运动中视觉搜寻行为的研究现状及其发展趋势

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运动中视觉搜寻行为的研究现状及其发展趋势

王树明Ξ1,2 章建成1 张 静2

(1上海体育学院运动科学系,上海,200438) (2安庆师范学院心理教研室,安徽,246011)

摘 要 视觉搜寻策略问题正在成为运动认知心理学的重要研究课题。关于视觉搜寻和运动绩效的关系研究,现在已经证实运动中的视觉搜寻效率、知觉技能和熟练性之间密切相关。因此,本文试图对运动中的视觉搜寻研究进行总体的分析与讨论,指出视觉搜寻研究的内容和方法,归纳该领域的现有研究与成果,以探讨优秀运动员与新手间是否存在一些显著的视觉特征差异。在综述的基础上,作者指出了本领域现有研究存在的问题以及未来的可能方向。关键词:视觉搜寻策略 运动绩效 寻求率 预期 知觉训练

1 前言

视觉搜寻是指导视觉注视于恰当线索的过程(Magill,

1998;Abernethy,1999)[1,2]。在不断变化的日常生活环境中

完成运动技能,操作者的动作必须随变化的环境而变化,这时

的视觉信息利用是极为重要的。对于科学工作者而言,寻找

熟练者和新手在运动绩效方面的差异是十分有趣的,因为它

可以解释实践操作中两者存在怎样的差异性机制。确定什么

视觉特征可以有效地区分熟练者与新手,不仅对于运动员,而

且对于教练和科学工作者更是重要而又有价值的信息,可以

进行项目间和项目内的比较(Williams等,1998)[3]。此外,通

过对优秀运动员的视觉特征分析,研究者可以对运动员进行

潜能辨别和针对性训练,也有助于发现运动中关于专项技术

特征的更一般性规律。如果研究表明:通过一般的视觉特征

可以区分出优秀运动员与一般运动员,那么使用从一般环境

中选取的刺激程序就可以用于提高运动员的视觉,而不需要

从专项运动中选取。另一方面,如果现今文献指出,通过一般

的视觉功能不能区分优秀运动员,那说明控制专项活动主要

在于特殊的专项视觉。

关于视觉搜寻和运动绩效的关系问题,运动中已经使用

较为直接的方法进行了大量研究。虽然这些研究在确定熟练

者与新手的特征方面是成功的,但也出现了许多批评与质疑,

这主要集中在其方法的生态性和研究结论的不一致两个方

面。因此,有必要对该领域的研究理念及其成果进行整体性

反思和全面性综述,分析是否存在某种视觉特征可以区别优

秀和新手运动员,进一步探讨现今研究中存在的问题以及未

来研究发展的方向。对这一领域的研究,将有助于对视觉搜

寻行为和运动绩效关系的理解,能使教练和训练者逐步认识

到,要提高运动绩效,哪些运动员需要提高其知觉和视觉搜寻

策略,训练者应该做些什么才可达到理想的运动结果,以及用

些什么具体的训练方法,这是十分重要的。

2 运动中视觉搜寻行为研究的内容

运动心理学家开始关注视觉搜寻行为在发展专项运动技

能方面的作用,是源于恰当的线索信息利用和搜寻策略,可以为学习者赢得时间,也为运动员赢得比赛。对这一问题的大

量研究最初主要集中在运动员的基础视觉特征上,如静态和

动态视敏度、深度知觉、外周视觉、简单反应时和眼动技能等

(Goulet等,1989;Horn,2002)[4,5],人们直观上认为不同水平

运动员间可能存在基本视觉能力的差异,尤其是在受视觉影

响较大的项目上如射击等。但Abernethy(1999)的研究表

明,优秀射击运动员只具有一般的基本视觉特征就足够了,并

不需要较高的视觉能力。这一结论对于那些主张通过训练基

础视觉功能来提高运动视觉者而言可能是极为重要的,说明

基础视觉训练的开发可能对技能形成不会有显著性成效。本

领域的多数研究都表明:基础视觉能力并不是影响运动绩效

的重要因素,虽然也有部分研究者指出在不同技能水平间存

在某些硬件的差异,另一方面也说明视觉系统这些硬件成分

与运动技能之间的真正关系还不完全清楚。

由于缺乏证据支持视觉系统的各种物理和视光特性与动

作技能间的相关性,这导致研究者转而试图探究知觉技能是

否依赖于运动员实践中获得的专门知识或”软件”。研究者已

经认识到对运动情境的编码与回忆能力可能是运动员技能水

平差异的重要原因之一。成功的操作可能需要在知觉中对运

动技能进行准确而有效的加工,快速而准确地感知复杂运动

情境中的事件是熟练操作的一种基本要求(Williams等,

1994)[6]。熟练者在视觉搜寻过程中表现出更有效和更具选

择性,具有更恰当的寻求比率,也即在专项情境中注视于更多

的信息丰富区域。这预示在不同技能水平间可能存在视觉搜

寻策略差异,主要表现在搜寻比赛情境的策略、知觉和技能水

平和决策能力等方面,所以现在研究者转而将研究的兴趣集

中于对运动员的认知或软件差异上,这些知觉因素包括运动

员恰当运用视觉搜寻的策略和能力、有效线索利用、现场加工

文脉线索的能力、专项情境中的预期能力,以及训练、年龄和

遗传等因素的影响等。

3 运动中视觉搜寻方式的研究方法

运动中研究视觉搜寻行为的方法很多,目前较为成熟而

常用的有三种实验方法(Magill,1998),都是建立在录像基础

上的。对于录像情境实验,研究者主要采用对真实技能和比

Ξ通讯作者:王树明,男。E-mail:shuming2005@hotmail.com心理科学 PsychologicalScience 2005,28(3):731-734731 

