運動智能傳感器反饋法在高爾夫鐵桿教學中的實驗研究

陳紫硯，楊 智

1 前言

高爾夫是一項復雜型精細化的運動項目，高爾夫揮桿原理的掌握對初學者有一定的難度，隨著學習的深入，高爾夫球員還需不斷地優化揮桿平面，減少代償動作。高爾夫輔助訓練系統通過捕捉使用者的揮桿數據，形成可量化的揮桿信息，從而幫助高爾夫運動員了解自身揮桿軌跡，對技術動作做出改進，彌補依靠感覺系統自然反饋的不足，能使其揮桿更標準合理。

本研究重點關注學生鐵桿學習過程，高爾夫鐵桿分為長鐵桿、短鐵桿及特殊短鐵桿，其技術要求擊球穩定而精確；鐵桿技術是高爾夫揮桿學習的重難點，正確掌握鐵桿技術是高爾夫成績穩定的基石。當前大多數高校高爾夫專業球技教學以傳統的教師講解示范，學生模仿學習為主，存在學生對高爾夫揮桿原理理解不深，對自身技術特點認識不足的問題。學生在課堂練習過程中，通過自身感覺系統的自然反饋，可以得知球的飛行距離和方向，但無法知曉精細化的技術指標。

自然反饋對于高爾夫鐵桿技術的掌握，存在局限性。本實驗通過運動智能傳感器，測量桿頭速度、球桿平面、揮桿節奏、上桿幅度等可量化的技術指標，完成追加反饋。探究此種反饋方式對學生高爾夫鐵桿學習的效果，并提供實驗依據。

不同反饋時機對反饋效果的影響一直以來都是研究者探討的熱點。此前有研究表明對于復雜開放型任務即刻結果反饋的效果要優于延遲反饋，而對于簡單、封閉且較熟練任務，采用延遲反饋的效果更佳（金亞虹，2004；陳敬，2008）。高爾夫屬于復雜任務，但隨著運動員的揮桿動作不斷熟練，對擊球方向、落點的判斷愈發準確，揮桿擊球對運動員逐漸轉變為較簡單且較熟練的任務。高爾夫球場地形千差萬別、難度設置存在很大差異，運動員在比賽中需要不斷地閱讀果嶺，選擇與自身能力匹配的擊球路線，但同時高爾夫項目不需要對抗，運動員受對手的干擾主要是在心理層面，而不需要根據對手的技術動作立刻做出反應。因此高爾夫不完全屬于環境開放性動作技能，而介于封閉性與開放性動作技能之間。由于高爾夫運動的上述特征，實驗中對被試采用即刻結果反饋與延遲結果反饋相結合的實驗設計，以優化反饋效果。

本研究通過基于運動捕捉技術的高爾夫運動傳感器作為測量設備，捕捉學生揮桿中的關鍵數據并進行追加反饋。旨在探究基于此模式的追加反饋在高爾夫鐵桿教學中的應用效果、對學生鐵桿技術的提高作用。

目前高校高爾夫專業普遍為大班教學，教師無法對每名學生均進行動作指導和技術特點分析。實驗過程與高爾夫教學充分結合，培養學生對高爾夫揮桿的自主分析能力、自主糾錯能力，使學生加深對高爾夫球技術的理解和掌握程度。

高爾夫運動員不需要身體對抗，但基于“現代式高爾夫揮桿”后揮桿期的“X”因素和收桿期的反“C”形特點，雖然能夠使擊球距離更遠且在球落地后很快停止以保證準確性，但運動員需要更大的肩部和髖部的相對旋轉活動度，更容易誘發運動損傷。通過可量化的揮桿信息反饋，使被試可以直觀地看到揮桿軌跡和揮桿平面，有利于優化技術動作、避免運動損傷。

1.1 反饋概念、分類與時機

1.1.1 反饋的概念與分類

反饋這一概念在生理學、心理學中被運用廣泛。在體育運動中運動員獲得反饋的方式多種多樣。高爾夫專業學生在練習場通過墻上的鏡子觀察自己的揮桿動作就是最普遍的反饋方式，這也是本論文的啟發點。

