足球運(yùn)動員“3V2”進(jìn)攻戰(zhàn)術(shù)決策場景下的視覺信息加工特征

史鵬　呂中凡　孫金月　王國動　魏征　章冬楊　張鐸耀

摘? ? 要? ?目的：探討足球運(yùn)動員“3V2”進(jìn)攻戰(zhàn)術(shù)決策場景下的視覺信息加工特征。方法：采用“專家-新手”范式，以8名CUFA足球聯(lián)賽運(yùn)動員為專家組，以8名足球?qū)ｍ?xiàng)大學(xué)生為新手組，以真實(shí)比賽錄像還原拍攝成的視頻為刺激材料，采用Dikablis Professional頭戴式眼動儀采集眼動信息，采用“D-lab 3.0”“SPSS 25.0”和“R 3.6.1”軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析和繪圖，基于Needleman Wunsch算法計(jì)算專家組的眼動軌跡相似度。結(jié)果： 1）與新手組相比，專家組表現(xiàn)出快速與合理的戰(zhàn)術(shù)決策（p<0.05）；2）與新手組相比，專家組在空當(dāng)區(qū)域、近端進(jìn)攻球員區(qū)域和遠(yuǎn)端防守球員區(qū)域有著更少的注視次數(shù)（p＜0.05）；3）與新手組相比，專家組在空當(dāng)區(qū)域有著更少的凝視次數(shù)（t=-2.331，p=0.021）和較長的凝視時(shí)間（t=2.007，p=0.048）；4）與新手組相比，專家組有著更少的掃視次數(shù)（t=-2.325，p=0.022）、更短的掃視時(shí)間（t=-2.081，p=0.039）和更長的眼跳距離（t=2.147，p=0.034），注視點(diǎn)更加集中（p<0.05），在相同察覺目標(biāo)數(shù)量的前提下注視目標(biāo)更少（t=-2.306，p=0.023）；5）專家組的眼動軌跡存在中低程度的相似性（0.139～0.559），其信息加工策略主要包括經(jīng)濟(jì)成本較低的外周視覺感知策略和經(jīng)濟(jì)成本較高的中央視覺感知策略。結(jié)論：專家組采用經(jīng)濟(jì)與合理的視覺搜索策略識別“3V2”進(jìn)攻戰(zhàn)術(shù)決策場景關(guān)鍵信息，且外周視覺感知策略優(yōu)于中央視覺。建議：借鑒專家組視覺搜索策略，開發(fā)提高新手組專項(xiàng)認(rèn)知的計(jì)算機(jī)輔助訓(xùn)練手段；專家組借鑒最優(yōu)視覺搜索策略，進(jìn)行外周視覺訓(xùn)練，節(jié)省掃視成本。

關(guān)鍵詞? ?戰(zhàn)術(shù)決策；信息加工；視覺搜索；多目標(biāo)追蹤；選擇性注意；足球

中圖分類號：G 843? ? ? ? ? ?學(xué)科代碼：040302? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

DOI：10.14036/j.cnki.cn11-4513.2023.02.009

Abstract? ?Objective： To explore the visual information processing characteristics of football players in “3V2” offensive tactical decision-making scenarios. Methods： Adopting the“expert-novice” paradigm， taking 8 players of CUFA Football League as the expert group， 8 college students of football specialty as the novice group， taking the video restored from the real game video as the stimulating material， using Dikablis professional head mounted eye tracker to collect eye movement information， and using D-Lab 3.0， SPSS 25.0 and R 3.6.1 software for statistical analysis and drawing. Based on Needleman Wunsch algorithm， eye movement trajectory similarity of expert group is studied. Results： 1） Compared with the novice group， the expert group showed rapid and reasonable tactical decision-making （p<0.05）; （2） Compared with the novice group， the expert group had fewer gaze times in the empty area， the near offensive player area and the far defensive player area （p<0.05）; 3） Compared with the novice group， the expert group had fewer gaze times （t=-2.331， p=0.021） and longer gaze durations （t=2.007， p=0.048） in the empty area; 4） Compared with the novice group， the expert group had less saccade times （t=-2.325， p=0.022）， shorter saccade durations （t=-2.081， p=0.039）， and longer saccade distance （t=2.147， p=0.034）， the fixation point is more focused （p<0.05）， and the number of perceived targets is the same（t=-2.306， p=0.023）; 5） There was a low to moderate degree of similarity （0.139 to 0.559） in the eye-movement trajectories of the expert group， whose information processing strategies included the less economically costly peripheral visual perception strategy and the more economically costly central visual perception strategy. Conclusion： The expert group adopted an economical and reasonable visual search strategy to identify the key information of the“3V2” attack tactics decision-making scene and the peripheral visual perception strategy was better than the central vision. It is suggested that the computer-aided training method should be developed to improve the novice groups football special cognition by using the expert groups visual search strategy for reference. It is also suggested that the expert group should use the optimal visual search strategy for peripheral visual training to save scanning cost.

