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在认知阶段，学习者不仅形成目标意象，而且还根据自己以往成功或失败的经验，依据自己的能力和目前任务的难易，形成自己作业水平的期望。这一期望既表现在质的方面，即动作质量的好坏上，也表现在量和范围方面，即能完成动作的多寡上。一般来说，有明确目标期望的学习，较之于目标期望模糊的学习更有效。
联系形成阶段
在这一阶段，重点是使适当的刺激与反应形成联系。由于即使是一个简单的动作所包含的刺激和反应也非常复杂，所以联系的形成比想象的要复杂得多。例如，用英文打字机打出man这个词，学习者必须知道并打出每个字母，而且打第一个字母的反应又必须成为打第二个字母的刺激。用加涅的话来说，就是必须建立动作连锁。
在这一阶段，必须排除过去经验中习惯的干扰。例如，已经学会开汽车的人，在学习开飞机时，因为飞机的转弯是用脚操纵的，所以他必须排除用手转动控制盘的习惯。学会了简化太极拳的人，在学习打杨氏太极拳时，常常把简化太极拳中后坐的蹩脚的动作带到杨氏太极拳里来，而在杨氏太极拳中是没有这个动作的，因此他必须努力去纠正这些习惯性动作。
自动化阶段
技能学习进入这一阶段时，一长串的动作系列似乎是自动流出来的，无需特殊的注意和纠正。技能逐步由脑的较低级中枢控制。人们可以一面从事熟练的活动，一面考虑其他的事情。例如，有经验的司机，在正常开车时，可以顺利地与别人交谈。上面所论述的熟练操作的特征就是动作技能的学习进入第三阶段的特征。
研究表明，任何动作技能的掌握都是相对的。例如，有人对工业中的生产技能进行了长期的研究，发现雪茄生产工人的动作技能在四年多的时间内都在进步。这些工人要掌握一定水平的技能，必须经过大量的实践。例如，第一年工人生产一支雪茄需用12％分钟，第二年降至10％分钟，第三年降至9％分钟。在第四年以后，工人的技能仍有缓慢的改进。许多体育技能的训练表明，一个运动员，要达到自己的最高水平，需要多年的练习。要保持这一最高水平，同样需要大量的练习。诱因的大小对技能的改进有很大的影响。国外对明星运动员给以重奖或高报酬，就是为了促使他们不断研究新技术，不断创造新的运动记录。
动作技能习得的指标
根据学习的定义，动作技能学习是由经验引起的内在运动能力的相对持久的变化。内在的运动能力不能直接观察到，但可以通过外显的动作行为推测出来。这里的动作行为称为表现（performance，又译作业、操作）。相应地，运动能力相对持久的变化，也反映在表现的相对持久的变化上，这就是说，动作技能的学习，可以通过表现的相对持久的变化来判断。据此，测量出表现的相对持久变化的情况，也就测量出了动作技能学习的情况。学习心理学家目前主要采用保持测验和迁移测验来测量表现的相对持久的变化。保持测验是在一段时间之后测量表现，迁移测验则是在变化条件下测量表现。之所以采用这两种测验，是因为在动作技能的学习中，有两种导致表现发生变化的因素：一是导致学习的表现特征发生相对持久变化的因素，二是导致表现发生暂时变化的因素。由于训练期间（习得阶段）观察到的表现的任何变化，可以是暂时的变化，也可以是更持久的变化，因而有必要包括保持测验和迁移测验。
动作技能的保持
大家都有共同的经验：动作技能一经学会，便不易遗忘。如学会了游泳和骑自行车的人，过了若干年以后，虽未经练习，其技能似乎基本上保持如故。
我国心理学工作者以大学生为被试，研究了动作技能的遗忘进程。学习内容为一套新编的徒手体操（各节无名称），十分钟学会，一分钟完成动作。许尚侠1986年研究发现，动作技能的遗忘进程同艾宾浩斯无意义音节的遗忘进程有很大的区别（见图71）。
为什么动作技能不易遗忘呢？弗雷西门（E。A。Fleishman）和派克（J。F。Parker Jr。）的实验可以部分回答这个问题。他们设计了一个类似驾驶飞机的任务。在实验中，被试握一操纵杆，该操纵杆可以左右前后移动，控制两维的运动。被试要用脚去控制方向舵，方向舵像一块跷跷板，可以围绕一支点上下运动。被试需要使操纵杆在一阴极射线管的中心保持一光点，若光点偏离中心，他必须及时调节操纵杆，使光点回到中心位置。在阴极射线管的上方有一伏特计，被试用脚踏方向舵，使伏特计指针同样保持在中心位置上。这一任务是颇为复杂的。
被试既要观察光点和伏特计的移动，又要手脚并用进行不同的操作。练习50次，每次6分钟，达到了熟练水平，历时17天。在训练完成后，将被试平均分成3个组。其中13的被试在9个月后进行测验，13的被试在12个月后进行测验，13的被试在24个月后进行测验。结果表明，前两部分被试对技能没有遗忘，最后那部分被试对技能虽有少量遗忘，但经6分钟练习后，便完全恢复。这就是说，已经掌握了的动作技能，经过两年以后，仍然基本保持完好。对于动作技能为什么不易遗忘这一问题，上述实验可以给我们如下的启示：
第一，动作技能是经过大量的练习之后获得的。如在上述实验中，被试用脚踏方向舵，经过300分钟练习，反复将伏特计指针调整到中心位置，这里有大量的过度学习。一般来说，经过过度学习的任务是不易遗忘的。
