优秀排球运动员的预判特征研究——以“扣球”为例

刘运洲，张忠秋

优秀排球运动员的预判特征研究
——以“扣球”为例

刘运洲，张忠秋

目的：探讨优秀排球运动员防守时的预判特征，为预判能力训练与指导提供依据。方法：依据“专家—新手”范式，使用E-Prime 2.0实验设计系统进行扣球视频呈现，采用眼动记录技术对防守运动员的预判过程进行测量与分析。结果：在对扣球方向进行预判时，优秀排球运动员应做到：1）反应速度快、准确率高；2）注视数量少、眼跳距离大；3）除了将“扣球运动员”作为主要信息源外，还将“二传运动员”作为重要的信息源；4）扣球运动员的“手臂”和“上体”是主要的注视区域。结论：优秀排球运动员预判时具有一定的视觉信息加工优势，该结果为对扣球进行预判时“怎么看、看什么”提供了依据。

排球；优秀运动员；预判；扣球；眼动

1 前言

现代排球运动飞速发展，当今世界排坛竞争日益激烈。随着进攻节奏的加快和球速的提高，对运动员的防守提出了更高的要求。在高水平排球比赛中，高举高打、快速强劲的扣球使得攻防矛盾日益突出，尤其是在临场防守时，由于防守运动员往往不知来球的方向和状态，时常陷于“被动”；而进攻运动员却扣球力量大、球速快、落点刁，使得防守的难度进一步增加。虽然防守一方的前排运动员可以进行拦网，并能对一部分拦起的球起到减缓球速的作用，但统计表明，再好的拦网，充其量男排只能拦住（包括拦死、拦起和拦回）40%左右，女排只能拦住30%左右的来球［6］。且当今优秀排球运动员的大力扣球速度已达到30～40m/s，大多数扣过网的球在达到人的反应时间前就已经飞到，以至在扣球出手后，防守运动员很难再通过判断、反应、移动和取位去垫起对方的大力扣球［4］。

此时，要想抢在球落地之前垫起对方的大力扣球，预判能力的运用则显得尤其重要。优秀排球教练员王祖洪曾表示：一开始觉得重磅扣球的速度快，超过了人的反应时，对于这种球没有办法防起来；但通过近几年的观察、统计与分析发现，对于这种扣球通过对扣球的路线进行综合性预判后，进行提前移动取位，还是可以把这种球防起来的；从比赛场上的统计来看，能防起这种重磅扣球者有90%以上都是防守者取对了位置［4］。为此，对对方扣球相关信息进行快速准确的预判至关重要，将直接决定防守判断取位的准确性，是提高防守成功率的重要决定因素。实际上预判过程提供了信息接收与动作反应之间的主要连接，在许多快速动作和动态变化的运动情景中，运动员识别和区别先行的相关信息源的能力将会促进早期决策，并会因此而获得更多的时间进行反应。运动员如何从大量的动态变化信息中识别它们，并在此基础上做出快速准确的预判，已成为比赛中制约运动员快速灵活防守和有效得分的重要前提，备受广大教练员和运动心理学家的关注。

作者单位：国家体育总局体育科学研究所，北京100061
China Sport Institute Science，Beijin/00061，China.

在比赛过程中，运动员需要不断分析处理各种有关或无关的信息，及对不完整的信息或先行信息进行加工，以便在最短时间内做出准确的预判及进行恰当的动作反应。而人类外界信息的获取约有80%～90%是通过眼睛获得，记录人的眼球运动已被广泛地应用于感知觉领域的研究。由于眼动记录方法可实现信息加工过程的同时测量，近些年来其在运动领域开始逐步得到运用。眼动分析不仅有利于了解运动员在比赛过程中每一时刻的视觉活动，以便获得准确的反馈信息，还有利于教练员有的放矢地对运动员进行指导［1，11］。于是，本研究拟以“扣球”为切入点，试图采用眼动记录技术对防守运动员的预判过程进行分析，用以了解优秀排球运动员的预判特征，旨在为预判能力训练与指导提供依据。

