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现代运动训练系统的自组织理论及其哲学思辩

　　摘要 从系统科学的角度，对运动训练的定义在更深的层次上进行了讨论，提出了新的定义，并根据系统科学思想从新的视角探讨了竞技运动训练发生发展的规律，提出了“主体目标导向”、“运动训练的自组织”、“负熵控制”、“能级”等新观点与新概念。

　　我国学者在《运动训练科学化探索》一书中就已经明确指出，由于对运动训练上位概念的认识模糊，而使得对“运动训练”概念的界定十分困难。随着社会的发展，尤其在自然科学方面，由于对复杂系统(从生命系统到宇宙)的探索产生了数学与物理学的新认识(非线形、非平衡态、神经元网络理论、分形学、混沌理论、协同学、耗散结构理论、超循环理论、自组织理论等)，使复杂系统中以牛顿力学为基础的简单因果关系和叠加原理失效了，从而产生了人们对传统思维模式的质疑，并促使自然科学在方法论上发生了从原子论的分析式思维到整体系统思维的根本转变。这种转变当然也对运动训练学的研究产生了巨大的影响，形成了对运动训练学思维及认识方式的极大冲击。本文依据现代系统科学思想及其认识方法，从新的视角对“运动训练”所蕴涵的丰富内容及其自组织规律进行较为深入的探讨。

　　1 运动训练认识概述

　　国内外学者对运动训练的看法大致可以分为以下几类：

　　1.1 “教练员主体”论思想，如英国著名运动训练学家W.狄克认为：运动训练是一种艺术，教练员是具备应有的基本知识并能使运动员的理想现实化的艺术家。

　　1.2 “强调运动训练是运动员为达到最高竞技水平所做的全部准备过程”，如原民主德国的D. 哈雷博士。

　　1.3 认为“运动训练是一种教育过程”，如前苏联著名学者B.H. 普拉托诺夫。

　　1.4 把运动训练作为以“提高成绩为目的的身体和精神领域的功能练习等”，如：赫尔曼(1964)、乌力希(1973)、施泰格曼(1971)、霍尔曼(1973)、卡尔和凯塞尔(1976)等。

　　1.5 有“双主体论”思想倾向的，如图多. 博母帕认为：“训练的主要范畴是增强机体的工作能力和技能，训练是由教练员领导、组织和设计的，教练员的主要作用是实施教育”。

　　1.6 强调运动训练是一种行为的，如马丁(1977)认为：“运动训练是一个以有计划地发展并在运动考核特别是在运动比赛时表现一定运动成绩状态为目的的综合行为过程”。

　　1.7 独具我国特色的，如强调教练员与运动员必须积极参与，认为运动训练是为提高运动成绩而组织的教育过程。

　　1.8 源于系统论概念的，如认为现代运动训练是专门组织实施的系统工程。等等说法。

　　除上述观点外，在美国及一些欧洲国家，多以“Control of human movement”、“Motor learning”等说法来论述运动训练，并无十分准确或清楚的定义。上述专家论及的运动训练概念，更多的是对运动训练外显性状的描述。

　　2 从系统科学思想角度对运动训练规律的认识与分析

　　2.1 运动训练系统的整体性与竞赛目标对运动员的调制

　　从事物的演化过程来看，系统的整体性，是使这一系统能在运动中保持自身特有规定性的最基本条件。运动训练作为一个系统，是一个多层次的世界，同时它也是一个表现出多层次整体性的世界。在过去的研究中，人们更多地是从运动训练系统的表面去看待问题，是从还原论的角度，从亚系统成分去理解问题，而没有关注运动训练规定性的一面。所以迄今为止，我们甚至还不能给出一个有关运动训练系统整体性的定义。显而易见，运动训练的规定性是指运动训练系统自身的宏观有序度所涉及的全部范围。在竞赛目标调制下的运动员的身体表现能力，就是运动训练系统整体性的表现。运动训练系统的整体性，就是制约运动训练中所有要素的规定性。在运动训练中，我们强调系统的整体性，但并不轻视对系统要素的了解。如哈肯所说，序参数由单个部分的协作而产生，反过来，序参数又支配各部分的行为。比如：目标调制本身就是系统各层次及层次之间相互作用的过程。这就是系统的整体性与传统整体论的差异所在。在运动训练过程中，排斥所有有悖于竞赛目标的行为或举措。从这个意义上说，运动训练的构成因素始终是一种受制于竞赛目标并受之检验的动态系统。所以，运动训练就是通过竞赛目标导向对运动员身体表现能力调制的过程。这就是运动训练系统整体性的本质所在。

