排球運動員對扣球動作各期段圖示眼動特征的實驗研究

支二林，張文才

排球運動員對扣球動作各期段圖示眼動特征的實驗研究

支二林1，張文才2

運用實驗儀器探索運動員眼動特征一直是運動心理學家不斷研究的重要課題。研究證明，運用眼動記錄儀能夠及時、準確地記錄運動員眼球運動的時間和空間特征，是反映運動員視覺特征的有效手段。采用ASL Eye Tracker 6000型眼動記錄儀對不同水平排球運動員對扣球動作圖示各期段眼動特征進行試驗研究，力求探索排球運動員對排球扣球動作圖示進行視覺搜索的內在認知規律，為排球運動科學訓練、心理選材和技戰術合理運用等方面提供理論借鑒與參考。結果發現：（1）高水平運動員在各期段的平均注視時間、總注視時間、平均眼跳距離、平均眼跳速度、瞳孔直徑眼動指標都大于低水平運動員，高水平運動員注視點數量在擊球準備期內大于低水平運動員。（2）高水平－低水平運動員的平均注視時間在擊球準備期內對比差異顯著、總注視時間在擊球準備期和擊球期內對比差異十分顯著、平均眼跳速度在起跳期和擊球期對比差異顯著、注視點數量在擊球準備期內對比差異顯著、平均瞳孔直徑在三個期段內對比差異十分顯著。（3）高水平運動員判斷正確率遠遠高于低水平運動員，對比差異十分顯著。說明高水平運動員在長期的比賽和訓練中，形成了快速、準確搜索動作特征信息的能力及對信息分析綜合和正確決策能力。

排球運動員；不同期段；扣球動作圖示；眼動特征

眼動分析技術就是利用眼動儀記錄并分析運動員在觀看運動情境過程中的多項眼動指標，進而揭示運動員大腦內部的加工過程和視覺認知規律。相關研究證明[1-4]，運用眼動記錄儀能夠及時、準確地記錄運動員眼球運動的時間和空間特征，是反映運動員視覺特征的有效手段。近年來，眼動記錄法被廣泛應用于各種球類運動項目的研究，為教練員進行指導訓練提供科學的理論依據。廖彥罡等[2]采用專家-新手的對照研究范式，采用眼動技術對專家運動員、一般運動員和新手在中央和外周運動情境信息加工的眼動規律進行了研究，探討了不同類型運動信息加工的眼動規律。張學民等[3]從視覺搜索、視覺知覺、選擇注意、運動情境等角度來考察運動員的眼動特征和規律，綜合各種眼動和行為指標探討運動中的視覺眼動規律。在排球以及其他球類比賽中，由于比賽情境復雜、瞬息萬變，需要運動員快速進行決策反應，積極迅速捕捉到重要信息，及時采取對策和調整戰術策略。因此，對于排球運動員視覺信息的獲取具有十分重要的作用[4]。本研究將排球運動員的扣球過程按照技術動作特點，分為起跳期、擊球準備期和擊球期3個期段，分別截取動作圖示作為試驗材料，連續呈現給被試。利用先進的眼動記錄儀記錄不同被試觀察排球扣球不同期段的視覺搜索和注視信息，找出不同水平排球運動員在扣球動作的認知過程中各項眼動指標的差異，探索運動員視覺搜索的內在認知規律，從而完善和豐富運動心理學理論，為排球運動科學訓練、心理選材和技戰術合理運用等提供理論借鑒與參考。

1 試驗對象與方法

1.1 試驗對象

研究對象包括高水平組和低水平組，高水平組選取24名某體育學院排球專業特招生，均參加過國家級比賽，為國家一級運動員，平均年齡22.1歲，男12人，女12人。低水平組選取24名某大學排球選修課的普通大學生，平均年齡20.9歲，男12人，女12人。每名被試應先了解試驗具體內容，積極配合試驗測試，獨立在實驗室內完成試驗，且視力和矯正視力水平正常。

1.2 研究方法

1.2.1 眼動試驗法 （1）試驗儀器。本試驗采用美國ASL公司生產的ASL Eye Tracker 6 000型眼動記錄儀，采樣速率為120 Hz，17英寸液晶顯示器，1 024×768分辨率，刷新率為100 Hz，1臺顯示器向被試呈現刺激材料，另一臺電腦用于主試觀察和記錄被試眼動數據。整個試驗在光線適度的實驗室內完成，無外界環境干擾。

