视觉刺激对乒乓球运动员决策能力的影响

冯 狄，李尚滨，陈永欣

（哈尔滨工程大学体育部，黑龙江哈尔滨150001）

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视觉刺激对乒乓球运动员决策能力的影响

冯 狄，李尚滨，陈永欣

（哈尔滨工程大学体育部，黑龙江哈尔滨150001）

采用基于视觉刺激的训练方法来提高乒乓球运动员的决策和反应能力。把参与测试的运动员按照技能分成专家组、中等组和新手组3个组别。测试者要参加每周1次训练，连续10周，最终发现测试者的变化和认知表现。结果发现所有组别的参与者都有不同程度的提高，特别是新手和中等组。因此，研究表明基于视觉刺激的训练方法能够有效帮助运动员提高认知技能，特别是反应判断及决策能力。

视觉刺激；决策能力；乒乓球

视觉能力（Visual-skill）是指大脑对眼睛传递信息接受与反馈的能力。有研究表明，运动员的运动水平与视觉能力有关，运动成绩越优异，其运动视觉水平也越高。对于运动员来说，高超的竞技水平更是与出众的视觉技能息息相关。在过去的十年间，许多研究表明，如果视觉信号传递不够准确迅速，就会影响大脑的判断从而使身体的反应性下降，导致无法最大限度地发挥竞技水平。过去，人们以为只有射击一类的运动才要求运动员有非凡的视觉能力。现在，大家意识到，几乎所有的运动项目都需要良好的视觉能力，而且他们的要求也各不相同。许多执拍类运动员的视觉能力研究表明，良好的视觉线索捕捉能力对于提高运动员的认知技能有极大帮助。例如，在板球运动研究中，Renshaw＆Fairweather利用视觉线索研究运动员面对不同类型的投手是怎样区别千变万化的投球方式。如果你的眼睛只能看到静止的球，而不能准确跟踪高速运动的球的轨迹，是不可能发挥你所有潜能取得好成绩的，因此要求运动员有良好的动态视觉、视觉跟踪和深度感知的技能［1］。在壁球运动研究中，Abernethy等在一系列的利用视觉线索的训练研究中表明，视觉线索对运动员起着重要作用［2］。在羽毛球和网球运动研究中，Abernethy等认为，视觉线索对技术提高有巨大帮助。由于球在运动中的状态不同，网球选手需要具备深度感知技能从而准确地判断出球的落点和速度，而羽毛球运动员则需要卓越的动态视觉和视觉跟踪技能，以时刻追踪快速运动中的球［3-4］。以上研究表明，通过训练，运动视觉能力是可以提高的。旧金山大学心理学家本得明·里贝特博士研究发现，缩短思维时间就可以缩短反应时间。瞬间决策能力需要快速思维的能力和事先良好的准备。根据瞬间决策的思维特点，笔者选取乒乓球项目为研究切入点，因为乒乓球运动员的击球呈现出千变万化的旋转和速度，这就需要运动员具备快速的反应和灵敏地做出选择并实施技术的能力。因为提高运动员的反应决策能力要比提高运动员的技能、体能（力量、速度、灵敏等）难度大很多，所以找出一种既能发展运动员的反应决策能力，又可以发展技能的训练方法显得尤为重要。本研究通过视觉刺激这一新型的训练方法，旨在探索视觉刺激训练对乒乓球运动员的认知反应决策能力的影响效果及其原因。

1 研究方法与实验设计

研究假设是不同组别的乒乓球运动员在专项身体素质和认知决策能力方面存在差异。运用判别分析的方法检测运动员的分组是否正确，其次运用重复方差分析，通过10周的训练实验，检验不同组别运动员在决策预判能力方面是否有差异和提高。

1.1 研究对象

专家组被试人员来自黑龙江省队一队，中等组被试来自黑龙江省队二队，新手组被试来自哈尔滨市体校乒乓球初学者。被试人员视力全部正常（表1）。

表1 被试情况统计（±S）

性别N 年龄／岁 运动年限／a女男专家组10 4 6 19.82±2.81 11.22±2.92中等组10 3 7 19.72±1.88 8.07±1.91新手组10 7 3 12.32±2.16 1.58±0.36总体30 14 16 15.95±2.28 7.03±1.02