Keywords? ?tactical decision; information processing; visual search; multi-target tracking; selective attention; football

足球運(yùn)動項(xiàng)目身體對抗激烈、比賽節(jié)奏快、攻防轉(zhuǎn)換頻繁，通常在前場完成快速進(jìn)攻的時(shí)間在3 s以內(nèi)［1］。因此，有必要研究足球運(yùn)動員如何在有限的時(shí)間內(nèi)完成高效的決策。基于容量有限加工的假設(shè)，人類的信息加工系統(tǒng)不能同時(shí)加工外界輸入的多重信息［2］，而足球運(yùn)動的特性決定了運(yùn)動員必須對賽場多目標(biāo)信息進(jìn)行同時(shí)加工處理。足球運(yùn)動員作出決策的前提是短時(shí)間內(nèi)對賽場上球員身份和移動軌跡及雙方球員不斷撕扯變化的空當(dāng)?shù)刃畔⑦M(jìn)行加工處理，通過選擇性注意系統(tǒng)地過濾掉分心刺激，篩選出關(guān)鍵信息。過濾篩選的策略是運(yùn)動心理學(xué)研究的重點(diǎn)話題，且伴隨著眼動記錄技術(shù)的發(fā)展，探討高水平運(yùn)動員的外顯眼動特征逐漸成為研究熱點(diǎn)［3］。目前，大量研究［4-6］揭示了高水平運(yùn)動員在運(yùn)動決策中運(yùn)用了符合專項(xiàng)認(rèn)知特征的、更加合理有效的視覺信息加工策略。

依據(jù)刺激目標(biāo)的數(shù)量，可以將視覺搜索任務(wù)分為單目標(biāo)和多目標(biāo)任務(wù)［7］。足球單目標(biāo)任務(wù)的研究多集中于探討守門員撲救點(diǎn)球的視覺搜索策略，相關(guān)研究證明其撲救點(diǎn)球的成功率與高效簡潔的視覺搜索策略存在關(guān)聯(lián)，經(jīng)驗(yàn)豐富的守門員能夠通過選擇性注意將追蹤目標(biāo)從客觀環(huán)境中剝離，注視點(diǎn)集中、注視分配主次明顯、注視軌跡簡單［8-9］。但是足球賽場上更多的是開放性環(huán)境，目標(biāo)信息含量豐富，進(jìn)攻或防守過程中呈現(xiàn)戰(zhàn)術(shù)陣型，更加強(qiáng)調(diào)認(rèn)知成分的參與，具有很高的策略性［10-11］。該情境下的追蹤目標(biāo)速度和軌跡是不可預(yù)測的，運(yùn)動員眼動速度明顯慢于目標(biāo)速度，則要求其匹配追趕性眼跳進(jìn)行補(bǔ)償［12］。國內(nèi)外足球運(yùn)動員多目標(biāo)任務(wù)的研究主要集中于探討進(jìn)攻或防守情境下的視覺搜索策略，但目前研究尚存的不足：1）從第三人稱視角對運(yùn)動員觀看動態(tài)錄像或靜態(tài)戰(zhàn)術(shù)板時(shí)的預(yù)判決策進(jìn)行研究，被試被隔離在比賽場景外，同時(shí)靜態(tài)戰(zhàn)術(shù)板缺乏動態(tài)參數(shù)的信息，生態(tài)學(xué)效度較低［13-14］；2）雖然有研究［15-16］解決了上述生態(tài)學(xué)效度問題，但分析的眼動參數(shù)單一，僅基于注視分配無法完全解釋運(yùn)動員的選擇性注意特征，因?yàn)榉峙涞礁髋d趣區(qū)域的注視時(shí)間可以通過單次長時(shí)間注視和多次短時(shí)間注視來實(shí)現(xiàn)。

足球比賽的動態(tài)性決定了運(yùn)動員感興趣的刺激目標(biāo)在不斷變化，因此其眼動數(shù)據(jù)必然也呈現(xiàn)動態(tài)性的特征［5］，需采用更多動態(tài)性的參數(shù)（掃視、眼跳等）進(jìn)一步探討運(yùn)動員的視覺信息加工特征。此外，采用凝視數(shù)據(jù)和注視點(diǎn)分布數(shù)據(jù)對視覺信息提取進(jìn)行解讀，能進(jìn)一步揭示搜索策略與預(yù)判反應(yīng)的關(guān)聯(lián)［17-18］。同時(shí)，本研究引入Needleman Wunsch （NLW）算法［19-20］對運(yùn)動員的眼動軌跡進(jìn)行匹配分析，直觀反映運(yùn)動員對視覺刺激的加工順序和整體動態(tài)的眼動過程，揭示運(yùn)動員戰(zhàn)術(shù)決策的理論模型。因此，本研究采用“專家-新手”研究范式，以“3V2”真實(shí)比賽錄像還原拍攝成二維動態(tài)比賽視頻，配合高策略性的戰(zhàn)術(shù)決策任務(wù)，從第一視角對足球運(yùn)動員的視覺信息加工特征進(jìn)行研究，分別從注視、凝視和掃視3個(gè)方面歸納總結(jié)高水平運(yùn)動員多目標(biāo)追蹤下的視覺搜索策略，期望對足球?qū)ｍ?xiàng)認(rèn)知訓(xùn)練、戰(zhàn)術(shù)意識培養(yǎng)、運(yùn)動選材與訓(xùn)練監(jiān)控提供心理學(xué)指導(dǎo)。

