體感視頻游戲?qū)Υ髮W(xué)生乒乓球技能學(xué)習(xí)的工作記憶的實(shí)驗(yàn)影響

趙 李，張丹丹

1 前言

研究證實(shí)包含身體活動(dòng)的訓(xùn)練和包含運(yùn)動(dòng)的視頻游戲干預(yù)程序機(jī)制可以提升人的認(rèn)知功能[1]。對于當(dāng)代大學(xué)生來說，堅(jiān)持鍛煉是一種獨(dú)特的挑戰(zhàn)，而玩視頻游戲正廣泛流行于年輕人群中。

前人對視頻游戲的研究更多的是研究其可能誘發(fā)的非積極效益，然而當(dāng)前，學(xué)者們依照人的身心發(fā)展過程與規(guī)律以證實(shí)視頻游戲能夠?qū)θ水a(chǎn)生積極的效益[2]。進(jìn)而，大量研究開始將視頻游戲作為一種訓(xùn)練干預(yù)手段，以此來促進(jìn)人們的認(rèn)知提升，進(jìn)而提高對某一方面技能的學(xué)習(xí)，例如，前人研究證據(jù)表明，電子游戲能提高外科醫(yī)生的腹腔鏡和內(nèi)鏡技能[3]。理論基礎(chǔ)研究認(rèn)為視頻游戲能提高運(yùn)動(dòng)技能活動(dòng)的認(rèn)知[4]，能增加認(rèn)知敏捷性、精神運(yùn)動(dòng)能力、視覺空間協(xié)調(diào)，從而減少錯(cuò)誤，盡快完成任務(wù)。

視頻游戲產(chǎn)品得到了大量的支持和使用，通過使用生理運(yùn)動(dòng)輸入設(shè)備，產(chǎn)品達(dá)到了與身體鍛煉以及技能學(xué)習(xí)更好地結(jié)合并且得到了迅速的發(fā)展，不僅流行于兒童青少年和青年人群中，也同樣流行于老年人群[5]。把玩視頻游戲引入教學(xué)中正逐漸受到廣大學(xué)者的關(guān)注，例如醫(yī)學(xué)領(lǐng)域研究表明，醫(yī)學(xué)院學(xué)生在初步學(xué)習(xí)外科技術(shù)技能中玩電子游戲可促進(jìn)其現(xiàn)實(shí)實(shí)踐中的技術(shù)技能學(xué)習(xí)，沖擊著傳統(tǒng)技能學(xué)習(xí)的教學(xué)方式，如打結(jié)、切口、剝離、縫合[6]。為此，本文期待把玩體感視頻游戲與傳統(tǒng)乒乓球體育技能教學(xué)融合，能夠?qū)ζ古仪蜻\(yùn)動(dòng)技能學(xué)習(xí)起到促進(jìn)的作用。

2 方法

2.1 被試

表1 參與者基本信息

本實(shí)驗(yàn)最終由實(shí)驗(yàn)組15人中的11人和對照組15人中的13人共同配合完成(表1)。

2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)為2(組別：實(shí)驗(yàn)組、對照組)×2(測試：前測、后測)混合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。因變量是運(yùn)動(dòng)技能的得分，Delayed match-to-sample task的反應(yīng)時(shí)；自變量中實(shí)驗(yàn)分組為組間變量，前測與后測為組內(nèi)變量。

2.3 游戲選取

身體運(yùn)動(dòng)與游戲類別的關(guān)系一般有三類分級(jí)[7]：①隱性相關(guān)益智策略類；②間接相關(guān)戰(zhàn)略、模擬、冒險(xiǎn)和角色扮演類；③直接相關(guān)體育、動(dòng)作類。根據(jù)三類分級(jí)，本研究選取第三級(jí)分類的體感乒乓球視頻游戲作為實(shí)驗(yàn)干預(yù)的游戲。這類游戲是一種通過人的軀體和肢體等動(dòng)作變化直接來操作、感受并與游戲內(nèi)容互動(dòng)的新型電子游戲[8]。

