足球運動視覺搜索的研究現(xiàn)狀

王雪婷

（江蘇師范大學體育學院 江蘇 徐州 221116）

足球是個開放式的運動，足球場上瞬息萬變，充斥著各種信息，如何能從這些大量的信息中，快速搜索到有效信息，做出正確的決策，是足球運動員應該掌握的技能。越來越多的學者們開始關(guān)注這一問題，他們運用眼動技術(shù)來分析足球運動員的注視行為，從中挖掘優(yōu)秀足球運動員的視覺搜索特征。本文旨在回顧研究文獻的基礎(chǔ)上，對運動心理學視覺搜索研究的基本概念、基本方法、常用指標以及研究的生態(tài)學效度進行介紹，并對足球運動視覺搜索研究的現(xiàn)狀和不足做出總結(jié)和展望。

1、運動心理學中視覺搜索研究的基本理論

1.1、基本概念

（1）視覺搜索。

視覺是人類和其他動物所有感覺中最為復雜的重要感覺。人類可以通過視覺觀察意識到，他們所處物理環(huán)境中的各種物質(zhì)刺激的變化，同時根據(jù)刺激變化的特點做出相應的措施。在感覺—知覺系統(tǒng)中，視覺占據(jù)支配性地位。在我們的本體感覺和視覺同時向中樞神經(jīng)進行信息傳入時，人們會首先接受注意視覺信息，賦予視覺特別的優(yōu)先權(quán)。視覺注意是人類認知機制中的一個基本齒輪，面對接二連三的信息，我們依靠視覺上的注意來對我們的環(huán)境進行排序。在將場景解析為不同的組件之后，我們的視覺系統(tǒng)會將注意力引向特定的元素，以便進行額外的處理。在空間中選擇特定項目、特征或位置的行為可以稱為視覺搜索，這是一項我們長期執(zhí)行的任務。從看書到翻閱冰箱，視覺搜索是不斷進行的，有著廣泛的必要努力和特定的目標。正是這種基本認知技能的普遍性，推動了目前對影響視覺搜索行為的因素的研究。

（2）眼動。

眼動是指物體在視網(wǎng)膜上的位置隨時間的變化。它可以由來自環(huán)境的外部運動或觀察者的自我運動引起。這兩種運動在大腦中都是通過同一條神經(jīng)通路進行的。為了保持清晰的視覺，人類使用眼睛或頭部的運動來改善跟蹤。通常眼球運動有三種模式：注視（fixations）、眼跳（saccades）和平滑的眼球追蹤運動（smooth pursuit eye movements）。

（3）視覺搜索和眼動的機制。

視覺信息加工最有效的研究手段就是眼動，眼球運動的形式一直與心理活動變化相聯(lián)系。有充分的證據(jù)表明，眼球運動和空間注意是緊密聯(lián)系在一起的，在每次目光轉(zhuǎn)移之前都有一次注意力轉(zhuǎn)移。

視覺注意的方向和隨后的眼動活動被認為是由兩種不同的視覺注意機制控制。當視野中獨立于觀察者當前行為目標的物體或事件被捕獲時，注意力控制應該是刺激驅(qū)動或自下而上的。突如其來的視覺沖擊捕捉到的驚嚇反應或注意就是這種外源性視覺控制機制的例子。另一方面，當視覺選擇性注意指向與觀察者當前行為目標一致的環(huán)境中的對象和事件時，注意控制應該是目標導向的或自上而下的。比如足球中守門員的視覺定位，它關(guān)注射門球員的下肢區(qū)域、球的釋放、踢球的位置、速度和類型，從而決定向哪里撲救。這兩種注意控制機制被認為是協(xié)同工作，從而高效和自適應的在環(huán)境中選擇視覺信息。

1.2、基本范式與方法

過去的幾十年來，研究眼動的主要范式為“專家—新手”范式，通過對比專家和新手之間的差異，從而發(fā)現(xiàn)專家視覺搜索的特征。主要的研究方法是將時間和空間遮擋范式的動態(tài)模擬演示與眼動追蹤記錄技術(shù)結(jié)合的方法。在時間遮擋范式中，視頻材料在一個連貫的場景或動作的不同時間段 （例如，球接觸前300ms、150ms和0ms）被停止和遮擋，參與者被要求預判接下來發(fā)生的情況（例如，球的落點）。而在空間遮擋范式中，視頻材料的不同部分或片段被遮擋。在時間范式中，參與者的任務是根據(jù)可獲得的信息預判對手的行動或場景的結(jié)果，然后分析和檢查不同時間或遮擋條件下的表現(xiàn)和眼動行為特征的差異。通過使用這些方法，研究人員能夠確定知覺線索在環(huán)境中的時間和空間位置，這些知覺線索被經(jīng)驗豐富的參與者用來成功地預判對手行動的最終結(jié)果。

