網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)員專項(xiàng)認(rèn)知水平的眼動(dòng)特征*

黃宏遠(yuǎn)，楊鵬飛

（1.中南財(cái)經(jīng)政法大學(xué) 體育部，湖北 武漢 430073；2.武漢體育學(xué)院 院辦，湖北 武漢 430079）

專家運(yùn)動(dòng)員能夠在復(fù)雜多變的運(yùn)動(dòng)情境中搜索出關(guān)鍵的線索并迅速做出準(zhǔn)確的判斷和反應(yīng)，主要是因?yàn)樗麄冇懈玫囊曈X(jué)處理“軟件”，能夠在眾多的信息中有效選擇那些對(duì)他們做出判斷有預(yù)測(cè)性的線索，并能夠提前對(duì)這些線索進(jìn)行有效加工，實(shí)現(xiàn)“知覺(jué)預(yù)測(cè)”［1］。Kozar和Lord研究認(rèn)為：高水平競(jìng)技比賽的成功10%～20%是由生理因素決定的，80%～90%是由心理因素決定的［2］。在眾多心理因素中注意作為心理因素的基礎(chǔ)和橋梁隊(duì)比賽的致勝起著決定性的作用［3］。

眼動(dòng)儀是被認(rèn)為研究?jī)?yōu)秀運(yùn)動(dòng)員視覺(jué)搜索策略最有效的工具。不同的刺激呈現(xiàn)方式運(yùn)動(dòng)員的視覺(jué)搜索特征會(huì)不同，研究發(fā)現(xiàn)［4］，靜態(tài)素材可能會(huì)導(dǎo)致時(shí)間性加工容量的降低和重要線索的丟失。由此看來(lái)，觀看靜態(tài)圖片的眼動(dòng)指標(biāo)是不完整的，不一定完全能反應(yīng)被試的實(shí)際視覺(jué)搜索方式。如果呈現(xiàn)動(dòng)態(tài)的視頻材料，那么在某個(gè)點(diǎn)反映的隊(duì)員的視覺(jué)搜索特點(diǎn)則具有以前信息為基礎(chǔ)的特征，更接近真實(shí)的運(yùn)動(dòng)情景。因此本實(shí)驗(yàn)以網(wǎng)球基本技術(shù)動(dòng)作和比賽視頻為實(shí)驗(yàn)材料，目的是找出針對(duì)不同水平網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)員觀看網(wǎng)球基本動(dòng)作的視頻時(shí)視覺(jué)搜索的差異，運(yùn)用運(yùn)動(dòng)心理學(xué)的知識(shí)對(duì)差異存在的原因進(jìn)行分析，為網(wǎng)球?qū)I(yè)運(yùn)動(dòng)隊(duì)的訓(xùn)練和網(wǎng)球教學(xué)提供理論依據(jù)。

1 實(shí)驗(yàn)對(duì)象與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)對(duì)象

表1 試驗(yàn)對(duì)象基本情況

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 實(shí)驗(yàn)儀器

本實(shí)驗(yàn)使用的儀器為ASL-H6眼動(dòng)儀，采樣速率為120 Hz，分辨率為1024×768、刷新頻率為100 Hz的19英寸的聯(lián)想液晶顯示器。

1.2.2 實(shí)驗(yàn)材料

實(shí)驗(yàn)材料是從四大網(wǎng)球公開賽截取的視頻，經(jīng)專家討論篩選出能代表網(wǎng)球基本技術(shù)（正手、反手、削球、發(fā)球、截?fù)?、高壓）的視頻6段和1段比賽的視頻（從發(fā)球開始直到該分結(jié)束）。利用rm分割系統(tǒng)把7段視頻做成完整的一段，整個(gè)視頻長(zhǎng)度為1min 12s，視頻格式為WMV格式，播放速度為25幀/S，實(shí)驗(yàn)材料在電腦上呈現(xiàn)給被試。

1.2.3 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

組間對(duì)比實(shí)驗(yàn)。

1.2.4 實(shí)驗(yàn)程序

在武漢體育學(xué)院認(rèn)知實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行個(gè)別實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)前被試填寫好自己的個(gè)人信息，然后由一名主試給被試講解實(shí)驗(yàn)的注意事項(xiàng)和目的，讓被試按照平時(shí)的習(xí)慣觀看視頻，并根據(jù)視頻內(nèi)容，以最快的速度判斷球的落點(diǎn)，但在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中無(wú)需做判斷落點(diǎn)的按鍵反應(yīng)。被試明白之后在準(zhǔn)備室的電腦上播放練習(xí)材料，消除被試的緊張心理。