1? ?研究方法

1.1? 被試

共選取16名被試，以8名參加過CUFA足球聯(lián)賽的大學(xué)生運(yùn)動員（5名一級運(yùn)動員和3名二級運(yùn)動員）為專家組，年齡為（25.25±1.67）歲，持續(xù)訓(xùn)練年限為（7.63±1.85）年；以8名L大學(xué)體育學(xué)院足球?qū)ｍ?xiàng)大學(xué)生為新手組，年齡為（24.25±1.49）歲，持續(xù)訓(xùn)練年限為（2.13±1.13）年，均了解“3V2”戰(zhàn)術(shù)決策任務(wù)。所有被試均為前場球員，裸眼視力或矯正視力在5.0以上，無色盲和色弱，無生理和心理疾病，且實(shí)驗(yàn)前一天晚上睡眠充足，當(dāng)天精神狀態(tài)良好。

1.2? 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用比較研究，對不同水平（專家、新手）運(yùn)動員“3V2”進(jìn)攻戰(zhàn)術(shù)決策績效和視覺搜索策略進(jìn)行比較分析。以真實(shí)比賽錄像還原拍攝成二維動態(tài)比賽視頻，采用第一視角對足球運(yùn)動員進(jìn)攻戰(zhàn)術(shù)決策任務(wù)下的信息加工特征進(jìn)行研究。將刺激視頻劃分為球門（含守門員）、空當(dāng)、近端進(jìn)攻球員、遠(yuǎn)端進(jìn)攻球員、近端防守球員和遠(yuǎn)端防守球員6個(gè)興趣區(qū)域。從戰(zhàn)術(shù)決策績效反映運(yùn)動員專項(xiàng)認(rèn)知加工的速度和有效性，包括決策敏捷性和決策合理性；通過眼動參數(shù)凝練足球運(yùn)動員進(jìn)攻戰(zhàn)術(shù)決策場景下的視覺信息加工特征，包括注視特征（注視次數(shù)、注視時(shí)間）、凝視特征（凝視次數(shù)、凝視時(shí)間）、掃視特征（掃視次數(shù)、掃視時(shí)間、眼跳距離）、注視點(diǎn)分布（x/y軸坐標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)差）等指標(biāo)。

1.3? 刺激材料

采用“EV錄屏”軟件截取歐洲5大聯(lián)賽中的前場“3V2”錄像資料。錄像的還原拍攝在L大學(xué)11人制足球場進(jìn)行，拍攝期間無刺激和耀眼的太陽光線，無建筑物陰影等干擾。由1名研究者扮演為1名進(jìn)攻球員手持佳能6D相機(jī)配合50 mm定焦鏡頭以第一視角進(jìn)行“3V2”進(jìn)攻戰(zhàn)術(shù)視頻拍攝，經(jīng)商議由5名熟知“3V2”進(jìn)攻戰(zhàn)術(shù)的足球?qū)ｍ?xiàng)大學(xué)生分別扮演2名進(jìn)攻球員、2名防守球員和1名守門員。共拍攝左路、中路、右路進(jìn)攻各3個(gè)視頻和2個(gè)預(yù)備實(shí)驗(yàn)視頻。采用“繪聲繪影12.0”軟件對視頻進(jìn)行剪輯，以場上某一球員啟動開始至場上所有球員跑動結(jié)束為止，每個(gè)刺激材料時(shí)長為8 000 ms左右。另邀請6名運(yùn)動訓(xùn)練專業(yè)大學(xué)生和6名體育教育專業(yè)大學(xué)生分別獨(dú)立觀看刺激材料，記錄其決策反應(yīng)時(shí)和決策合理性，發(fā)現(xiàn)刺激材料能夠有效區(qū)分運(yùn)動訓(xùn)練專業(yè)和體育教育專業(yè)學(xué)生，因此具有較高的判別效度。

1.4? 實(shí)驗(yàn)程序

采用Dikablis Professional頭戴式眼動儀（采樣率為60 Hz，追蹤精度為0.1～0.3°，德國生產(chǎn)）采集被試的眼動數(shù)據(jù)。已有研究［21-22］證明了Dikablis Professional頭戴式眼動儀采集的眼動數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性，且在運(yùn)動心理學(xué)研究中得到廣泛應(yīng)用。本研究將用于追蹤眼球的攝像頭和用于錄制場景的攝像頭與眼動儀信息收集裝置相連接，將數(shù)據(jù)信息傳輸端口與裝有“D-Lab 3.0”軟件的筆記本電腦（Dell Inspiron 7557）連接；選用其他筆記本電腦（Lenovo 80KD）與投影儀（SHARP XG-D3080XA）連接，并將刺激材料投放到幕布（距離被試2.5 m）上。

