将眼动技术用于运动心理研究
2020年08月20日 09:47 来源:《中国社会科学报》2020年8月20日第1993期 作者:孙卉

  眼动技术是认知心理学领域的重要研究技术之一。近年来,在心理学的研究中,眼动技术应用已经不再局限于感知领域,开始应用于一些高级认知过程的研究,如思维研究、决策研究等。思维、决策等是运动心理学领域涉及的重要内容。通过眼动技术对体育运动领域进行研究,既能丰富运动心理学研究的领域和技术手段,也有助于准确把握运动心理规律,在竞技实践中帮助运动员提高竞赛水平。

  研究对象:运动员、教练员、裁判员

  运动员是体育运动的主体,也是运动竞技的直接呈现者,是眼动研究的主要对象。这类研究主要集中于记录和分析运动员注视比赛情境时的眼动特点。其中,常用的研究范式是“专家—新手范式”。该范式通过对比专家运动员与新手运动员在比赛中的眼动指标差异,发现专家运动员的视觉策略和模式,从而更好地指导新手运动员在竞技情境中准确、迅速地做出决策和判断。大部分相关研究较为一致地认为,专家运动员具有优越的视觉信息加工能力,他们的眼动模式更为简洁,能够在复杂的情境中较为迅速地把握有效信息,同时能够将注视点集中在该运动场景中的关键区域,并且通过较少的注视次数就可以获得较多的有效信息。此外,专家运动员在关键区域留有较长的注视时间,从而获得较高的视觉加工效率。

  在竞技场上,教练员能否迅速准确地把握赛场上的视觉信息,也关系着运动员的比赛成绩。和对运动员的研究一样,“专家—新手范式”也被运用于教练员的研究,通过对比专家教练员与新手教练员在观察竞技动作时的眼动信息,形成教练员执教过程中的眼动模式。例如,佩特拉基斯(Petrakis)利用眼动技术收集并研究了网球教练员在观察运动员发球和击球时的眼动信息,结果发现,教练员在观看正手击球和发球这两种不同动作时,在总注视次数上没有明显差异;但在观看反手击球和发球动作时,专家教练员和普通教练员的注视位置存在较大差异。研究者据此认为,相比普通动作(如正手击球)而言,专家教练员对于特殊动作(如反手击球)的视觉搜索更加准确而简洁。

  裁判员是赛场上的“执法者”,而“看得准”正是裁判员能够对比赛作出准确判断的重要前提之一。因此,使用眼动技术对不同类型裁判员注视运动员完成技术动作时的眼动特点进行记录和分析,有助于获得裁判员在裁判过程中视觉注视的变化规律,从而为提高裁判员判罚的准确性和客观性提供研究依据。例如,巴德(Bard)等人采用“专家—新手范式”研究了裁判员在进行体操平衡木项目评判时的眼动特点,结果发现,专家裁判员和新手裁判员在注视次数上并没有差异,但对运动员运动部位的观察却存在明显差异,表现为专家裁判员更多地注视运动员身体的上半部,包括头部、肩部、上肢等部位,而新手裁判员却更多地注视运动员身体的下部,如腿部、脚部等。有学者指出,出现这种差异的原因是专家裁判员将更多精力放在参赛运动员的肢体表现力方面,相比而言,新手裁判员则需要更多地关注运动员腿部和脚部的基本步伐与动作。

  研究领域:对抗、非对抗、博弈项目

  第一类研究领域是对抗项目,其中既包括直接对抗项目(如足球、篮球、拳击等),也包括非直接对抗项目(最典型的是隔网对抗项目,如网球、排球、乒乓球等)。在直接对抗项目的研究中,巴德(Bard)和弗罗莱(Fleury)采用“专家—新手范式”,对比了新手和专家冰球守门员在模拟和现实比赛中的眼动规律。结果发现,在实验室的模拟比赛中,他们对曲棍和冰球的注视次数都较多。但在真实竞赛情景中,专家守门员对外界刺激反应更快,因为他们无须过多地注视冰球本身,而可以通过冰球曲棍的运动轨迹来预先判断冰球运动的轨迹和方向。此外,他们采用“专家—新手范式”对篮球运动员的眼动信息进行的对比研究发现,专家运动员会同时注视进攻和防守队员,而新手运动员往往只注视其中一方;专家运动员还能更多地关注赛场上的空当位置,为下一步的动作做好准备。在间接对抗项目的研究中,塞吉欧(Sergio)等人对于乒乓球运动员的研究发现,相比新手运动员而言,高水平运动员能够更早地追踪到球,并且对乒乓球落地点的预判更准确。对于羽毛球运动员的研究也发现,专家型羽毛球运动员更能够搜索到有效运动信息,如对于羽毛球运行的轨迹判断更精准,对回球信息的反应更快等。

