眼动在网球领域的科学发展研究

赵月 徐世龙 王亚莹（北京体育大学 北京 100084）

1、引言

早在19世纪，通过观察人的眼球运动来研究人的心理活动的方法就出现了。20世纪初开始进行眼动仪的研制，现已在学术、医学、工程、消费、运动等领域取得巨大的成就。相比之下眼动研究在运动领域开始较晚，通过眼动仪得出的指标运用运动心理学的知识对差异存在的原因进行分析，能为网球运动员提供有效训练和教学的理论依据。

2、眼动在网球领域的科研分析

2.1、眼动及眼动仪的界定

通过眼睛我们可以探究很多人类的心理活动规律，正常个体的信息加工很大程度上依赖视觉，通过眼睛过得的信息约占80%-90%。眼动仪作为视线跟踪技术的一种产物，就是通过检测并记录眼睛观察外界过程中的一些参数的变化，从而实现对人眼视线跟踪的仪器。现代眼动仪的结构一般包括四个系统，即光学系统，瞳孔中心坐标提取系统，视景与瞳孔坐标迭加系统和图像与数据的记录分析系统。

现有不同厂家生产的多种型号的眼动仪，常用EyeLink系列眼动仪、ASL系列眼动仪，其中EyeLink系列眼动仪使用率高达百分之47.41%。依据外形的差异大体还是分为三类头部固定式、头盔式、遥测式。现在已经广泛用于注意、视知觉、阅读、医学、工程、体育等领域的研究如表1所示。眼动仪是眼动研究的基础，在网球研究中首先采用眼动仪收集实验所需的眼动指标。在网球研究中运用眼动研究，可以很好的发现运动员视觉观测的短板，从而进行专项训练，快捷有效的提高运动水平。

表1 国内眼动研究领域

眼动是视觉搜索必不可少的要素，眼动可以反映视觉信息的选择模式，对于揭示认知加工的心理机制具有重要意义，从近年来发表的研究报告看，利用眼动仪进行心理学研究常用的兴趣区资料或参数如表2所示，眼动有三种基本方式：注视(fixation)，眼跳(saccades)和追随运动(pursuit movement)。

眼动指标是眼动在网球研究中的核心，通过实验从网球运动员得到的眼动指标数据，从而得出结论。而现在网球研究中广泛使用的就是专家-新手范式，就是通过对照比较专家与新手眼动指标的不同，从而得到专家哪些指标优于新手，从而提高这些方面的训练。根据研究内容以及研究请假的不一样，眼动指标的选择也不一样，网球中常用的指标有注视时间，注视轨迹，注视次数，注视频率，瞳孔大小，总注视点数量等。

表2 眼动指标及指标含义

2.2、眼动在网球研究中的文献分析

网球是一个复杂的反应过程，对方来球千变万化，相应的反应动作也无法预料。影响运动员比赛的因素包括技术、战术、心理、体能等，而运动员的心理因素往往对竞赛的胜负有决定性作用。Kozar和Lord研究认为：高水平竞技比赛的成功10%-20%是由生理因素决定的，80%-90%是由心理因素决定的。20世纪70、80年代以来，运动心理学的研究不断发展，特别是研究手段越来越先进。眼动仪在运动心理学研究中的广泛应用就具体体现了这个趋势。眼动研究已经比较普遍，在知网上多达5846篇，体育类的205篇，球类69篇，但是在网球运动的研究上才9篇。通过统计知网文献数据如表3所示。排球、乒乓球分别占比百分之20以上，羽毛球、篮球、网球分别占比百分之10以上，足球、棒球、垒球最少。眼动记录方法适用于足球，篮球，网球，羽毛球，乒乓球等多项球类和其他户外运动的运动员。

国内网球眼动研究第1篇从2008年开始，到现在一共9篇文章，4篇期刊，5篇硕士文章。其中王小春主要是网球运动员时空预测与ERP的研究；赵用强主要是青少年网球运动员眼动特征研究；黄宏远主要是网球运动员专项认知水平的研究；还有王文静，谢文武，袁向跃等注重对网球预判的研究。国外有Ward等人检验了专家网球运动员和新手网球运动员在预期一个地面击球时在视觉上的眼动特征。Petrakis对网球教练员观看网球运动员发球时的眼动进行了研究，观看发球时，专家组被试注视次数主要集中在运动员头部，肩部和球拍，新手组主要集中在运动员头部和球拍等。

表3 国内球类眼动的研究

2.3、眼动在网球研究中的运用分析

2.3.1、研究对象

在运用眼动仪的网球研究中，常常采用实验法获得数据来得到结论。在研究对象大多为运动员本身以及少量的裁判员，通过比较运动员的眼动特征差异得到实验结果。例如黄宏远研究网球运动员观看网球静态图片时的眼动特征，袁向跃研究网球运动员接发球预判与眼动研究，王文静研究网球运动员在预期落点判断过程中的眼动研究等关于运动员的研究。谢文武研究网球裁判在预期落点判断过程中的眼动研究等关于裁判员的研究。

