手感擾動機制與網球運動技術系統復雜性模型的優化

劉 亞，董傳升

1 問題的提出

運動技術是體育的基本概念之一。深刻認識體育現象，學習和掌握運動技術，必須對運動技術進行深刻剖析，必須以系統論思維構建起復雜性學習模型。然而，在傳統線性思維習慣的影響下，運動技術系統性存在問題一直沒有得到充分的認識，以線性的、還原論的思維思考非線性的復雜性運動技術系統的做法非常普遍。

為了深刻認識運動技術系統及其特征，探索運動技術系統復雜性及其內在運行規律，本文從復雜性系統理論視角出發，以網球運動技術系統為例，論證了運動技術系統要素、結構、功能和復雜性，并對在系統運行中發揮關鍵性作用的手感擾動機制進行了深度探討。

2 技術系統復雜性：一個研究運動技術的新范式

系統是由美籍奧利地利生物學家貝塔朗菲提出并論證的。他在研究生物有機體時發現，有機體只有在作為整體或者作為系統時存在才能獲得生存的可能性，因此不可被拆分。作為一個復雜系統，有機體是通過某種機制聯系在一起的整體，而不是各個部分的簡單加和。也就是說，系統的各個組成部分之間必須通過某種機制聯系成為一個整體，否則就會失去存在的意義和價值。系統是諸多元素緊密聯系傳遞的復合體，復合體內的元素間彼此關聯，元素同環境也相互牽制，由此成為組織整體[1]。可以說，將對象當做有機整體進行分析，論證整體與部分間彼此依存、彼此制約的關系，能夠揭示系統最基本的特征和規律[2]。

系統復雜性，是指復雜的巨系統中在不穩定、不確定、多層次的前提下，系統中要素相互聯系相互作用。有學者認為，研究復雜性必須把復雜性當做復雜性來處理，研究系統的模糊性、非線性、混沌、分形等基本特征和內在運行機制，而不能將復雜問題進行簡單化處理，將非線性簡化為線性、模糊性簡化為清晰性、把分形約化為整形、把混沌運動約化為周期運動等[3]。20世紀80年代，我國著名科學家錢學森針對系統復雜性研究問題提出了新的研究范式，即“要用或宜用新的科學方法處理的問題，都是復雜性問題，復雜巨系統就是這類問題”，從而推動人們從簡單到復雜研究視野和方法的轉變，最終復雜性研究范式的興起[4-5]。

技術作為合理、有效活動的累積，是秩序、模式以及機制的疊加，其復雜性概念是由英國學者雷克魯夫特和卡什于1999年提出的，用來描述技術的難易程度和組建數量、技術組件之間非線性的相互作用和技術創新組織系統復雜性問題[6]。有學者認為，研究技術復雜性一般有兩個途徑，一是用復雜性思維方法觀察技術系統，探索技術創新、技術開發等技術活動過程，揭示其復雜性原理，二是用復雜性思維觀察技術系統本身的復雜性，分析復雜性由來、自組織演化、復雜性與適應性關系等[7]。換言之，可以通過整體性、涌現性、不確定性等概念來揭示技術系統的復雜性[8]。這就為研究運動技術系統復雜性問題提供了新范式。

3 網球運動技術系統結構與關系

運動技術是體育的核心概念，是指能充分發揮運動員和其他體育活動參加者的身體能力，合理有效地完成動作的方法[9]。人們參與體育活動，首先要掌握的就是運動技術。

3.1 網球運動技術系統的結構

網球運動技術是系統性存在的，表現為器物形態、智能形態和工藝形態[10]，形成了穩定的內在結構——器物技術要素、智能技術要素和工藝技術要素，并通過某種機制將三者有機融合為一體，形成一個由相互依存、相互作用要素聯結而成的復雜性技術系統[11]。一般說來，器物技術要素是指構成網球運動的物質性要素，如網球場地、網球、網球拍、網球裝備等，是網球運動技術客觀存在的依據；智能技術要素是指人的要素，是人根據環境變化和自我意識構建行為的過程，是人對運動基本環境進行客觀判斷，決定運動如何發生、如何進行、如何結束等行為的因素；工藝技術要素是指鏈接人與物質之間的技術要素，主體人根據人的需求和環境特殊性規定，通過構建合理的技術體系，最終實現了人與環境融洽互聯互動的目標。

人們一般把構成系統的部分稱為子系統，而占據主導地位的子系統被稱為系統的主體子系統[12](見圖1)。從圖1可以看出，網球運動技術系統是由主體子系統、運動技術子系統、近人體環境子系統(設備、場地等)構成的、并且是以人為主導子系統的復雜性系統。

