生理負(fù)荷對(duì)羽毛球運(yùn)動(dòng)員預(yù)判技能的影響研究

王 洋，趙錫華

（黎明職業(yè)大學(xué) 通識(shí)教育學(xué)院，福建 泉州 362000）

競(jìng)技運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)是動(dòng)態(tài)的、時(shí)刻變化的、較難預(yù)料的.因此，預(yù)判技能在競(jìng)技運(yùn)動(dòng)中是至關(guān)重要的［1］.在羽毛球方面，Alder等發(fā)現(xiàn)，國(guó)際球員使用的是視覺(jué)搜索行為策略，視覺(jué)搜索行為會(huì)影響球員有效預(yù)判的能力，與技能水平較低的球員相比，這種策略耗費(fèi)的注視猶豫時(shí)間更少，維持更長(zhǎng)時(shí)間的良好表現(xiàn)［2］.在羽毛球比賽中，運(yùn)動(dòng)員的平均心率超過(guò)運(yùn)動(dòng)員最高心率的90%［3］.有人就認(rèn)為，贏球可能取決于運(yùn)動(dòng)員在這種生理負(fù)荷條件下維持多方面運(yùn)動(dòng)技能的表現(xiàn)［4］.生理負(fù)荷是指保持一定生理機(jī)能活動(dòng)水平的過(guò)程中，為克服各種加載的內(nèi)外阻力(負(fù)荷)所做的生理“功”.強(qiáng)度是構(gòu)成生理負(fù)荷最主要的因素之一，有高低之分.強(qiáng)度太高的生理負(fù)荷帶來(lái)的疲勞會(huì)引起運(yùn)動(dòng)技能下降［5］，但對(duì)感官認(rèn)知技能的影響有待進(jìn)一步研究［6］.感官認(rèn)知技能是指利用現(xiàn)有知識(shí)和當(dāng)前運(yùn)動(dòng)能力搜索、識(shí)別、處理和整合環(huán)境信息以促進(jìn)選擇適當(dāng)反應(yīng)的能力，與預(yù)判技能密切相關(guān).

Nieuwenhuys等探討了生理負(fù)荷對(duì)技能的影響［7］.Casanova等的數(shù)據(jù)表明，在長(zhǎng)時(shí)間的生理負(fù)荷下，參與者將更多注意力集中在與任務(wù)無(wú)關(guān)的線索上［8］.由于生理負(fù)荷等因素可能會(huì)削弱運(yùn)動(dòng)中的感官認(rèn)知技能，研究人員設(shè)計(jì)并測(cè)試了干預(yù)措施，有目的地在訓(xùn)練中更敏銳地誘發(fā)這些因素，更好地為運(yùn)動(dòng)員備戰(zhàn)激烈的比賽.有觀點(diǎn)認(rèn)為，存在生理負(fù)荷的感官認(rèn)知訓(xùn)練可能有助于運(yùn)動(dòng)員保持有效的視覺(jué)搜索行為［1］.

目前，關(guān)于生理負(fù)荷對(duì)感官認(rèn)知表現(xiàn)和視覺(jué)搜索行為影響的研究較少，也沒(méi)有研究感官認(rèn)知模擬訓(xùn)練與生理負(fù)荷強(qiáng)度相結(jié)合的效果.因此，筆者將研究分為兩個(gè)階段.第一階段研究了羽毛球?qū)ｍ?xiàng)生理負(fù)荷訓(xùn)練對(duì)預(yù)判技能、視覺(jué)搜索行為和心理的影響.第二階段是考察感官認(rèn)知模擬訓(xùn)練與生理負(fù)荷相結(jié)合的效果.

1 概述

1.1 研究對(duì)象

研究對(duì)象為13名羽毛球國(guó)家二級(jí)運(yùn)動(dòng)員（平均年齡為24.1歲，范圍19~37歲，標(biāo)準(zhǔn)差SD=5.5），平均有10年的比賽經(jīng)驗(yàn)（范圍6~20年，標(biāo)準(zhǔn)差SD=3.9），至少有5年參加縣級(jí)以上的比賽經(jīng)驗(yàn).在收集數(shù)據(jù)時(shí)，每位選手每周至少參加10 h的羽毛球訓(xùn)練.

