眼動在網(wǎng)球領(lǐng)域的科學(xué)發(fā)展研究

趙月 徐世龍 王亞瑩（北京體育大學(xué) 北京 100084）

1、引言

早在19世紀(jì)，通過觀察人的眼球運(yùn)動來研究人的心理活動的方法就出現(xiàn)了。20世紀(jì)初開始進(jìn)行眼動儀的研制，現(xiàn)已在學(xué)術(shù)、醫(yī)學(xué)、工程、消費、運(yùn)動等領(lǐng)域取得巨大的成就。相比之下眼動研究在運(yùn)動領(lǐng)域開始較晚，通過眼動儀得出的指標(biāo)運(yùn)用運(yùn)動心理學(xué)的知識對差異存在的原因進(jìn)行分析，能為網(wǎng)球運(yùn)動員提供有效訓(xùn)練和教學(xué)的理論依據(jù)。

2、眼動在網(wǎng)球領(lǐng)域的科研分析

2.1、眼動及眼動儀的界定

通過眼睛我們可以探究很多人類的心理活動規(guī)律，正常個體的信息加工很大程度上依賴視覺，通過眼睛過得的信息約占80%-90%。眼動儀作為視線跟蹤技術(shù)的一種產(chǎn)物，就是通過檢測并記錄眼睛觀察外界過程中的一些參數(shù)的變化，從而實現(xiàn)對人眼視線跟蹤的儀器。現(xiàn)代眼動儀的結(jié)構(gòu)一般包括四個系統(tǒng)，即光學(xué)系統(tǒng)，瞳孔中心坐標(biāo)提取系統(tǒng)，視景與瞳孔坐標(biāo)迭加系統(tǒng)和圖像與數(shù)據(jù)的記錄分析系統(tǒng)。

現(xiàn)有不同廠家生產(chǎn)的多種型號的眼動儀，常用EyeLink系列眼動儀、ASL系列眼動儀，其中EyeLink系列眼動儀使用率高達(dá)百分之47.41%。依據(jù)外形的差異大體還是分為三類頭部固定式、頭盔式、遙測式。現(xiàn)在已經(jīng)廣泛用于注意、視知覺、閱讀、醫(yī)學(xué)、工程、體育等領(lǐng)域的研究如表1所示。眼動儀是眼動研究的基礎(chǔ)，在網(wǎng)球研究中首先采用眼動儀收集實驗所需的眼動指標(biāo)。在網(wǎng)球研究中運(yùn)用眼動研究，可以很好的發(fā)現(xiàn)運(yùn)動員視覺觀測的短板，從而進(jìn)行專項訓(xùn)練，快捷有效的提高運(yùn)動水平。

表1 國內(nèi)眼動研究領(lǐng)域

眼動是視覺搜索必不可少的要素，眼動可以反映視覺信息的選擇模式，對于揭示認(rèn)知加工的心理機(jī)制具有重要意義，從近年來發(fā)表的研究報告看，利用眼動儀進(jìn)行心理學(xué)研究常用的興趣區(qū)資料或參數(shù)如表2所示，眼動有三種基本方式：注視(fixation)，眼跳(saccades)和追隨運(yùn)動(pursuit movement)。

眼動指標(biāo)是眼動在網(wǎng)球研究中的核心，通過實驗從網(wǎng)球運(yùn)動員得到的眼動指標(biāo)數(shù)據(jù)，從而得出結(jié)論。而現(xiàn)在網(wǎng)球研究中廣泛使用的就是專家-新手范式，就是通過對照比較專家與新手眼動指標(biāo)的不同，從而得到專家哪些指標(biāo)優(yōu)于新手，從而提高這些方面的訓(xùn)練。根據(jù)研究內(nèi)容以及研究請假的不一樣，眼動指標(biāo)的選擇也不一樣，網(wǎng)球中常用的指標(biāo)有注視時間，注視軌跡，注視次數(shù)，注視頻率，瞳孔大小，總注視點數(shù)量等。