（2）試驗材料。按照排球扣球動作要領，對整個排球扣球動作各期段進行劃分，將運動員從起跳到身體向上運動，兩臂配合上擺階段定為起跳期；將運動員在空中挺胸展腹，上體右轉，右臂向后上方抬起，身體成反弓形階段定為擊球準備期；將上肢揮臂，成鞭甩動作向前擊球，手掌包球擊出階段定為擊球期。把一個連續的排球扣球動作按照動作結構特點分成3個動作期段，按照每個動作期段的特點選出3張圖片，根據排球場地運動員6個站位制作6套不同落點的試驗材料。分別將試驗材料形成專家問卷，運用特爾菲法進行專家評定，共選取運動心理學方面專家12人，經過3輪專家評定，本試驗材料得到專家的認可，同意率在80%以上。

（3）呈現時間。編制好的排球扣球動作圖示在電腦屏幕上連續呈現，每張圖示呈現2 s，2張圖示中間有0.5 s的空白屏幕間隔（程序自動填加），全部試驗材料都按此方法呈現。

（4）試驗任務。被試在觀察排球扣球動作圖示時，要注意力高度集中，視線不要移動到電腦屏幕以外，并注意觀看排球運動員的扣球動作和判斷排球落點的位置。

（5）試驗過程。練習階段：將被試頭部固定在U形托額架上，佩戴眼動記錄儀并調試瞳孔監視器位置，當被試視覺追蹤系統校正準確后進行9點定位；眼校準結束后，播放演示性試驗材料，并告知被試注意觀看動作圖片并判斷排球落點，當被試完全了解試驗過程后開始正式試驗。正式測試階段分為2種形式，第1種是分別對高、低水平組被試進行整套試驗測試，每組被試者分別觀察6套不同扣球落點的試驗材料，每套試驗材料有9張完整的排球扣球動作圖片，當被試每次看完1套排球扣球動作圖示后，立刻口頭報告自己判斷排球可能落到幾號位，然后對全部被試的288個判斷排球落點按照試驗設計進行正確率統計分析；第2種是，將每套試驗材料分為起跳期、擊球準備期和擊球期，每期3張圖片，被試在觀察各期段圖片后立刻口頭報告自己判斷的排球落點，每個期段全部被試將獲得288個判斷排球落點數據，然后按照試驗設計對數據正確率進行統計分析。眼動儀會在被試注視期間自動記錄其眼動特征，并對其眼動各指標進行數理統計。

1.2.2 數理統計法 使用Eye-Tracker 6 000 Data Analysis數據處理軟件導出眼動數據，分別采用T檢驗和卡方檢驗等統計學方法，全部試驗數據用SPSS15.0軟件進行處理。

2 結果與分析

2.1 高、低水平運動員行為指標結果及對比分析

高水平和低水平運動員判斷正確率差異具有統計學意義，高水平運動員對于排球扣球落點判斷的正確率遠遠高于低水平運動員（見表1）。說明，高水平運動員通過長期的比賽和訓練，快速、準確搜索動作特征信息的能力和對信息分析綜合、正確決策的能力遠遠高于低水平運動員，因而表現出較高水平的正確判斷排球扣球落點的認知能力。

表1 高、低水平運動員行為指標正確率X2檢驗（n=24）Table1 High-low level athletes correctness of behavior index byX2test（n=24）

