VL VL BewegungswissenschaftBewegungswissenschaft
7. Motor Control: Neue Theorien
MC: NeuesMC: Neues ProgrammpunkteProgrammpunkte
• Paradigmenwechsel nach Kuhn• Ökologische Ansätze
Direct Perception Natural physical approach System Dynamics
• Die „motor-action“ – Kontroverse • Praktische Konsequenzen
MC: NeuesMC: Neues Paradigmen nach KuhnParadigmen nach Kuhn
T.S. Kuhn:„The Structure of Scientific Revolutions“, 1962 Wissenschaft schreitet in
Paradigmenwechseln voran! Paradigma = Betrachtungsweise,
Musterbeispiel PW nicht rational erklärbar, sondern eher
wissenschaftssoziologisch Wissenschaft ist nicht die reine Suche nach
der reinen Wahrheit!
MC: NeuesMC: Neues Phasen der Wissenschaft nach KuhnPhasen der Wissenschaft nach Kuhn
Pre-science: Feld wird eher orientierungslos erforscht; Paradigmen werden importiert
Normal science:Konsens über die Art, Probleme zu betrachten; breite empirische Aktivitäten
Paradigm crisis:Widersprüche werden entdeckt, mit ad-hoc Revisionen zunächst erklärt oder ignoriert
Revolutionary science:Etablierung eines alternativen Paradigmas in harter Auseinandersetzung mit normal science
MC: NeuesMC: Neues Phasen der Wissenschaft nach KuhnPhasen der Wissenschaft nach Kuhn
Pre-Science
adhoc
Ign. Alt.
RevolutionaryScience
NormalScience
MC: NeuesMC: Neues Paradigmen in der PsychologieParadigmen in der Psychologie
• „Seelenpsychologie“, Wundt, 19. Jhdt.• Tiefenpsychologie, Freud, Anfang 20.
Jhdt.• Behaviorismus, Skinner, bis 2. WK• Kognitionspsychologie, bis 80er• Ökologische Psychologie
Komplexität, Dynamik, Systemansatz Umwelteinbindung Selbstorganisationsphänomene
MC: NeuesMC: Neues Paradigmen in der MotorikParadigmen in der Motorik
Publikationen
0
5
10
15
20
25
67 70 73 76 79 82 85 88 91
Anza
hl
closed loop GMP Syst. Dyn.
MC: NeuesMC: Neues Zuordnung der BetrachtungsweisenZuordnung der Betrachtungsweisen
Bewegungs-Wissenschaftliche
Betrachtungs-weisen
Funktionale Betrachtungsweisen
Ganzheitliche Betrachtungsweisen
BiomechanischeBetrachtungsweise
FähigkeitsorientierteBetrachtungsweise
Außenaspekt Innenaspekt
Morphologie Systemdynamischer Ansatz
Konnektionismus
Funktionsanalysen
Informationsverarbeitungstheorien
Modularitätshypothese
Ökologische PsychologieÖkologische Psychologie
MC: NeuesMC: Neues ÜberblickÜberblick
Nach Summers (1998):• Direct perception• Natural physical approach• Systemdynamik
Direct PerceptionDirect Perception
MC: NeuesMC: Neues Direct perceptionDirect perception
Einheit von Bewegung und UmweltFlow-fields von GibsonAffordances: Handlungsmöglichkeiten,
die sich aus den Eigenschaften der Umwelt ergeben
Direct perception: keine symbolische Repräsentation, kein Gedächtnis/Wissen
Natural physical approachNatural physical approach
MC: NeuesMC: Neues Natural physical approachNatural physical approach
Bewegungen werden durch ihre physikalischen Randbedingungen bestimmt
Constraints: Randbedingungen, Einschränkungen
Beispiel: JonglierenVerwandtschaft/Überlappung mit
Direct Perception
Systemdynamische AnsätzeSystemdynamische Ansätze
BegriffeBegriffeDas HKB-Experiment Das HKB-Experiment
GolfbeispielGolfbeispiel
MC: NeuesMC: Neues DefinitionDefinition
Der systemdynamische Ansatz beschäftigt sich mit:
• komplexen Systemen (Bewegungen), die sich dynamisch verhalten
• System als ganzheitlicher Zusammenhang von Teilen
• Im Blickpunkt stehen Aspekte des Verhaltens, die nur durch die dynamische Interaktion zwischen Systemkomponenten auftreten
• Komplexe Leistung als Ganzes steht im Vordergrund
MC: NeuesMC: Neues GrundannahmenGrundannahmen
• Verhalten und seine zeitliche Veränderung als Resultat emergenter Prozesse
• durch Interaktion der Systemkomponenten entsteht etwas
• Selbstorganisierend
MC: NeuesMC: Neues Dynamische SystemeDynamische Systeme
• Wissenschaftszweig zum Studium komplexer Systeme (Motorik)
• Ursprung Physik, dann aber in Medizin, Biologie, Wirtschaft, Soziologie, Psychologie, Sport
• System: abgrenzbare Elemente + deren Relationen untereinander
• Dynamisch: Veränderung in der Zeit
MC: NeuesMC: Neues BegriffeBegriffe
Zustandsraum:alle möglichen Zustände des Systems definiert durch die Zustände der Teilsysteme
Systemdynamik:Bewegung des Systems durch den Zustandsraum in der Zeit
Konvergenz:Stabiler Zustand, auf den sich die Systemdynamik hin bewegt
Attraktor:Verschiedene Zustände, die ein System einnehmen kann
MC: NeuesMC: Neues Beispiel: PendelBeispiel: Pendel
00
00
vv
AngetriebenesAngetriebenesPendelPendel
00
00
vv
GedämpftesGedämpftesPendelPendel
MC: NeuesMC: Neues Beispiel TennisBeispiel Tennis
-4
-2
0
2
4
-6 -4 -2 0 2 4 6Position
Spe
ed-4
-2
0
2
4
-6 -4 -2 0 2 4 6Position
Spe
ed
Zustandsraum und Systemdynamik zweier
Tennisspielerinnen
MC: NeuesMC: Neues Beispiel: FußballBeispiel: Fußball
Instabilitätsregionen
Attr
akt
or
1-0
Attra
ktor 0
-1
Start
MC: NeuesMC: Neues SelbstorganisationSelbstorganisation
Selbstorganisation:Einnahme eines Attraktors durch interne Wechselwirkungen im System
Ohne Antrieb:nicht etwa durch Steuerung von außen oder durch Kontrolle durch ein Zentrum
Bewegungen werden als Selbstorganisationsprozesse der Motorik
interpretiert!!!