　　2.2 运动训练系统的层次递阶及其自组织

　　系统的层次递阶是指组成运动训练系统的各个要素的种种差异，包括组合方式上的差异，使系统组织在地位与作用、结构与功能上表现出等级秩序性，形成了具有质的差异的系统等级。作为运动训练系统的外显形式，运动训练系统可以从它的组成、时间与空间分布来划分层次，但是这种外显的层次性，并没有反映出运动训练系统的本质，从根本上，运动训练系统的层次性依其过程整体性而表现出如下特点(见图1)。

　　在一般情况下或传统意义上，人们关注的是运动训练层次中的“直接控制层”，而对于上面的3个层次尚没有予以足够的注意。

　　图1 运动训练系统的层次性

　　直接控制层是指对运动员的常规控制。即运动训练中对运动员的训练量、训练强度的安排，注意的是运动员生理生化指标、内分泌与免疫指标、心理指标等等的直接反映。目前这个层次研究最为广泛，并且研究最为深入，有些已经达到了亚分子层次。但是，也正是由于微观层次的研究及其研究方法的还原论倾向，使我们的视线没能从系统的整体性去考虑运动训练系统的其它层次，忽略了更为重要的其它高位层次的作用。当然，以前曾作为运动训练生理学基础的巴甫洛夫的条件反射理论，对此起到了错误导向的作用，助长了这种简单的行为主义倾向，这是一个造成我们现在仍然对运动训练中的某些关键问题认识模糊的主要原因。所以，认清运动训练系统的层次，对于从根本上解决运动训练中的问题是十分重要也是十分急迫的。

　　最优化层是指运动员在瞬态及单向时序过程情况下，根据机体的状态，优化神经网络信息、组织控制自身信息空间流线的过程。由最优化层设定直接控制层对运动员的控制。在运动训练中，这一层次所涉及的主要问题就是：运动员的实际状态与教练员的训练方案及要求是否协调的问题。缺乏对这一层次的研究，极易导致运动训练中的主观化倾向，如盲目的大运动量训练，超过运动员负荷能力的大强度负荷等等。从空间上，这一优化层涉及到运动训练中的所有要素，包括从教练员到运动训练的辅助支持系统。从时间上它可以是一次训练课、一个训练阶段时间或一个训练周期。所有这些的最优化问题都应在这一层次予以认真的研究及解决。

　　自适应层进行自适应控制，对最优化层进行校正。在这一层次中，我们更多考虑的是运动员自身对于训练的适应状态，自适应状态决定了最优化层可能的变异程度。它是一个系统是否会发生质变的“关节点”。从现在的研究我们知道，各种系统在发生质变的关节点附近具有一系列共同规律，例如：对称破缺、临界慢化、临界涨落等等

　　。在运动训练中，我们非常熟悉的运动员成绩的“高原现象”即是运动员自适应状态临界慢化的典型反映。

　　自组织层是我们在研究工作中最应予以注意的部分。自组织具有适应与进化的双重性质，并且由于其动力学特点，而调控着整个系统的涨落水平。

　　根据以往生理学的观点，运动训练中主要关注的是运动员的适应，或者是把适应作为研究

　　的主要方面。而从现在来看，仅仅关注适应的问题，对于解决及了解运动能力提高的本质是很不够的，认识上仍然受医学机械决定论的影响，仅仅强调适应，所反映的仍然只是“S-R”行为主义公式的线性关系。我们知道，人体运动能力的提高，实际上是一种适应与进化双重的反映。也就是说，“生命除了生存以及不断适应环境以外，其本身也在进化，在适应，这是一种共同的进化。” “强调结构、适应和动态平衡(定态流)，是控制论和一般系统论早期发展的特征。”活结构是不可能长期保持稳定的，机体不断地发生着自组织，它决定了个体过程的发展方向。