1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.2.1 第一階段：生理負(fù)荷對(duì)預(yù)判技能的影響

球員們觀看了頭頂扣球的視頻片段，并被要求預(yù)測(cè)球的末端位置（6種選擇：深左、深中、深右、短左、短中、短右）.該視頻顯示了一名羽毛球運(yùn)動(dòng)員的第一人稱視角，在球拍擊球接觸前40 ms被遮擋.測(cè)試視頻被投影到屏幕上（高2.74 m，寬 3.66 m），該屏幕位于一個(gè)羽毛球場(chǎng)的對(duì)面，距離球網(wǎng)1.98 m.球員進(jìn)行影子擊打，口頭確認(rèn)表明預(yù)判擊打球的結(jié)束位置.6組試驗(yàn)，每組擊打8次，總共擊打48次，每組試驗(yàn)間隔1 min休息.在每次試驗(yàn)前，運(yùn)動(dòng)員完成一項(xiàng)針對(duì)生理負(fù)荷的訓(xùn)練方案，見(jiàn)圖1.這些是在羽毛球場(chǎng)上完成的，并以羽毛球比賽的具體動(dòng)作和鍛煉強(qiáng)度（大約85%的最高心率）來(lái)模擬競(jìng)技比賽的生理負(fù)荷.

圖1 在每次試驗(yàn)前用于增加生理負(fù)荷的羽毛球?qū)ｍ?xiàng)訓(xùn)練方案

1.2.2 第二階段：生理負(fù)荷結(jié)合感官認(rèn)知技能訓(xùn)練的有效性檢驗(yàn)

在完成第一階段的13名運(yùn)動(dòng)員中，有10人自愿參加了第二階段.運(yùn)動(dòng)員被隨機(jī)分配到結(jié)合訓(xùn)練組（N=5，平均年齡=25.4，SD=7.2，平均參賽年數(shù)=12.2）和獨(dú)立訓(xùn)練組（N=5，平均年齡=21.2，SD=1.6，平均參賽年數(shù)=8.4，SD=3.8），訓(xùn)練條件與年齡無(wú)顯著性差異.運(yùn)動(dòng)員在3天內(nèi)分別完成了3組感官認(rèn)知技能訓(xùn)練，每組訓(xùn)練間隔最少2天，最多3天.

在開(kāi)始每次訓(xùn)練之前，結(jié)合訓(xùn)練組完成了羽毛球特定的熱身計(jì)劃，以達(dá)到預(yù)期最高心率的85%.然后，他們完成第一階段視頻任務(wù)的3組試驗(yàn)，每組試驗(yàn)8次，共24次.在整個(gè)訓(xùn)練過(guò)程中，如果在任何時(shí)候心率低于預(yù)期最大值的85%，運(yùn)動(dòng)員被要求在完成擊球預(yù)判試驗(yàn)之前完成針對(duì)生理負(fù)荷的羽毛球?qū)ｍ?xiàng)訓(xùn)練，該訓(xùn)練復(fù)制了第一階段最后一個(gè)試驗(yàn)組的生理負(fù)荷（即視為處于強(qiáng)度較高的生理負(fù)荷狀態(tài)）.

獨(dú)立訓(xùn)練組也完成了24次視頻訓(xùn)練的試驗(yàn)，并完成了相同數(shù)量的訓(xùn)練方案的重復(fù)，但關(guān)鍵的是沒(méi)有和感官認(rèn)知技能訓(xùn)練一起進(jìn)行，視頻沒(méi)有穿插在訓(xùn)練方案.感官認(rèn)知技能訓(xùn)練和針對(duì)生理負(fù)荷的羽毛球?qū)ｍ?xiàng)訓(xùn)練的完成分別在不同的日子進(jìn)行，也就是說(shuō)，獨(dú)立訓(xùn)練組完成了6組單獨(dú)的訓(xùn)練.所有運(yùn)動(dòng)員在完成最后一次訓(xùn)練后進(jìn)行為期7天的預(yù)判測(cè)試，該測(cè)試方式與第一階段相同.