在起跳期，高水平和低水平運動員判斷扣球落點正確率差異不具有統計學意義，反映出運動員觀察從起跳到身體向上運動，兩臂配合上擺階段的動作信息不能作為準確判斷扣球落點的心理學依據[5]。從擊球準備期來看，高水平和低水平運動員判斷扣球落點正確率差異具有統計學意義，說明高水平運動員在此期段能夠快速、準確地收集有用的動作結構信息，為正確判斷排球扣球落點奠定良好的認知基礎。從擊球準備期的平均注視時間、總注視時間、注視點數量、平均瞳孔直徑4項指標對比來看，高水平運動員的認知能力明顯優于低水平運動員。可見，在此期段運動員的行為指標和眼動指標的相關性具有生態學效度。從擊球期來看，高水平和低水平運動員判斷扣球落點正確率差異具有統計學意義（見表2）。可以認為，擊球期是判斷扣球落點十分重要的時期，也說明高水平運動員在觀察擊球瞬間時，會根據自己已有的技術經驗對扣球動作結構的技術特點、力學特征和生物學特征進行綜合快速地認知加工，這也是高水平運動員判斷扣球落點正確率明顯高于低水平運動員的重要因素。ABERNETHY[6]以排球運動員為被試的試驗中發現，預測發球的方向和落點關鍵時間在手與球接觸前的75～165 ms，尤其是手與球接觸的那一刻對預測球的落點至關重要。

表2 高、低水平運動員各期段行為指標正確率X2檢驗（n=24）Table2 High-low level athletes correctness of behavior index by X2test in different phases（n=24）

2.2 不同水平排球運動員眼動特征對比分析

2.2.1 不同期段平均注視時間比較 平均注視時間長短反映的是被試對認知材料加工的程度，具體反映刺激材料在大腦中形成視覺表象的清晰度和穩定性的特征。高水平和低水平運動員在擊球準備期平均注視時間對比差異具有統計學意義，專家級運動員明顯長于新手級運動員，起跳期和擊球期兩者對比差異不顯著（見表3）。

表3 高、低水平運動員不同期段平均注視時間對比分析/s（n=24）Table3 Comparative analysis of high-low level athletes average fixation time in different phases/s（n=24）

2.2.2 不同期段總注視時間比較 總注視時間是，在認知材料呈現的過程中各注視點注視時間的總和，它反映被試對刺激材料信息搜索的總體數量，并影響到認知材料信息的加工質量。高、低水平運動員在擊球準備期和擊球期2個期段內對比差異均具有統計學意義，專家級運動員明顯長于新手級運動員，在起跳期內兩者對比差異無統計學意義（見表4）。

表4 高、低水平運動員不同期段總注視時間對比分析/s（n=24）Table4 Comparative analysis of high-low level athletes total fixation time in different phases/s（n=24）

2.2.3 不同期段平均眼跳距離比較 眼跳距離，指從一次注視結束開始轉移到下一次注視之前眼睛跳躍的距離，通常用度數表示，眼跳距離是衡量被試注視廣度的一個指標。高、低水平運動員各期段平均眼跳距離對比差異不顯著（見表5）。

表5 高、低水平運動員不同期段平均眼跳距離對比分析/（°）（n=24）Table5 Comparative analysis of high-low level athletes average saccade distance in different phases/（°）（n=24）

2.2.4 不同期段平均眼跳速度比較 眼跳速度，是指從一個注視點到下一個注視點視覺搜索時間的長短，它反映被試者大腦神經細胞興奮與抑制轉換能力。高水平運動員在3個期段平均眼跳速度均快于低水平運動員，其中，在起跳期和擊球期平均眼跳速度對比差異具有統計學意義（見表6）。

表6 高、低水平運動員不同期段平均眼跳速度對比分析/ms（n=24）Table6 Comparative analysis of high-low level athletes average saccade speed in different phases/ms（n=24）

2.2.5 不同期段注視點數量比較 注視點數量反映了被試的注視加工策略以及注視材料的難易程度。高、低水平運動員在擊球準備期注視點數量對比差異具有統計學意義，高水平運動員明顯多于低水平運動員，在起跳期和擊球期兩者對比差異不顯著。

表7 高、低水平運動員不同期段注視點數量對比分析（n=24）Table7 Comparative Analysis of high-low level athletes fixation point number in different phases（n=24）

2.2.6 不同期段平均瞳孔直徑比較 瞳孔直徑大小的變化反映了被試在觀看圖片過程中心理負荷的量化指標，認知加工的緊張程度越高，對注視的區域越有興趣，被試的瞳孔直徑也就越大。高、低水平運動員在3個期段內平均瞳孔直徑對比差異具有統計學意義，高水平運動員明顯大于低水平運動員。

表8 高、低水平運動員不同期段平均瞳孔直徑對比一覽表/μm（n=24）Table8 Comparative analysis of high-low level athletes average pupil diameter in different phases/μm（n=24）