1.2 实验设计

运用澳大利亚科研人员（Huynh and Bedford）开发的认知技能学习系统，该系统可在任意个人计算机上安装操作。它的主要功能就是检测被测人员在观看乒乓球比赛的环境下的落点判断技战术决策能力。实验采用3（运动水平）×10（学习进程）混合实验设计。运动水平为组间变量，学习进程为组内变量，视觉刺激水平为自变量。所有视频录像问答题经过专家判别分成高、中、低3类难易程度，实验开始初期播放难度低的视频，中期播放难度中等视频，后期播放最高难度的视频。所有被试进行为期10周的基于录像的专项情境训练，每周1次，每次实验总分是20分，每次大约30min，训练对被试乒乓球技战术策略、落点判断和反应时间进行测试。被测人员要求观看不同的比赛片段，在每个片段结束之后，要求被测人员回答接下来可能采用的技术（例如正手拉）和球的落点（1，2，3，4，5，6区）（图1）。

实验得分＝（总分20分-错误的得分），其中，正确得分为被试正确判断击球落点和正确地预判对手的战术意识。系统将对反应时间和正确得分进行记录，有研究发现，进攻时乒乓球的飞行时间大约在0.5+0.08，因此回答每个问题的用时不能超过0.5s，超过时间限制系统将自动剔除无效操作。

图1 落点区域示意图

此外，实验还根据3组运动员的专项身体素质（移动换球、双摇跳绳）和认知能力得分这些指标判别运动员属于哪一级别的选手。夏慧敏对国家队男子运动员的专项身体素质研究表明运动员的移动换球和双摇跳绳这两项的专项能力与该运动员的技战术能力相关性最大，因此实验采用这两项指标作为判别因子［5］。移动换球要求运动员在规定时间内（1 min）把球从球台的一侧逐个移动到球网对面的另一侧，考察运动员的步法移动速度能力；双摇跳绳测试运动员1 min内完成双摇的次数，考察运动员的耐力和手臂、手腕力量。

1.3 视觉材料

所有实验用视频素材取自于奥运会、世锦赛和世界杯单打比赛，并使用ADOBE PREMIERE软件对比赛视频进行剪辑制作，将问答部分的视频的球身部分去除，其他画面保留。系统将对反应时间和认知得分进行记录，每个落点和技、战术应用都有与之相应的按键。

1.4 测试步骤

实验采用单独测试的方法，即在只有主试和被试的独立环境中进行，每次实验在每周六的上午9点开始，测试房间是3个封闭且周围安静的教室，窗户被窗帘遮光，室内开灯，光线充足，被试头戴耳机端坐于测试计算机面前，所有被试被随机分配到3个房间进行测试，避免无关因素影响测试结果。测试首先介绍实验的要求，单个被试依次进行测试。被试按回车键开始，电脑屏幕会出现导语，“欢迎参加本次训练，请认真观看视频片段，并在片段画面停止后回答问题”。被试人员按回车键开始，屏幕会出现导语，“请根据播放画面预测运动员击球落点及使用的技战术”，比赛片段也从2 s～30 s不等，每个片段之后有1个问题需要回答，回答正确得1分，满分20分。此外，被测人员要参与每周1次连续10周的实验，检测包括他们的战术意识、落点判断及反应时。为避免练习效应，在10周实验里，同一问答视频只会让被试回答1次，不会出现第2次。

1.5 数据处理与分析

运用系统自带的运行程序记录被试的战术选择、反应时与得分。运用DataAid对数据进行初步筛选和处理，对无效数据进行剔除。使用SPSS 17.0统计软件进行数据处理与分析，以视觉刺激为自变量，以10周的认知决策得分为因变量进行重复方差分析，主效应后采用LSD事后检验方法进行方差分析后的多重比较，显著性水平为P＜0.05。

2 结果

对专家组、中等组、新手组进行判别分析，根据因变量运动素质因素（移动换球／个，双摇跳绳／次），认知能力获得因素（落点／分数，技术类别／分数，反应时／秒），采用维尔克斯进行逐步判别。

表2 线性判别函数的标准化系数

前5个阶段分别进入变量X1，X2，X3，X4，X5。结果表明，变量逐步选取后，便可计算对应的标准典型判别函数。第一线性典型判别函数为F1＝0.7523X1-0.0488X2+0.6439X3+0.4511X4+ 0.8993X5。最终依据贝叶斯准则对样品进行判别，符合率达73.3%（Wilks’Lambda＝0.36，P＜0.001），可以表明判别函数有显著效果（表2、表3）。再通过重复方差分析，检验10周的实验训练效果情况。正态假设检验、齐性检验和球度检验全部符合统计学要求（表4、表5）。结果表明，运动进程主效应显著（表6），P＜0.001，组别的主效应显著（表7），P＜0.001，组别和运动进程的主效应交互作用显著（表6），P＜0.001。图2表明3组运动员通过10周的训练认知决策能力不同程度得到提高。