1.3 因變量的測(cè)量和數(shù)據(jù)采集

心率（HR）：運(yùn)動(dòng)員配備心率監(jiān)測(cè)儀，并在每次運(yùn)動(dòng)方案結(jié)束后立即記錄心率值.計(jì)算每個(gè)測(cè)試塊的平均HR.主觀用力程度（RPE）：每次測(cè)試結(jié)束后，立即使用有效的Borg量表（6表示完全沒(méi)有用力到，20表示最大用力）來(lái)評(píng)估自己身體的工作強(qiáng)度.計(jì)算每個(gè)測(cè)試塊的平均RPE.預(yù)判技能有效性：如果運(yùn)動(dòng)員反應(yīng)與測(cè)試視頻中羽毛球的實(shí)際末端位置相匹配，則反應(yīng)是正確有效的.試驗(yàn)中每個(gè)區(qū)塊的應(yīng)答準(zhǔn)確率以百分比計(jì)算.心理努力程度評(píng)定量表（RSME）：每次試驗(yàn)結(jié)束后，立即用0~150分的RSME表測(cè)量運(yùn)動(dòng)員心理努力程度（2表示不努力，113表示極端努力）.計(jì)算每個(gè)測(cè)試組的平均RSME.視覺(jué)搜索行為：給運(yùn)動(dòng)員配備了一個(gè)頭戴式眼動(dòng)追蹤系統(tǒng)（Tobii Pro Glasses 2眼動(dòng)儀，瑞典），該系統(tǒng)通過(guò)計(jì)算瞳孔和角膜之間的向量來(lái)計(jì)算場(chǎng)景中的凝視點(diǎn)，可采集被試者真實(shí)視野范圍的眼動(dòng)數(shù)據(jù).與眼動(dòng)儀的所有交互操作（增加被試、初始化校準(zhǔn)、開(kāi)始和結(jié)束記錄等）都通過(guò)Tobii Pro Glasses Controller軟件控制.使用標(biāo)準(zhǔn)程序?qū)ο到y(tǒng)進(jìn)行校準(zhǔn)，并在測(cè)試塊之間進(jìn)行校準(zhǔn)檢查.眼動(dòng)儀記錄裝置以25幀/s的速度記錄眼動(dòng)數(shù)據(jù)，并使用視頻編輯軟件（Adobe Premier Pro）逐幀分析.每次試驗(yàn)計(jì)算了注視次數(shù)和注視時(shí)間［1］.注視被定義為注視保持在一個(gè)位置或移動(dòng)物體的三度視角范圍內(nèi)至少持續(xù)120 ms.此外，通過(guò)將注視次數(shù)除以每次試驗(yàn)的總持續(xù)時(shí)間來(lái)計(jì)算掃描比（即搜索速度的度量）.掃描比的增加意味著視覺(jué)搜索行為效率的降低.

1.4 數(shù)據(jù)分析

1.4.1 第一階段數(shù)據(jù)分析設(shè)定

使用Shapiro-Wilk統(tǒng)計(jì)量的正態(tài)性檢驗(yàn)表明，參數(shù)分析適合于每一個(gè)因變量，但感官活動(dòng)的測(cè)量則傾向于負(fù)偏態(tài).重復(fù)測(cè)量的方差分析（ANOVA）檢驗(yàn)了測(cè)試塊對(duì)所有其他因變量的影響，alpha值設(shè)置在p＜0.05，Bonferroni調(diào)整用于后續(xù)的兩兩比較.非參數(shù)Friedman檢驗(yàn)是首選的非參數(shù)等效方差分析.計(jì)算Wilcoxon 符號(hào)秩檢驗(yàn)，以隨訪顯著效應(yīng)，對(duì)照前 alpha調(diào)整為p=0.003 3（0.05/15）［8］.

1.4.2 第二階段數(shù)據(jù)分析設(shè)定

對(duì)兩個(gè)訓(xùn)練組訓(xùn)練前測(cè)試數(shù)據(jù)（第一階段）的初步非參數(shù)分析發(fā)現(xiàn)，在6個(gè)測(cè)試組比較中存在單一顯著差異（即第3個(gè)測(cè)試組的準(zhǔn)確度，U=3.00，p=0.04）.因此，決定通過(guò)比較兩組訓(xùn)練后的測(cè)試數(shù)據(jù)來(lái)測(cè)試兩組對(duì)訓(xùn)練反應(yīng)的差異.Shapiro-Wilk統(tǒng)計(jì)表明曼-惠特尼U檢驗(yàn)適用于所有訓(xùn)練后測(cè)試比較.再次，對(duì)照前alpha被調(diào)整為p=0.008 3以處理多重性［8］.使用r轉(zhuǎn)換公式估計(jì)效應(yīng)量［9］.