自然反饋是動作完成后自然產生、不需要借用其他方式而產生的信息，是動作的必然結果，不需要他人告知自然可以獲得的（Newell，1991）1。在高爾夫運動中的自然反饋，如揮桿時的上桿幅度，擊球的距離及方向。追加反饋指動作執行后所獲得的信息是憑借外力和外物對于動作結果所外加的信息（Newell等，1985）1。追加反饋的獲得不依賴感覺系統，可形成能夠量化的數據，易于比較；本實驗中向實驗對象提供的揮桿數據、揮桿軌跡就屬于追加反饋。

追加反饋可分為操作反饋與結果反饋。結果反饋一般是在動作完成后以口頭言語或直觀的結果的方式提供的追加信息，表明學習者達到期望的運動結果或目標的程度4。高爾夫運動中的結果反饋通常是指教練員或教師對運動員擊球效果做出的評價，諸如“好、一般、差”等口語化的表達。由于高爾夫初學者還未建立起全面的擊球效果評價體系，對于這類群體而言，結果反饋對于新手培養球感、快速入門而言至關重要。

操作反饋為學習者提供關于動作完成得好不好的信息，運動學上的反饋，例如關于位移、速度、加速度或運動本身的其他方面或者是正在移動物體的其他方面等都是操作反饋所包含的方面4。高爾夫中的操作反饋包括桿頭速度、上桿角度等，能夠基于運動員的擊球表現提供客觀、量化的評價。

孟慶川在《追加反饋頻率的自我控制對投籃績效的影響》中提出，追加反饋，通常情況下包含操作者有時不能通過自身的本體感覺，視覺聽覺等獲得的關于運動結果或操作表現方面的信息，這種反饋是對自然反饋的一個補充。更重要的是，追加反饋是受指導者控制的，他們可以決定不同的時間、不同的形式等。通常我們在運動技能學習中所涉及的反饋一般都為外部反饋或追加反饋。

Richard A，Magi1在《運動技能學習與控制》中提出，追加反饋指的是與技能操作相關的感覺反饋之外的附加信息。徐立彬在《追加反饋時機對運動技能學習效果影響研究綜述》中提出，通常這類追加反饋需要由指導者或儀器設備提供，并通過一定媒介傳遞給學習者。

1.1.2 反饋的時機

心理學中根據提供信息時間點的不同將運動后進行的反饋分為延遲反饋和即刻反饋。本世紀初，關于反饋時機的研究流行開來，但對即刻反饋還是延遲反饋更能促進技能的學習存在著長期的爭論。王紹軍、劉宇在《構建動作技能學習的反饋時機模式》中提出構建適宜的反饋模式的構思，該研究認為，即刻反饋于技術動作初學階段的反饋效果好于延遲反饋，而在技術動作熟練階段，適當的延遲反饋效果好于即刻反饋；在技術動作初學階段，教師提供即刻反饋，技術動作熟練后，提供適當的延遲反饋，這種反饋時機模式的反饋效果好于單純的即刻反饋或延遲反饋。根據高爾夫項目的特征及被試現階段的高爾夫技術水平，實驗中對被試采用即刻結果反饋與延遲結果反饋相結合的實驗設計。

2 研究對象與方法

2.1 研究對象

本研究的實驗對象為海南師范大學體育學院2017級社會體育指導與管理（高爾夫運動與管理方向）班的20名學生。如表1所示，采用隨機抽樣法，將20名實驗對象分為10名實驗組和10名對照組。

表1 實驗對象基本信息（n＝20）

隨后對比實驗前一學期期末，實驗組及對照組的高爾夫技術水平測試成績。實驗前的高爾夫技術水平測試由三個部分組成，分別為果嶺上推桿、果嶺邊切桿、以及打位上25、50、75、100、120、150碼鐵桿測試組成。其中果嶺上不同距離的推桿共測試兩球，果嶺邊不同距離的切桿共兩球，打位上25碼至150碼鐵桿各一球，共計10球。由兩名中高協教練員進行打分，量化測試結果。