圖1 網球運動技術系統結構Graph 1 Structure diagram of tennis technical system

人是網球運動技術系統的核心，對網球運動技術系統的發展和變化起到決定性作用。一般說來，主體人根據環境變化來構成自我意識，又在自我意識的指引下構建行為。因此，人在打網球時，首先會對當下時空關系、近人體環境因素進行基本的判斷，形成運動策略，進而通過運動技術的選擇來達成運動目的。運動技術作為主體人與環境發生關系的中介變量，時刻調節著人與物質環境之間的關系狀態，并為主體人選擇技術方案或者行為策略提供支持和幫助。在一次底線擊球的過程中，運動者往往根據自身系統狀況、近人體環境和遠人體環境因素的綜合分析來形成一個基本判斷，然后會在對自身技術水平或狀態評估的基礎上選擇自認為最恰當的或者最合適的運動技術來完成一次有效的底線擊球活動。

3.2 網球運動技術系統結構間關系

3.2.1 主體人與環境的互動關系

在網球運動技術系統中，主體人始終與環境保持著密切的互動關系。人通過自身的感官系統，對環境要素特征進行感知、信息編碼、傳遞到中樞神經系統，再經由解碼、匹配形成決策所需要的種種信息，最后由主體人做出反應。也就是說，主體人通過調整身體技術這一具有中介性質的活動來適應不同環境的要求。例如，根據來球的方向、角度、速度、旋轉、落點等因素選擇合理的擊球路線、擊球技術和擊球時機等，再根據技術目的的基本要求完成一次擊球運動：確定擊球點、擊球力度、擊球角度、回球線路等，完成一次擊球過程后進入到下一次的擊球過程。值得注意是，技術在幫助人們有效完成網球擊球任務的同時，也在不斷強化自身的地位和作用，依據技術內在要求對身體技術不斷的解構和重構，從而導致技術化現象的出現[13]。也就是說，技術效用一旦展現出來，就會對主體人產生積極的吸引作用，激勵主體人繼續強化或者優化這一技術，并嘗試根據技術的基本要求對自身的素質、機能、技術等進行改造，以使之完全能夠滿足技術的基本需求。人們常常將這一依據技術規范對自身進行改造的過程稱之為“技術化”。

3.2.2 運動技術溝通著主體人與環境互動關系

網球運動技術不僅是運動者能夠有效完成網球運動的基本手段和基本保障，而且還是主體人與物質環境之間進行有效溝通的中介，是二者之間發生互動關系的橋梁。一個網球正手擊球技術由如下子技術流程構成：基本姿態、轉體、引拍、蹬轉、揮拍、擊球、隨揮、還原。這是一個標準的網球擊球的完整動作過程。由此可見，網球運動技術不同動作之間通過一定的運動序列結構協同工作，即通過構成一個完整的技術動作鏈的方式支持主體有目的有意識的運動過程。在這個過程中，運動技術具有無可替代的作用。也就是說，主體人通過運動技術的中介作用，與環境系統之間——人體環境、近人體環境、遠人體環境建立起了密切的互動關系，從而使得人與近人體環境、遠人體環境保持著和諧的互動性存在狀態。換言之，運動技術起到了“橋”的作用。

3.2.3 時空子系統是主體人與環境互動關系存在的基礎

時空子系統是網球運動存在的客觀環境。在網球運動中，一方面技術系統要不斷地經歷時空環境的變化，表現出歷時性特征，如運動序列的存在；另一方面網球運動軌跡、運動效果等信息都被時空子系統所描述下來，表現出空間性特征。在時空關系狀態中，人們通過分析時空信息及其變化規律來獲得對運動技術系統有效性、合理性等問題進行判斷的依據，進而找出運動技術改進、重構的技術路線。也就是說，從時間與空間上來說，兩者在運動技術上的相互作用表現為不同的時間、空間上技術序列性這一特征，其結果被記錄在時空子系統中。人們可以通過查閱、分析記錄在時空系統中的各種信息來獲得對技術過程的基本認識，以此作為優化運動技術系統的依據。例如，人們常常運用運動捕捉技術[14]記錄運動技術過程，并據此進行運動技術診斷和分析，到達優化運動技術結構的目標。這一過程體現出運動技術系統與時空子系統互動關系的存在狀態。

4 網球運動技術系統的復雜性

復雜性是系統的基本特征。網球運動技術系統是由主體、技術、環境、時空等子系統構成的。各個子系統之間不僅既存在著相對獨立的結構，又存在著密切的相互聯系，而且各個子系統既能通過獨立的行為發揮獨特功能，又能通過協同關系的互動機制產生整體性系統功能。一項針對游泳運動技術系統的研究表明，運動技術是一個復雜的巨系統。