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试观看录像或幻灯片,然后如同在真实情境中一样做动作,要

求被试按照录像情境完成相应的动作。现今研究中使用两种

不同的方法,来分别评定运动员的视觉搜寻特征。第一种方

法是暂时的时间掩蔽技术,用以评价被试为了应答而选取信

息所用的时间与准确性。影片或录像在运动进行的不同位置

做暂停处理,以此要求被试进行预判反应。通过对反应的准

确性和开始决策瞬间的关系解释,来反映被试动作时的视觉

搜寻方式,以此判断其决策时所选取的信息。第二种方法是

情境掩蔽技术,用于确定被试做出所需反应时使用什么信息。

研究中把影片或录像的部分内容进行技术掩蔽,从而使被试

无法看到掩蔽的动作。这一方法的逻辑意义是:如果被试没

有看到这个掩蔽动作而导致绩效降低,说明这个线索对于成

功操作是重要的(Magill,1998)。

在运动技能的视觉搜寻研究中,第三种常用的方法是眼

动记录技术。这种方法使用专门的仪器设备来跟踪被试操作

具体任务时的眼动情况,是一项科技含量较高的实验方法,不

仅表现在实验的过程上,还表现在对结果的分析上。这种技

术是随着科技的发展而发展起来的,从开始的机械式的眼动

记录,发展到九十年代中期开始使用ASL4000SU眼动仪

(AppliedScienceLaboratories)外加计算机分析系统,到今天较

先进的ASL5000SU眼动仪。系统主要通过眼睛注视物体时

的童孔和角膜光线反射来评价被试的注视区域、时间以及路

径转换策略(Singer等,1998)[7],严格意义上说这种方法本质

上说是前两种方法的扩展。现在已有研究者在ASL5000SU

的基础上采用改装的更为生态的眼动仪器,使得研究手段朝

着精确性和生态性双向发展。

4 运动中视觉搜寻的研究现状

对于运动行为和认知心理学的研究者而言,研究熟练者

和新手运动员知觉差异是十分有意义的(Bard等,1994)[8]。

关于运动员的视觉搜寻过程与特点,现已进行了大量研究。

Bard(1976)等研究发现,熟练的篮球运动员倾向于反复注视

于两名进攻-防守运动员,而新手则忽略防守运动员而注视

其它队员。Bard等(1980)对体操裁判员的研究指出,优秀和

新手裁判员的注视区域有着显著性差异。新手裁判员更多地

注视于运动员的下肢,而优秀裁判员则相反。此后,Shank等

(1987)对棒球的研究也得出了相似的结论[9],有经验的运动

员几乎可以正确辨别所有投球,而新手只有60%的正确率。

研究者认为熟练的击球手,知道球出手前哪儿是最重要的线

索,并直接注视于这一区域而忽略其它出手前的信息源。

这说明熟练者精减了视觉搜寻内容,只对当前操作任务

所需的最相关线索注意。Ripoll(1991)研究指出[10],在视觉