按順序?qū)⒈辉噯为?dú)領(lǐng)入運(yùn)動心理學(xué)實(shí)驗(yàn)室，詢問并記錄其年齡、運(yùn)動等級、持續(xù)運(yùn)動年限等基本信息。講解實(shí)驗(yàn)程序后，要求被試以坐姿面對投影儀幕布，眼睛水平視線大約在幕布中央，適當(dāng)調(diào)整幕布以適應(yīng)被試坐高。被試佩戴眼動儀后，采用手動調(diào)節(jié)和4點(diǎn)校準(zhǔn)2種方法進(jìn)行眼動校準(zhǔn)。通過預(yù)實(shí)驗(yàn)提高被試實(shí)驗(yàn)流程和操作任務(wù)的熟悉程度。實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)語為：“接下來您將以持球進(jìn)攻球員的身份置身于足球‘3V2進(jìn)攻場景中，屏幕中藍(lán)色球員為您的隊(duì)友，黃色球員為防守球員，紅色球員為對方守門員。您需要根據(jù)場上情景變化自行作出決策，若播放過程中形成決策，請您立即按下空格鍵，并用鼠標(biāo)標(biāo)記和口頭匯報(bào)展示您的決策選擇。決策選擇包括自行運(yùn)球及方向、傳球路線及位置、直接射門及區(qū)域等。”呈現(xiàn)500 ms空白屏后進(jìn)行刺激材料播放，要求被試進(jìn)行決策反應(yīng)，之后要求被試回憶并報(bào)告刺激材料最后一幀各球員的移動特征。眼動實(shí)驗(yàn)由3名研究者協(xié)調(diào)配合完成。其中：1人負(fù)責(zé)放映刺激材料；1人負(fù)責(zé)操作“D-Lab 3.0”軟件采集眼動數(shù)據(jù)；1人負(fù)責(zé)操縱PAW-VE錄音設(shè)備收集口頭匯報(bào)內(nèi)容。每位被試進(jìn)行9次測試，1次測試約10 s，測試時(shí)間約3 min。

1.5? 數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計(jì)分析

依據(jù)路線標(biāo)記結(jié)合錄音資料處理被試戰(zhàn)術(shù)決策，邀請2名長期從事足球教學(xué)的專家（職稱為教授，教齡為30.5年）分別采用Likert 5點(diǎn)評級的方法對每種戰(zhàn)術(shù)決策的合理程度進(jìn)行評價(jià)，若評價(jià)存在嚴(yán)重爭議，則邀請第3名專家（職稱為教授，教齡為33.0年）進(jìn)行判斷，取其平均值作為戰(zhàn)術(shù)決策合理性分值。將被試回憶的球員移動特征與視頻最后一幀進(jìn)行比較，若一處匹配則記為1分，滿分為5分。基于“D-lab 3.0”軟件提取被試決策反應(yīng)時(shí)數(shù)據(jù)和研究所需的眼動參數(shù)，經(jīng)過Excel 2010軟件處理后導(dǎo)入“SPSS 25.0”和“R 3.6.1”軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析和繪圖。采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)對專家組和新手組的戰(zhàn)術(shù)決策績效和眼動參數(shù)進(jìn)行比較分析，檢驗(yàn)水平定為α=0.05。采用Needleman Wunsch （NLW）算法，經(jīng)過注視數(shù)據(jù)預(yù)處理、興趣區(qū)域編碼、形成眼動軌跡字符串、計(jì)算相似性等步驟對運(yùn)動員的眼動軌跡進(jìn)行比較，以相似性得分衡量認(rèn)知過程的差異［23］。

2? ?結(jié)果

2.1? 戰(zhàn)術(shù)決策績效

在戰(zhàn)術(shù)決策敏捷性上，專家組戰(zhàn)術(shù)決策的反應(yīng)時(shí)間短于新手組（t=-4.165，p＜0.001）；在戰(zhàn)術(shù)決策合理性上，專家組戰(zhàn)術(shù)決策的合理性分值高于新手組（t=2.301，p=0.023）（見表1）。因此，專家組戰(zhàn)術(shù)決策績效更高。

2.2? 視覺信息加工特征

2.2.1? 注視特征

在空當(dāng)區(qū)域、近端進(jìn)攻球員區(qū)域和遠(yuǎn)端防守球員區(qū)域，專家組的注視次數(shù)少于新手組（p＜0.05）；在其他區(qū)域，2組在注視次數(shù)上不存在顯著性差異（p＞0.05）（見表2）。在注視時(shí)間上，專家組和新手組在所有興趣區(qū)域均不存在顯著性差異（p＞0.05）（見表3）。

2.2.2? 凝視特征

在空當(dāng)區(qū)域，專家組的凝視次數(shù)少于新手組（t=

-2.331，p=0.021）；在其他區(qū)域，2組在凝視次數(shù)上不存在顯著性差異（p＞0.05）（見表4）。在空當(dāng)區(qū)域，專家組的凝視時(shí)間長于新手組（t=2.007，p=0.048）；在其他區(qū)域，2組在凝視時(shí)間上不存在顯著性差異（p＞0.05）（見表5）。

2.2.3? 掃視特征

由表6可知，專家組的掃視次數(shù)少于新手組（t=

-2.325，p=0.022）；專家組的掃視時(shí)間短于新手組（t=

-2.081，p=0.039）；專家組的眼跳距離長于新手組（t=

2.147，p=0.034）。

2.2.4? 注視點(diǎn)分布

如圖1所示，專家組注視點(diǎn)在x軸的標(biāo)準(zhǔn)差小于新手組（t=-2.306，p=0.023）；專家組注視點(diǎn)在y軸的標(biāo)準(zhǔn)差小于新手組（t=-2.265，p=0.025），因此，可以認(rèn)為專家組注視點(diǎn)分布較為集中，新手組注視點(diǎn)更加散亂。