3 讨论

3.1 不同组别运动员身体素质指标判别分析 通过判别分析检验（表3），实验分组准确率达73.3%。不同组别运动员的专项身体素质与认知决策能力得分确实存在差异，研究假设成立。运用身体素质和认知决策能力得分的指标来判别运动员的运动水平等级的判别模型能够比较直观清晰、综合地获得运动素质水平的反馈信息，该结果有助于教练员和训练人员使用视觉线索训练结合传统的训练方法开发新的训练方法，提高运动员的技战术及体能。

表3 3组被试判别分析

表4 误差方差等同性的Levene检验

表5 M auchly的球形度检验

表6 主体内效应的检验

表7 组间内效应的检验

表8 LSD多重比较

图2 不同组别认知决策能力得分变化（10周时间）

3.2 不同组别运动员的认知决策能力差异分析

LSD多重比较表明（表8），3组运动员之间认知能力都存在差异。重复方差分析表明（表9、图2），通过10周的训练3组选手的反应及决策能力均有不同程度提高，其中新手组提高幅度最为显著，其次为中等组，专家组最低。10周运动情境的视觉刺激训练增加了运动信息的区分度，形成了决策信息的知识结构，易化了信息加工过程，进而决策判断的绩效提高。3组被试经过了初期的视觉刺激训练，强化了已获得的知识，并使知识进行了内化，所以10周的训练在中后期得分进步幅度较大。根据Laberge的自动化理论，乒乓球动作的视觉刺激训练加快了中枢系统对动作特征的编码速度。当动作信息特征被呈现时，大脑就会对动作特征进行区分，通过训练形成特定刺激的知识结构，以对此类刺激信息进行快速反应［6］。视觉刺激训练使刺激与反应之间的联系得到加强，刺激与反应模式形成自动化，使视觉信息与动作记忆的匹配速度加快。本研究中的3组被试，专家组经过长期的训练积累了许多实战经验，他们的认知系统中储备了大量的与实际相关的运动记忆，当视频信息出现时，大脑就会通过训练形成特定刺激的知识结构对信息进行区分，检索信息、提取信息，并做出动作反馈；中等组被试与乒乓球专家组对比，训练时间少于专家组，他们的比赛技战术及经验也少于专家组，所以，中等组被试的实战记忆信息存储要少于专家组，在进行信息反馈决策时，必然速度慢、反应准确性低；而新手组的信息储备中完全没有相似的实战范例，他们的信息加工只能依靠于视频刺激提供的场景进行判断，所以反应时间更长且准确性更低［7］。Bloqvist等研究认为，视觉刺激训练对新手的操作绩效的提高有作用。而中等组和专家组被试经过多年的学习，对于发球落点的判断已经形成风格，学习已经进入动作自动化阶段，同样的10周视觉训练对专家组来说效果没有新手显著，这是中等组操作绩效提高较慢，专家组没有显著性增加的一个重要原因［4］。

本文的研究结果进一步验证了关于视觉刺激训练对于认知能力学习的提高作用，这与Huynh and Bedford等人之前的研究保持了一致性。Huynh and Bedford等人认为基于视觉刺激的认知能力和决策能力训练有助于提高运动员掌握该项目的理论知识、项目理解和发球技术。他们认为基于视觉刺激方式的学习任务鼓励被试者无意识地去发展他们的认知决策能力，这也就是我们所说的内隐学习。本研究结果证明了运动认知技能可以通过内隐学习方式习得，而且在运动认知技能领域，内隐学习方式和其他学习方式相比有着无法比拟的优势：内隐学习不仅能长时间保持运动认知技能，而且学习时间越长，功效越好，对掌握更加复杂的运动认知技能，从时间上也短于传统的学习方法。这可能是内隐学习强化了学习者的专注能力，通过不断变化的环境条件，提高了各种应激条件的适应。在运动认知领域，落点和技术的判断属于知觉预期，即根据当前的技术动作来判断下一个将要发生的动作，这种判断是迅速的，而且是自动化的。所以通过视觉刺激训练，把学习者置身于不断变化的运动场景中，向学习者提供一些简单明了的视觉线索，突出要点，学习者就会自觉主动地掌握所学技能，并强化他们的意识，我们也就没必要浪费语言在他们练习时去问他们究竟“想到了什么，要去做什么”［8-10］。