表2 眼動指標(biāo)及指標(biāo)含義

2.2、眼動在網(wǎng)球研究中的文獻(xiàn)分析

網(wǎng)球是一個復(fù)雜的反應(yīng)過程，對方來球千變?nèi)f化，相應(yīng)的反應(yīng)動作也無法預(yù)料。影響運(yùn)動員比賽的因素包括技術(shù)、戰(zhàn)術(shù)、心理、體能等，而運(yùn)動員的心理因素往往對競賽的勝負(fù)有決定性作用。Kozar和Lord研究認(rèn)為：高水平競技比賽的成功10%-20%是由生理因素決定的，80%-90%是由心理因素決定的。20世紀(jì)70、80年代以來，運(yùn)動心理學(xué)的研究不斷發(fā)展，特別是研究手段越來越先進(jìn)。眼動儀在運(yùn)動心理學(xué)研究中的廣泛應(yīng)用就具體體現(xiàn)了這個趨勢。眼動研究已經(jīng)比較普遍，在知網(wǎng)上多達(dá)5846篇，體育類的205篇，球類69篇，但是在網(wǎng)球運(yùn)動的研究上才9篇。通過統(tǒng)計知網(wǎng)文獻(xiàn)數(shù)據(jù)如表3所示。排球、乒乓球分別占比百分之20以上，羽毛球、籃球、網(wǎng)球分別占比百分之10以上，足球、棒球、壘球最少。眼動記錄方法適用于足球，籃球，網(wǎng)球，羽毛球，乒乓球等多項球類和其他戶外運(yùn)動的運(yùn)動員。

國內(nèi)網(wǎng)球眼動研究第1篇從2008年開始，到現(xiàn)在一共9篇文章，4篇期刊，5篇碩士文章。其中王小春主要是網(wǎng)球運(yùn)動員時空預(yù)測與ERP的研究；趙用強(qiáng)主要是青少年網(wǎng)球運(yùn)動員眼動特征研究；黃宏遠(yuǎn)主要是網(wǎng)球運(yùn)動員專項認(rèn)知水平的研究；還有王文靜，謝文武，袁向躍等注重對網(wǎng)球預(yù)判的研究。國外有Ward等人檢驗了專家網(wǎng)球運(yùn)動員和新手網(wǎng)球運(yùn)動員在預(yù)期一個地面擊球時在視覺上的眼動特征。Petrakis對網(wǎng)球教練員觀看網(wǎng)球運(yùn)動員發(fā)球時的眼動進(jìn)行了研究，觀看發(fā)球時，專家組被試注視次數(shù)主要集中在運(yùn)動員頭部，肩部和球拍，新手組主要集中在運(yùn)動員頭部和球拍等。

表3 國內(nèi)球類眼動的研究

2.3、眼動在網(wǎng)球研究中的運(yùn)用分析

2.3.1、研究對象

在運(yùn)用眼動儀的網(wǎng)球研究中，常常采用實驗法獲得數(shù)據(jù)來得到結(jié)論。在研究對象大多為運(yùn)動員本身以及少量的裁判員，通過比較運(yùn)動員的眼動特征差異得到實驗結(jié)果。例如黃宏遠(yuǎn)研究網(wǎng)球運(yùn)動員觀看網(wǎng)球靜態(tài)圖片時的眼動特征，袁向躍研究網(wǎng)球運(yùn)動員接發(fā)球預(yù)判與眼動研究，王文靜研究網(wǎng)球運(yùn)動員在預(yù)期落點判斷過程中的眼動研究等關(guān)于運(yùn)動員的研究。謝文武研究網(wǎng)球裁判在預(yù)期落點判斷過程中的眼動研究等關(guān)于裁判員的研究。

2.3.2、研究范式

在研究范式上大多為專家—新手范式，即把將被試的運(yùn)動水平或經(jīng)驗水平作為實驗主要自變量，將被試按不同水平分組，通過對不同水平的被試進(jìn)行眼動特征的記錄和分析，比較眼動特征的異同，進(jìn)而得出專家組被試的視覺搜索模式和策略，來指導(dǎo)新手組的被試。使用這種范式能夠較好的分析不同水平被試的組間差異，探索有效，實用的注視模式與注視策略。但這種范式只能進(jìn)行組間橫向比較，得出描述性結(jié)果，無法了解真正的原因。也有少數(shù)的研究對象為不同氣質(zhì)類型的運(yùn)動員，運(yùn)動水平運(yùn)動年限不同的運(yùn)動員，還有的在專家—新手中添加一組經(jīng)驗組或?qū)φ战M。

2.3.3、研究儀器

在研究儀器上最常用的就是ASL—H6型號眼動儀和Eyelink ii型號眼動儀。該儀器具有高采樣頻率，高空間分辨率，高精確度，數(shù)據(jù)反饋迅速，易操作等特點。并且SR為用戶提供了比較齊全的數(shù)據(jù)分析軟件包，可以分析被試者的眼動指標(biāo)。

2.3.4、數(shù)據(jù)處理和分析

數(shù)據(jù)處理大致分為自動化和半自動化，自動化就是將實驗全部數(shù)據(jù)運(yùn)用軟件進(jìn)行分析，統(tǒng)計處理，比如運(yùn)用SR Research提供的分析軟件EDF Date View分析，用SPSS for Windows11.5統(tǒng)計處理實驗數(shù)據(jù)。半自動化就需要人工參與，比如先對所有被試測試后材料進(jìn)行篩選，剔除無效數(shù)據(jù)再運(yùn)用軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