2.2.5? 注視目標(biāo)和察覺目標(biāo)數(shù)量

以足球進(jìn)攻戰(zhàn)術(shù)決策場景下的各球員為注視目標(biāo)和察覺目標(biāo)，以采集的注視場景內(nèi)的球員數(shù)量為注視目標(biāo)數(shù)量，以被試正確回憶最后一幀畫面的球員數(shù)量為察覺目標(biāo)數(shù)量，考察不同水平足球運(yùn)動員戰(zhàn)術(shù)決策場景下的注視目標(biāo)數(shù)量和察覺目標(biāo)數(shù)量是否存在差別。結(jié)果顯示（見表7）：專家組的注視目標(biāo)數(shù)量少于新手組（t=-2.306，p=0.023）；專家組的察覺目標(biāo)數(shù)量與新手組相比不存在顯著性差異（t=1.632，p=0.105）。

2.2.6? 眼動軌跡匹配分析

首先，根據(jù)Nuthmann等關(guān)于眼動預(yù)處理的觀點(diǎn)［24］，將興趣區(qū)域之外和1次持續(xù)注視時(shí)間小于50 ms的注視數(shù)據(jù)剔除；將球門區(qū)域、空當(dāng)區(qū)域、近端進(jìn)攻球員區(qū)域、近端防守球員區(qū)域、遠(yuǎn)端進(jìn)攻球員區(qū)域和遠(yuǎn)端防守球員區(qū)域編碼為字符A、B、C、D、E、F。其次，根據(jù)研究目的設(shè)置基礎(chǔ)注視時(shí)間為50 ms，將興趣區(qū)域的單次注視時(shí)間編碼到字符串中，按照單次注視時(shí)間與基礎(chǔ)注視時(shí)間的比例進(jìn)行重復(fù)編碼，全部編碼字符按照注視時(shí)間順序排列形成眼動軌跡字符串［23］。最后，采用NLW算法計(jì)算眼動軌跡相似度，揭示專家組視覺信息加工的時(shí)空特征。專家組的眼動軌跡字符串和組間相似度分別見表8和圖2。

專家組的眼動軌跡字符串（見表8）和組間相似度（如圖2所示）顯示：在“3V2”進(jìn)攻戰(zhàn)術(shù)決策場景下，專家組的眼動軌跡字符串存在明顯差別，其眼動軌跡存在中低程度的相似性（0.139～0.559），說明即便專家組有著相似的戰(zhàn)術(shù)決策績效，但其視覺信息加工策略卻不盡相同。根據(jù)眼動軌跡字符串可以將專家組的信息加工策略分為2類：1）運(yùn)動員1、2、3、5、7、8的字符串涵蓋的注視目標(biāo)數(shù)量相對較少，但其察覺目標(biāo)數(shù)量卻沒有減少，空當(dāng)與某些興趣區(qū)域的字符串重復(fù)呈現(xiàn)，因此推測該類運(yùn)動員多采用外周視覺感知信息的搜索策略，空當(dāng)區(qū)域可能是其中重要的“錨定點(diǎn)”；2）運(yùn)動員4和運(yùn)動員6的字符串涵蓋所有的興趣區(qū)域，因此推測該類運(yùn)動員多采用中央視覺感知信息的搜索策略。此外，運(yùn)動員2、3、7、8均在空當(dāng)區(qū)域、遠(yuǎn)端進(jìn)攻球員區(qū)域和遠(yuǎn)端防守球員區(qū)域投入較多的信息加工時(shí)間，但是鑒于加工順序的不同，其眼動軌跡也僅存在中等程度的相似性（0.417～0.559）；運(yùn)動員5分別與運(yùn)動員4、運(yùn)動員6在興趣區(qū)域的加工順序上存在些許相似，但鑒于視覺搜索策略的差異性，其眼動軌跡也呈現(xiàn)中等程度的相似度（0.412～0.441）；而運(yùn)動員1投入更多注視資源于遠(yuǎn)端球員區(qū)域，與其余運(yùn)動員的眼動軌跡相似度較低（0.257～0.371）。

3? ?討論

本研究探討了足球運(yùn)動員“3V2”進(jìn)攻戰(zhàn)術(shù)決策場景下的視覺信息加工特征。戰(zhàn)術(shù)決策敏捷性和合理性分別反映了視覺信息提取加工的速度和準(zhǔn)確性；眼動參數(shù)的整合能夠反映視覺信息的來源、分布及視覺信息加工的策略。視覺信息加工策略的差異性是行為績效不同的重要原因。本研究通過整合戰(zhàn)術(shù)決策績效和視覺信息加工的時(shí)間與空間特征，歸納和提取專家組戰(zhàn)術(shù)決策的信息加工策略，為戰(zhàn)術(shù)意識培養(yǎng)和決策訓(xùn)練提供指導(dǎo)。

