Zusammenfassung
Grundlegende Phänomene, die sich an dissipativen Systemen beobachten lassen, werden anhand der allgemeinen dynamischen Systemtheorie erläutert und spezifische Modelle im Bereich der Bewegungswissenschaft diskutiert. Die Zunahme an Schwankungen während eines Übergangs zwischen zwei Zuständen wird als zentraler Gegenstand der dynamischen Systemtheorie vom differenziellen Lernansatz aufgenommen. Durch Steigerung der Schwankungen wird ein Selbstorganisationsprozess initiiert, der dem Individuum erlaubt, durch die gestiegene Anzahl an „ausprobierten“ Zuständen die jeweils eigene Ordnung selbst zu finden. Begriffe des Potenzials, der Stabilität und Instabilität werden in ihrer Anwendung diskutiert. Die Schwankungen und deren Verstärkung führen zu einem Überdenken des Verständnisses von bisherigen (motorischen) Lernansätzen. Der differenzielle Lernansatz überzeugt in Studien sowohl in der Sportpraxis als auch im Bereich der Physio- und Ergotherapie.
Abstract
In contrast to static system theory, a major objective in dynamic system theory is the process of state changes. Phenomena like fluctuations, their increase and self organization are of primary interest. The differential learning approach is derived directly from dynamic system theory and is verified by sports practice and scientific studies. By increasing fluctuations, a system becomes instable and provides an increased number of modi in order to initiate a self-organizing process. Terms like potential, stability and instability are discussed with respect to their practical consequence. As a result fluctuations and their amplification have been adapted in the differential learning approach and have led to a rethinking of the majority of classical motor learning approaches. Differential learning is convincingly used in sport practice with scientific studies as well as in physio- and ergotherapy.
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Notes
Weshalb eine Zunahme an Schwankung nur bei Zeitskalen von zyklischen Fingerbewegungen zu beobachten sein soll (Künzell & Hossner, 2012), obwohl diese durch langsamere Geschwindigkeitssteigerung beliebig in die Länge gezogen werden kann, lässt sich aus Sicht der physikalischen Modellbildung nicht nachvollziehen und widerspricht der Grundidee einer systemischen Abstraktion, die versucht, frei von Skalen zu modellieren, um möglichst allgemeine Aussagen im Sinne einer allgemeinen Systemtheorie zu machen. (Lewis & Liu, 2011).
„(…) the experiments reported here have documented (…), one of the key features of a non-equilibrium phase transition, namely the presence of critical fluctuations.“ Wie ein „key feature“ als eine Begleiterscheinung interpretiert werden kann, ist bei Künzell und Hossner (2012) nicht angegeben.
Auf welcher Definition die von Künzell und Hossner (2012) verwendete basiert, ist nicht angegeben.
Worauf die Aussage von Künzell und Hossner (2012) basiert, dass die Potenzialmulde mit zunehmender Frequenz tiefer werden soll, ist nicht angegeben.
Wäre es schon wissenschaftstheoretisch fragwürdig, von diesem stark vereinfachten mathematischen Potenzialmodell auf Bereiche zu schließen, die nicht Gegenstand der Modellbildung sind, z. B. auf eine andere als die relativen Phasen von 0°, 90° und 180° oder auf Geschwindigkeiten, die außerhalb des Phasenübergangs liegen, so verkehrt eine Verallgemeinerung der vorab selbst vorgenommenen Einschränkungen auf vermeintliche allgemeine Prinzipien der Systemdynamik übliche naturwissenschaftliche Vorgehensweise in dem Modell und Original vertauscht werden (Künzel und Hossner, 2012).
Ein solches Modell wäre notwendig zur Beschreibung des Phänomens, dass ein Weltklasse-Zehnkämpfer innerhalb weniger Monate nach der Umstellung auf das andere Sprungbein seine Weitsprungleistung nach langer Stagnation deutlich verbessert.
Die stark vereinfachte Potenziallandschaft und ihre Verformung zudem ins Zentrum des systemdynamischen Ansatzes zu stellen und diese als Ausgangspunkt aller folgenden Schritte zu betrachten, verkehrt grundlegendes wissenschaftliches Verständnis. Metaphorisch wird versucht von dem Strom aus der Steckdose auf die Prinzipien der dahinterliegenden Energiegewinnung zu schließen.
„Depending on the external control parameters (environment, energy-fluxes) self-organization takes place“ (Haken, 1983).
Da diese Untersuchung in erster Linie auf eine Bestätigung von Vorhersagen von Schöner, Haken und Kelso (1986) zielte, war die Art des Lernens untergeordnet und der Rückgriff auf die traditionellste Form der Aneignung mittels Wiederholung und Rückmeldung naheliegend.