MC: NeuesMC: Neues Merkmale dynamischer SystemeMerkmale dynamischer Systeme
• Kritische Fluktuationen
• Hysterese
• Kritisches Slowing-down
MC: NeuesMC: Neues
Fluktuationen
Kontrollparameter
Ordnungs-zustände Hysterese
ZustandsdynamikZustandsdynamik
Das „Kelso-Experiment“Das „Kelso-Experiment“
MC: NeuesMC: Neues Kelso ExperimentKelso Experiment
AntiPhase Transition InPhase
Kelso‘s Fingerwackel-Experiment
MC: NeuesMC: Neues
Frequenz
0°
180°
Zustandsdynamik KelsoZustandsdynamik KelsoR
ela
tive P
hase
Stab. Koor. Muster 1
Stab. Koor. Muster 2
Beispiel TennisBeispiel Tennis
MC: NeuesMC: Neues Zustandsdynamik KelsoZustandsdynamik Kelso
Relative Phase: Anti-Phase 180°
Cross-Rallye Vorhand
Position APosition B
0
+4
-4
Zeit
Meter
B schlägt außen,A wartet in der Mitte
A schlägt außen,B wartet in der Mitte
MC: NeuesMC: Neues Zustandsdynamik KelsoZustandsdynamik Kelso
Relative Phase: In-Phase 0°
Longline-Rallye
0
+4
-4
Zeit
Meter Position APosition B
B schlägt VH außen,A wartet in der Mitte
A schlägt RH außen,B wartet in der Mitte
MC: NeuesMC: Neues Zustandsdynamik KelsoZustandsdynamik Kelso
0
180
360
540
720
0 5 10 15 20time (sec.)
RP (deg)
-10
-5
0
5
10
15
velo
city m/s
RP
player 1
player2
INANTI ANTI
TransitionTransition
Beispiel GolfBeispiel Golf
MC: NeuesMC: Neues
Entfernung zur Fahne [m]
Chip
Pitch
Drive
5 10030 55
Zustandsdynamik GolfZustandsdynamik Golf
MC: NeuesMC: Neues Kritische FluktuationenKritische Fluktuationen
OperationalisierungOperationalisierungFluktuationen:Fluktuationen:Laufende Standard-Laufende Standard-abweichungen der abweichungen der AbschwungzeitAbschwungzeitvon vier aufeinandervon vier aufeinanderfolgenden Schwüngenfolgenden Schwüngen
Entfernung zur Fahne
1009080706050403020100
Flukt
uati
onen
ChipChip
PitchPitch
VollerVollerSchlagSchlag
ÜbergängeÜbergänge
AttraktorenAttraktoren
Perturbationen im TennisPerturbationen im Tennis
MC: NeuesMC: Neues Perturbationen TennisPerturbationen Tennis
Potentiallandschaft „Ballwechsel im Rückschlagspiel“Perturbation: Kritische Störung des relativen Gleichgewichts in einem Ballwechsel
Finaler Attraktor
Punkt für A
Punkt für B
Relative Stabilität StabilitätStabilität Instabilität Instabilität
Ballwechsel
Finaler Attraktor
The motor-action-controversyThe motor-action-controversy
MC: NeuesMC: Neues Motor-Action-KontroverseMotor-Action-Kontroverse
BewegungsgestalterBefehlsempfänger
Rolle der Muskulatur
Emergentprogrammiert
Bewegungsverlauf
Koordinationsmuster, selbstorganisierend
GMPs, zentral gespeichert
Bewegungsmuster
Bottom-Up, heterarchischTop-Down Hierarchisch
Bewegungskontrolle
Ökologische EinheitMensch-Maschine
Grundannahme
Ökologische TheorienProgramm-Theorien
Praktische KonsequenzenPraktische Konsequenzen
MC: NeuesMC: Neues UnterschiedeUnterschiede
FluktuationFehler
Variabilität
Auslöser, InteraktionStörgröße
Umwelt
Dynamisches SystemComputer
Motorik
autonompassiv
Rolle des Schülers
ArrangeurProgrammierer
Rolle des Lehrers
Ökologische TheorienProgramm-Theorien
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