由表2可知，兩組被試在實驗前的高爾夫技術水平測試成績無顯著性差異（P＞0.05）。說明兩組被試在實驗之前的推桿、切桿、中短鐵桿綜合能力無顯著性差異，以此排除個體在實驗前的高爾夫球技術水平差異，為運動智能傳感器反饋法的教學效果提供支持。

表2 實驗組與對照組實驗前技術水平測試成績及差異顯著性檢驗結果（n＝20）

2.2 研究方法

本文的研究方法為教學實驗法：對實驗組和對照組學生進行為期10周，共計20節課的教學實驗，對實驗組被試在教師教學內容之外，采用高爾夫運動智能傳感器反饋法干預，對照組僅按照大綱教學內容授課。最終，對實驗組和對照組的高爾夫技術水平測試成績進行數據分析，探究實驗效果。

3 實驗設計

3.1 實驗設備

本實驗使用基于運動捕捉技術的Zepp運動智能傳感器2.0作為測量儀器。

3.2 實驗程序

本實驗分為四個部分：實驗對象分組并排除干擾因素、揮桿數據測量、揮桿數據反饋、揮桿數據對比分析。

通過隨機抽樣法選取被試，再通過獨立樣本T檢驗對比兩組被試實驗前高爾夫技術水平測試成績，且P＞0.05以排除干擾因素。

揮桿數據的測量在課堂上進行。17級高爾夫班一學期球技課程共10周，每周兩節課，每堂課150分鐘。教師授課方式為集中講解加自主練習。在自主練習期間，實驗組學生手腕部佩戴運動傳感器擊球，此時運動傳感器會自動捕捉學生揮桿數據，并實時傳輸到配套的手機軟件上。每次同時測量6個實驗指標（桿頭速度、上桿幅度、揮桿節奏、手腕速度、手部平面、球桿平面），以及三種3D揮桿軌跡（球桿軌跡、手部軌跡、揮桿平面）。

揮桿數據的反饋分為即刻反饋和延遲反饋兩種形式。即刻反饋為，在課堂中測量后，立即告知學生測量結果，并進行數據分析；延遲反饋為，測量后1－7天內整理成揮桿評估報告，給每位被試提供詳細的測量結果、數據分析及訓練建議。即刻反饋中為了易于向實驗對象分析數據，特將整個實驗化繁為簡，分為5個模塊。每個模塊中都會測量6個指標和3種軌跡，但只重點反饋并分析一個指標，便于每次反饋時將數據信息分析透徹，和學生充分理解。

5個實驗模塊結束后，對實驗組與對照組進行技術水平測試，將成績進行獨立樣本T檢驗，得出運動智能傳感器反饋法在高爾夫鐵桿教學中的應用效果。

3.3 實驗模塊劃分

整個反饋實驗分為五個模塊，前四個模塊重點反饋一個反映高爾夫揮桿水平的指標，第五模塊為綜合測評。

六月二十七的下午，女社員們正翻紅薯秧子，天突然下起雨來。楊小水信里的日期全是農歷，六月二十七是陽歷8月4日。小雨，但下得很急，隊長桿子沒讓放工。當天晚上，村前村后的溝平了，塘滿了，河也溢了。頭天桿子還在忙著招呼堵水，現在又忙著派人放水，再不放，稻子就淹倒了。“莊稼老漢不怕鬼，就怕秋后一場水。”真不假啊。

表3 實驗模塊劃分

3.4 實驗技術路線

圖1 實驗技術路線圖

3.5 數據統計

使用SPSS17.0對實驗數據進行統計。將實驗組和對照組，各10名實驗對象的數據進行獨立樣本T檢驗，其統計結果作為實驗有無意義的標準。

3.6 對比分析

本研究主要對比分析三方面的內容：將兩組學生實驗前高爾夫技術水平測試成績做對比；將兩組學生實驗后的高爾夫技術水平測試成績做對比；對比測試中兩組學生各指標的得分，具體分析導致被試技術水平測試成績產生差異的原因。若獨立樣本T檢驗的結果小于0.05則有統計學意義，反之無顯著性差異。