圖1 分組邏輯圖

2.4 實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備

外星科技體感游戲機(jī)：ET-07，用于呈現(xiàn)游戲以及被試生物反應(yīng)傳輸指令到游戲；TOSHIBA投影儀：TLP-X3000C用于將游戲畫面放大，使效果更具現(xiàn)實(shí)感；采用E-Prime2.0編制和呈現(xiàn)簡單反應(yīng)任務(wù)范式，計(jì)時(shí)精度為毫秒級(jí)；5臺(tái)DELL計(jì)算機(jī)用于運(yùn)行測試程序，呈現(xiàn)刺激材料并記錄和采集行為數(shù)據(jù)，分辨率1024×768，刷新率100Hz；1臺(tái)泰德-V-989E發(fā)球機(jī)，用于對學(xué)生進(jìn)行測試使用。

2.5 測試內(nèi)容與材料

2.5.1 乒乓球基本技能測試評分表

根據(jù)教學(xué)大綱標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合實(shí)際情況確定乒乓球基本技術(shù)的測試內(nèi)容有正手攻球、反手推擋、左推右攻、正手發(fā)平擊球四個(gè)單項(xiàng)技術(shù)。計(jì)學(xué)生單次單項(xiàng)技術(shù)連續(xù)性成功回球數(shù)的總數(shù)并轉(zhuǎn)計(jì)為分?jǐn)?shù)，有3次測試機(jī)會(huì)，取最高成績，得分區(qū)間為0-200分(表2)。

表2 乒乓球基本技術(shù)計(jì)分表

2.5.2 工作記憶任務(wù)材料

使用“美明畫圖(picEdit)”制作工作記憶任務(wù)所需的圖片材料，圖片窗分辨率設(shè)為1024×768。

Delayed match-to-sample task，DMST[9]：是早先Sternberg研究工作記憶范式的變式。Sternberg范式是：讓受試者先記住1到4個(gè)項(xiàng)目，然后出現(xiàn)一個(gè)探測項(xiàng)目，讓被試判斷它在剛才是否出現(xiàn)過，并通過“是或否”按鍵反應(yīng)。本文使用的是改編后的DMST，同樣它也是研究工作記憶的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)范式之一。任務(wù)程序中有樣本刺激、延遲空間和靶刺激三個(gè)階段組成。呈現(xiàn)一組刺激(幾個(gè)字母、數(shù)字、空間位置等)，然后消失并間隔數(shù)秒為延遲階段，最后出現(xiàn)一個(gè)靶刺激，要求被試判斷此刺激是否與樣本的某個(gè)項(xiàng)目相匹配(圖4)。

2.6 實(shí)驗(yàn)過程

實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)：XX師范學(xué)院乒乓球球館和心理學(xué)實(shí)驗(yàn)室。

實(shí)驗(yàn)對象：30名大學(xué)生。

實(shí)驗(yàn)干預(yù)：每周一次乒乓球課，每次1.5小時(shí)，共16周。兩組大學(xué)生都參加乒乓球課學(xué)習(xí)。采用相同教學(xué)方式、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和教師。在課堂學(xué)習(xí)之余，實(shí)驗(yàn)組被試按要求參與體感視頻游戲的干預(yù)任務(wù)，每周至少玩3次且每天只能玩一次游戲。在游戲過程中，被試使用正確的動(dòng)作進(jìn)行游戲不少于20分鐘。

圖2 實(shí)驗(yàn)流程圖

在既定時(shí)間內(nèi)，對照組的大學(xué)生不進(jìn)行任何的視頻游戲和運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目的練習(xí)，以此來對無關(guān)變量進(jìn)行控制，以降低達(dá)到最小的實(shí)驗(yàn)誤差。