3.1? 戰(zhàn)術(shù)決策績效分析

在足球“3V2”進(jìn)攻戰(zhàn)術(shù)決策場景下，專家組表現(xiàn)出敏捷、合理的戰(zhàn)術(shù)決策，反映了其視覺信息提取加工的快速和有效性。只有那些在某一領(lǐng)域里投入了大量精力進(jìn)行準(zhǔn)備或訓(xùn)練并能維持高水平表現(xiàn)的個(gè)體才能稱之為專家［25］。在競技體育領(lǐng)域，技戰(zhàn)術(shù)知識的儲備量成為專家的充分條件；是否具備符合該運(yùn)動特征的有組織的知識是成為專家的決定性因素［26］。一般而言，專家擁有更復(fù)雜的概念網(wǎng)絡(luò)，包括與技戰(zhàn)術(shù)相關(guān)的陳述性知識和程序性知識、反應(yīng)選擇及執(zhí)行程序［27］。專家組知識結(jié)構(gòu)的有序化使得其能夠根據(jù)場景變化調(diào)整自己的注意策略，快速搜索出有價(jià)值的信息。這種高效的視覺搜索策略促使其基于先驗(yàn)信息的特征提取能力得到提升，即便信息不完整，仍然能作出高效合理的決策。此外，這些概念網(wǎng)絡(luò)是運(yùn)動決策過程中模式識別的關(guān)鍵因素，能夠促使專家組將刺激信息與大腦中已有的圖式結(jié)構(gòu)進(jìn)行比較和匹配，從而有效辨別該刺激信息的意義［28-30］。專家組有著較高的運(yùn)動等級和較長的持續(xù)訓(xùn)練年限，參加重大賽事的機(jī)會多，由于經(jīng)常接受足球?qū)ｍ?xiàng)刺激使其逐漸豐富和完善長時(shí)記憶系統(tǒng)中的圖式，能夠自上而下調(diào)節(jié)信息的輸入，從而在有限注意資源下能快速把握和預(yù)測比賽。而新手組由于運(yùn)動水平較低、持續(xù)訓(xùn)練年限較短、參加重大比賽次數(shù)較少等原因，特征提取和模式識別有限，無法提取關(guān)鍵信息，因此視覺信息加工的速度和準(zhǔn)確性較低，表現(xiàn)為較低的戰(zhàn)術(shù)決策績效。

3.2? 視覺信息加工的時(shí)間與空間特征

足球運(yùn)動員要想在不斷變化的場景中短時(shí)間內(nèi)作出正確決策，需要運(yùn)動員迅速準(zhǔn)確地通過視覺搜索進(jìn)行判斷處理，把握有效信息并進(jìn)行深度加工。本研究通過整合各項(xiàng)眼動參數(shù)歸納運(yùn)動員視覺信息加工的時(shí)間與空間特征。其中：注視（注視次數(shù)、注視時(shí)間）和凝視（凝視次數(shù)、凝視時(shí)間）反映視覺信息加工的時(shí)間特征；掃視（掃視次數(shù)、掃視時(shí)間和眼跳距離）和注視點(diǎn)坐標(biāo)位置離散程度反映視覺信息加工的空間特征。

3.2.1? 時(shí)間特征

運(yùn)動員為看清“3V2”進(jìn)攻戰(zhàn)術(shù)決策場景中的信息，必須將雙眼保持一定方位，使場景信息呈現(xiàn)在視網(wǎng)膜上，這一眼動活動稱為注視［31］。運(yùn)動員對某一興趣區(qū)域的注視持續(xù)時(shí)間大于100 ms被稱為一次凝視，被描述為“感興趣的信息區(qū)域上的暫停”，不同興趣區(qū)域的凝視特征是選擇性注意策略的體現(xiàn)［5，17］。根據(jù)容量有限加工的假設(shè)，信息加工系統(tǒng)不能同時(shí)加工多重信息的輸入，否則行為績效將會下降，因此，這種由注意資源有限性造成的加工瓶頸使信息加工系統(tǒng)不得不“決策”哪些信息接受感知和深度加工［2］。專家組在空當(dāng)區(qū)域、近端進(jìn)攻球員區(qū)域和遠(yuǎn)端防守球員區(qū)域一次注視所持續(xù)的時(shí)間較長，其中空當(dāng)區(qū)域是專家組選擇性注意的焦點(diǎn)區(qū)域，運(yùn)動員對其信息加工程度較深。傳球是專家組使用概率最高的決策。己方進(jìn)攻球員與對方防守球員不斷撕扯變化的空當(dāng)是專家組關(guān)注的重點(diǎn)，運(yùn)動員為了保證其傳球?qū)η蜷T的威脅，傾向于傳球至遠(yuǎn)端進(jìn)攻球員，但往往遠(yuǎn)端進(jìn)攻球員被對方防守球員所鉗制，因此退而選擇傳球至近端進(jìn)攻球員。結(jié)合戰(zhàn)術(shù)決策績效來看，專家組和新手組在注視時(shí)間上沒有顯著性差異，但專家組決策敏捷性高于新手組，這說明新手組可能受場景外刺激因素的干擾，投入較多注視資源于無關(guān)信息上。此外，專家組能夠?qū)嵤┖侠碛行У囊曈X搜索策略，通過選擇性注意挑選信息量較為豐富的空當(dāng)區(qū)域進(jìn)行深度加工，同時(shí)對近端進(jìn)攻球員區(qū)域和遠(yuǎn)端進(jìn)攻球員區(qū)域等事關(guān)決策的興趣區(qū)域進(jìn)行加工，從而作出有效決策。而新手組缺乏足球?qū)ｍ?xiàng)的運(yùn)動圖式，無法實(shí)施自上而下的視覺搜索策略，也就無法辨別出關(guān)鍵興趣區(qū)域，因此戰(zhàn)術(shù)決策績效低下。