3.7 研究假設

運動智能傳感器反饋法對實驗對象的高爾夫鐵桿學習有顯著效果，此教學法可應用于高爾夫鐵桿教學中。

4 運動智能傳感器反饋法的實施

4.1 反饋指標

本次實驗的被試均為球齡半年以上一年以下的初學者，總體存在揮桿動作不穩定的特點，每次訓練擊球距離起伏較大。反饋的主要目的在于幫助被試了解自身擊球動作的不足，糾正錯誤動作。因此根據實驗對象特點選取以下反饋指標：

桿頭速度與擊球角度決定球的飛行距離，高爾夫初學者提高擊球距離與球飛行方向的控制能力，可以有效降低差點。因此，將桿頭速度作為反饋指標。

球桿平面為上桿平面與下桿平面之間的差值，高爾夫運動沒有絕對標準的揮桿動作，因此也就沒有絕對正確的球桿平面，只要在桿面能夠在觸球瞬間回正，也可以產生直線的出球效果。但球桿平面與揮桿穩定性有關，尤其是對于高爾夫初學者而言，將球桿平面納入反饋指標能夠幫助被試糾正出現代償的揮桿動作，并幫助他們揮桿動作趨于穩定。

本次實驗的反饋指標為桿頭速度、球桿平面、擊球節奏、上桿幅度。

4.2 反饋頻率

本實驗的反饋頻率為一周兩次。一次為即刻反饋，在球技課上測量后將測量數據立即告知被試，并做出分析。另一次為延遲反饋，在測量后的將測試結果及分析整理成電子文檔發送給被試。每名被試一周至少參與一次測試，收到一份反饋報告。

4.3 反饋內容

即刻反饋中，將桿頭速度、球桿平面、擊球節奏、上桿幅度的數據均告知被試，并對數據進行分析。延遲反饋中，根據每個實驗模塊的重點，選擇不同的反饋內容。實驗模塊一，重點反饋桿頭速度，模塊二重點反饋球桿平面，模塊三重點反饋擊球節奏，模塊四重點反饋上桿幅度，模塊五進行各項數據的綜合反饋。

圖2 測試數據顯示

5 實驗指標與數據分析

5.1 實驗指標

本研究使用實驗組和對照組球技水平測試成績作為實驗結果的評價標準，兩組被試采用相同的考試內容、考試標準、相同考試場地，嚴格控制變量，減小實驗誤差。比較實驗、對照組的高爾夫技術水平測試成績差異。

高爾夫技術水平測試指標為，一碼推桿、五碼推桿、15碼切桿、50碼切桿、P桿、S桿、9號鐵桿、8號鐵桿、7號鐵桿、6號鐵桿、5號鐵桿。推桿得分隨著推進洞的次數增加遞減；鐵桿中15碼、50碼切桿根據精確度（最后落點距離目標的距離）打分；其余的成績根據距離和方向打分。考試過程中，由兩名中高協教練員共同打分，取平均值為最終實驗數據。

5.2 實驗數據分析

5.2.1 實驗組與對照組實驗后技術水平測試成績對比分析

由表4可知，實驗組學生高爾夫技術水平測試平均成績為81.1分，對照組學生平均成績為70.7分，實驗組平均成績優于對照組、標準差小于對照組，即實驗組成績離散程度小，更穩定。實驗后，實驗組和對照組高爾夫技術水平測試成績有顯著性差異（P＜0.05）。而實驗前兩組的技術水平測試成績無顯著差異性（P＞0.05）。可以說明，運動智能傳感器反饋法對實驗組鐵桿學習效果顯著。