進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室后，被試坐在計(jì)算機(jī)前保持雙眼與屏幕平行，且被試雙眼距計(jì)算機(jī)屏幕60cm左右然后對(duì)被試進(jìn)行9點(diǎn)坐標(biāo)定位，在計(jì)算機(jī)屏幕上播放試驗(yàn)視頻材料，眼動(dòng)儀開始記錄試驗(yàn)數(shù)據(jù)。

實(shí)驗(yàn)結(jié)束，眼動(dòng)儀自動(dòng)停止記錄數(shù)據(jù)，整個(gè)實(shí)驗(yàn)需要10min。

1.2.5 數(shù)理處理

對(duì)被試測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選，剔除無(wú)效被試，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理分析。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

表2 兩組被試的眼動(dòng)指標(biāo)比較

對(duì)兩組被試觀看網(wǎng)球視頻的眼動(dòng)指標(biāo)進(jìn)行了獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)兩組被試視覺(jué)搜索具有以下特征：從表2可以看出專家運(yùn)動(dòng)員與新手運(yùn)動(dòng)員在觀看網(wǎng)球視頻時(shí)注視點(diǎn)個(gè)數(shù)存在顯著性差異（t=-2.797，P＜0.001），專家運(yùn)動(dòng)員的注視點(diǎn)個(gè)數(shù)顯著少于新手運(yùn)動(dòng)員；專家運(yùn)動(dòng)員與新手運(yùn)動(dòng)員在觀看網(wǎng)球視頻時(shí)平均瞳孔直徑存在顯著性差異（t=-15.532，P＜0.001），專家運(yùn)動(dòng)員的平均瞳孔直徑顯著小于新手運(yùn)動(dòng)員；專家運(yùn)動(dòng)員與新手運(yùn)動(dòng)員在觀看網(wǎng)球視頻時(shí)注視點(diǎn)平均注視時(shí)間存在顯著性差異（t=-1.910，P＜0.05），專家運(yùn)動(dòng)員的注視點(diǎn)平均注視時(shí)間顯著少于新手運(yùn)動(dòng)員。說(shuō)明專家運(yùn)動(dòng)員比新手運(yùn)動(dòng)員的視覺(jué)信息加工效率更高，視覺(jué)搜索策略更合理。

3 分析

3.1 專家運(yùn)動(dòng)員與新手運(yùn)動(dòng)員知識(shí)組織方式上的差異

許多的研究者（Lesgold et al，1988；Chase&Simon，1996）［5］對(duì)不同領(lǐng)域的專家進(jìn)行了研究，他們發(fā)現(xiàn)不管在哪一個(gè)領(lǐng)域都有一個(gè)共同的現(xiàn)象：專家與新手的區(qū)別在于他們解決自己擅長(zhǎng)領(lǐng)域里的問(wèn)題時(shí)所用的圖式不同（Glaser&Chi，1988）。圖式（schema）是指為表征知識(shí)而建立的心理框架包括對(duì)一些相關(guān)概念進(jìn)行排列，使其成為一個(gè)有意義的組織體。圖式所表征的是事件或事物最典型的基本特征，當(dāng)我們輸入的刺激信息于圖式一經(jīng)比較，大腦會(huì)以最快、最適合的圖式對(duì)刺激信息作出反應(yīng)。如網(wǎng)球?qū)＜疫\(yùn)動(dòng)員發(fā)球時(shí)他們一般非常熱衷于發(fā)球上網(wǎng)這種戰(zhàn)術(shù)，一旦專家運(yùn)動(dòng)員決定發(fā)球上網(wǎng)，那么在發(fā)球時(shí)他們就會(huì)做出相應(yīng)的調(diào)整，拋球會(huì)更靠前一些，身體的重心也會(huì)跟著前移，當(dāng)球發(fā)出去之后他們的腳會(huì)順勢(shì)進(jìn)入場(chǎng)地，當(dāng)對(duì)手擊球時(shí)，他們會(huì)立即沖上前去并做好擊球的準(zhǔn)備。同樣是發(fā)球?qū)τ谛率诌\(yùn)動(dòng)員這來(lái)說(shuō)是最難掌握的一項(xiàng)技術(shù)，在發(fā)球過(guò)程中，關(guān)于站位的準(zhǔn)備姿勢(shì)、握拍方式、拋球位置、擊球時(shí)機(jī)、隨揮動(dòng)作等都要被新手運(yùn)動(dòng)員所注意，這樣他們才不至于會(huì)發(fā)球失誤。新手運(yùn)動(dòng)員的所有反應(yīng)都要消耗大量的注意資源，因?yàn)樾率謸碛械膱D式是相對(duì)比較貧乏，包含的關(guān)于某個(gè)領(lǐng)域的陳述性知識(shí)和有關(guān)問(wèn)題策略的程序性知識(shí)相對(duì)較少且無(wú)關(guān)聯(lián)的知識(shí)單元。它們只是根據(jù)表面相似性而被組織起來(lái)的。由此可以看出，本專業(yè)領(lǐng)域知識(shí)組織方式的差異是專家和新手的本質(zhì)區(qū)別。