  第二类研究领域是非对抗项目,即运动员在比赛中不需要进行直接或间接的对抗,而是完成自己的竞技任务,如体操、跳水、部分田径项目(如铅球、标枪等)。默克(M?觟cke)和海姆索特(Heemsoth)研究了铅球运动员生物运动模式(biological motion pattern)的掌握程度对其视觉注视位置的影响,结果发现,随着运动员对于生物运动模式掌握熟练程度的提高,其对于投掷铅球过程中最大化信息的注视也逐渐增多。有国内研究者对体操运动员进行了类似的研究,结果发现,高水平运动员的预期能力要优于低水平运动员;高水平运动员的准确性和再认水平显著高于其他被试。

  第三类研究领域是博弈项目,即运动员在比赛中不进行直接或间接的身体对抗和力量展示,而是通过博弈来竞赛,例如棋类、牌类、台球等项目。威廉姆斯(Williams)等人发现,台球运动员对球的静止注视时间与其击球的成功率有关。具体而言,对球的注视时间越长,其击球的成功率也越高;反之,其击球的成功率则越低。此外,他们采用“专家—新手范式”的研究还发现,专家运动员在击球之前,其静止注视时间相对更长。莱因戈尔德(Reingold)等人研究了象棋运动员在比赛中的眼动信息,他们主要关注的是专家运动员的视觉范围(Visual Span),结果显示,在简单观察了棋盘的结构后,专家运动员能够更加准确地复制棋盘信息。

  眼动研究的指标众多,研究者们倾向于将其归纳为两类:一是眼动特征指标;二是决策反应指标。眼动特征指标是眼动技术运用于运动心理领域的最主要观测指标,包括注视的位置、注视的时间和次数、眼动的轨迹、眼跳动的距离、注视的范围等。通过对这些特征的记录和分析,可以归纳出运动员、教练员或裁判员的视觉搜索模式。这一类观测指标是眼动反应的直接指标。决策反应指标亦是利用眼动技术开展运动心理研究的重要参考指标,研究对象注视运动情境时的运动决策反应指标,主要包括反应时、信息加工效率以及动作反应等,这些都属于眼动研究中的认知活动状况指标。

  展望:建立理论模型和多元范式

  尽管眼动技术在体育运动领域的运用不断发展,眼动技术本身也在不断发展完善,但其在体育运动领域的使用尚存在一些局限之处,这些局限或许能为未来的研究带来启示。

  第一,研究范式尚显单一。在运动心理学的研究中,常常将“专家—新手范式”运用于眼动研究,但过于单一的范式也束缚了眼动技术在该领域的发展。例如,仅仅通过横向的比较,难以发现高水平运动员视觉信息形成的机制,也就很难将这一规律运用于比赛和训练的实践之中。因此,未来研究可以考虑将眼动特征进行纵向研究或者横向研究与纵向研究相结合,对不同水平的运动员、裁判员或教练员的视觉搜索特征进行追踪探索,以深入研究不同视觉搜索模式和策略的形成机制,以及实验干预对视觉搜索模式形成的影响等。

  第二,缺乏对运动员认知特点的研究。当前的研究中,眼动技术的观测指标多集中于视觉的外部搜索特征,如注视的时间、眼跳距离的大小、注视的位置、瞳孔反应指标等。依靠这些外部特征得出的结论较为浅显,很难精确地反映运动过程中的决策和认知过程。对此,未来的研究在研究方法上可以尝试将眼动实验与行为实验(动作预测、直觉判断等)相结合,或将眼动指标与行为指标(反应时与准确率等)相结合,进而更好地分析运动员观看或参与比赛时的内部心理活动内容。另外,将眼动仪与脑电仪、肌电仪、生理多导仪等结合,多角度探讨运动员眼动过程中的认知特点,也是未来运动领域眼动研究的发展趋势之一。

  第三,眼动理论认知加工模型尚未建立。在阅读的眼动研究中,学者们提出了视觉缓冲加工、即时加工、眼—脑加工等理论架构,这些理论阐述了个体在阅读过程中的眼动规律。但在运动心理领域的眼动研究中,尚未形成完善的理论架构。这主要是因为,体育运动心理领域的研究起步较晚,而将眼动技术运用于该领域则更晚,因此研究不够深入,很难形成完备的理论模型。所以,未来体育运动心理领域的眼动研究必将更多致力于对理论模型的建立,更加深入地探讨视觉搜索模式与认知加工之间的关系,以摆脱眼动研究单纯特征描述和数据积累的初级阶段。

  第四,特殊领域的研究工具有待进一步发展。随着眼动技术的发展,其涉及的运动领域越来越多。但有鉴于体育运动的特殊性,在实际研究中有些领域尚未涉及,例如一些水上项目(如跳水、游泳等)。此外,尽管一些项目已有涉及,但并不能覆盖该项目的全部范围,例如眼动技术可以研究足球守门员发现来球时的视觉搜索,但很难捕捉其飞身扑球过程中的视觉信息。这些局限之处都要求研究工具在防水性、防震性等方面有所改进,只有这样,才能全面了解体育运动中运动员的视觉信息规律。

  (作者单位:江苏第二师范学院学前教育学院)

责任编辑:张晶
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