3.2.2? 空間特征

掃視是指眼睛從某一位置到另一位置的快速運(yùn)動，即注視之間的過渡［32］，用于注視之間轉(zhuǎn)換的掃視（眼跳）可分為經(jīng)驗(yàn)驅(qū)動和刺激驅(qū)動的注意轉(zhuǎn)移［33-34］。注視點(diǎn)坐標(biāo)位置離散程度是指注視點(diǎn)x軸和y軸坐標(biāo)點(diǎn)與零點(diǎn)坐標(biāo)距離的絕對值，注視點(diǎn)坐標(biāo)離散程度越小，說明注視點(diǎn)越集中。專家組有著豐富的專項(xiàng)認(rèn)知經(jīng)驗(yàn)，長時(shí)記憶系統(tǒng)存儲著大量的專項(xiàng)運(yùn)動圖式，具有合理有效的選擇性注意策略。因此，盡管運(yùn)動場景具有不可預(yù)測性，但專家組仍能夠根據(jù)專項(xiàng)認(rèn)知進(jìn)行視覺信息的提取與加工，即表現(xiàn)出經(jīng)驗(yàn)驅(qū)動的注意轉(zhuǎn)移，在掃視行為上表現(xiàn)出掃視次數(shù)少、掃視時(shí)間短、眼跳距離長。掃視與更明顯的注意激活有關(guān)，掃視的方向指向運(yùn)動員感興趣的區(qū)域［35-36］。本研究表明，專家組視覺搜索的關(guān)鍵興趣區(qū)域集中于空當(dāng)區(qū)域、近端進(jìn)攻球員區(qū)域和遠(yuǎn)端防守球員區(qū)域。專家組較高的戰(zhàn)術(shù)決策合理性也正說明了其基于認(rèn)知控制眼跳到關(guān)鍵興趣區(qū)域，體現(xiàn)了眼跳的準(zhǔn)確性。此外，在注視點(diǎn)坐標(biāo)位置離散程度上，專家組注視點(diǎn)x軸和y軸坐標(biāo)點(diǎn)與原點(diǎn)坐標(biāo)距離的絕對值均小于新手組，說明專家組的注視點(diǎn)較為集中。綜上，專家組在專項(xiàng)認(rèn)知經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上明確場景信息的來源、有目的地進(jìn)行視覺搜索、注視點(diǎn)集中，節(jié)省了搜索的時(shí)間成本，提高了信息加工的合理性。新手組由于臨場經(jīng)驗(yàn)和專項(xiàng)認(rèn)知的不足，不能有效提取關(guān)鍵信息，無法動用經(jīng)驗(yàn)驅(qū)動的注意轉(zhuǎn)移策略，而大多是基于刺激信息呈現(xiàn)的時(shí)序特征進(jìn)行搜索，表現(xiàn)出基于小幅度眼跳的多次掃視，注視點(diǎn)散亂，信息整合能力較差。

3.3? 戰(zhàn)術(shù)決策的視覺信息加工策略

在“3V2”進(jìn)攻戰(zhàn)術(shù)決策場景下，盡管專家組注視目標(biāo)數(shù)量少于新手組，但是仍然會察覺更多的刺激目標(biāo)。此外，專家組表現(xiàn)為掃視少和眼跳大的眼動行為，因此多采用外周視覺感知信息的加工策略，該結(jié)果與Vater等研究相似［37］。運(yùn)動員在高壓時(shí)間任務(wù)下傾向于將注意集中于某一位置，動用外周視覺感知其他刺激信息。這種視覺信息加工策略的優(yōu)點(diǎn)在于：1）避免在掃視過程中信息處理的中斷；2）可以更快地轉(zhuǎn)移注意力，減少掃視的成本［37-38］。凝視錨定假說［37］提出，運(yùn)動員在某一位置長時(shí)間地凝視，但這個(gè)位置可能與信息提示無關(guān)，而是在通過外周視覺優(yōu)化信息處理消除與掃視運(yùn)動相關(guān)的成本。通過分析眼動參數(shù)的時(shí)間特征發(fā)現(xiàn)，專家組在空當(dāng)區(qū)域凝視次數(shù)較少和凝視時(shí)間較長，且從眼動軌跡匹配分析可知，空當(dāng)區(qū)域與某些興趣區(qū)域的組合字符串規(guī)律性地重復(fù)呈現(xiàn)，由此推測空當(dāng)區(qū)域是專家組外周視覺信息加工的“錨定點(diǎn)”。本研究結(jié)果與Afonso等［39-40］研究者在排球防守情境下的研究類似，這些研究者認(rèn)為在執(zhí)行防御前，專家組用更多時(shí)間專注于對方攻擊者與己方阻擊者之間的空當(dāng)，即“功能空間”。眼動軌跡匹配分析表明，專家組眼動軌跡存在中低程度的相似性，因此并非所有運(yùn)動員采取外周視覺感知信息的加工策略。運(yùn)動員4和運(yùn)動員6的注視目標(biāo)涵蓋所有興趣區(qū)域，其眼動軌跡字符串較長，注視時(shí)間較長，掃視次數(shù)較多。因此，該類運(yùn)動員多采用中央視覺感知信息的加工策略。Hüttermann等建議運(yùn)動員可以通過了解自身眼動行為中功能性較弱的模式，借鑒最優(yōu)秀運(yùn)動員的眼動行為，有助于提升運(yùn)動表現(xiàn)［31］。因此，本研究建議中央視覺信息加工策略的專家組多進(jìn)行外周視覺的訓(xùn)練，提升外周視覺感知信息的能力，減少掃視過程中的時(shí)間成本。

