我國優秀電子競技運動員手眼協調能力的實驗研究

孫　鵬　王元剛　何　青

(安慶師范大學體育學院，安徽 安慶　246133)

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我國優秀電子競技運動員手眼協調能力的實驗研究

孫鵬王元剛何青

(安慶師范大學體育學院，安徽 安慶246133)

摘要:通過文獻資料法、實驗法及數理統計法等研究方法，對我國優秀電子競技運動員與其他群體的手眼協調能力進行了比較分析。研究表明：1)電子競技運動員的手眼協調能力優于同為技能主導類項目的籃球運動員，且明顯優于非體育專業人群，手眼協調能力在電子競技運動競技能力構成中占主導地位；2)學習曲線表明手眼協調能力可經訓練習得，長期從事電子競技運動可使運動員手眼協調能力得以提高。

關鍵詞:電子競技；手眼協調能力

電子競技是近幾年在世界范圍內廣泛開展的一項新興競技運動，我國也已于2003年11月28日將電子競技正式確定為體育競技項目，國家體育總局將電子競技定義為以高科技軟硬件設備為運動器械進行的、人與人之間的智力對抗運動，并指出通過這項運動可以鍛煉和提高參與者的思維反應能力和心眼四肢協調能力。手眼協調能力是指眼睛神經傳導的生理反射快速反映在動作上的能力，眼睛視覺系統有諸多視覺功能的反射與傳導，將大環境周圍觀察所得的信息輸入大腦中樞，再傳導驅動神經肌肉骨骼運動系統并反映在手或腳的動作上[1]。電子競技“人機互動”的競技方式導致該項目競技能力中技術、戰術等訓練全部依托虛擬環境完成，被學者稱為是一種“基于虛擬現實的認知博弈”[2,3]，同樣由于“人機互動”這種獨特的項目特征導致了視覺與肢體動作之間的協調能力成為了該項目競技能力構成中的主導因素。

在電子競技運動過程中，運動員對虛擬運動場景的識別模式(比如視覺深度、縱橫向距離的判斷等)與對真實三維運動空間的識別模式有很大不同[4]，運動員并不是以最終運動軌跡為判斷依據的，圖1從生理學角度展示了電子競技運動員的識別反應過程，整個視覺識別和反饋過程往往只在瞬間完成，運動員在這個過程中不僅要充分調動大腦進行絕不亞于現實過程的空間、直覺形象思維決策，還要借助各種邏輯數理思維進行分析判斷，并結合以往的技戰術儲備做出反應。在實際競技過程中視覺信息捕捉、大腦思維分析和完成手部操作這三個過程在時間上存在著高度的重疊性，由感知到動作整個過程體現出的最大特點就是“思維過程的行動性”[5,6]。由此可見，手眼協調能力的好壞直接影響著電子競技運動員競技水平的高低，在電子競技運動員的競技能力構成中占有重要地位。

圖1　電子競技運動員視覺識別反饋系統

通過以上分析我們可以看出，手眼協調能力既可以作為今后電子競技訓練的一個重要組成部分，也可以嘗試作為電子競技運動員選材的一個重要評估指標。但縱觀國內外對電子競技的研究，雖然理論上對此做了假設，并沒有實證研究說明長期從事電子競技與手眼協調能力發展的相關性。因此本研究將電子競技運動員的手眼協調能力與非體育專業人群進行了對比，以驗證其手眼協調能力是否與普通人群存在顯著性差異。同時為了進一步橫向比較，在體育項目范疇內，電子競技作為一項技能主導類項目，本研究還將其與同為技能主導的球類項目運動員進行了對比，球類項目對運動員的“視覺——空間智能”有著很高的要求，有研究曾指出視動協調過程中決策的準確性及速度可作為球類項目運動員選拔的重要參考指標[7]。若電子競技運動員的手眼協調能力明顯優于此項目群體，且存在顯著性差異，則可證明此項能力在電子競技能力構成中占有主導地位，在今后的電子競技運動訓練和選材中，應針對此方面能力提高重視程度，組織安排有效的訓練方法手段，建立相應的指標評價體系。同時本研究在對比分析的基礎上討論了電子競技運動對發展手眼協調能力起作用的理論依據。