2.3 不同期段各項眼動指標特征對比分析

高水平運動員在各期段的平均注視時間和總注視時間都長于低水平運動員，而且在3個期段內都呈現遞增趨勢。其中，平均注視時間在擊球準備期內對比差異顯著，總注視時間在擊球準備期和擊球期內對比差異十分顯著。從3個期段的平均注視時間和總注視時間長短的比較可以看出，在擊球期注視時間最長，擊球準備期次之，注視時間的長短反映被試者對刺激材料外部特征在大腦中呈現視覺表象的清晰度和穩定性程度，也影響對刺激材料的儲存質量和提取速度。高水平運動員在觀察排球扣球圖示過程中，能夠快速獲取重要的有用信息，并對這一信息的時空特征進行較長時間的注視，在大腦中留下較清晰、完整的視覺表象痕跡，為動作信息的評價和快速提取奠定了良好的基礎。

高水平運動員平均眼跳距離在各期段都大于低水平運動員，反映出高水平運動員注視排球扣球動作結構內容較多，為獲得更多的材料信息和準確加工排球扣球動作變化特征提供了可能。另外，從3個期段平均眼跳距離數據比較中得知，高水平運動員平均眼跳距離呈現逐漸遞減的趨勢（見表5）。在擊球期注視的眼跳距離最短，可以認為，在排球扣球擊球期這一判斷關鍵期，高水平運動員能夠較為穩定地去搜索扣球動作中的重點區域，同時表現出注視點數量減少（見表7）、注視距離縮小，反映出高水平運動員對于動作結構的認知模式具有較好的生態學效度。

高水平運動員的平均眼跳速度快于低水平運動員，在起跳期和擊球期差異對比顯著，這反映了高水平運動員視覺搜索經驗豐富，大腦神經細胞興奮與抑制的轉換速度快，具有較為成熟的認知加工模式，而低水平運動員眼跳速度較慢，反映對排球扣球動作視覺搜索模式不夠完善。高水平運動員在擊球期平均眼跳速度最快，說明高水平運動員在排球扣球動作結構認知的關鍵階段（擊球期）能夠快速、有效地搜索較多的材料信息特征，具有在單位時間內完成較大工作量的能力，為提高信息的客觀性水平和快速判斷動作特征提供了良好的條件。

高、低水平運動員在3個期段內注視點數量變化均呈現遞減趨勢，但在擊球準備期內，高水平運動員注視點數量明顯多于低水平運動員（見表7）。從擊球準備期動作圖示看到，運動員上肢經歷了前擺和后引2個動作變化，同時右肩關節經歷由前到后、由低到高的運動過程，上肢運動變化幅度較大，需要對動作信息進行多次的視覺搜索。高水平運動員在擊球期內注視點數量較少，說明高水平運動員在不同期段內視覺搜索次數更具有合理性和針對性，體現了高水平運動員較為成熟的認知加工策略。

高、低水平運動員在3個期段內瞳孔直徑均呈現遞增趨勢，說明隨著排球扣球動作進程的深入，被試的認知加工緊張程度逐漸提高，注意力越發集中。另外，高水平運動員在3個期段內瞳孔直徑變化都大于低水平運動員，尤其是在擊球期，平均瞳孔直徑最大。因而可以認為，高水平運動員在觀察排球扣球動作時，視覺搜索的注意強度較高，對動作的關鍵信息搜索范圍的增加，在大腦中對觀察動作的表象會留下深刻的痕跡，有利于對動作結構的時空特征及動作順序進行準確的認知加工，從而達到正確判斷排球落點的目的。

3 結 論

（1）高水平運動員對于排球扣球落點的判斷正確率遠遠高于低水平運動員，說明高水平運動員具有快速、準確搜索動作特征信息的能力和正確決策的能力。

（2）高水平運動員在起跳期內，對排球扣球落點的判斷正確率與低水平運動員的差異不具有統計學意義，高水平運動員在擊球準備期和擊球期判斷落點的準確率優于低水平運動員，擊球期是判斷扣球落點準確性的重要時期。