近年來，由于攜便式眼動儀技術(shù)的發(fā)展，越來越多的研究人員選擇用眼動記錄追蹤技術(shù)在現(xiàn)實情境下進行運動領(lǐng)域的研究，有不少研究者對足球守門員預判點球時的視覺搜索特征進行了現(xiàn)場研究。此外，也有研究者運用事件相關(guān)電位技術(shù)（ERPs）進行視覺搜索特征研究?？梢钥闯鲭S著科技的不斷發(fā)展，關(guān)于視覺搜索的研究方法將會更加多樣。

1.3、常用指標

為了更好地進行視覺搜索研究，研究人員將眼動儀記錄的瞳孔位置，眼球運動等數(shù)據(jù)，制定了一系列的可量化行動指標，從這些指標來推測執(zhí)行任務時人們的相關(guān)心理活動。在運動領(lǐng)域中，常用的研究指標主要有反應行為指標以及眼動行為指標。

（1）反應行為指標。

實驗的反應行為主要有點擊反應、語言反應、身體移動反應等。主要表現(xiàn)出來的指標為反應時和正確率。研究者經(jīng)常通過專家和新手的反應時和正確率，發(fā)現(xiàn)專家新手之間差異。運動領(lǐng)域中的多數(shù)研究表明高水平運動員在做預判或決策的時候所用的反應時更短，正確率更高。

（2）眼動行為指標。

這一類指標是基于眼動行為的統(tǒng)計分析，具體來說，包含了慢速眼動，注視，快速眼動或眼跳等行為。常用的有眼動時間、眼動次數(shù)，這兩類眼動指標主要用于研究運動員視覺搜索率和信息加工的程度。此外瞳孔直徑可以反映同刺激條件對注意狀態(tài)的激發(fā)程度，和被試心理努力的程度。還有眼跳距離，眼動軌跡，首次注視點，眼跳速度等指標也被用于運動領(lǐng)域中的視覺搜索研究。

1.4、生態(tài)學效度

感知和行動是相互依存、周期性的過程，它們直接制約和影響著彼此。Gibson的理論強調(diào)了設(shè)計實驗條件的必要性，他們認為實驗任務應該允許參與者產(chǎn)生無限制的功能性運動反應行為，從而提供機會產(chǎn)生進一步的前瞻性信息，即感知-動作耦合。這一觀點對研究人類在日常工作和運動環(huán)境中的行為具有重要意義。因此，與現(xiàn)有的限制感知-行動耦合的范式（即，當要求個體以與他們通常執(zhí)行任務的方式不一致的方式作出口頭或身體反應時）相比，那些更具代表性的范式（即，以與他們在現(xiàn)實世界中通常執(zhí)行任務的方式一致的口頭或?qū)嶋H執(zhí)行任務的方式）更能提供有價值的洞察，更能了解感知和行動對視覺搜索過程的影響，以及相應的專家與非專家差異。

同樣，Milner和Goodale的兩種視覺系統(tǒng)模型證明，動作和感知依賴于大腦中兩條神經(jīng)解剖上分離的視覺通路：腹側(cè) “視覺感知”流被認為用于感知一種情況下所提供的動作，以及背側(cè)的“行動視覺”流，用于對該行動的視覺引導。之前的研究大多依賴于基于視頻的測試，排除了參與者在實際運動中的反應，只研究了腹側(cè)通路的作用，而忽略了在實際表現(xiàn)中最有可能依靠的背側(cè)通路的作用。這些發(fā)現(xiàn)使研究者們中認為，基于視頻的測試可能會低估（甚至歪曲）專家在實際環(huán)境中的真實能力。因此，基于視頻的知覺認知技能測試是否適合研究知覺運動專業(yè)知識得到了質(zhì)疑。