1研究對象與方法

1.1研究對象

本研究以20名曾參加過WCG中國賽區比賽并進入前16強或參加CEG、CIG決賽進入前5名的男子優秀電子競技運動員為研究對象，平均年齡為20.70±1.69歲，平均訓練年限為4.55±1.00年，并隨機抽取了體育學院籃球專業大學生和非體育專業普通大學生各20名作為對照組。

1.2研究方法

1.2.1測試方法

對手眼協調能力的測試使用BD-Ⅱ-302型雙手調節器進行。被試通過控制兩個搖柄，使指針從調節器上黑色不規則曲線帶的一端移動到另一端。移動過程中指針若偏離曲線帶，接觸兩旁的金屬區域，就會有鈴聲響起，計為一次失誤。測試于環境相對安靜的實驗室中進行，每一被試練習一次，然后開始正式測試，每一被試測10次，主試記錄下被試每次完成所需的時間和失誤次數。最后根據每組被試每次練習所用平均時間及平均失誤次數繪出學習曲線。

1.2.2數據處理

數據運用SPSS 11.0統計軟件進行統計處理，組間比較采用t檢驗，顯著性標準為P<0.05。

2研究結果與分析

2.1手眼協調測試的時間指標分析

表1為三組被試手眼協調能力10次測試結果的統計數據，從數據上我們可以看出，以電子競技組的完成時間最快，分別與其他兩組比較進行T檢驗分析，發現差異都達到了極其顯著的水平(P<0.01， 見表1)。 同時， 通過本研究根據對三組被試手眼協調能力10次測試的數據分別繪出的時間曲線(圖2)我們可以看出，三組被試的曲線隨練習次數的增多都呈現出完成時間縮短的趨勢，符合運動技能形成的規律，證明手眼協調能力可經訓練而獲得提高。

在手眼協調能力測試中，完成時間的快慢取決于測試過程中被試對視覺信息加工速度的快慢。曾有研究指出，良好的視覺信息加工能力對籃球運動員學習和掌握運動技能起著重要的影響作用，可促使運動成績提高30-40%[8]，可見視動協調能力在球類項目運動員的競技能力構成中占有重要地位。而對電子競技運動來說，它是一種忽略了對抗中的體能因素，更強調技能發揮的認知操作過程，它對運動員手眼協調能力的要求比球類項目更高。目前大部分電子競技項目實現人機交互的設備都是鼠標和鍵盤，運動員對視覺信息快速加工能力直接體現為上肢對鼠標鍵盤的操作動作，是一種典型的操作思維。電子競技過程中視動協調的內部生理基礎是運動員視覺感受器接收到畫面虛擬競技環境的變化刺激，將刺激能量轉化為神經沖動而發生大腦皮質興奮與抑制的相互轉化，來支配上肢肌肉積極工作，應對人機交互中的各種刺激，通過實體界面反饋給虛擬競技環境的規則機制，從而產生交互循環[9]。而手眼協調測試中，是被試接受指針運行軌跡和軌道曲線走勢等變化刺激，刺激能量轉化為神經沖動支配雙手對手柄的控制，從而產生人與儀器的交互循環。因此手眼協調測試與電子競技過程最為相似的地方是，兩者都不是直接對目標(指針和虛擬場景中的3D模型)進行控制，而是將手眼關系通過第三方媒介(雙手調節器操作手柄和電腦鼠標鍵盤)反饋于控制目標。測試過程中任何一種突如其來的細微變化都要求被試認知過程的不斷反饋與調整，而反饋調整速度的快慢取決于被試對每次變化產生的視覺信息加工速度的快慢。