　　但是，自组织并不是自发运动，自组织是在序参数规定下，以系统内部与外部涨落力的变化为依据，对自身进行重新建构的单向连续时间过程。对于运动员来说，这个过程最难控制的就是如何既能使系统产生最大的负熵值，又能使系统处于合适的临界状态，并且使系统总是能够调整自身的初始状态不致于偏离常态太多。例如，王军霞训练负荷时间和负荷强度增加所导致的负熵增加，使她可以在较高的能级层次上自组织自己的竞技能力，或者说是在更大的负熵值水平上自组织自己的宏观有序度，其它运动员假若达不到这样的负熵值，当然水平就无法与王军霞相比。但是，正如我们现在已经知道的，王军霞训练自组织过程中包含的一套有效的恢复方法，是保证她系统的失稳不至于超过临界状态以至于引起系统崩溃的必须前提。人体作为一个最为复杂的系统，其构成要素的横向与纵向层次之间，竞争和协同以及随机涨落的放大，与每个系统要素的状态，也就是所谓初始状态，有着直接的关系。这一点应当引起我们的足够重视。

　　另外，自组织的过程也表现为适应与进化的共生，表现为系统的演化。在一定的初始条件下，系统可以决定自己的进化，但其最佳稳定性的寻求具有自由度。由于进化的开放性和创造性，自组织的最终结果，都是不确定的。高度的非平衡维持了自组织的过程，平衡即是停滞和死亡。运动训练中我们广为使用的周期训练方法，就是这种情况的突出反映。阚福林总教练曾指出的在冬训的上升阶段运动员能力提高过程中的震荡现象，就是这种非平衡与自由度及自组织关系的一种典型表现。所以在自组织层次，机体表现为总体稳定但从不停息的动力学特点，自身在与环境进行不断的物质与能量交换中，不断进行其过程结构中的自我更新。

　　2.3 运动训练系统的开放性与“负熵控制”

　　系统的开放性原理，指的是系统具有不断地与外界环境进行物质、能量、信息交换的性质和功能，系统向环境开放是系统得以向上发展的前提，也是系统得以稳定存在的条件。运动训练系统也是一个开放的系统。

　　按照“耗散结构”理论，如果要使系统的自组织演化成为可能，必须具有两个前提：其一是系统的开放；其二是系统远离平衡态。封闭的系统，必定走向无序的热混沌状态，除了退化以外，绝无产生自组织演化的可能性。

　　体能类项目中，中长跑在运动训练中所考虑的能量供应问题，就是一个典型例子。在可能的范围内，运动员进行大量的消耗，在运动员消耗的能级水平上(能及并非单指强度水平，它指在运动训练的实时状态下，运动员所能动员的最大能量水平与实际摄入并能够直接或间接引起运动员最大能量水平改变的物质及其它手段能量效应和的相对值)运动员产生自组织并产生相应的运动成绩。从耗散结构理论我们知道，生命系统是开放系统，它不仅能与外界交换能量而且也能交换物质，只要生命还未终止，那么生命系统就不会达到平衡状态，平衡就意味着死亡，因此生物就必须通过不断地摄取他们周围的有效能量来防止平衡状态的到来。也就是说，机体必须依靠能量来维持一种平衡状态，即所谓的“稳定状态”，因此，对于生命系统内部来说，重要的是自由能量的流通而不是熵，在特定的情况下，每一个体所能获取的自由能量是有限的，个体自身的能量最大负载能力又是依环境与个体的相互作用而发生变化的，倘能提高个体所能获取的自由能量，就可以改变机体的所谓“稳定状态水平。”这就是说常规状态下的极限训练可以使运动员达到其能量流通的最大程度，这个最大程度是限制于其所处环境的最大负载能力，当环境最大负载能力改变时，此环境中的个体的极限状态也将随之发生变化，这时他所引入的自由能量(负熵值)就可以是常规能量的增量，即增量Ds=常量+1。这个原理对于中长跑训练来说是十分重要的，运动员产生负熵的情况，也是一个动态过程。能量来源于物质，物质代谢提供负熵产生的基础，运动强度又影响负熵产生的程度，运动强度的调控直接影响运动员机体远离平衡态的程度，这是造成运动员竞技水平进化发展的必由之路，而物质代谢的调控则限定机体远离平衡态的范围，物质代谢与训练强度的协调必须在能量级的基础上才能统一起来。使用营养补剂之所以可以提高运动员的训练强度及运动成绩，原理就在于通过对物质代谢的调整，可以升高运动员机体的能级水平，进而提高负熵值，在更高的能级层次水平产生有序结构。而物质代谢与能量两者通过运动员合适的内外环境信息训练控制而得到统一。