表9 不同组别实验结果（组别×时间）

10周的实验表明，本方法适宜在运动员的早期训练阶段采用，效果最为明显。新手组的提高幅度最大，这可能与新手组的人员的运动经历较少有很大关系，他们的运动知觉能力相对空白，更容易受到实验因素的影响。而中高级组别由于接受了多年的传统学习，运动知觉意识相对固化，这与Master提出的理论基本一致。他认为把新手训练成行家，内隐学习效果优于外显学习［11］。

4 结束语

视觉训练实验表明，运动认知技能与反应决策能力完全可以从计算机辅助的视觉刺激训练中获得。运动知觉的视觉刺激训练方法在早期训练最为有效。运动水平越高其认知水平也越高，然而，运动水平越高受到视觉刺激训练的影响越小。本训练方法受场地条件制约，在训练场外进行练习，并可以由运动员自主控制训练过程，减少教练员训练工作任务。视觉训练方法可以应用在许多运动项目上，尤其是隔网执拍类项目。如果用在其他项目上，需要对实验方法进行修改。由于比赛人数和技战术差别的原因，此方法不适合用在集体球类项目上。

［1］I.Renshaw，M.Faruweather.Cricket bowling deliveries and discrimination ability of professional and amateurs batters［J］.Journal of Sports Science，2000，18（3）：951-957.

［2］B.Abernethy，J.M.Wood，S.Parks.Can the anticipatory skills of experts be learned by novices？［J］.Research Quarterly for Exercise and Sport，1999，70：313-318.

［3］B.Abernethy，D.J.Russel.Expert-novice differences in an applied selective attention task［J］.Journal of Sports Psychology，1987，9：326-345.

［4］M.Bloqvist，P.Lushtanen，L.Laakso.Comparison of two types of instructions in badminton［J］.European of Journal of Physical Education，2001，6：139-155.

［5］夏慧敏.我国优秀男子少年乒乓球运动员身体素质指标的测试分析［J］.中国体育科技，1999，35（9）：15-21.

［6］Laberge D.Perceptual learning and attention.In：Estes WKed.Handbook of Learning and cognitive processes［S］.4th.Hollsdale，NJ：Erlbaurn，1976：237-273.

［7］王小春.基于视觉线索遮蔽条件下的网球专家空间知觉预判：来自眼动与EPR的证据［J］.体育科学，2013，33（2）：38-46.

［8］章建成.现场与试验室情境下乒乓球运动员对发球旋转判断的比较研究［J］.天津体育学院学报，2012，27（4）：277-281.

［9］王丽岩.不同刺激呈现方式对乒乓球运动员视觉搜索特征的影响［J］.中国体育科技，2009，45（5）：32-39.

［10］王丽岩.不同视觉条件下乒乓球运动员发球视觉搜索特征的比较研究［J］.沈阳体育学院学报，2012，31（5）：59-63.

［11］Masters，R.S.W.Knowledge.Nerves and know-how：The role of explicit versus implicit knowledge in the breakdown of a complex motor skill under pressure［J］.British Journal of Psychology，1992，83：343-358.

责任编辑：刘红霞

Effect of Visual Stimulus on Decision-M aking Ability of Table Tennis Players

FENG Di，LIShangbin，CHEN Yongxin
（Department of Physical Education of Harbin Engineering University，Harbin 150001，Heilongjiang，China）

In this article，the authors utilize visual based program to develop table tennis players’reaction of judgment and decision-making ability.Theparticipantswere classified into 3 groups（beginners，intermediate and advanced groups）.Participants from professional teams are served for once aweek in 10 week’s experimentation，to examine the changes in cognitive performance.Results indicated an improvement w ith all groups，specifically the beginner group.This study demonstrates the effectiveness of visual based training in table tennis，especially in improving the cognitive skills such as reaction of judgment and decision-making ability.

visual stimulus；decision-making ability；table tennis

G804.86

：A

：1004-0560（2014）06-0113-05

2014-06-10；

2014-09-21

哈尔滨工程大学中央高校基本科研业务费资助（HEUCF131604）。

冯 狄（1981—），男，讲师，硕士，主要研究方向为体育计算机应用与技战术数据分析。

陈永欣（1960—），男，教授，学士，主要研究方向为体育教育训练学。