網球運動技術結構非常復雜，結構的多樣性、關系的多樣性、連接的多樣性等構成了運動技術系統中技術子系統的多樣性，由此生成了復雜性系統。可以從以下四個方面認識網球運動技術系統的復雜性：

首先，在網球運動技術系統中，人、運動技術、物質技術、環境技術等要素相互滲透、交叉、綜合，各子系統之間，不同層次的組成之間，通過非線性互動所形成的機制[15]相互關聯，相互制約，形成了復雜的非線性相互作用，進而構成了一個典型的基于復雜性的技術生態系統。從系統論來看，互動關系本身就是一個復雜性的存在狀態。

其次，網球運動技術系統存在普遍的不確定性。不確定表現在主體人的不確定性、運動過程的不確定性、運動環境的不確定性和主體人與運動環境互動的不確定性等方面。一般說來，即使決策信息充分、分析過程規范、結果判斷可靠性高、運動技術選擇合理、動作序列恰當等，也不能保證網球每次擊球的成功率達到100%。甚至，在一些特殊的情況下，確切性的判斷和動作選擇與執行，往往產生失敗的結果。究其根源，運動技術本身就是一個充滿不確定性過程行為的結果。為了達到有效性目標，人們提煉技術結構、分析技術系統、找出運動規律等形成的網球運動技術，不僅仍然無法徹底有效解決動作時機、動作序列、動作時空等方面的不確定性問題，而且對技術本身的合理性依據的確立在深刻討論的前提下也顯得不再那么具有確切性了。

第三，網球運動技術系統是主體人與客觀環境相互作用建立起來的具有鮮明的自組織性特征，作為一個獨立的存在，是客觀手段與主觀能力相結合的產物，是一個動態的技術實現過程[16]。通過不同子系統的信息輸出與輸入的相互傳遞轉換，在不斷的演化過程中形成網球運動技術系統的基本結構和功能，并通過自我優化的形式發展和演化[17]。在一個自組織運動中，漲落機制、正反饋放大機制、遠離平衡機制、非線性機制等發揮著重要的作用。這些機制或許并不是發揮著同等的作用(而且也沒有證據表明或證明它們能夠發揮同等作用)，或者更不是某一機制產生主導作用，但是通過彼此之間建立起一種協同關系來對技術系統運行產生主導作用卻是具有較好的觀察性和確切性的。

最后，網球技術系統的整體性來源于各個部分之間內在的密切聯系及其相互作用，即人、人體、環境之間相互作用，即各個網球運動子系統之間關系狀態的和諧運行導致了涌現性的出現。網球運動技術系統運行的一個鮮明特征是，各要素之間、子系統之間、要素與子系統之間等存在廣泛的、密切的內在聯系和相互關系。這些相互關系的發展變化，往往使得某一要素或者某一技術環節凸顯出來，表現出某種清晰的運行特征。例如，主體人與技術之間的關系和諧狀態，是通過主體人與環境之間互動關系的和諧性來獲得的。也就是說，一個底線正手擊球過程的流暢性、有效性、美觀性等特征的涌現，是通過主體人與技術之間的流暢性、有效性、美觀性關系的互動形成的。簡言之，人與技術之間的和諧性往往表現為人與環境之間的和諧性上。

5 手感擾動機制與網球運動技術系統的優化

運動系統中，一個關鍵動作的改進會聯動若干個動作的改進[18]，因此關鍵技術環節(因素)的改善對運動技術學習至關重要。這樣的因素，在體育領域中往往被稱為“球感”[19]“舞感”[20]等。

手感不僅是網球運動技術系統復雜性典型標志之一，更是系統運行的關鍵機制。作為一種特殊的機制，手感普遍存在于人體、近人體環境、遠人體環境等子系統中，并通過綜合機制調節各個子系統存在和運行的狀態。

手感是一種綜合性感知覺，即主體人對網球的運動不僅表現為通過生理、心理和文化等信息錄入、傳遞、編碼、翻譯、匹配、分析、制定策略來完成對某一刺激應對的過程，而且更表現為主體人對網球運動中人體環境、近人體環境和遠人體環境整體的感知覺的把握過程。主體狀態感知覺、網球運動狀態感知覺、觸球感知覺、時空關系感知覺等同時形成，主體人通過與積累經驗的比照，形成一種綜合性判斷和反應。手感的養成不僅要建立主體人與近人體環境(球拍、場地等)的良性互動關系，更要建立主體人與遠人體環境(時空存在及其特征)建立良好的互動關系。唯有此，才有可能不斷提升網球運動技術系統的功能水平，從而表現為網球運動技術、技能水平的不斷上升。因此，分析網球運動技術系統，必須采用整體思想而不是采用還原和分離的方法，更為重要的是要著重分析技術系統內在非線性關系而不是只考慮外力的被動作用。[21]

手感是如何對整個網球運動技術系統運行產生主導性作用的呢?

