排球运动员对扣球动作各期段图示眼动特征的实验研究

支二林，张文才

排球运动员对扣球动作各期段图示眼动特征的实验研究

支二林1，张文才2

运用实验仪器探索运动员眼动特征一直是运动心理学家不断研究的重要课题。研究证明，运用眼动记录仪能够及时、准确地记录运动员眼球运动的时间和空间特征，是反映运动员视觉特征的有效手段。采用ASL Eye Tracker 6000型眼动记录仪对不同水平排球运动员对扣球动作图示各期段眼动特征进行试验研究，力求探索排球运动员对排球扣球动作图示进行视觉搜索的内在认知规律，为排球运动科学训练、心理选材和技战术合理运用等方面提供理论借鉴与参考。结果发现：（1）高水平运动员在各期段的平均注视时间、总注视时间、平均眼跳距离、平均眼跳速度、瞳孔直径眼动指标都大于低水平运动员，高水平运动员注视点数量在击球准备期内大于低水平运动员。（2）高水平－低水平运动员的平均注视时间在击球准备期内对比差异显著、总注视时间在击球准备期和击球期内对比差异十分显著、平均眼跳速度在起跳期和击球期对比差异显著、注视点数量在击球准备期内对比差异显著、平均瞳孔直径在三个期段内对比差异十分显著。（3）高水平运动员判断正确率远远高于低水平运动员，对比差异十分显著。说明高水平运动员在长期的比赛和训练中，形成了快速、准确搜索动作特征信息的能力及对信息分析综合和正确决策能力。

排球运动员；不同期段；扣球动作图示；眼动特征

眼动分析技术就是利用眼动仪记录并分析运动员在观看运动情境过程中的多项眼动指标，进而揭示运动员大脑内部的加工过程和视觉认知规律。相关研究证明[1-4]，运用眼动记录仪能够及时、准确地记录运动员眼球运动的时间和空间特征，是反映运动员视觉特征的有效手段。近年来，眼动记录法被广泛应用于各种球类运动项目的研究，为教练员进行指导训练提供科学的理论依据。廖彦罡等[2]采用专家-新手的对照研究范式，采用眼动技术对专家运动员、一般运动员和新手在中央和外周运动情境信息加工的眼动规律进行了研究，探讨了不同类型运动信息加工的眼动规律。张学民等[3]从视觉搜索、视觉知觉、选择注意、运动情境等角度来考察运动员的眼动特征和规律，综合各种眼动和行为指标探讨运动中的视觉眼动规律。在排球以及其他球类比赛中，由于比赛情境复杂、瞬息万变，需要运动员快速进行决策反应，积极迅速捕捉到重要信息，及时采取对策和调整战术策略。因此，对于排球运动员视觉信息的获取具有十分重要的作用[4]。本研究将排球运动员的扣球过程按照技术动作特点，分为起跳期、击球准备期和击球期3个期段，分别截取动作图示作为试验材料，连续呈现给被试。利用先进的眼动记录仪记录不同被试观察排球扣球不同期段的视觉搜索和注视信息，找出不同水平排球运动员在扣球动作的认知过程中各项眼动指标的差异，探索运动员视觉搜索的内在认知规律，从而完善和丰富运动心理学理论，为排球运动科学训练、心理选材和技战术合理运用等提供理论借鉴与参考。

1 试验对象与方法

1.1 试验对象

研究对象包括高水平组和低水平组，高水平组选取24名某体育学院排球专业特招生，均参加过国家级比赛，为国家一级运动员，平均年龄22.1岁，男12人，女12人。低水平组选取24名某大学排球选修课的普通大学生，平均年龄20.9岁，男12人，女12人。每名被试应先了解试验具体内容，积极配合试验测试，独立在实验室内完成试验，且视力和矫正视力水平正常。

1.2 研究方法

1.2.1 眼动试验法 （1）试验仪器。本试验采用美国ASL公司生产的ASL Eye Tracker 6 000型眼动记录仪，采样速率为120 Hz，17英寸液晶显示器，1 024×768分辨率，刷新率为100 Hz，1台显示器向被试呈现刺激材料，另一台电脑用于主试观察和记录被试眼动数据。整个试验在光线适度的实验室内完成，无外界环境干扰。