本研究的假设为：优秀排球运动员预判的反应速度快、准确率高，在预判过程中具有一定的视觉信息加工优势。

2 方法

2.1 被试

某省队女排运动员10名，年龄19.84±3.32岁，训练年限9.49±4.23年，均为国家一级以上水平；某体育学院排球专业女生10名，年龄21.34±1.28岁，训练年限3.12 ±1.28年。所有被试均无色盲，视力或矫正视力正常，自愿参加实验及付给相应报酬。

2.2 实验设计

组间设计。将被试分为两组，其中省队女排运动员为高水平组，体育学院排球专业女生为低水平组。组间变量为运动水平，因变量为预判的反应时、正确率和眼动的注视数量、平均注视时间、注视频率、眼跳距离、兴趣区的注视比率。

2.3 实验材料

本测试从2008年北京奥运会女排比赛和2010年世锦赛女排比赛的视频中截取扣球视频。扣球视频包括3种进攻类型7种进攻方式，即强攻（2号、4号位强攻）、快攻（前快球、短平快和背飞）和立体攻（1号、6号位后排攻），每种进攻方式球的落点有左、中、右3个区域（将排球场地纵向划分为左、中、右3个区域，左侧区域包括4号位和5号位，中间区域包括3号位和6号位，右侧区域包括2号和1号位），即共含有21种不同形式的扣球视频。每个视频长度为1 000ms，从二传传球开始，在扣球手击球的瞬间结束。

使用Ulead Video Studio 11图像分析处理软件进行视频编辑，使用E-Prime 2.0实验设计系统进行视频呈现。共编辑了3组视频文件，其中1组为练习视频，2组为正式测试视频，每组视频含有21种不同形式的扣球，各个扣球视频随机呈现。所有视频均从后排防守的视角录制，大小适中，清晰可认，并得到了教练员的一致认可。

2.4 实验任务

要求被试在观看进攻运动员的扣球视频时，尽可能快速而又准确地预判扣球运动员扣球的方向，并做按键反应。当扣球方向指向防守的左侧区域（4号位和5号位）时，按标有“左”的反应键；当扣球方向指向防守的中间区域（3号位和6号位）时，按标有“中”的反应键；当扣球方向指向防守的右侧区域（2号位和1号位）时，按标有“右”的反应键。每组视频间隔时间为1min，如果被试在视频刺激呈现到结束后1500ms内无按键反应、按键过轻和按错反应键，均视为反应错误。

2.5 实验设备

眼动仪：Eye Tracker 6000系列的R6型红外遥感眼动跟踪系统记，美国ASL实验室，采样速率为120Hz。

E-Prime实验设计系统：V2.0。

台式计算机机两台（呈现刺激材料及采集眼动数据）。

2.6 实施过程

实验在实验室进行，实验前简单介绍实验过程和注意事项，记录被试的基本信息，要求被试在实验过程中要全身放松，身体和头部保持不动，尽量控制眨眼。实验时被试舒适地坐在实验台前的椅子上，双眼与呈现刺激的显示屏（19in.液晶显示器，分辨率为1024×768，刷新频率为100Hz）的中心处于同一水平线上，相距70cm，双手舒适的放在小数字键盘上（数字键“1”、“2”、“3”上面分别标有“左”、“中”、“右”）。其中左手的食指放在数字键“1”上，右手的食指放在数字键“2”上，右手的中指放在数字键“3”上。

给被试进行实验演示后，留予充足的时间让其练习，直到被试完全熟悉实验流程和按键操作后再进入正式实验，正式实验前进行眼动确认和注视位置校正。实验程序采用E-Prime软件编制，具体流程见图1。被试按任意键开始实验，首先黑色屏幕上会出现指导语：欢迎参加本实验！你的任务是作为后排防守的某一运动员（你通常在比赛中的防守站位），判断视频中对方扣球的方向。请在视频播放中或黑屏1.5s内做出按键反应，要求既快又准。如果扣球方向指向防守的左侧区域，请按“左”；如果扣球方向指向防守的中间区域，请按“中”；如果扣球方向指向防守的右侧区域，请按“右”。按“Enter”键进行练习，观察对方进攻并判断扣球方向。理解实验要求和熟悉按键后练习结束，再按“Enter”键开始正式实验。首先屏幕中央出现一个白色“＋”注视点，呈现时间为500ms；然后呈现一段扣球视频，播放时间为1 000ms；之后黑屏1 500ms，此时还可以做判断反应；最后黑屏再保持1 000ms～2 000 ms。如此循环往复。