一般說來，網球運動技術系統在自組織機制作用下可以實現自我優化，表現為不確定性、非線性、自組織性和涌現性等特征。這其中，手感作為綜合性的關鍵因素發揮了重要的作用。主體人在借助于運動技術與環境發生關系時，自身同時也與環境產生交互關系。一方面，主體人借助于手感的正反饋機制對人體子系統、近人體環境子系統和遠人體環境子系統進行綜合感知覺，形成對網球運動的信息判斷，然后形成初步的指令指揮人體的運動過程；另一方面，運動的人體與環境的適應性又在手感的綜合感知覺作用下通過反饋機制反饋到主體人，主體人再次通過綜合反應的模式協調人體與環境之間的關系，并使之逐步達到一種和諧的狀態。

應該說，手感的細微變化都可能導致運動系統的巨大變化，呈現出一種典型的“蝴蝶效應”。在一次擊打底線球的過程中，來球的方向、速度、力量、旋轉、角度等信息的判斷一直是網球運動主體必須要首先解決的基礎性問題。運動主體首先會根據網球飛行的軌跡判斷時空關系特征——方位、角度、旋轉，再根據網球飛行的速度、聲音來判斷來球的力度，然后根據自我設定的回球方位——路線、角度、落點等來選擇擊球的時機、旋轉、速度、力量、方位和與之相適應的運動技術擊打來球，最后根據回球的狀態來重新評判自我手感的準確度，并將這一判斷作為后續完成動作的依據，從而完成上次完整的擊球過程。

一般來說，擊球效果越好，手感效果的正反饋效應就越強，以后面臨相似局面時采用同一策略應對的可能性也越高；擊球效果越差，手感可能會出現負反饋機制的調節作用，從而導致主體完善、優化或放棄這一策略以應對以后可能發生的類似局面。之所以手感能夠對網球運動技術運行產生如此巨大的影響作用，源于手感可以有效調節網球運動技術系統中客觀存在的正反饋放大機制、非線性作用的漲落機制等機制，通過形成系統自洽效應的方式強化原有的運動技術系統結構和關系，并可以通過形成系統矛盾效應來促進系統的改進、優化甚至是重構。

這個過程循環反復進行著。主體通過不斷構建、優化運動技術子系統與環境子系統之間非線性互動關系模式來促進系統的自洽性。一方面，主體子系統、運動技術子系統和環境子系統之間互動良好，匹配度高，運動系統就能夠較好地適應環境，系統就會保持一種平衡態，此時運動技術系統自我優化的內生力量就不強烈，就會繼續維持原有運動技術系統結構和功能；另一方面，當這種互動效果差，匹配性低，運動技術系統適應環境狀態也較差，系統就會產生遠離平衡態的現象，則運動技術優化的內生力量就強烈，就會通過漲落、負反饋放大等機制來不斷放大差異化，造成系統與環境之間矛盾日益尖銳，最終網球運動技術系統的自優化行為。如圖2所示。

圖2 網球運動技術系統復雜性模型Graph 2 System complexity model of tennis techniques

可見，手感在網球運動技術系統運行中是一種綜合性機制，對網球運動技術系統的運行、優化等方面發揮著關鍵性的主導作用。在運動技術與環境互動作用下，主體總是有意識的或無意識的借助手感的綜合機制不斷地匹配著運動技術與環境之間的互動關系，使技術保持一種平衡態和遠離平衡態，從而推動著網球運動技術系統的持續演進——從簡單到復雜、從低級到高級。也就是說，手感是網球運動技術系統自我優化的必然結果，也是系統性輸出的必然結果，是系統存在與發展的客觀基礎。因此，需要對手感的培養給予充分的重視，從而通過手感水平的不斷提升來促進網球運動技術系統的不斷優化與升級。

總之，網球運動技術是一個復雜性的開放系統，是由主體子系統、運動技術子系統和環境子系統構成的復雜性的系統，表現出不確定性、非線性、自組織性、涌現性等復雜性特征。手感作為一種綜合性的關鍵要素，可以通過正反饋放大機制、非線性相互作用、自組織機制等對網球運動技術系統的優化產生積極的正向作用。