表1　手眼協調能力10次測試結果比較(±S)

注： 與籃球專業組比較，*：P<0.01；與非體育組比較，*：P<0.01；與籃球專業組比較，#：P<0.01；與非體育組比較，#：P>0.05。

圖2　三組被試手眼協調10次測試時間差異性對比圖

對視覺信息進行快速加工的前提是能否在第一時間提取到最有效的視覺線索加以利用。通過與電子競技運動員的交流得知，在信息輸入階段，電子競技運動員模式識別的預測成功與否，幾乎完全取決于視覺線索的提取和利用。在電子競技過程中，為了縮短視覺信息加工的時間，同時為了提高視覺反饋信息的精度，大部分電子競技運動員都將注意力完全集中于屏幕游戲場景變化，而非手與鼠標鍵盤的位置關系，同時根據屏幕二維圖像的成像原理，越靠近圖像中心的區域，圖像畸變和物體形變就越小[10]，所以電子競技運動員都習慣性將虛擬競技環境中需要鎖定的目標投影在圖像中心區域，目標投影在這個區域時視覺反饋信息的精度就越高，這樣可以有效的提高手眼協調的效率，縮短視覺信息加工時間，減少視覺反饋次數。與此同理，在本研究測試過程中，電子競技運動員則習慣性將視覺焦點鎖定于儀器指針在軌道上所處的位置，而不是去觀察手與手柄的位置關系，但其他兩組被試，特別是很多非體育組被試卻經常將注意力分散到手與手柄的位置關系上，大大增加了視覺反饋次數，延緩了完成測試的時間。因此在電子競技過程中，若不考慮整體戰術的需要，電子競技運動員在如此短的時間內信息加工的首要決策是基于信息模糊集的識別與反應，即擊鍵[10]，通過鍵鼠操作控制虛擬競技環境視場角度的變化，以使需要鎖定的目標投影在二維圖像視場的中心區域。而在手眼協調測試中，電子競技組被試的首要決策變成了搖動手柄，通過兩個手柄控制指針在沿軌道曲線移動過程中始終處于軌道中央。不管是擊鍵還是搖動手柄，這一看似簡單的決策過程，實際上都要求電子競技運動員要在極短的時間里完成對視覺信息有效線索的捕捉和加工，以對目標鎖定點做出判斷和預測。為了達到這種視覺加工速度上的要求和對視覺信息瞬間整合能力上的要求，電子競技運動員在競技過程中對畫面的識別模式并非以最終運動軌跡為判斷依據，而是時空知覺對運動軌跡部分線索的預計，以此來縮短視覺信息加工的時間，實現實體界面下手部的鍵鼠操作動作與虛擬競技環境下的規則機制之間的快速交互循環，而在手眼協調測試中，這種將對運動軌跡部分線索的預計作為決策依據，以縮短視覺信息加工時間的方法同樣適用。

綜上所述我們可以看出，在手眼協調測試中，完成時間長短取決于被試與儀器交互能否快速循環，而人機交互得以快速循環的關鍵則是被試視覺信息加工速度的快慢。由圖2的學習曲線我們可以看出手眼協調能力可經訓練提高，由于電子競技自身項目特點的要求，長期從事對手眼協調能力要求如此之高的運動項目，必然使得運動員的視覺信息加工速度得以加快，致使在本研究測試中電子競技組被試的操作時間明顯短于其他兩組被試，與其他兩組的差異達到了極其顯著的水平。