2 結(jié)果分析

2.1 第一階段結(jié)果分析

心率（HR）：試驗(yàn)組主效應(yīng)顯著，F(xiàn)（2，22）=8.59，p=0.002，η2p=0.44.只有5號(hào)試驗(yàn)組和6號(hào)試驗(yàn)組的心率顯著高于1號(hào)試驗(yàn)組（p為0.03和0.01，r為0.80和0.77）.然而，在大多數(shù)比較中，估計(jì)了較大的效應(yīng)量（r＞0.50，但2、3、4號(hào)試驗(yàn)組除外），見(jiàn)表1.

表1 第一階段生理負(fù)荷和心理努力程度的測(cè)量結(jié)果

主觀用力程度（RPE）：弗里德曼測(cè)試發(fā)現(xiàn)了試驗(yàn)組的顯著效果，χ2（5）=41.10，p＜0.001.后續(xù)Wilcoxon符號(hào)秩檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)5號(hào)與所有其他試驗(yàn)組之間存在顯著差異（所有Z＞-2.94，p＜0.003 3），除了6號(hào)試驗(yàn)組（p=0.26）.6號(hào)和1~4號(hào)試驗(yàn)組的比較接近顯著性（p≤0.003 3）.同樣，在大多數(shù)比較中發(fā)現(xiàn)了較大的效應(yīng)量（r＞0.50，除了3號(hào)和2、4號(hào)試驗(yàn)組之間的比較以及5號(hào)和6號(hào)試驗(yàn)組之間的比較）.在所有情況下，RPE在測(cè)試后期會(huì)更高，見(jiàn)表1.

心理努力程度評(píng)定量表（RSME）：試驗(yàn)組主效應(yīng)顯著，F(xiàn)（2，23）=10.74，p=0.001，η2p=0.47，這可以解釋為，1號(hào)與2號(hào)（p=0.003）、5號(hào)（p=0.006）和6號(hào)（p=0.03）在心理努力程度評(píng)分上的顯著差異，以及3號(hào)和5號(hào)（p=0.03）在評(píng)分上的差異.對(duì)1號(hào)和2~6號(hào)試驗(yàn)組，5號(hào)和1~4號(hào)試驗(yàn)組，6號(hào)和3~5號(hào)試驗(yàn)組之間的差異估計(jì)了較大的效應(yīng)量（r＞0.50）.較高的評(píng)分往往在測(cè)試的后期，見(jiàn)表1.

預(yù)判技能有效性：圖2顯示了整個(gè)檢驗(yàn)的百分比準(zhǔn)確度的顯著變化，F(xiàn)（5，60）=6.08，p=0.002，η2p=0.34.6號(hào)試驗(yàn)組的反應(yīng)準(zhǔn)確度顯著低于3號(hào)（p=0.006，r＞0.81）和5號(hào)（p=0.03，r＞0.75）.4號(hào)和6號(hào)的差異接近顯著性（p=0.06，r＞0.71）.對(duì)于6號(hào)和前5個(gè)測(cè)試組之間的差異，效應(yīng)量估計(jì)是很大的（r＞0.50）.此外，樣本t檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，6號(hào)試驗(yàn)組是唯一一個(gè)沒(méi)有比偶然性表現(xiàn)更好的例子，t（12）=1.34，p=0.20，r=0.36（所有其他的（p＜0.0083，r＞0.50））.在3號(hào)和4號(hào)試驗(yàn)組中，顯著提高的百分比準(zhǔn)確度得到了大效應(yīng)量估計(jì)的驗(yàn)證（r＞0.50，1和3、4號(hào)之間，2號(hào)和3號(hào)之間）.

圖2 第一階段6個(gè)試驗(yàn)組的平均反應(yīng)準(zhǔn)確度

掃描比：掃描比數(shù)據(jù)中，測(cè)試塊主效應(yīng)顯著，F(xiàn)（3，33）= 21.36，p＜0.001，η2p=0.64.6 號(hào)和前 5 個(gè)試驗(yàn)組之間，5號(hào)和1~3號(hào)測(cè)試塊之間比較顯示差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（p＜0.05，r＞0.70）.圖3顯示了掃描比隨著任務(wù)時(shí)間累積而增加的趨勢(shì)，這被大多數(shù)比較的大效應(yīng)量估計(jì)所驗(yàn)證支持.