　　物质、能量、信息三者是密切相关的，一定的物质总是对应着一定的能量。而能量强度的变化则可以导致新的序参数的生成，它是与运动模式梯级密切相关的。如中长跑运动员的能量调控与强度调控，均是有一定的开放度的。假若能级水平不变，只变化强度即盲目地增加运动员的负荷—负熵，那么很可能导致运动员的伤害。即由于能量不足而导致自身损耗的发生，从而代偿负熵的不足，同时，由于系统总熵提高。能耗超过机体能量水平而产生能量差额，为了补偿这个差额，机体只能依靠自身下调能级来进行自组织，从而使机体只能在低能量级水平产生系统有序度，不能提高运动成绩。同样的原理，假若能级水平发生变化，而运动强度没有变化，也不能造成高水平的强度能量极限环，同样不能造成运动成绩的提高。在这一点上，合适的强度阈(指训练强度与运动员实时最大负载能力的匹配值)与能量级的协同作用是提高运动成绩的根本因素，而这种协同是通过信息的控制而实现的。在这里系统通过目的导向下的自组织，使能量、信息、物质代谢三者协同而构成系统新的宏观有序度，并且这种宏观有序度具有梯级性的特点，是一种单向发展的适应与进化的双重机制。

　　2.4 运动训练系统的目的性与序参数

　　贝塔朗菲在《一般系统论》中说：“目标的预见决定系统的行为”。这就意味着当一个系统的目标或目的设定以后，系统本身在与环境相互作用的过程中，坚持表现出趋向于预先确定状态的特性。对于运动员来说，主动的目的性与目标的设定，是规范其训练行为，即序参量水平的唯一确定性要素。但这里我们要强调的是，在目标或目的确定以后，系统行为的发展仍然是具有阶段及规律性的特点的，而这一点正是由于系统的开放性本身所决定的，系统的目的性只是表现出了系统发展的确定性方向

　　。对应于运动员来说，主动的目标设定，是使其系统变化产生适应性系统行为的过程导向要素。当然，训练目的或训练目标的设定，并不是一般意义上我们所理解的，由教练员告诉运动员或由教练员给运动员作出规定，而是必须通过教练员的主导由运动员自身进行设定。即这个目标的设定，只能是由系统自身作为系统目的而作出规定。这种主动的目标导向，是将来系统过程发展自组织建构程度及范围的规定及其自组织涨落力的根本性来源，即其根本性的系统目的调制来源。我国著名教练员周明给乐静宜设定系统目标的情况就是一个典型例子。由于主动目标或目的的设定，必须成为运动员自己主观上的迫切要求，所以，在设立目标时，也必须寻找或营造一个特殊的情境。“在1993年全运会上，乐静宜以1/100 s的优势赢了庄泳，在新闻发布会上，两人抱头痛哭，乐静宜觉得一直受到庄泳的提携和帮助，在大赛上赢了庄泳感到于心不忍。在此特殊的情境之下，周明教练抓住这次机会，私下里找到乐静宜，首先对她予以肯定，然后告诉她，庄泳尚有未完成的心愿——破世界记录，乐静宜应该把感激庄泳的心劲，转化为破世界记录的动力，应当敢于为国承担重任，从而不仅深深地打动了乐静宜，也为乐静宜设定了破世界记录当前的系统目标。”从那儿以后，从巴塞罗那到亚特兰大，乐静宜不仅完成了庄泳的心愿，也实现了自己的系统目标与目的。所以，根据具体情况，营造运动员设定系统目标的特殊情境，是实现系统目标或目的的必要条件。事实上，只有在这种条件之下，围绕系统目标或目的的自组织过程才可能发生，系统的目的性作用效果才可能表现出来，当然，在系统目的调制下，也存在着系统目标设定的等级递阶问题，“志当存高远”与“脚踏实地”应当是统一的，目标导向与实现的阶梯化进程，是一个依系统状态变化的客观过程，在这一过程中，正确的运动信念系统的建立非常重要，尤其应当引起注意的是“非智力因素”的作用，它与具体的训练控制一样，在系统目标实现的等级递阶过程中起着关键性的作用。