（2）试验材料。按照排球扣球动作要领，对整个排球扣球动作各期段进行划分，将运动员从起跳到身体向上运动，两臂配合上摆阶段定为起跳期；将运动员在空中挺胸展腹，上体右转，右臂向后上方抬起，身体成反弓形阶段定为击球准备期；将上肢挥臂，成鞭甩动作向前击球，手掌包球击出阶段定为击球期。把一个连续的排球扣球动作按照动作结构特点分成3个动作期段，按照每个动作期段的特点选出3张图片，根据排球场地运动员6个站位制作6套不同落点的试验材料。分别将试验材料形成专家问卷，运用特尔菲法进行专家评定，共选取运动心理学方面专家12人，经过3轮专家评定，本试验材料得到专家的认可，同意率在80%以上。

（3）呈现时间。编制好的排球扣球动作图示在电脑屏幕上连续呈现，每张图示呈现2 s，2张图示中间有0.5 s的空白屏幕间隔（程序自动填加），全部试验材料都按此方法呈现。

（4）试验任务。被试在观察排球扣球动作图示时，要注意力高度集中，视线不要移动到电脑屏幕以外，并注意观看排球运动员的扣球动作和判断排球落点的位置。

（5）试验过程。练习阶段：将被试头部固定在U形托额架上，佩戴眼动记录仪并调试瞳孔监视器位置，当被试视觉追踪系统校正准确后进行9点定位；眼校准结束后，播放演示性试验材料，并告知被试注意观看动作图片并判断排球落点，当被试完全了解试验过程后开始正式试验。正式测试阶段分为2种形式，第1种是分别对高、低水平组被试进行整套试验测试，每组被试者分别观察6套不同扣球落点的试验材料，每套试验材料有9张完整的排球扣球动作图片，当被试每次看完1套排球扣球动作图示后，立刻口头报告自己判断排球可能落到几号位，然后对全部被试的288个判断排球落点按照试验设计进行正确率统计分析；第2种是，将每套试验材料分为起跳期、击球准备期和击球期，每期3张图片，被试在观察各期段图片后立刻口头报告自己判断的排球落点，每个期段全部被试将获得288个判断排球落点数据，然后按照试验设计对数据正确率进行统计分析。眼动仪会在被试注视期间自动记录其眼动特征，并对其眼动各指标进行数理统计。

1.2.2 数理统计法 使用Eye-Tracker 6 000 Data Analysis数据处理软件导出眼动数据，分别采用T检验和卡方检验等统计学方法，全部试验数据用SPSS15.0软件进行处理。

2 结果与分析

2.1 高、低水平运动员行为指标结果及对比分析

高水平和低水平运动员判断正确率差异具有统计学意义，高水平运动员对于排球扣球落点判断的正确率远远高于低水平运动员（见表1）。说明，高水平运动员通过长期的比赛和训练，快速、准确搜索动作特征信息的能力和对信息分析综合、正确决策的能力远远高于低水平运动员，因而表现出较高水平的正确判断排球扣球落点的认知能力。

表1 高、低水平运动员行为指标正确率X2检验（n=24）Table1 High-low level athletes correctness of behavior index byX2test（n=24）

在起跳期，高水平和低水平运动员判断扣球落点正确率差异不具有统计学意义，反映出运动员观察从起跳到身体向上运动，两臂配合上摆阶段的动作信息不能作为准确判断扣球落点的心理学依据[5]。从击球准备期来看，高水平和低水平运动员判断扣球落点正确率差异具有统计学意义，说明高水平运动员在此期段能够快速、准确地收集有用的动作结构信息，为正确判断排球扣球落点奠定良好的认知基础。从击球准备期的平均注视时间、总注视时间、注视点数量、平均瞳孔直径4项指标对比来看，高水平运动员的认知能力明显优于低水平运动员。可见，在此期段运动员的行为指标和眼动指标的相关性具有生态学效度。从击球期来看，高水平和低水平运动员判断扣球落点正确率差异具有统计学意义（见表2）。可以认为，击球期是判断扣球落点十分重要的时期，也说明高水平运动员在观察击球瞬间时，会根据自己已有的技术经验对扣球动作结构的技术特点、力学特征和生物学特征进行综合快速地认知加工，这也是高水平运动员判断扣球落点正确率明显高于低水平运动员的重要因素。ABERNETHY[6]以排球运动员为被试的试验中发现，预测发球的方向和落点关键时间在手与球接触前的75～165 ms，尤其是手与球接触的那一刻对预测球的落点至关重要。