2.2手眼協調測試的失誤指標分析

圖3是本研究根據對三組被試手眼協調能力10次測試的數據分別繪出的失誤次數曲線，跟時間曲線的走勢一樣，失誤次數曲線也基本呈現出隨練習次數增多，錯誤數減少的趨勢，同樣符合運動技能形成的規律，由此證明手眼協調能力可經訓練習得。同時，從表1三組被試手眼協調能力10次測試結果中關于失誤次數指標的統計數據可以看出，以籃球組的錯誤數最高，經t檢驗分析，與電子競技組差異達到了非常顯著的水平(P<0.01，見表1)。籃球組失誤次數高于非體育組，可能是受本研究中籃球專業組被試的運動水平、被試的數量及被試在測試過程中的喚醒水平等因素影響而導致的，此外采用雙手協調器進行手眼協調能力的測試與籃球實際運動中的視覺加工模式相差較遠，這也可能是導致籃球專業組失誤次數較多的部分原因。數據統計結果還顯示(表1)，電子競技組的錯誤次數與非體育組相比差異未達到顯著水平，其錯誤數平均值也稍高于非體育組，電子競技組的錯誤數總平均值為3.58±0.88，而非體育組為3.43±0.79，但綜合時間曲線和錯誤數曲線來分析，我們還是可以看出電子競技組在以最短的時間完成測試的同時，仍是兼顧了操作效率的，較好的確保了操作的準確性。

圖3　三組被試手眼協調10次測試錯誤差異性對比圖

在手眼協調能力測試中，時間和失誤次數實際上是相互制約的，也就是說被試過分在意完成時間的快慢，速度提高了，效率肯定就會降低，即失誤次數會增多。一般來說，認知決策的正確率要高于直覺決策的正確率[11]，電子競技運動是典型的直覺決策思維過程，但它在確保決策速度的前提下，對決策準確性有著同樣高的要求，比較圖2和圖3中三組被試的曲線我們可以看出，電子競技組的手眼協調能力是三組中最優秀的，他們完成測試的平均時間最短，平均失誤次數也較少，這說明長期從事電子競技運動使他們具備了在快速進行操作的同時確保操作精確度的能力，其知覺運動系統為了減少不確定性和協調動作，在各個通道內部、不同通道之間以及在有因果關系的運動發送與反饋之間，將能關聯起來的東西關聯起來，建立了協變功能，這種協變功能被存儲后，現實刺激中任何持續的差異相對于這些被存儲的圖式都將是不協調的，因而該系統將對其自身做出相應的調整，而平常進行手眼協調操作較少的非體育組這種調整能力就相對較差。從認知心理學角度講，這種心理圖式上的加工分為“自下而上”和“自上而下”兩種方式，自下而上的加工也叫刺激驅動，它指圖式識別加工過程由感受器獲取的刺激信息觸發，強調刺激本身在加工過程中的重要性，而自上而下的加工也叫概念驅動，它強調運動經驗在加工過程中的重要影響，即用已有的問題解決圖式來指導對外界信息的加工[3]。雖然電子競技單一的信息通道使視覺信息刺激在圖式識別加工過程中占有重要作用，但優秀電子競技運動員在實際競技中的圖式識別加工過程更趨向于是一種自上而下的加工模式，運動員用當做協變功能存儲起來的圖式與現實刺激對比產生的差異作為自身調整的依據，也就是在已有的問題解決圖式中尋找一種情景依據，這種情景與他們通過當前視覺信息建構起來的比賽情境心理圖式相類似，這些基于專業知識和競技經驗建立起來的情景依據可以有效的幫助他們縮短視覺信息加工過程的時間，提高手眼協調過程的速度和準確度。電子競技運動在游戲過程中依賴于對信息檢測的準確性和檢測速度，要同時把握好這兩個關鍵因素才能在電子競技過程中占據優勢，而要把握好這兩個因素，視覺掃描對移動目標的線索提取至關重要，積極的選擇是視覺的一種基本特征，大量的測定表明，正常人看一遍能記住的孤立信息項目是5-6個，電子競技組被試往往能在第一眼出現在視域范圍內的所有信息項目中快速分揀那些有效線索。研究表明，運動水平不同的運動員在同一運動情境下，其選擇目標的“眼動”路線有著顯著差別[3]，高水平的運動員總是能在第一時間把自己需要細細審視的視域置于最集中和最敏感的目光之下，在運動過程中能更迅速的尋找探測到那些與運動任務有關的線索，并利用預感、直覺或猜想對這些必要的線索進行確認和加工，但這種線索的提取不僅是空間上的視覺加工，它依賴于一套復雜的信息表征儲存系統和臨場因素的相互作用(見圖4)。