3.2 專家運(yùn)動(dòng)員與新手運(yùn)動(dòng)員問(wèn)題解決方式上的差異

問(wèn)題解決（Problem Solving）是指由一定情境引起，按照一定目標(biāo)，應(yīng)用一定認(rèn)知操作或技能活動(dòng)使問(wèn)題得以解決的過(guò)程。問(wèn)題解決是一個(gè)有目的的、主動(dòng)的認(rèn)知過(guò)程。研究者（Chi et al，1982）發(fā)現(xiàn)，專家和新手在問(wèn)題解決的方式上存在差異。對(duì)實(shí)驗(yàn)中專家運(yùn)動(dòng)員與新手運(yùn)動(dòng)員在觀看網(wǎng)球基本技術(shù)的視頻材料注視點(diǎn)注視時(shí)間進(jìn)行了比較（如圖1所示），發(fā)現(xiàn)專家運(yùn)動(dòng)員對(duì)前面幾個(gè)注視點(diǎn)加工速度慢，對(duì)后面幾個(gè)注視點(diǎn)的加工速度快即專家運(yùn)動(dòng)員花更多的時(shí)間去表征問(wèn)題，而在運(yùn)用策略解答問(wèn)題上花費(fèi)的時(shí)間較少；而新手運(yùn)動(dòng)員則剛好相反，他們對(duì)前面幾個(gè)注視的加工速度快，而對(duì)后幾個(gè)點(diǎn)的加工速度慢，即他們對(duì)問(wèn)題的表征時(shí)間相對(duì)較少，而在考慮可能的策略較多。這是因?yàn)閮山M被試問(wèn)題解決的方式不同，專家運(yùn)動(dòng)員采用的是逆向搜索，逆向搜索也叫反向搜索（Backward search）是指從問(wèn)題的已知目標(biāo)狀態(tài)開始往回搜索，直到找到通往初始狀態(tài)的路徑或方法的啟發(fā)問(wèn)題解決策略。如果說(shuō)從初始狀態(tài)到達(dá)目標(biāo)狀態(tài)有少數(shù)幾個(gè)途徑時(shí)，那么解決問(wèn)題比較適宜采用逆向搜索，它可以大大提高搜索速度和決策的準(zhǔn)確性。專家運(yùn)動(dòng)員在對(duì)材料進(jìn)行加工搜索時(shí)，開始花費(fèi)更多的時(shí)間在考慮如何將搜索到的已知信息與自己已有的圖式相匹配，這個(gè)過(guò)程相對(duì)比較慢，由于專家運(yùn)動(dòng)員的圖式是組織良好的高度聯(lián)系的知識(shí)單元，而且圖式中有大量專門領(lǐng)域相關(guān)問(wèn)題策略的程序性知識(shí)，因此一旦找到了一個(gè)正確的匹配，他們便可以很快地提取問(wèn)題并進(jìn)行決策。而新手運(yùn)動(dòng)員采用的是手段—目的的分析，手段—目的的分析（Means-end Analysis）是從問(wèn)題的初始狀態(tài)或當(dāng)前狀態(tài)出發(fā)，逐步接近并達(dá)到目標(biāo)狀態(tài)，是一種正向前進(jìn)性搜索的認(rèn)知操作過(guò)程。手段—目的的分析是一種不斷減少初始狀態(tài)與目標(biāo)狀態(tài)之間差異而局部前進(jìn)的問(wèn)題解決策略，是一種較受約束的搜索方式，因此，新手運(yùn)動(dòng)員在對(duì)材料進(jìn)行搜索時(shí)，先對(duì)材料的信息進(jìn)行快速的搜索，從未知信息開始到達(dá)已知信息，這個(gè)過(guò)程相對(duì)來(lái)說(shuō)比較快，然后再對(duì)每一個(gè)信息與自己已有的圖式相匹配。新手運(yùn)動(dòng)員的圖式中只有散亂的、聯(lián)系松散的和零星的知識(shí)單元，包含相對(duì)較少的專門領(lǐng)域相關(guān)的問(wèn)題解決策略的程序性知識(shí)，因此，對(duì)于后面的圖式匹配來(lái)說(shuō)，要花費(fèi)新手運(yùn)動(dòng)員更多的時(shí)間，專家運(yùn)動(dòng)員比新手運(yùn)動(dòng)員都表現(xiàn)出了更高的加工效率。