2、足球運動與視覺搜索研究現(xiàn)狀

足球作為世界第一運動，足球運動的視覺搜索也是研究人員的研究熱點。國內(nèi)外很多學者以運動員為實驗對象進行了研究。足球是一項復雜的運動，包含著各種各樣的場景。

許多研究都分析了守門員和場上球員在罰點球時的視覺行為。Savelsbergh等人對不同守門員在足球點球的預期和視覺搜索行為進行了研究。結(jié)果顯示，專家門將用更有效的搜索策略，即長時間注視較少的不同區(qū)域。在注視區(qū)域上，專家關(guān)注擺動腿，支撐腿和球領(lǐng)域得到更多的信息，特別是腳觸球的瞬間，而新手花更長的時間盯著軀干、手臂和臀部。在薛雙園的研究中，專家組守門員的主要注視區(qū)域為罰球運動員的髖、支撐腿、擺動腿和球。新手沒有明顯的注視區(qū)域。

一些研究顯示專家使用更有效的搜索策略，長時間注視較少的區(qū)域。然而，其他作者證明，精英足球運動員在完成復雜的時間限制任務時，有更多的短時注視。技術(shù)熟練的球員在防守11V11模擬比賽中比他們的進攻對手使用更短的注視時間。根據(jù)防守不同的類型(11V11，3V3)，球員們被證明使用了許多視覺搜索策略來處理來自不同來源的信息。

此外，球員的視覺行為涉及到高壓防守(在對手的半場)似乎與低壓防守(在他們自己半場)不同。在高壓防守中，高技能球員與技術(shù)水平較低的球員相比，表現(xiàn)出比低壓防守時更短的注視時間和更多的注視區(qū)域。盡管如此，在高壓和低壓防守中視覺搜索行為的唯一區(qū)別是注視的數(shù)量，而注視區(qū)域的數(shù)目和平均的注視時間，兩組人群基本上相同。

一些研究表明,足球運動員的視覺搜索行為可根據(jù)情況調(diào)整，比如比賽情景(進攻與防守)，個人經(jīng)驗，以及人數(shù)的變化。此外，視覺知覺的差異取決于任務的行動要求。研究得出，足球運動員在2V1或3V1進攻情況下與3V2、4V3和5V3的進攻情況下使用不同的視覺搜索行為。

3、足球視覺搜索研究的不足與展望

現(xiàn)代運動心理學的眼動記錄技術(shù)被廣泛用于足球運動的視覺搜索研究中，從而發(fā)掘運動員是如何進行預判和決策等心理活動。然而對于足球運動，更多的研究對象是在運動員，其實裁判員和教練員也是很好的研究對象，所以今后可以多些研究對象。

已有的理論基礎(chǔ)證實了視覺—感知系統(tǒng)的存在。而足球運動中視覺搜索的研究以傳統(tǒng)實驗室研究為主。感知和行動之間直接相互制約和影響，在特定的有機體—環(huán)境耦合可能會產(chǎn)生特定的感知—行動耦合。因此，為了準確地捕捉運動員的知覺運動表現(xiàn)，更好地將研究結(jié)果應用在運動實踐中。雖然足球運動由于其項目特點，很難做到真正的完全符合比賽實際。但實驗設(shè)計也應該盡可能的接近真實場景，同時讓被試進行自然的反應和實際的運動反應。也可以結(jié)合VR眼動儀，使場景更為真實。

從已有的足球視覺搜索研究中可以發(fā)現(xiàn)，運動員的視覺搜索特征會隨著實驗任務、場景、人數(shù)不同而改變，從而得出不同的實驗結(jié)果?，F(xiàn)在研究的實驗樣本普遍較少，實驗對象的級別也不同，很難將現(xiàn)有實驗結(jié)果進行統(tǒng)合，進行更深層次的理論模型建立研究。

足球運動的研究，較其他項目相對單一?，F(xiàn)在很多項目將視覺搜索和事件相關(guān)電位(ERPs)技術(shù)，VR技術(shù)相結(jié)合，運用多種研究手段可以使研究更加深入。

足球的視覺搜索不僅僅只有中央視角，很多時候運動員還靠外周視野進行觀察，加工，決策，所以今后的研究不能只關(guān)注中央視角眼動的變化，還應考慮外周視野的影響。