图1 实验流程图

2.7 数据采集与分析

预判的反应时、准确率由E-Prime 2.0软件自动采集，眼动数据由Eye Tracker 6000软件自动记录。使用统计软件SPSS 15.0对数据进行统计分析，显著性水平定为α＝0.05。进行重复测量方差分析时，如不符合球形假设则取Greenhouse-Geisser矫正P值。

3 结果

3.1 预判的反应时、正确率的比较

不同水平排球运动员预判的反应时、正确率测试结果（表1）。独立样本t检验显示，高水平组和低水平组预判的反应时差异极端显著（P≤0.001），同低水平组的反应时（1 378ms）相比，高水平组的反应时（1 256.10ms）更短；高水平组和低水平组预判的正确率差异极显著（P≤0.01），同低水平组的正确率（57.67%）相比，高水平组的正确率（65.84%）更高。表明在对扣球方向进行预判时，高水平组预判的反应速度快，准确率高。

表1 预判的反应时、正确率的比较一览表 （X±SD）

3.2 预判时眼动特征的比较

3.2.1 注视数量、平均注视时间、注视频率及眼跳距离的比较

不同水平排球运动员预判时的注视数量、平均注视时间、注视频率及眼跳距离的测试结果见表2。

注视数量是指注视停留点的个数。在任务完成过程中，眼球的运动不是连续的，而是跳跃式的。两次跳跃之间有一个相对静止的状态，被称为“注视”。当对注视的内容加工结束时，出现眼跳，开始下一次的注视。注视数量的多少反映了被试完成任务的熟练程度、策略，以及完成任务的难易。独立样本t检验显示，高水平组和低水平组注视数量差异极显著（P≤0.01），同低水平组的注视数量（4.351次/s）相比，高水平组的注视数量（4.028次/s）较少。表明在对扣球方向进行预判时，高水平组注视点少、有效利用视觉信息的能力较强。

平均注视时间是指每个注视点的平均注视停留时间。每一个注视点持续时间的长短称为“注视时间”，所有注视点的注视时间之和除以注视点的个数即为平均注视时间。注视时间的长短反映了被试对实验材料加工的程度，对不同的被试而言，时间越长，加工的速度越慢且效率也越低。独立样本t检验显示，高水平组和低水平组平均注视时间差异不显著（P＞0.05）。表明被试在平均注试时间上无统计学意义。

注视频率是指单位时间内的注视次数。反映了被试对视觉信息的加工速度。注视频率高，说明被试在单位时间内加工的信息量大，对信息的加工效率高。独立样本t检验显示，高水平组和低水平组平均注视频率差异不显著（P＞0.05）。表明被试在注视频率上无统计学意义。

眼跳距离是指两个注视点之间的间隔长度（以视角表示）。眼跳的作用是为了改变注视点，使新刺激置于中央视区，以便对新的内容进行加工。眼跳距离的大小在一定程度上可以反映一次注视的内容多少，是衡量注视广度的一个指标。一次注视信息多，下一个注视时就要跳过较大的距离。独立样本t检验显示，高水平组和低水平组眼跳距离差异显著（P≤0.05），同低水平组的眼跳距离（3.290°）相比，高水平组 的眼跳 距离（3.710°）较大。表明在对扣球方向进行预判时，高水平组注视范围较大，视野较为开阔。

表2 注视数量、平均注视时间、注视频率及眼跳距离的比较一览表 （X±SD）

3.2.2 兴趣区的比较

兴趣区是指研究者所关注的被试对刺激的注视区域。兴趣区注视时间的长短反映了被试对区域信息加工的程度或区域的重要性。兴趣区的注视比率（时间比）用各注视区域的注视时间占总的注视时间的百分比表示，可反映被试的注视分配情况。结合访谈，将整个扣球过程的兴趣区划分为扣球运动员、球、二传运动员、拦网运动员等区域；将扣球运动员的兴趣区划分为手臂、头部、躯干和腿部等区域。对扣球过程各兴趣区的注视比率及扣球运动员各兴趣区的注视比率分别进行分析，用以了解被试对扣球过程的注视分配情况及对扣球运动员的注视分配情况。