寻求的组织原则上,熟练者的视觉方式比新手更经济,他们的

视觉注视频率较低,但平均注视时间较长。这种差异是由于

视觉行为的不同组织方式而引起的,熟练者的视觉行为是“综

合型”的,新手的是“分析型”的。但Helsen(1992)等却得出

完全相反的结论,优秀足球运动员表现出更为一致的寻求策

略,并很少有长时间的注视行为,信息区域转换频繁更快。从

理论角度说,由于熟练者信息加工负荷较少,或因为较好的组

块技能而不需要过多的感觉投入,应该具有较低的寻求比率。造成熟练者这种较高的寻求比率可能是因为在比赛的防守情

境中,来自对手的时间压力比进攻情境小些,这样他们可以有

较多的时间来对现场进行理解性分析。这种广泛性的寻求策

略保证了防守者能够注意到更多的信息资源。

对注视区域的差异研究中,Abernethy等(1987)和Goulet

(1989)研究认为[11,12],不同水平运动员在视觉寻求活动中不

存在显著性差异(视区的注视分配、寻求顺序、寻求率和寻求

的组织),只在反应准确性方面表现出差异性,并指出知觉操

作中的限制性因素并不是视觉是否能使用这些丰富信息的问

题,而是被试在关键注视点提取和使用信息的能力问题,在区

分熟练者和新手的绩效中,视觉寻求活动既不是一个基本的

原因,也不是一个可靠的探测器。随后,Tenebaum等(1996)

也指出,视觉寻求过程和信息的提取过程有着本质的区别,熟

练者与新手在视觉寻求策略方面无能力差异,差异在预期线

索的选择方面。但Ripoll(1995)对拳击运动的研究认为[13],熟练者的眼动主要集中在头、手臂/拳上,视觉活动表现为一

种环形路径,而中等者的浏览路径与熟练者十分相似,不同线

索间仍然紧密相关,三者间表现为一种环状。一个主要的差

异是关于新手的浏览路径,他们很少集中于身体的上部。熟

练者和新手分别注视于头部和手臂/拳,而中等水平者则采取

较均衡的视觉寻求策略。熟练者不去注视躯体的下部(髋和

腿),这一结论与Goulet等人的观点相反,也没有支持教练的

指导观点:注意身体的下部,重要的攻击主要由下部发动。此

外,Williams(1998)发现运动员间不仅在寻求策略上存在差

异,还表现在视区利用上,虽然在中央视区的利用上无显著性

差异,但熟练者可以从外周视觉所表现出的信息中获得更多

信息。由此可见,虽然熟练者的视觉搜寻行为并不完全能解

释其动作技能间的差异性,并且具有遗传制约性,现有的研究

成果也还不完全一致,但有充分的证据表明,视觉搜寻方式和

运动绩效间存在一种相关关系,指导学习者注意于所呈献的

重要线索上会提高运动员的操作绩效,至少在某种程度上是

这样(Abernethy,2001)[14],视知觉能力训练对发展新手运动

员的运动绩效是有益的,可作为实际运动练习的一种补充