2.3.2、研究范式

在研究范式上大多为专家—新手范式，即把将被试的运动水平或经验水平作为实验主要自变量，将被试按不同水平分组，通过对不同水平的被试进行眼动特征的记录和分析，比较眼动特征的异同，进而得出专家组被试的视觉搜索模式和策略，来指导新手组的被试。使用这种范式能够较好的分析不同水平被试的组间差异，探索有效，实用的注视模式与注视策略。但这种范式只能进行组间横向比较，得出描述性结果，无法了解真正的原因。也有少数的研究对象为不同气质类型的运动员，运动水平运动年限不同的运动员，还有的在专家—新手中添加一组经验组或对照组。

2.3.3、研究仪器

在研究仪器上最常用的就是ASL—H6型号眼动仪和Eyelink ii型号眼动仪。该仪器具有高采样频率，高空间分辨率，高精确度，数据反馈迅速，易操作等特点。并且SR为用户提供了比较齐全的数据分析软件包，可以分析被试者的眼动指标。

2.3.4、数据处理和分析

数据处理大致分为自动化和半自动化，自动化就是将实验全部数据运用软件进行分析，统计处理，比如运用SR Research提供的分析软件EDF Date View分析，用SPSS for Windows11.5统计处理实验数据。半自动化就需要人工参与，比如先对所有被试测试后材料进行筛选，剔除无效数据再运用软件进行数据分析。

2.3.5、研究材料

在研究材料上也主要分为静态和动态，静态就是通过观看网球运动的图片得到眼动指标，而动态就是通过观看运动员运动视频或者现场模拟，也有少数运用了测试软件：网球发球测试软件。随着眼动仪技术的发展和在网球领域的应用，由单一图片向动态图像或现场模拟方向发展，而实验情景和真实情景更加接近，有助于研究者和实验者研究生态学效度得到有效提升。通过查找文献，总结数据在网球研究中常用的眼动指标包括注视点个数，注视时间，注视频率，瞳孔直径和眼跳。值得注意的是随着实验材料的不同，静态材料还多采用注视顺序，注视轨迹，注视分配和首个注视点时间。

3、分析与展望

早在19世纪就开始运用眼动研究人类的心理活动，而现在更是在多个领域进行研究，眼动仪作为比较前沿的科技在体育领域在网球运动中应用较晚，但对于研究网球运动员的心理活动，从而对于提高运动员的技术水平有很大的帮助。同样运用眼动仪在网球运动中研究较少，而且研究内容单一，大多采用同一范式等。现在很多研究都是进行对球的预判和停留在眼动特征的比较上，少有分析对自身技术的提高，运用眼动特征对训练方法的改进等。还有在网球运动中的研究不必局限于运动员的研究，从研究对象出发教练员，裁判员，官员，观众等都可以作为研究对象。从研究材料创新告别单一的图片，视频。从研究方法改变传统的专家--新手范式。

网球运动眼动研究一般特点：（1）研究对象主要是运动员，教练员，裁判员的视觉搜索策略（2）研究的主要方法是专家——新手范式（3）实验材料主要是运动实践的影像资料（4）眼动研究主要的观测指标是眼动特征和决策反应（5）在研究中眼动与事件相关电位技术（ERP）关系紧密国内网球研究的一般局限性：（1）缺乏一定的生态学效度（2）研究内容比较单一（3）自变量水平较少（4）兴趣区比较粗糙（5）研究缺少对信息加工探讨。

眼动仪对网球未来发展有什么推动作用？网球的未来对眼动仪又有什么需求呢？运用眼动仪检测网球运动员的运动表现，得到相关的指标，能够直接发现优缺点，从而来辅助提高运动员的训练成绩，提高网球技术的整体水平。也能够辅助教学，可以更好提高教学水平，促进多元化的教学手段，提升网球教学的整体水平。眼动仪在网球研究中仍然还有很大的空间。

[1]李京诚,徐守森,张森.体育运动心理领域的眼动研究综述[J].首都体育学院学报.2006(03)

[2]阎国立.眼动分析法在心理学研究中的应用[M].天津教育出版社.2004

[3]John.R.Anderson.The Architecture of cognition [M].Harvard University press,2003(4);221-236

[4]RodriguesST,VickersJN,WilliamsAM.Heaad,eye and armcoordination in table tennis.Journal of Sports Sciences.2002

[5]Analysis of visual search patterns of tennis teachersd.Petrak is E.Perception and cognition：Advances in eye movemen tresearch.1993

[6]王文静.不同水平网球运动员在落点判断过程中的眼动特征研究[D].西安体育学院,2012