研究中發現，提供外顯知識不但沒有作用，反而有可能阻礙技能的形成。Lagarde等［13］在高難度序列反應時任務中發現，提前給予指導不利于認知，因為這會導致受試提前做好攔截準備，但在概率較小的情景下，這種準備將削弱受試根據刺激的即時變化迅速修改攔截線路的能力。Russele［14］的研究發現，在難度增加的序列反應時任務中，外顯認知起阻礙作用且表現出較多的糾錯傾向。知覺認知研究者［15］發現，過早形成假設會阻止人們最好地使用可利用的信息，提供外顯知識既可能有利于完成任務，也可能激發與任務規則無關的注意過程，阻礙內隱學習。當任務規則極為復雜或不明顯或任務壓力較大時，認知上的學習并不能轉化為動作的提高，在某些情景下反而會阻礙動作的內隱學習［16］。

類比-外顯組的學習者在第1單元接受類比學習，采用的隱喻概括了平擊發球的關鍵動作結構，信息量少得多，降低對工作記憶資源的需求，可騰出有限的注意資源分配到平擊發球技能的肌肉操作方面。隱喻使平擊發球動作更形象易記，提供建立整體動作概念的憑據和線索，建立技能的整體概念;隨后的外顯認知指導和有關技能規律的介紹、點撥使平擊發球動作更加細致，又通過錯誤覺察-糾正機制避免了錯誤動作的形成。有研究［17］已證明，先進行內隱性認識任務再進行外顯認識任務組的成績高于先進行外顯認識再進行內隱認識組。郭秀艷等根據人工語法研究中的結果也推論，在學習復雜任務時，應先具備一定的內隱知識基礎，然后再試圖建立外顯的任務模型。據此，有研究者指出，它將對教育產生重要啟示:在解決難題時，先讓學生被動觀察，然后再給予正式指導，將會產生最佳效果。

運動技能學習的目的是學到一般運動程序，這樣更有利于運動技能的遷移，而遷移測試能夠反映一般運動程序的學習效果，是評判學習方式優劣的重要手段之一。在遷移測試中，類比-外顯組學習者平擊發球的準確性、動作評分和外顯知識的掌握程度均好于外顯-類比組和交替組，說明類比-外顯組學習者習得的一般運動程序能力好于另外兩組，原因尚待進一步分析。

3．2 低難度技能任務中的績效對低難度任務而言，在保持測試中，交替組學習者的擊球準確性和動作評分均好于外顯-類比組和類比-外顯組。

(1)在低難度任務中，學習者發球的初始位置更靠近網前，發球極易過網，完成平擊發球動作所需的工作記憶資源相對較少，可將其分配到記憶指導語和言語知識的輸出上。根據CLARION模型，外顯和內隱學習的加工機制不同［18］。外顯學習是由部分到整體、自下而上的加工，這種數據驅動的加工形同錯誤覺察-糾正機制，可隨環境的變化而不斷調整。外顯學習指導語詳細描述了平擊發球各動作環節間的聯系，為學習者提供反饋所需的參照物，以不斷改善動作。類比學習是從整體到部分、自上而下的加工，這種概念驅動的加工強調個體運用自己已有的知識理解新的知覺對象。隱喻將完成平擊發球動作所需的諸多復雜規則囊括為整體、數量較少的組塊，既減少了工作記憶負荷，又擴大了工作記憶的信息容量。通過日常行為，類比學習指導語將初學者不熟悉的平擊發球動作變得具體、生動、形象、更容易理解和接受，形象的隱喻加速了外顯規則言語信息的吸收或同化，便于學習者理解和記憶。同時，外顯學習指導具體且準確，對技能的認知起到促進作用。在動態的信息處理過程中，精確的外顯知識和形象的類比知識動態轉換［19］，使得平擊發球動作信息的記憶和提取變得更容易［20］，有利于動作知識的掌握。

(2)隱喻可能是以形象進行儲存和操作的，這種基于表象的信息具有整體性和概括性，有助于整體運動表象的建立，提高動作姿勢的質量。類比學習將運動技能的多種成分有效組合，有利于加快運動技能的自動化;外顯學習促進對不理想動作的糾正。Magill等［21］在軌跡追蹤任務研究中發現，在簡單運動技能情形下，外顯知識不起阻礙作用，在某種情況下可能會縮短認知時間，因而越早介入越有效。

(3)在運動技能學習初期，認知方面動作要領的掌握和肌肉層面技能操作的動作姿勢兩方面較好的績效，促使學習者擊球準確性的提高。

外顯-類比組學習者在第1單元接受的外顯學習依賴于工作記憶的中央執行系統。由于工作記憶容量有限，18條平擊發球的動作規則數量多且零散，學習者很難在短時間內加工如此多的信息，因而難以記住，影響了平擊發球動作要領的掌握，不利于整體動作形象的建立，進而導致擊球準確性難以在短時間內得到提高，阻礙了學習進程。

類比-外顯組學習者在第1單元接受的類比學習指導語雖然形象概括，有利于整體運動表象的形成，但不夠細致，缺少糾正不理想動作的線索。雖然在第2單元中接受外顯知識，但前期的學習進程已受影響。

在遷移測試中，交替組學習者的平擊發球準確性、動作評分和外顯知識的掌握程度均好于外顯-類比組和類比-外顯組，說明交替組學習者獲得的一般運動程序能力好于另外兩組，原因有待探尋。

4 結束語

探討了不同難度網球技能學習中類比學習與外顯學習的不同協同效應，結果證實了預期假設，即任務難度是影響運動技能學習的重要因素之一。在高難度任務中，類比-外顯組學習者的擊球準確性、動作評分和掌握的知識數量好于外顯-類比組和交替組。在低難度任務中，學習者采用類比與外顯交替進行的方式所獲得的擊球準確性、動作評分和掌握的知識數量好于外顯-類比組和類比-外顯組。

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