電子競技運動對抗的即時性要求很高，運動員憑借操作思維進行決策，對輸入信息的高水平加工依賴高度專業化的知識結構，以此作為信息預測的依據，在電子競技過程中，單一的學習通道(視覺為主)使這種信息預測依據的作用表現的更為突出。在運動主體與環境系統(包括虛擬的競技環境和現實世界環境)不斷的應答反饋中，視覺加工速度模式不僅使電子競技者對控制虛擬現實中的3D模型采取何種運動模式做出預測決策，而且因運動中不斷注視掃視對目標產生的知覺恒常性，也保證了電子競技者在游戲過程中對目標的快速精確鎖定，因此電子競技組在注視中解決某個問題的能力要較強于其他兩組被試。

電子競技運動同現實運動中雙目立體視覺的差異較大，其可視化通道僅包括屏幕上視口區域里與觀察者有關的位置、方向和視野，無論在清晰度和靈活度上都無法與籃球項目這種現實運動中的視覺通道相提并論，但由于視覺通道的單一化，視野范圍的縮小，競技者對情境關注的效率會提高，因而會產生宏觀控制更加快速高效的優化決策。此外，用雙手協調器測試手眼協調能力的同時，其實也體現出了被試左右手同時進行操作這一協調能力的好壞。電子競技要求在競技過程中兩只手分別操作鍵盤和鼠標，以實現對游戲場景中3D虛擬模型的精確方位控制，這種精細操作要求電子競技運動員的雙手要具有高度的協調能力，這應該也是使電子競技組在本指標測試中成績優于其他兩組的一個原因。

3結論

1)在手眼協調能力測試中，電子競技組被試的操作速度明顯優于其他兩組被試，而操作效率以籃球組被試最差，綜合兩項指標的分析結果可看出，電子競技運動員的手眼協調能力明顯優于非體育專業人群，而在體育技能主導類項目中，電子競技運動員的手眼協調能力優于籃球運動員，在競技能力構成中占主導地位。

2)三組被試的學習曲線表明，手眼協調能力可隨練習次數增多而提高，鑒于電子競技運動自身項目特點對手眼協調能力形成的較高要求，長期從事此種運動可使運動員手眼協調能力得以提高。

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Experimental Research on Hand-eye Coordination Ability Of the Excellent E-sports Players in China

SUN Peng，WANG Yuan-gang，HE Qing

(Anqing Teachers College，AnQing 246133,China)

Abstract：The comparative study is conducted on the hand-eye coordination ability between the excellent E-sports players and people from other fields, based on the literature, experiments and statistics. What the research indicates are as follows: First, the E-sports players are superior to basketball players who are also in the leading competitive event when it comes to the hand-eye coordination ability. E-sports players greatly excel other amateurs. Hand-eye coordination plays a leading role in the composition of overall competitive ability in E-sports. Second, the learning curve shows that the hand-eye coordination ability can be acquired through regular training and the E-sports players can boost the hand-eye coordination excessively from participation in E-sports events for a long time.

Key words：E-sports; hand-eye coordination ability

* 收稿日期：2016-03-18； 修回日期：2016-05-07

基金項目:安徽省體育教育專業綜合改革試點項目(2014zy152)。

作者簡介：孫鵬(1980 -)男，副教授，碩士，研究方向:體育教育與運動訓練。

中圖分類號:G804.8

文獻標識碼：A

文章編號：1672-1365(2016)03-0049-06

?運動人體科學與應用心理學