3.2.2.1 扣球过程中各兴趣区注视比率的比较

不同水平排球运动员对扣球过程中各兴趣区的注视比率（表3）。将兴趣区作为组内变量（组间变量为运动水平）进行重复测量方差分析显示：兴趣区的主效应极端显著，F（3，54）＝84.327，P＜0.0005；运动水平的主效应不显著，F（3，54）＝2.300，P＝0.155；兴趣区与运动水平的交互作用显著，F（1，18）＝4.603，P＝0.034。

表3 扣球过程中各兴趣区的注视比率一览表 （%）

由于兴趣区与运动水平的交互作用显著，进一步简单效应检验显示（图2）：

在高水平组中，兴趣区的简单效应极端显著，F（3，27）＝63.671，P＜0.0005。采用成对样本t检验进行事后比较分析显示，扣球运动员、球、二传运动员、拦网运动员彼此之间均差异极显著或极端显著（P≤0.01或P≤0.001）。说明高水平组各个兴趣区的注视比率均存在差异，其中“扣球运动员”的注视比率（31.48%）较高，其次是“球”（22.38%）和“二传运动员”（11.34%）。

在低水平组中，兴趣区的简单效应极端显著，F（3，27）＝38.049，P＜0.0005。采用成对样本t检验进行事后比较分析显示，扣球运动员、球分别与二传运动员和拦网运动员之间均差异极端显著（P≤0.001），扣球运动员和球、二传运动员和拦网运动员之间均差异不显著（P＞0.05）。说明低水平组“扣球运动员”（33.65%）和“球”（31.22%）的注视比率较高，“二传运动员”（11.34%）和“拦网运动员”（6.80%）的注视比率相对较低。

图2 扣球过程中各兴趣区注视比率（%）的分布图

在“扣球运动员”和“拦网运动员”区域，运动水平的简单效应均不显著（P＞0.05）；在“球”和“二传运动员”区域，运动水平的简单效应显著或极显著（P≤0.05或P≤0.01）。说明高水平组和低水平组在“扣球运动员”和“拦网运动员”区域的注视比率不存在差异，在“球”和“二传运动员”区域的注视比率存在差异。同高水平组相比，低水平组“球”的注视比率较高、“二传运动员”的注视比率较低。

兴趣区的注视比率可反映被试的注视分配情况，从上述结果可以看出，在对扣球方向进行预判时，高水平组除了主要注视“扣球运动员”外，还注视“球”和“二传运动员”，而低水平组主要注视“扣球运动员”和“球”；与高水平组相比，低水平组对“球”的注视较多而对“二传运动员”的注视较少。

3.2.2.2 扣球运动员各兴趣区注视比率的比较

不同水平排球运动员对扣球运动员各兴趣区的注视比率（表4）。将兴趣区作为组内变量（组间变量为运动水平）进行重复测量方差分析显示：兴趣区的主效应极端显著，F（3，54）＝73.211，P＜0.0005；运动水平的主效应不显著，F＜1；兴趣区与运动水平的交互作用显著，F（1，18）＝11.257，P＜0.0005。

表4 扣球运动员各兴趣区的注视比率一览表 （%）

由于兴趣区与运动水平的交互作用显著，进一步简单效应检验显示（图3）：

在高水平组中，兴趣区的简单效应极端显著，F（3，27）＝81.252，P＜0.0005。采用成对样本t检验进行事后比较分析显示，手臂、躯干分别与头部和腿部之间均差异极端显著（P≤0.001），手臂和躯干差异不显著（P＞0.05）。说明高水平组对扣球运动员的“手臂”（11.48%）和“躯干”（10.50%）的注视比率较高，对“头部”（4.84%）和“腿部”（0.82%）的注视比率较低。

在低水平组中，兴趣区的简单效应极端显著，F（3，27）＝19.685，P＜0.0005。采用成对样本t检验进行事后比较分析显示，手臂、头部、躯干分别与腿部差异极端显著（P≤0.001），手臂、头部、躯干彼此之间差异不显著（P＞0.05）。说明低水平组在“手臂”、“头部”、“躯干”的注视比率相对较高但不存在差异。