表2 高、低水平运动员各期段行为指标正确率X2检验（n=24）Table2 High-low level athletes correctness of behavior index by X2test in different phases（n=24）

2.2 不同水平排球运动员眼动特征对比分析

2.2.1 不同期段平均注视时间比较 平均注视时间长短反映的是被试对认知材料加工的程度，具体反映刺激材料在大脑中形成视觉表象的清晰度和稳定性的特征。高水平和低水平运动员在击球准备期平均注视时间对比差异具有统计学意义，专家级运动员明显长于新手级运动员，起跳期和击球期两者对比差异不显著（见表3）。

表3 高、低水平运动员不同期段平均注视时间对比分析/s（n=24）Table3 Comparative analysis of high-low level athletes average fixation time in different phases/s（n=24）

2.2.2 不同期段总注视时间比较 总注视时间是，在认知材料呈现的过程中各注视点注视时间的总和，它反映被试对刺激材料信息搜索的总体数量，并影响到认知材料信息的加工质量。高、低水平运动员在击球准备期和击球期2个期段内对比差异均具有统计学意义，专家级运动员明显长于新手级运动员，在起跳期内两者对比差异无统计学意义（见表4）。

表4 高、低水平运动员不同期段总注视时间对比分析/s（n=24）Table4 Comparative analysis of high-low level athletes total fixation time in different phases/s（n=24）

2.2.3 不同期段平均眼跳距离比较 眼跳距离，指从一次注视结束开始转移到下一次注视之前眼睛跳跃的距离，通常用度数表示，眼跳距离是衡量被试注视广度的一个指标。高、低水平运动员各期段平均眼跳距离对比差异不显著（见表5）。

表5 高、低水平运动员不同期段平均眼跳距离对比分析/（°）（n=24）Table5 Comparative analysis of high-low level athletes average saccade distance in different phases/（°）（n=24）

2.2.4 不同期段平均眼跳速度比较 眼跳速度，是指从一个注视点到下一个注视点视觉搜索时间的长短，它反映被试者大脑神经细胞兴奋与抑制转换能力。高水平运动员在3个期段平均眼跳速度均快于低水平运动员，其中，在起跳期和击球期平均眼跳速度对比差异具有统计学意义（见表6）。

表6 高、低水平运动员不同期段平均眼跳速度对比分析/ms（n=24）Table6 Comparative analysis of high-low level athletes average saccade speed in different phases/ms（n=24）

2.2.5 不同期段注视点数量比较 注视点数量反映了被试的注视加工策略以及注视材料的难易程度。高、低水平运动员在击球准备期注视点数量对比差异具有统计学意义，高水平运动员明显多于低水平运动员，在起跳期和击球期两者对比差异不显著。

表7 高、低水平运动员不同期段注视点数量对比分析（n=24）Table7 Comparative Analysis of high-low level athletes fixation point number in different phases（n=24）

2.2.6 不同期段平均瞳孔直径比较 瞳孔直径大小的变化反映了被试在观看图片过程中心理负荷的量化指标，认知加工的紧张程度越高，对注视的区域越有兴趣，被试的瞳孔直径也就越大。高、低水平运动员在3个期段内平均瞳孔直径对比差异具有统计学意义，高水平运动员明显大于低水平运动员。

表8 高、低水平运动员不同期段平均瞳孔直径对比一览表/μm（n=24）Table8 Comparative analysis of high-low level athletes average pupil diameter in different phases/μm（n=24）