„(…) suggest a new image of perceptual-motor learning: (…) one in which the learner actively explores a task’s potential energy function in order to discover its topology and identify its extrema. Learning (from the learner’s perspective) is a problem of becoming sensitive to information carried in the gradients and equilibrium points of potential surfaces“ (Kelso & Kay, 1987; Mejer & Roth, 1988; Wieringen, 1988). „Learning arises through searching and the evolution and dissolution of the stable dynamical regions of coordination modes for a given task. Learning then is discovering (searching for) the dynamic laws.“ (Newell, 2003)
Der Suchvorgang bekommt beim Erlernen einer komplexen Sportbewegung eine ungleich größere Bedeutung aufgrund der Individualität und Situativität. Diese bleibt im Spitzensport die ganze Zeit erhalten, da es hier nicht nur darum geht, die Variation, wie bei einer schon von Anfang an gekonnten 90°-Phasenbewegungen, zu verringern, sondern die gesamte Bewegung oft erst einmal zu finden und dann ständig weiter zu optimieren, also ständig zu verändern und dies bei entsprechender Stabilität.
„As a consequence, the dynamic properties of coordination patterns, particularly their temporal stability must be monitored to assess learning. And inversely, change of stability may be an indication of learning even when no change of the average performance can be detected“ (Schöner, Zanone, & Kelso, 1992).
Die Anwendung klassischer Lernmethodik durch Protagonisten der systemdynamischen Betrachtungsweise zur Bestätigung von qualitativen Änderungen der Attraktorlandschaft als die einzig mögliche Lernform innerhalb der gesamten Theorie der Systemdynamik zu interpretieren (Künzell & Hossner 2012) findet seine Ursache u. a. in dem gleichen wissenschaftslogischen Fehlschluss, wonach von dem spezifischen Modell auf die Allgemeinheit geschlossen wird.
Wie viele Modi, in welchen Abständen oder bis zu welchem (kritischen) Maß notwendig oder zu wählen sind, und wie diese von den individuellen Gedächtnisfunktionen abhängen, bleibt bei dieser ersten Annäherung vorerst untergeordnet und wird Gegenstand zukünftiger Forschung sein.
Auch Beim HKB-Experiment wird kein Bereich gewählt, in den das System „von alleine“ (s. oben Unterschied selbstorganisiert und autark) automatisch in einen neuen Zustand bzw. tieferen Attraktor fällt. Hier findet eine Vermischung von Betrachtungsebenen statt (speziell von Attraktor- und physikalischem Phasenraum) (Künzell & Hossner, 2012).
Trotz der berechtigten Skepsis von Wulf und Shea (2002) in „Principles derived from the study of simple skill do not generalize to complex skill learning“.
Werden spezifische Bewegungscharakteristiken bei der Mustererkennung ausgeklammert, wie z. B. der Wurf- oder Stoßarm beim Kugelstoß, Diskus- und Speerwurf, lassen sich auch disziplinübergreifend individuelle Bewegungscharakteristiken identifizieren (Schöllhorn, Beckmann, & Janssen, 2012).
In Verbindung mit großmotorischen Sportbewegungen und der damit verbundenen Anzahl an relativen Phasen zwischen den beteiligten Segmenten ist die Attraktorlandschaft entsprechend höher dimensional. Rein zweidimensional ist die Attraktorlandschaft lediglich im Fall einer relativen Phase, d. h. zwei beteiligten Elementen.
Die Erkennung von emotionalen Zuständen, Ermüdungsgraden oder Musikabhängigkeit bei Gangmustern in Verbindung mit der Nichtwiederholbarkeit einer Bewegung liefern Hinweise für die Situativität jeder Bewegung und damit für die ständige Änderung der Attraktormulde eines Individuums.
Dass bislang Protagonisten des bewegungswissenschaftlich orientierten systemdynamischen Ansatzes diesen Einsatz von Schwankungen nicht für das Initiieren von Lernen abgeleitet hätten (Künzell & Hossner, 2012), gleicht hierbei der Logik, dass ein Sprinter nie schneller laufen dürfe als sein Trainer.
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Schöllhorn, W., Eekhoff, A. & Hegen, P. Systemdynamik und differenzielles Lernen. Sportwiss 45, 127–137 (2015). https://doi.org/10.1007/s12662-015-0366-z
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Schlüsselwörter
- Differenzielles Lernen
- Systemdynamik
- Selbstorganisation
- Bewegung
- Potenzial
- Stabilität/Instabilität
- Fluktuationen