在“手臂”、“头部”、“躯干”区域，运动水平的简单效应显著或极显著（P≤0.05或P≤0.01），在“腿部”区域运动水平的简单效应不显著（P＞0.05）。

图3 扣球运动员各兴趣区注视比率（%）的分布图

说明高水平组和低水平组在“手臂”、“头部”、“躯干”区域的注视比率存在差异，在“腿部”区域的注视比率不存在差异。同高水平组相比，低水平组“手臂”和“躯干”的注视比率较低，“头部”的注视比率较高。

兴趣区的注视比率可反映被试的注视分配情况，从上述结果可以看出，在对扣球方向进行预判时，高水平组主要注视扣球运动员的“手臂”和“躯干”，而低水平组注视区域不明显；与高水平组相比，低水平组对扣球运动员的“手臂”和“躯干”注视较少，而对“头部”区域注视较多。

4 讨论

4.1 预判的反应时、准确性

本研究采用E-Prime 2.0实验设计系统进行扣球视频呈现，要求被试观看从后排防守视角录制的动态扣球视频场景，并尽可能快速而又准确地预判扣球运动员扣球的方向。结果显示，高水平组预判的反应速度快，准确率高，该结果与研究假设一致。

当前研究发现，运动专家具有知觉优势，主要表现为预判反应速度快，准确率高。如Jones（1978）使用时间阻断技术考察了优秀网球运动员和初学者预判发球落点的能力，结果显示，在击球后1/8s时定格的情况下，优秀运动员预判发球落点的正确率比初学者高［13］；Bard和Fleury（1981）利用眼动测试技术考察了冰球守门员预判的特点，结果显示，优秀守门员和初学者都努力地将视觉固定在球杆和球上，但无论是在大力射门还是在小动作射门的情况下，优秀守门员盯球的次数都比初学者少，且防守动作却比初学者做的早、做的快［10］。本研究的结果与这些研究一致，优秀运动员之所以预判的反应速度快、准确率高，主要得益于长期的专业化训练，即专项知识经验的积累是运动专家认知优势形成的主要原因［12］。在比赛过程中，运动员需要不断分析处理各种有关或无关的信息，及对不完整的信息或先行信息进行加工，此时需要利用自身的比赛经验和专业知识对众多信息进行合理有效的整合、加工，并不断地调整自己的注意范围，当知识经验储备越丰富时，也就越容易将对手的动作识别出来［5］。

4.2 预判时的眼动特征

本研究采用眼动记录技术对被试的预判过程进行分析，结果显示，在对扣球方向进行预判时，高水平组注视数量少，眼跳距离大，该结果与研究假设一致。由于高水平运动员拥有足够的专业知识及丰富的比赛经验，以致他们能够动用更多的资源对当前诸多信息进行合理有效的整合判断，从而有选择性地对重点信息进行捕捉和加工，于是他们能够通过较少的注视数量来完成预判过程。高水平组眼跳距离大，说明他们注视范围大，视野较为开阔，一次注视可获取较多的信息。张学民（2008）研究发现，观看排球比赛图片时，高水平运动员的注视范围较广，注视点少而分散，在重要信息区内都有较多的注视点［7］。本研究采用动态视频材料得到了类似的研究结果，即高水平组在预判过程中注视数量少，眼跳距离大，注视轨迹简单、清晰；而低水平组在预判过程中注视数量多，眼跳距离小，注视轨迹分散、复杂。在其他项目的眼动研究中也得出了类似的结论［2，14］。