2.3 不同期段各项眼动指标特征对比分析

高水平运动员在各期段的平均注视时间和总注视时间都长于低水平运动员，而且在3个期段内都呈现递增趋势。其中，平均注视时间在击球准备期内对比差异显著，总注视时间在击球准备期和击球期内对比差异十分显著。从3个期段的平均注视时间和总注视时间长短的比较可以看出，在击球期注视时间最长，击球准备期次之，注视时间的长短反映被试者对刺激材料外部特征在大脑中呈现视觉表象的清晰度和稳定性程度，也影响对刺激材料的储存质量和提取速度。高水平运动员在观察排球扣球图示过程中，能够快速获取重要的有用信息，并对这一信息的时空特征进行较长时间的注视，在大脑中留下较清晰、完整的视觉表象痕迹，为动作信息的评价和快速提取奠定了良好的基础。

高水平运动员平均眼跳距离在各期段都大于低水平运动员，反映出高水平运动员注视排球扣球动作结构内容较多，为获得更多的材料信息和准确加工排球扣球动作变化特征提供了可能。另外，从3个期段平均眼跳距离数据比较中得知，高水平运动员平均眼跳距离呈现逐渐递减的趋势（见表5）。在击球期注视的眼跳距离最短，可以认为，在排球扣球击球期这一判断关键期，高水平运动员能够较为稳定地去搜索扣球动作中的重点区域，同时表现出注视点数量减少（见表7）、注视距离缩小，反映出高水平运动员对于动作结构的认知模式具有较好的生态学效度。

高水平运动员的平均眼跳速度快于低水平运动员，在起跳期和击球期差异对比显著，这反映了高水平运动员视觉搜索经验丰富，大脑神经细胞兴奋与抑制的转换速度快，具有较为成熟的认知加工模式，而低水平运动员眼跳速度较慢，反映对排球扣球动作视觉搜索模式不够完善。高水平运动员在击球期平均眼跳速度最快，说明高水平运动员在排球扣球动作结构认知的关键阶段（击球期）能够快速、有效地搜索较多的材料信息特征，具有在单位时间内完成较大工作量的能力，为提高信息的客观性水平和快速判断动作特征提供了良好的条件。

高、低水平运动员在3个期段内注视点数量变化均呈现递减趋势，但在击球准备期内，高水平运动员注视点数量明显多于低水平运动员（见表7）。从击球准备期动作图示看到，运动员上肢经历了前摆和后引2个动作变化，同时右肩关节经历由前到后、由低到高的运动过程，上肢运动变化幅度较大，需要对动作信息进行多次的视觉搜索。高水平运动员在击球期内注视点数量较少，说明高水平运动员在不同期段内视觉搜索次数更具有合理性和针对性，体现了高水平运动员较为成熟的认知加工策略。

高、低水平运动员在3个期段内瞳孔直径均呈现递增趋势，说明随着排球扣球动作进程的深入，被试的认知加工紧张程度逐渐提高，注意力越发集中。另外，高水平运动员在3个期段内瞳孔直径变化都大于低水平运动员，尤其是在击球期，平均瞳孔直径最大。因而可以认为，高水平运动员在观察排球扣球动作时，视觉搜索的注意强度较高，对动作的关键信息搜索范围的增加，在大脑中对观察动作的表象会留下深刻的痕迹，有利于对动作结构的时空特征及动作顺序进行准确的认知加工，从而达到正确判断排球落点的目的。

3 结 论

（1）高水平运动员对于排球扣球落点的判断正确率远远高于低水平运动员，说明高水平运动员具有快速、准确搜索动作特征信息的能力和正确决策的能力。

（2）高水平运动员在起跳期内，对排球扣球落点的判断正确率与低水平运动员的差异不具有统计学意义，高水平运动员在击球准备期和击球期判断落点的准确率优于低水平运动员，击球期是判断扣球落点准确性的重要时期。

（3）高水平运动员在各期段的平均注视时间和总注视时间都长于低水平运动员，而且在3个期段内都呈现递增趋势，说明高水平运动员获取动作信息量大、质量水平高、视觉表象深刻的认知特点。