表4 實驗后兩組高爾夫技術水平測試成績及差異顯著性檢驗結果（n＝20）

5.2.2 實驗組與對照組推桿成績對比分析

此反饋實驗對實驗、對照兩組被試推桿學習均無干預。由表5得出，兩組被試在推桿方面的表現各有優劣，實驗組一碼推成績優于對照組，五碼推反之。且實驗組和對照組一碼推桿、五碼推桿成績均無顯著性差異（P＞0.05），無統計學意義。由此可說明推桿成績不是兩組高爾夫技術水平測試成績產生顯著性差異的影響因素，排除無關變量。

表5 實驗組與對照組推桿成績及差異顯著性檢驗結果（n＝20）

5.2.3 實驗組與對照組切桿成績對比分析

由于15切桿距離過短，在實驗過程中沒有對上桿幅度小于150度的擊球施加干預。50碼切桿上桿幅度達到150度，因此在實驗干預范圍之內。有表6可知，實驗組和對照組15碼切桿成績無顯著性差異（P＞0.05），說明15碼切桿成績不是兩組技術水平測試產生顯著性差異的影響因素，排除無關變量。而50碼切桿成績有顯著性差異（P＜0.05），有統計學意義，說明運動智能傳感器反饋法對實驗組50碼切桿成績起正向影響。

表6 實驗組與對照組切桿成績及差異顯著性檢驗結果（n＝20）

5.2.4 實驗組與對照組P、9、8、7、6、5號鐵桿成績對比分析

結果顯示（如表7），9號鐵、8號鐵成績有顯著性差異（P＜0.05），說明干預對實驗組8、9號鐵成績起正向影響。雖然除6號鐵外，實驗組P、7、6、5號鐵桿平均成績均高于對照組，但無顯著性差異（P＞0.05），表明反饋實驗對這4支鐵桿的學習無明顯效果。

表7 實驗組與對照組P、9、8、7、6、5號鐵桿成績及差異顯著性檢驗結果（n＝20）

這可能是由于P、7號鐵桿是該學期球技學習的重點，實驗、對照兩組被試都花了時間認真學習，且達到一定的訓練效果，因此實驗組的成績提高不明顯。而5、6號鐵桿本身具有一定的練習難度，兩組學生練習時間較短、失誤率較高，因此成績差別不明顯。

在所有高爾夫技術水平測試指標中，實驗組學生的15碼切球得分最低，在50碼切球的得分最高。可能是實驗對象平時在真草上練習切桿的次數過低所致（50碼切球在打位上考試）。

6 研究結論與建議

6.1 研究結論

6.1.1 總體而言，運動智能傳感器反饋法具有把揮桿動作數據化的特點，易于被試發現技術動作中存在的不足，增加對個人擊球路線、技術特點的理解，有助于被試高爾夫技術水平的提高。

6.1.2 分析實驗后被試的高爾夫技術水平測試各指標得分可知，運動智能傳感器反饋法對有助于學生50碼切桿、9號鐵桿、8號鐵桿的學習，從而提高了總成績；而對于P、7、6、5號鐵桿學習效果的促進作用不明顯。因此，運動智能傳感器反饋法在短期干預中對學習難度較小的球桿效果更顯著，而對于桿面傾角更大的鐵桿，在擊球時揮桿半徑更大，揮桿平面更平，本身具有一定的掌握難度，運動智能傳感器反饋法在短時間內干預效果不明顯。

6.2 研究建議

6.2.1 在高校高爾夫專業的球技教學中，在關注學生擊球距離、方向之外，增加高爾夫揮桿技術指標的反饋，培養學生的揮桿動作分析能力與自主糾錯能力，加深對高爾夫揮桿原理的掌握。在條件具備的情況下，可將高爾夫運動智能傳感器應用于球技課教學中，提高課堂效率，減輕教師授課壓力。

6.2.2 對于桿面傾角、揮桿半徑更大，揮桿平面更平的球桿，可延長運動智能傳感器反饋法的應用周期和反饋頻率，以提高反饋效果。