圖1 兩組被試注視點(diǎn)前后注視時(shí)間分配

3.3 專家運(yùn)動(dòng)員與新手運(yùn)動(dòng)員認(rèn)知加工方式上的差異

雖然人的認(rèn)知資源有限，但是專家似乎不受這些限制的制約，他們往往比新手做的更好，更能節(jié)約注視所需要的時(shí)間。這是因?yàn)閷＜疫\(yùn)動(dòng)員和新手運(yùn)動(dòng)員的認(rèn)知加工方式不同。專家屬于自動(dòng)加工（automatic process）無(wú)需有意識(shí)控制，很大程度上自動(dòng)加工是在沒(méi)有意識(shí)覺(jué)知的情況下進(jìn)行的，很少或幾乎不需要任何的注意，因此，他們可以將問(wèn)題解決的負(fù)擔(dān)從容量有限的工作記憶轉(zhuǎn)移至容量無(wú)限的長(zhǎng)時(shí)記憶，作為平行加工屬于相對(duì)比較低層次的認(rèn)知加工所以加工速度相對(duì)較快，加工效率更高。而新手的認(rèn)知加工方式屬于控制加工（controlled process）需要有意識(shí)的控制，控制加工需要完全的有意識(shí)覺(jué)識(shí)下進(jìn)行，因此新手必須利用他們的工作記憶來(lái)努力保持問(wèn)題的多項(xiàng)特征以及各種可能的有效策略，這些努力或許會(huì)使得新手只能有少量的工作記憶用來(lái)監(jiān)控他們解決問(wèn)題的正確性。這些加工是按系列進(jìn)行的。屬于相對(duì)比較高層次的認(rèn)知加工所以加工速度相對(duì)來(lái)說(shuō)比較慢，加工效率低。專家的良好表現(xiàn)是由于運(yùn)動(dòng)的專門知識(shí)和技能使信息加工變量的結(jié)構(gòu)和序列規(guī)律化了。這在本研究中得到了體現(xiàn)：專家運(yùn)動(dòng)員比新手運(yùn)動(dòng)員。

4 結(jié)論

（1）專家運(yùn)動(dòng)員與新手運(yùn)動(dòng)員在觀看網(wǎng)球視頻時(shí)注視點(diǎn)平均注視時(shí)間、平均瞳孔直徑、注視點(diǎn)個(gè)數(shù)都存在顯著性差異。專家運(yùn)動(dòng)員的注視點(diǎn)個(gè)數(shù)顯著少于新手運(yùn)動(dòng)員；專家運(yùn)動(dòng)員的平均瞳孔直徑顯著小于新手運(yùn)動(dòng)員；專家運(yùn)動(dòng)員的注視點(diǎn)平均注視時(shí)間顯著少于新手運(yùn)動(dòng)員。

（2）專家運(yùn)動(dòng)員與新手運(yùn)動(dòng)員在觀看網(wǎng)球視頻時(shí)知識(shí)組織方式、問(wèn)題解決方式和認(rèn)知加工方式不同。專家運(yùn)動(dòng)員的圖式是龐大的、彼此高度聯(lián)結(jié)的陳述性知識(shí)和有關(guān)問(wèn)題策略的程序性知識(shí)單元，新手運(yùn)動(dòng)員的圖式只是根據(jù)表面相似性組織起來(lái)，是相對(duì)貧乏、無(wú)關(guān)聯(lián)的陳述性知識(shí)和有關(guān)問(wèn)題策略的程序性知識(shí)單元；專家運(yùn)動(dòng)員問(wèn)題解決方式是逆向搜索，新手運(yùn)動(dòng)員采取的是手段—目標(biāo)的分析；專家運(yùn)動(dòng)員的認(rèn)知加工方式屬于自動(dòng)加工，很少或不需要消耗任何注意資源，新手運(yùn)動(dòng)員屬于控制加工，需要意識(shí)的控制，加工速度慢。

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