（4）高水平运动员平均眼跳距离在各期段都大于低水平运动员，在击球期注视的眼跳距离最短，说明高水平运动员对于动作结构的认知具有较好的生态学效度。

（5）高水平运动员的平均眼跳速度快于低水平运动员，在起跳期和击球期差异对比显著，反映出高水平运动员视觉搜索经验丰富，大脑神经细胞兴奋与抑制的转换速度快，具有较为成熟的认知加工模式。

（6）在击球准备期，高水平运动员注视点数量明显多于低水平运动员，说明高水平运动员在不同期段内视觉搜索次数更具有合理性和针对性，已经掌握较为成熟的认知加工策略。

（7）高水平运动员在3个期段内瞳孔直径变化都大于低水平运动员，尤其是在击球期平均瞳孔直径最大，说明高水平运动员具有视觉搜索的注意强度高、信息搜索范围广，视觉表象深刻的认知加工能力。

[1]李安民，李晓娜.乒乓球运动员发球落点判断过程中视觉搜索的眼动特征[J].上海体育学院学报，2011（2）：15-18.

[2]廖彦罡，张学民，葛春林.不同水平排球运动员对视野中央和外周信息加工的眼动规律[J].西安体育学院学报，2011，3（1）：102-106.

[3]张学民，葛春林，廖彦罡.普通大学生与运动员视觉选择注意的对照研究[J].体育科学，2005，12（3）：22-251.

[4]王恒，熊建萍.不同运动水平男大学生观察排球扣球视频的眼动特征[J].体育学刊，2010，10（7）：77-81.

[5]熊建萍.男排运动员观看拦网运动情景的眼动特征分析[J].北京体育大学学报，2011，3（5）：132-135.

[6]ABERNETHY B.Anticipation in squash：differences in advance cue utilization between expert and novice players[J].J Sport Sci，1990，12（8）：17-34.

Experimental Research on Different Periods of Eye Movement Characteristics for Smashing Action Graph by VolleyballPlayers

ZHI Erlin1，ZHANG Wencai2
（1.SchoolofPE，NortheastNormalUniversity，Changchun130000，China；2.JilinInstituteofPhysicalEducation，Changchun130022，China）

It has been an important topic which sport psychologists keep studying to use scientific laboratory apparatus to search for athletes’eye movement features.According to the research，volleyballers’eye movement timing features and spatial features can be accurately recorded instantly by using the eye movement recorder，and the eye movement recorder is an effective instrument to reflect volleyballers’visual features.In this research，the ASL Eye Tracker 6000 was used for research on the visual search focus point and eye movement features in smashing action graph of volleyball players of different skill levels，try to explore the intrinsic cognitive rules of visual search in the volleyball smashing movement graph by volleyballers，and providing theoretical references for scientific training in volleyball playing，psychological selection and proper use of skills and tactics and others.It is found that（1）the average fixation time，total fixation time，the average saccade distance，the average saccade speed and the diameter of the pupil of eye movement indices in each period of high-lev⁃el athletes were higher than the low level athletes.The fixation point number of high level athlete in the address period was larger than that of the low level ath⁃letes.（2）the average fixation duration of high level and low level players in different period ball contrasted significantly，total fixation time on the ball and the ball between period was very significant，the average saccade speed difference in the take-off phase and a phase contrast significantly，the fixation point num⁃ber in the ball during the period，the average contrast significantly difference the pupil diameter in the differences between the three period contrast is quite significant.（3）the judgment correctness of high-level volleyball players was significantly higher than that of low-level with significant difference.It means that high-level volleyball players have acquired the ability to visually search for action information stably，accurately，and effectively and the ability to quick⁃ly process information and make correct decisions.

volleyball players；different periods；smashing action graph；eye movement characteristics

G 842；G 804.8

A

1005-0000（2014）01-029-04

2013-09-27；

2013-12-23；录用日期：2013-12-24

支二林（1956－），男，吉林长春人，教授，研究方向为体育运动心理学。

1.东北师范大学体育学院，吉林长春130000；2.吉林体育学院，吉林长春130022。