圖3 第一階段6個(gè)試驗(yàn)組的平均掃描比

2.2 第二階段結(jié)果分析

兩個(gè)訓(xùn)練組的HR在6個(gè)試驗(yàn)組中都沒(méi)有顯著差異（U≥5.50，p＞ 0.14，r＜0.47）.同樣地，兩個(gè)訓(xùn)練組的主觀用力程度（U≥4.00，p＞0.07，r＜0.57）和心理努力程度（U≥6.00，p＞0.17，r＜0.43）的評(píng)分在6個(gè)試驗(yàn)組中都沒(méi)有顯著差異.預(yù)判反應(yīng)準(zhǔn)確性和視覺(jué)搜索行為的分析見(jiàn)表2和表3，r≥0.50、r≥0.30和r≥0.10表示大、中、小效應(yīng)量估計(jì)值.分析發(fā)現(xiàn)，僅在最后一個(gè)試驗(yàn)組中，結(jié)合訓(xùn)練組的反應(yīng)準(zhǔn)確率顯著高于獨(dú)立訓(xùn)練組.這種效果在掃描比上有明顯的差異，結(jié)合訓(xùn)練組的掃描比低于獨(dú)立訓(xùn)練組.隨著任務(wù)時(shí)間的累積，訓(xùn)練組之間的差異會(huì)擴(kuò)大，這可能是因?yàn)榻Y(jié)合訓(xùn)練組的掃描比相對(duì)穩(wěn)定.

表2 兩訓(xùn)練組的預(yù)判反應(yīng)準(zhǔn)確率結(jié)果

表3 兩訓(xùn)練組的掃描率結(jié)果

續(xù)表2

3 討論

研究的第一階段表明，增加生理負(fù)荷將導(dǎo)致腦力勞動(dòng)的增加和視覺(jué)搜索行為效率的降低，當(dāng)生理負(fù)荷達(dá)到最高時(shí)，效率才會(huì)顯著下降.雖然當(dāng)前的結(jié)果與感官認(rèn)知技能因強(qiáng)度較高的生理負(fù)荷而增強(qiáng)的發(fā)現(xiàn)相矛盾［12］.但在本研究中，參與者需要預(yù)測(cè)下一步做什么，并且恢復(fù)時(shí)間大大減少了，更接近真實(shí)比賽中經(jīng)歷的持續(xù)生理負(fù)荷.

研究的第二階段表明，視覺(jué)搜索行為的效率發(fā)生了積極的變化.結(jié)合訓(xùn)練似乎抵消了第一階段視覺(jué)搜索效率逐漸下降的副作用（見(jiàn)圖3），特別是當(dāng)生理負(fù)荷強(qiáng)度增大時(shí).無(wú)生理負(fù)荷的感官認(rèn)知模擬訓(xùn)練對(duì)視覺(jué)搜索效率的影響可以忽略不計(jì).然而，視覺(jué)搜索效率的提高并沒(méi)有引起統(tǒng)計(jì)上顯著的預(yù)判技能效率提高.預(yù)判技能不僅與生理負(fù)荷有關(guān)，還與心理疲勞有關(guān)，后者已被證明會(huì)損害體育運(yùn)動(dòng)中的身體和技能表現(xiàn)［13］.

4 結(jié)論

在第一階段，生理負(fù)荷達(dá)到最大時(shí)，反應(yīng)的準(zhǔn)確性下降到不超過(guò)偶然水平.隨著生理負(fù)荷的增加，6個(gè)試驗(yàn)組的反應(yīng)準(zhǔn)確性結(jié)果導(dǎo)致心理努力評(píng)級(jí)和掃描比的穩(wěn)步增加.視覺(jué)搜索行為的效率會(huì)因生理負(fù)荷的增加而降低，但直到測(cè)試的后期，當(dāng)生理負(fù)荷達(dá)到最高時(shí)，效率才會(huì)顯著下降.在第二階段，感官認(rèn)知模擬訓(xùn)練后，視覺(jué)搜索行為的效率發(fā)生了積極的變化.結(jié)合訓(xùn)練減弱了第一階段視覺(jué)搜索效率逐漸下降的副作用，特別是當(dāng)生理負(fù)荷強(qiáng)度增大時(shí).無(wú)生理負(fù)荷的感官認(rèn)知模擬訓(xùn)練對(duì)視覺(jué)搜索效率的影響可以忽略不計(jì).雖然視覺(jué)搜索效率的提高并沒(méi)有引起統(tǒng)計(jì)上顯著的預(yù)判技能效率提高，但是與無(wú)負(fù)荷下訓(xùn)練預(yù)判相比，感官認(rèn)知模擬訓(xùn)練增加了預(yù)判技能在生理負(fù)荷強(qiáng)度較高下的彈性.