视觉搜索的过程就是通过注视运动情境中各个区域（部位）的信息，提取出有价值信息的过程，进而对这些提取出来的信息进行认知加工，以便做出下一步的选择［8］。为此，能否注视到有效的信息区域是预判的关键。本研究通过对扣球过程各兴趣区的注视比率进行分析，用以了解被试对扣球过程的注视分配情况。结果显示，在对扣球方向进行预判时，高水平组除了主要注视“扣球运动员”外，还注视“球”和“二传运动员”，而低水平组主要注视“扣球运动员”和“球”；与高水平组相比，低水平组对“球”的注视较多而对“二传运动员”的注视较少。由此可见，高水平组除了将“扣球运动员”作为主要的信息源外，还将“二传运动员”作为了重要的信息源。也就是说，高水平组除了关注扣球运动员的动作外，还对场上情况和对方的战术意图比较关注（二传运动员是战术组织的核心）。由于高水平组运动员专项知识丰富，注视到了有效的信息区域，所以在预判时速度快、准确性高。而低水平组主要是将“扣球运动员”和“球”作为信息源，且对“球”的信息关注较多而对“二传运动员”的信息关注较少。扣球运动员的动作和球这两种线索只是对球路判断的一般性策略，由于忽视了二传运动员的信息（即场上情况和对方的战术意图），从而影响了预判的速度和准确性。

通过对扣球过程各兴趣区进行分析发现，无论是高水平组还是低水平组，“扣球运动员”均是主要的信息源。进一步对扣球运动员各兴趣区进行分析，结果显示，在对扣球方向进行预判时，高水平组主要注视扣球运动员的“手臂”和“躯干”，而低水平组注视区域不明显；与高水平组相比，低水平组对扣球运动员的“手臂”和“躯干”注视较少，而对“头部”区域注视较多。由此可以看出，高水平组将扣球运动员的“手臂”和“躯干”作为了主要的信息线索，而低水平组的信息线索不明显。由于低水平组对“球”的信息关注较多，从而导致了对扣球运动员的“头部”区域注视相对较多。通过对完整的比赛扣球视频进行分析发现：扣球运动员和球的空间位置关系影响着扣球方向，躯干对应的方向常是扣球的方向（因为向躯干对应的方向挥臂用力较为协调，扣出去的球力量大、速度快），当空间位置不合适时扣球运动员通常通过改变挥臂动作及手腕动作去调整扣球方向。由于高水平组经历过长期的专业训练，拥有丰富的专项知识储备，以至她们能够抓住重要的信息线索（扣球运动员的手臂和上体）对扣球方向进行预判［3］。

总之，本研究采用动态的比赛扣球场景作为刺激材料，使用眼动记录技术对防守运动员预判的视觉搜索过程进行测量与分析，探讨了优秀排球运动员预判的特征，为预判能力训练与指导提供了依据，即在对扣球进行预判时“怎么看、看什么”。在今后的研究中，一方面，可结合成像技术如fMRI、PET、NIR等对预判的神经机制进行进一步的探讨，另一方面，可尝试对运动员进行预判能力训练，用以提高比赛中的预判能力。

5 结论

在对扣球方向进行预判时，优秀排球运动员应做到：

1.预判的反应速度快，准确性高；

2.视野较为开阔，有效利用信息的能力较强；

3.除了关注扣球运动员的动作外，还对场上情况和对方的战术意图比较关注。

4.将扣球运动员的手臂和上体作为预判的重要信息线索。

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Research on Elite Volleyball Athletes’Characteristics of Anticipation—Taking“Smash”as Example

LIU Yun-zhou，ZHANG Zhong-qiu

Objective：To investigate the elite volleyball athletes’characteristics of anticipation when they defended，provide the basis for the ability to anticipate training and guidance.Method：The E-Prime 2.0was used to show volleyball smash videos and the eye tracking system was used to measure the anticipating process of defensive players according to expert-novice paradigm.Result：The elite athletes’response speed faster and response accuracy higher，less number of fixations and larger saccade distance，in addition to“attacker”as the main source of information，“setter”as an important source of information，the attackers’arms and upper body as important anticipating clues when they anticipate smash directions.Conclusion：The elite athletes have certain advantage of visual information processing when they anticipate，the results provided evidences of“how to look and what to see”when predicting smash directions.

volleyball；athletes；predict；smash；eye movement

G842

A

1002-9826（2012）04-0046-06

2011-12-28；

2012-06-18

刘运洲（1978-），男，湖北随州人，助理研究员，博士，主要研究方向为运动心理学/运动训练，Tel：（010）87182534，E-mail：liuyunzhou2005＠163.com；张忠秋（1963-），男，研究员，博士，博士研究生导师，研究方向为运动心理学。