2.7 測試程序與數(shù)據(jù)收集

2.7.1 乒乓球運(yùn)動(dòng)技能測試

在XX師范學(xué)院體育樓二樓的乒乓球館內(nèi)進(jìn)行技能的測試，實(shí)驗(yàn)前后，每名大學(xué)生都參加乒乓球基本技能的測試。測試過程中將出球的上旋度和出球速度分別設(shè)置為3檔和2檔，將出球頻率設(shè)置為每分鐘40次，出球的落點(diǎn)為反手位的3號(hào)點(diǎn)和正手位的9號(hào)點(diǎn)，所以，這種測試方式的可信度更高，學(xué)生站位和回球線路如圖3。

圖3 乒乓球技能測試方法

2.7.2 工作記憶測試

通過Delayed match-to-sample task[9]測量工作記憶能力。在XX師范學(xué)院主教學(xué)樓心理學(xué)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行注意力測試，實(shí)驗(yàn)室內(nèi)環(huán)境達(dá)到舒適安靜、隔音隔光等條件。實(shí)驗(yàn)在只有實(shí)驗(yàn)工作者和受測試者的獨(dú)立環(huán)境下進(jìn)行，關(guān)閉相關(guān)電子產(chǎn)品等。

測試前向受試者介紹測試的要求：被試將頭合理的放在U型托上，要盡量保持頭部和肩部不轉(zhuǎn)動(dòng)，自由地將U型托調(diào)至適合自身的高度，并將屏幕調(diào)至離自己眼睛60cm到80cm的距離，同時(shí)要確保雙眼平視和屏幕中心垂直線處于同一水平線。

指導(dǎo)語：實(shí)驗(yàn)開始會(huì)在屏幕中央呈現(xiàn)一個(gè)黑色“+”符號(hào)注視點(diǎn)，之后會(huì)先后呈現(xiàn)兩張刺激圖片，請判斷第二張圖片中的英文字母在第一張圖片中有沒有出現(xiàn)過，并盡快做出按鍵反應(yīng)。左手食指按“F”鍵表示出現(xiàn)過，右手食指按“J”鍵表示沒有出現(xiàn)過。明白上述指導(dǎo)語后請按任意按鍵進(jìn)入練習(xí)模塊，您有20次練習(xí)機(jī)會(huì)，隨后是正式測試模塊。

實(shí)驗(yàn)任務(wù)編程：首先白色屏幕中央處出現(xiàn)黑色“+”符號(hào)，時(shí)長為1000毫秒，然后屏幕快速地呈現(xiàn)一張停留時(shí)間為300毫秒刺激圖，然后屏幕中間呈現(xiàn)一個(gè)時(shí)長為3000毫秒的“+”符號(hào)，接著呈現(xiàn)出第二張刺激圖片1500毫秒并設(shè)置為呈現(xiàn)后自動(dòng)消失，需要被試快速判斷和按鍵反應(yīng)，即使被試不進(jìn)行按鍵反應(yīng)，程序?qū)⒆詣?dòng)地呈現(xiàn)下一組試次。判斷為出現(xiàn)過即按“F”鍵，未出現(xiàn)過按“J”鍵，隨后出現(xiàn)時(shí)長區(qū)間為(1000,1500)毫秒的白屏，兩個(gè)任務(wù)共200組刺激圖片，變化與不變化呈現(xiàn)比率為7/3，總時(shí)長為20分鐘。(圖4)

圖4 Delayed match-to-sample task范式

2.8 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

數(shù)據(jù)預(yù)處理包括進(jìn)行乒乓球基本技能成績和簡單反應(yīng)任務(wù)行為數(shù)據(jù)的正態(tài)分布檢測。使用EXCEL2007對運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理和采用E-prime2.0軟件包中E-Run程序采集簡單反應(yīng)任務(wù)的行為數(shù)據(jù)，并使用E-DataAid程序初步對被試的反應(yīng)時(shí)和反應(yīng)正確率進(jìn)行篩選和數(shù)據(jù)預(yù)處理，然后對技能成績和注意力行為數(shù)據(jù)進(jìn)行重復(fù)測量方差分析(repeated measures data of ANOVA)。交互作用顯著后需對交互作用再進(jìn)行簡單效應(yīng)檢驗(yàn)分析，顯著性差異水平為P<0.05。本文只對具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的結(jié)果進(jìn)行分析和討論。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