2.3.5、研究材料

在研究材料上也主要分為靜態(tài)和動態(tài)，靜態(tài)就是通過觀看網(wǎng)球運(yùn)動的圖片得到眼動指標(biāo)，而動態(tài)就是通過觀看運(yùn)動員運(yùn)動視頻或者現(xiàn)場模擬，也有少數(shù)運(yùn)用了測試軟件：網(wǎng)球發(fā)球測試軟件。隨著眼動儀技術(shù)的發(fā)展和在網(wǎng)球領(lǐng)域的應(yīng)用，由單一圖片向動態(tài)圖像或現(xiàn)場模擬方向發(fā)展，而實驗情景和真實情景更加接近，有助于研究者和實驗者研究生態(tài)學(xué)效度得到有效提升。通過查找文獻(xiàn)，總結(jié)數(shù)據(jù)在網(wǎng)球研究中常用的眼動指標(biāo)包括注視點個數(shù)，注視時間，注視頻率，瞳孔直徑和眼跳。值得注意的是隨著實驗材料的不同，靜態(tài)材料還多采用注視順序，注視軌跡，注視分配和首個注視點時間。

3、分析與展望

早在19世紀(jì)就開始運(yùn)用眼動研究人類的心理活動，而現(xiàn)在更是在多個領(lǐng)域進(jìn)行研究，眼動儀作為比較前沿的科技在體育領(lǐng)域在網(wǎng)球運(yùn)動中應(yīng)用較晚，但對于研究網(wǎng)球運(yùn)動員的心理活動，從而對于提高運(yùn)動員的技術(shù)水平有很大的幫助。同樣運(yùn)用眼動儀在網(wǎng)球運(yùn)動中研究較少，而且研究內(nèi)容單一，大多采用同一范式等。現(xiàn)在很多研究都是進(jìn)行對球的預(yù)判和停留在眼動特征的比較上，少有分析對自身技術(shù)的提高，運(yùn)用眼動特征對訓(xùn)練方法的改進(jìn)等。還有在網(wǎng)球運(yùn)動中的研究不必局限于運(yùn)動員的研究，從研究對象出發(fā)教練員，裁判員，官員，觀眾等都可以作為研究對象。從研究材料創(chuàng)新告別單一的圖片，視頻。從研究方法改變傳統(tǒng)的專家--新手范式。

網(wǎng)球運(yùn)動眼動研究一般特點：（1）研究對象主要是運(yùn)動員，教練員，裁判員的視覺搜索策略（2）研究的主要方法是專家——新手范式（3）實驗材料主要是運(yùn)動實踐的影像資料（4）眼動研究主要的觀測指標(biāo)是眼動特征和決策反應(yīng)（5）在研究中眼動與事件相關(guān)電位技術(shù)（ERP）關(guān)系緊密國內(nèi)網(wǎng)球研究的一般局限性：（1）缺乏一定的生態(tài)學(xué)效度（2）研究內(nèi)容比較單一（3）自變量水平較少（4）興趣區(qū)比較粗糙（5）研究缺少對信息加工探討。

眼動儀對網(wǎng)球未來發(fā)展有什么推動作用？網(wǎng)球的未來對眼動儀又有什么需求呢？運(yùn)用眼動儀檢測網(wǎng)球運(yùn)動員的運(yùn)動表現(xiàn)，得到相關(guān)的指標(biāo)，能夠直接發(fā)現(xiàn)優(yōu)缺點，從而來輔助提高運(yùn)動員的訓(xùn)練成績，提高網(wǎng)球技術(shù)的整體水平。也能夠輔助教學(xué)，可以更好提高教學(xué)水平，促進(jìn)多元化的教學(xué)手段，提升網(wǎng)球教學(xué)的整體水平。眼動儀在網(wǎng)球研究中仍然還有很大的空間。

[1]李京誠,徐守森,張森.體育運(yùn)動心理領(lǐng)域的眼動研究綜述[J].首都體育學(xué)院學(xué)報.2006(03)

[2]閻國立.眼動分析法在心理學(xué)研究中的應(yīng)用[M].天津教育出版社.2004

[3]John.R.Anderson.The Architecture of cognition [M].Harvard University press,2003(4);221-236

[4]RodriguesST,VickersJN,WilliamsAM.Heaad,eye and armcoordination in table tennis.Journal of Sports Sciences.2002

[5]Analysis of visual search patterns of tennis teachersd.Petrak is E.Perception and cognition：Advances in eye movemen tresearch.1993

[6]王文靜.不同水平網(wǎng)球運(yùn)動員在落點判斷過程中的眼動特征研究[D].西安體育學(xué)院,2012