（3）高水平運動員在各期段的平均注視時間和總注視時間都長于低水平運動員，而且在3個期段內都呈現遞增趨勢，說明高水平運動員獲取動作信息量大、質量水平高、視覺表象深刻的認知特點。

（4）高水平運動員平均眼跳距離在各期段都大于低水平運動員，在擊球期注視的眼跳距離最短，說明高水平運動員對于動作結構的認知具有較好的生態學效度。

（5）高水平運動員的平均眼跳速度快于低水平運動員，在起跳期和擊球期差異對比顯著，反映出高水平運動員視覺搜索經驗豐富，大腦神經細胞興奮與抑制的轉換速度快，具有較為成熟的認知加工模式。

（6）在擊球準備期，高水平運動員注視點數量明顯多于低水平運動員，說明高水平運動員在不同期段內視覺搜索次數更具有合理性和針對性，已經掌握較為成熟的認知加工策略。

（7）高水平運動員在3個期段內瞳孔直徑變化都大于低水平運動員，尤其是在擊球期平均瞳孔直徑最大，說明高水平運動員具有視覺搜索的注意強度高、信息搜索范圍廣，視覺表象深刻的認知加工能力。

[1]李安民，李曉娜.乒乓球運動員發球落點判斷過程中視覺搜索的眼動特征[J].上海體育學院學報，2011（2）：15-18.

[2]廖彥罡，張學民，葛春林.不同水平排球運動員對視野中央和外周信息加工的眼動規律[J].西安體育學院學報，2011，3（1）：102-106.

[3]張學民，葛春林，廖彥罡.普通大學生與運動員視覺選擇注意的對照研究[J].體育科學，2005，12（3）：22-251.

[4]王恒，熊建萍.不同運動水平男大學生觀察排球扣球視頻的眼動特征[J].體育學刊，2010，10（7）：77-81.

[5]熊建萍.男排運動員觀看攔網運動情景的眼動特征分析[J].北京體育大學學報，2011，3（5）：132-135.

[6]ABERNETHY B.Anticipation in squash：differences in advance cue utilization between expert and novice players[J].J Sport Sci，1990，12（8）：17-34.

Experimental Research on Different Periods of Eye Movement Characteristics for Smashing Action Graph by VolleyballPlayers

ZHI Erlin1，ZHANG Wencai2
（1.SchoolofPE，NortheastNormalUniversity，Changchun130000，China；2.JilinInstituteofPhysicalEducation，Changchun130022，China）

It has been an important topic which sport psychologists keep studying to use scientific laboratory apparatus to search for athletes’eye movement features.According to the research，volleyballers’eye movement timing features and spatial features can be accurately recorded instantly by using the eye movement recorder，and the eye movement recorder is an effective instrument to reflect volleyballers’visual features.In this research，the ASL Eye Tracker 6000 was used for research on the visual search focus point and eye movement features in smashing action graph of volleyball players of different skill levels，try to explore the intrinsic cognitive rules of visual search in the volleyball smashing movement graph by volleyballers，and providing theoretical references for scientific training in volleyball playing，psychological selection and proper use of skills and tactics and others.It is found that（1）the average fixation time，total fixation time，the average saccade distance，the average saccade speed and the diameter of the pupil of eye movement indices in each period of high-lev?el athletes were higher than the low level athletes.The fixation point number of high level athlete in the address period was larger than that of the low level ath?letes.（2）the average fixation duration of high level and low level players in different period ball contrasted significantly，total fixation time on the ball and the ball between period was very significant，the average saccade speed difference in the take-off phase and a phase contrast significantly，the fixation point num?ber in the ball during the period，the average contrast significantly difference the pupil diameter in the differences between the three period contrast is quite significant.（3）the judgment correctness of high-level volleyball players was significantly higher than that of low-level with significant difference.It means that high-level volleyball players have acquired the ability to visually search for action information stably，accurately，and effectively and the ability to quick?ly process information and make correct decisions.

volleyball players；different periods；smashing action graph；eye movement characteristics

G 842；G 804.8

A

1005-0000（2014）01-029-04

2013-09-27；

2013-12-23；錄用日期：2013-12-24

支二林（1956－），男，吉林長春人，教授，研究方向為體育運動心理學。

1.東北師范大學體育學院，吉林長春130000；2.吉林體育學院，吉林長春130022。