第二，许多动作技能是以连续任务的形式出现的。在上述实验中，被试要追踪光点和指针，连续进行调节。连续的任务相对简单，故不易遗忘。如果动作技能是由许多完全不同的、孤立的动作成分构成的，有人估计，其遗忘的程度大致会同言语材料的遗忘程度相近。
第三，动作技能不同于言语知识，它的保持高度依赖小脑和脑低级中枢，而这些中枢可能比脑的其他部位有更大的保持动作痕迹的能量。
影响动作技能学习的因素
有效的指导与示范
动作技能的学习必须经过认知阶段，教师在这一阶段促进学生的学习时，经常采用指导和示范的方法。
指导与发现的比较
在学习比较复杂的运动时，指导与发现的效果有何不同？早在1945年，心理学家戴维斯（D。R。Davies）曾做过比较研究。在实验中，被试分两组学习射箭。甲组受到详细指导：演示如何站立，如何握弓，如何放箭；乙组自行尝试，未受严格指导。经18次练习，指导组射中率为65％，尝试组射中率为45％。研究者指出，指导组更多地注意了技术和正确的姿势，而尝试组更多地注意目标，只有当他们的预期未成功时，才考虑到姿势，这对他们改进技能并无帮助，似乎他们未认识到改进技术的必要性。
1972年麦伦洪（J。E。Manachan）做了类似的比较研究。他要求发现组更多地注意姿势、计划并评价自己的技术，以此提高发现法的效果。即使如此，指导组的成绩仍然高于发现组，因为发现组的学生使用的是比较笨拙的技术。
指导的内容
对理解任务性质和形成作业期望进行指导
指导学生理解学习任务，既涉及对学习任务本身的界定以及说明或演示学习任务的性质，也涉及指导学习者积极利用以往相关的经验，让现时的学习与以往的经验相联系。指导者还应明确作业所应达到的目标，使学习者对自己的作业有一个明确的期望和目标。一般说来，有明确的期望和目标的学习较无明确期望、目标模糊的学习有效。在指导中，要注意目标的可行性和期望的现实性。有些学生往往偏向于过高估计自己的能力而提出不切实际的目标，而有些学生则对自己的能力估计不足，提出过低的目标。目标和期望的提出既要考虑到任务的难易，也应熟悉学生的实际情况。指导者可以将有些复杂的学习任务的目标分解成一系列具体目标，分步达成。
对完成任务的学习策略进行指导
动作技能的学习也包括学习策略问题。在尝试完成一个动作任务时，专家与新手使用的策略不同，不同专家使用的策略也不同。通常，专家使用较有效的策略，同时专家使用策略时的熟练程度也较新手高。完成动作任务涉及的策略面也很广。例如，如何从自己的动作库中选择并组织基本动作，这一选择的结果通常是形成目标意象，即学习者在头脑中假想出一套连贯的、自认为有效的动作型式，如何选择动作的参数（力量、速度、角度、时间、节奏等），如何对动作进行编码，等等。在学习或作业时，学习者会在以上方面有意无意地表现出自己采用的策略。这种学习者自发产生的策略，称为自发性策略。许多研究发现，自发性策略并非是有效的策略。因而，学习者有必要得到策略方面的指导。指导者提供给学习者的策略称为外加的策略。外加的策略通常是在成功完成任务的基础上总结出来的，一般比较有效。指导者可以通过演示、解说、放有关录像等方法对学习者进行策略方面的指导。一旦学习者利用外加的策略有效地完成任务后，这些策略便会成为学习者的经验，并有可能自发地在后继学习中进行使用。尽管有关动作技能学习策略的研究材料远比不上研究言语材料学习策略的资料丰富，但是威恩斯坦（C。E。Weinstein； 1978）等人的研究表明，在记忆动作型式、动作的编码、动作的组织等方面进行策略性指导，对学习是有益的。
指导的方法
汤姆森（L。Thompson）曾对不同的演示方法做过比较研究。他将被试分成五组，分别学习装配锯齿形的七巧板。主试先给被试不同的指导，然后由被试独立拼成，直至无错误为止。各组被试的学习成绩见表71。
表71 不同指导方法的不同效果
组别
儿童在观察
时的活动
示范者的
言语解释
拼七巧板所需时间（易）
拼七巧板所需时间（难）
1
连续加2至100
无
5。7
25*
2
说出示范者所演示的
无
3。1
22
3
静默观看
不完整的描述
3。5
16
4
静默观看
完整的描述
3。2
14
5
说出示范者所演示的
纠正儿童叙述
中的错误
2。2
12
*25名儿童中仅有三名完成了任务。
由表71可见，不同组的指导条件是不同的。第1组，在观看示范时，由于大声数数，他们不能对自己复述。第2组和第5组都要说出示范者所示范的动作技能，这就迫使他们努力注意示范者的演示。示范者对各组的言语指导也不完全相同。第1组与第2组无言语描述，第3组与第4组有言语描述但完整程度不同，唯有第5组示范者除了说出所示范的动作技能外，还纠正学生讲述中的错误，结果这组的学习效果最好。这个实验说明，在学习动作技能的认知阶段，教师要使学生注意观察并理解他所演示的动作技能。采取“纠正儿童叙述中的错误”的方法（见第5组）之所以成绩最佳，其原因可能就是示范者不仅要求儿童注意观察，而且使其理解得正确（不正确的部分被纠正）。
在班级授课的条件下