對大一乒乓球課的無乒乓球運(yùn)動(dòng)經(jīng)驗(yàn)的大學(xué)生在16周的體感乒乓球視頻游戲干預(yù)前和干預(yù)后成績進(jìn)行兩次測試，包括兩個(gè)方面：乒乓球基本技能測試、工作記憶能力測試，對結(jié)果進(jìn)行數(shù)理統(tǒng)計(jì)和客觀分析。

3.1 運(yùn)動(dòng)技能結(jié)果的比較

3.1.1 運(yùn)動(dòng)技能測量的描述性統(tǒng)計(jì)分析

表3是采用K-S檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)前后乒乓球運(yùn)動(dòng)技能測量的描述性統(tǒng)計(jì)結(jié)果，呈正態(tài)分布。

表3 乒乓球運(yùn)動(dòng)技能測量描述性統(tǒng)計(jì)量 (單位：分)

3.1.2 乒乓球運(yùn)動(dòng)技能成績結(jié)果的比較

表4 乒乓球運(yùn)動(dòng)技能總分重復(fù)測量分析結(jié)果

表4中交互作用顯著后進(jìn)行簡單效應(yīng)檢驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)前兩組之間的乒乓球運(yùn)動(dòng)技能總成績不存在顯著差異(F(1,22)=0.858，P=0.365，η2=0.039)，實(shí)驗(yàn)后兩組之間的乒乓球運(yùn)動(dòng)技能總成績存在顯著性差異(F(1,22)=7.440，P=0.013，η2=0.262)，實(shí)驗(yàn)組總成績顯著高于對照組，說明干預(yù)有意義，即乒乓球體感視頻游戲干預(yù)一個(gè)周期后，實(shí)驗(yàn)組乒乓球運(yùn)動(dòng)技能成績的提高明顯大于對照組(圖5)。

圖5 乒乓球運(yùn)動(dòng)技能成績結(jié)果的比較

3.2 工作記憶能力成績結(jié)果的比較

3.2.1 工作記憶能力測量結(jié)果的描述性統(tǒng)計(jì)分析

表5是采用K-S檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)前后工作記憶任務(wù)測量的描述性統(tǒng)計(jì)結(jié)果，呈正態(tài)分布。

表5 工作記憶任務(wù)測量的描述性統(tǒng)計(jì)量(單位：毫秒)

3.2.2 工作記憶能力成績結(jié)果的比較

表6 DMST重復(fù)測量分析結(jié)果

通過DMST測量被試的工作記憶，來檢測體感視頻游戲是否會(huì)對被試工作記憶產(chǎn)生遷移效應(yīng)。以DMST正確反應(yīng)時(shí)成績?yōu)橐蜃兞窟M(jìn)行重復(fù)方差分析結(jié)果顯示(表6)。交互作用顯著后進(jìn)行簡單效應(yīng)檢驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)組在實(shí)驗(yàn)前后的DMST成績間存在顯著差異(F(1,22)=17.333，P=0.000，η2=0.452)，對照組在實(shí)驗(yàn)前后的DMST成績之間無顯著性差異(F(1,22)=1.619，P=0.217，η2=0.072)；與對照組相比，實(shí)驗(yàn)組實(shí)驗(yàn)后測反應(yīng)時(shí)相比前測成績有明顯的降低趨勢(圖6)，表明乒乓球體感視頻游戲干預(yù)對大學(xué)生乒乓球技能學(xué)習(xí)過程中的工作記憶能力有影響。

圖6 DMST成績結(jié)果的比較

4 結(jié)論

乒乓球體感游戲干預(yù)有利于大學(xué)生乒乓球技能的學(xué)習(xí)，能夠?qū)Υ髮W(xué)生的注意力和工作記憶起到促進(jìn)作用，即有利于促進(jìn)和改善大學(xué)生的認(rèn)知能力，進(jìn)而為體育教學(xué)中運(yùn)用體感視頻游戲?yàn)檩o助手段的研究提供科學(xué)的實(shí)踐證據(jù)。