專家組通過少掃視和注視點(diǎn)集中的眼動行為有效定位和提取關(guān)鍵信息，并通過大幅度的眼跳把握整體場景信息，因此其視覺搜索活動是經(jīng)驗(yàn)驅(qū)動的認(rèn)知加工過程，即自上而下的視覺搜索策略。根據(jù)徐兆方等對多目標(biāo)視覺搜索策略的分類［41］，本研究認(rèn)為專家組大多采用系列搜索的感知策略，即有意的、按照一定的搜索路徑進(jìn)行的信息掃描。專家組在足球?qū)ｍ?xiàng)認(rèn)知經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上明確場景信息的來源、有目的地進(jìn)行視覺搜索、注視點(diǎn)集中，節(jié)省了視覺搜索的時(shí)間成本，提高了戰(zhàn)術(shù)決策績效。在系列搜索過程中，工作記憶會暫時(shí)存儲被檢測過的信息，以防止重復(fù)搜索，因此眼跳會更多偏離先前注意過的項(xiàng)目［42］。但是眼動軌跡字符串表明，由于運(yùn)動場景和刺激信息的不斷變化，運(yùn)動員在搜索過程中會重復(fù)搜索關(guān)鍵區(qū)域，這是決策反應(yīng)時(shí)和準(zhǔn)確率權(quán)衡的結(jié)果。因此，專家組在系列搜索外，同時(shí)采用刺激驅(qū)動（自下而上）的視覺搜索策略，即徐兆方等提出的多目標(biāo)視覺搜索策略中的平行搜索策略［41］，也即一種自由的、無序的搜索并且沒有意識控制眼跳方向或眼跳距離。綜上所述，專家組采用一種平行-系列的復(fù)合性搜索策略。而新手組大多采用中央視覺感知外界信息，多注視、多掃視、眼跳小、注視點(diǎn)分散，表明其大多采用平行搜索的信息加工策略。

3.4? 研究的局限性

本研究尚存在以下局限：1）限于條件有限，納入符合條件的被試相對較少，但也有研究［43］顯示僅7名專家和7名新手便可以得到預(yù)期結(jié)果；2）采用錄像還原的刺激材料在視覺信息的呈現(xiàn)上很難與足球運(yùn)動的立體場景一致，生態(tài)學(xué)效度偏低；3）限于專業(yè)職責(zé)要求，不同場上位置球員的戰(zhàn)術(shù)決策和視覺搜索行為績效可能存在差異；4）“3V2”進(jìn)攻戰(zhàn)術(shù)屬于局部簡單戰(zhàn)術(shù)配合，而真實(shí)比賽場景是多種技戰(zhàn)術(shù)的配合與串聯(lián)，因此與真實(shí)比賽存在一定差距。建議后續(xù)研究中可以納入更多被試，從提高刺激材料的生態(tài)學(xué)效度和增加場上位置變量等進(jìn)一步探討連貫性的真實(shí)比賽情境下運(yùn)動員的視覺信息加工特征，以更加契合足球戰(zhàn)術(shù)決策訓(xùn)練的實(shí)踐要求。

4? ?結(jié)論

專家組在“3V2”進(jìn)攻戰(zhàn)術(shù)決策場景中表現(xiàn)出更加快速與合理的戰(zhàn)術(shù)決策，原因是具備經(jīng)濟(jì)和高效的視覺信息加工策略，對空當(dāng)區(qū)域、近端進(jìn)攻球員區(qū)域、遠(yuǎn)端進(jìn)攻球員區(qū)域等關(guān)鍵區(qū)域進(jìn)行深度加工。專家組多數(shù)采用平行-系列搜索策略，以空當(dāng)區(qū)域?yàn)橐曈X“錨定點(diǎn)”，動用外周視覺實(shí)現(xiàn)對多目標(biāo)信息的加工處理；少數(shù)采用中央視覺感知信息的策略，視覺信息加工的成本較高。而新手組由于專項(xiàng)認(rèn)知經(jīng)驗(yàn)匱乏，大多采用平行搜索的信息加工策略，基于中央視覺感知和處理信息，視覺搜索的經(jīng)濟(jì)性較低。建議專家組借鑒最優(yōu)視覺搜索策略，進(jìn)行外周視覺訓(xùn)練，節(jié)省掃視成本；并且可以根據(jù)專家組的視覺搜索關(guān)鍵信息，設(shè)計(jì)一套基于計(jì)算機(jī)輔助訓(xùn)練的方法，有針對性地提高新手組專項(xiàng)認(rèn)知和信息加工的有效性。

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收稿日期：2021-09-27

第一作者簡介：史鵬（1996—），男，博士在讀，研究方向?yàn)檫\(yùn)動決策的信息加工及眼動行為模式干預(yù)。E-mail：1658585524@qq.com。

通信作者簡介：呂中凡（1965—），男，博士，教授，研究方向?yàn)榍蝾愡\(yùn)動的視覺情報(bào)與處理。E-mail：luzhongfan@sina.com。

作者單位：1.上海體育學(xué)院體育教育學(xué)院，上海 200438；2.遼寧師范大學(xué)體育學(xué)院，遼寧大連 116029；3.遼寧省運(yùn)動人體科學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，遼寧大連 116029。

1. School of Physical Education， Shanghai University of Sport， Shanghai 200438， China; 2. School of Physical Education， Liaoning Normal University， Dalian， Liaoning 116029， China; 3. Sports Human Science Key Laboratory of Liaoning Province， Dalian， Liaoning 116029， China.