　　3 运动训练新概念模型

　　根据以上对运动训练特性及基础的系统科学分析，我们可以看出，传统或经典的运动训练的概念已经不能完全反映运动训练的本质所在。我们必须在新的认识基础上，重新修正我们对运动训练的认识。笔者依据系统科学思想。推衍出了一个新的运动训练概念模型(见图2)。

　　根据这个模型，我们把运动训练定义如下：“运动训练是在竞赛目标导向下运动主体(运动员)对运动负荷的连续自组织过程。”其依据的方法论基础是运动训练的系统特性及其相应的自然与社会科学基础，相比于传统的运动训练概念，新的概念具有如下特点：

　　图2 现代运动训练概念模型

　　3.1 通过系统科学方法确定运动员是运动训练过程的唯一主体，双主体或教练员为主体是缺乏对运动训练本质了解的模糊认识。

　　3.2 特别强调竞赛目标对运动训练的导向与调制作用，特别强调运动训练的过程及所有相关

　　因素从始至终都必须与竞赛目标相协调。并且这个过程只承认那些使运动员产生对运动训练目标的同化与顺应即符合竞赛目标的行动，排斥任何反动于竞赛目标的行动。只有运动训练过程与竞赛目标相协调时，运动员的竞技能力才能有确定的结果。

　　3.3 特别强调了运动训练时间单向性与连续性的特点，指出了它的这种连续过程对于机体自组织的必要性。并且着重指出：运动训练中非智力因素与负熵的控制是一个决定运动员竞技水平的关键因素。

　　3.4 随着运动训练过程的发展，教练员的作用是逐渐减弱的，虽然在这个问题上，可能存在着巨大的项目特点上的差异。

　　3.5 除了各种传统因素之外，人格与心理素质的培养也是一个贯穿运动训练始终的问题，并且自训练伊始，教练员就必须重视运动员此方面的培养和训练，这是最终形成“竞技稳定结构”的前提条件。我国许多具有世界排名资格的运动员在奥运会上的失误，就与运动训练过程中运动员的“信念系统”建立的不牢固，“非智力因素”训练不足，从而没有形成“竞技稳定结构”有关。同时相应的法律法规也是必要因素。缺乏相应的法律法规也会使运动训练过程受到很大影响。实际上，目前我国高水平运动员出现的一些问题，如“经济问题”，就是这种情况的突出反映。

　　4 主要参考文献

　　1 Frank.w.dick. Sports training principles. Lepus Books London, 1980

　　2 Dietrich Harre. Principles of sports training.Sportverlag Berlin, 1982:10

　　3 B.H. 普拉托诺夫. 运动训练的理论与方法

　　4 图多. 博姆帕. 运动训练理论与方法. 人民体育出版社，1990

　　5 过家兴. 运动训练学. 北京体育学院出版社，1985

　　6 王永盛. 现代运动训练. 北京体育大学出版社，1994

　　7 Markl. latash. Control of Human movement. Human Kinetics Publishers,1993

　　8 Karl.M.Newell, et al. Motor learning. Human kineticis Publishers,1993

　　9 赫尔曼. 哈肯. 协同学—大自然构成的奥秘. 上海译文出版社

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