定向运动员识图过程中视觉搜索特征研究

刘 阳，何劲鹏



定向运动员识图过程中视觉搜索特征研究

刘 阳1，何劲鹏2

1. 西安理工大学 体育教学部, 陕西 西安 710048; 2.东北师范大学 体育学院, 吉林 长春 130024

以44名不同水平定向运动员（专家组、中等水平组、新手组）为被试，采用地图类型和信息量双任务范式与眼动技术相结合，探索不同水平定向运动员在不同认知负荷条件下识图的视觉搜索特征，为科学地制定训练方案提供理论依据。结果表明：1）地图类型与信息量制约着不同水平定向运动员识图过程中的视觉搜索与路线决策能力。2）在识图过程中，新手组表现出注视次数多、眼跳距离大、视觉注意倾向于在点位之间进行搜寻，注视行为分散，未形成有效的搜索模式；优秀运动员表现出注视次数少、眼跳距离小、注视行为“简洁、集中”的眼动特点，具有“自上而下”的目标任务注意特征。3）简单地图条件下，中等水平组与专家组运动员趋向于从起点开始搜索的正向思维策略；复杂地图条件下，专家组运动员改变了搜索策略，趋向于从检查点开始的逆向思维策略。提示：在不同水平定向运动员的专项训练中要考虑到地图类型与信息量的影响因素，在定向运动员的培养过程中，应注重对识图视觉搜索能力的专项认知训练。

定向运动；识图过程；视觉搜索；特征模式

视觉搜索是指在纷繁复杂的环境中快速搜寻到自己需要的有用信息的过程[12]。在运动情境中，视觉搜索反映了运动员的信息加工模式。研究运动员在复杂情境下视觉搜索特征及形成原因对运动员取得优异的运动成绩具有重要意义[19]。在认知决策类项目研究中，研究者通过对运动员眼动指标进行分析，来探讨优秀运动员的视觉搜索策略，已经形成了一定的研究基础。Rayner通过眼动技术对不同水平象棋选手进行了实验研究，发现新手更多关注与任务无关的区域，而象棋大师通常只成对地注视与进攻或防守有关的棋子[36]。表明专家运动员通过经验的积累和有效的刻意训练对所需信息进行了选择性注意[28,29]；王福兴等以中国象棋棋局为实验材料进行了眼动数据的分析，发现专家运动员对棋盘上变化的棋子关注的更准确、更迅速，表现出了一定的认知优势[13]。但认知决策类项目中的视觉搜索研究与直觉决策类项目如排球[21,22,23,25]、篮球[3,4]、羽毛球[13,14]等比较还较为缺乏，尚不能完全解释认知决策过程中运动员的视觉搜索加工实质。

定向运动项目被认为是一项同时进行国际象棋和马拉松赛跑的具有高度认知成分及身体参与的认知决策类项目。近年来发展迅猛，在世界范围内具有广泛的参与人群。在定向运动比赛过程中，运动员需要快速而准确地读取地图信息，从而规划出一条合理的行进路线，并通过地图对照到达地图上所标记的各个检查点[35]，完成比赛。定向运动地图是一种专门测制的精确、详细的地形图，地图符号由不同的地貌、地物特征符号组成，用不同的颜色代表不同的植被，如白色代表可跑的树林，黄色代表空旷地等，地图符号达几十种。在识图过程中，运动员需要充分考虑路线的可跑性、爬高量、地势以及所存在的障碍物等因素，利用自身的知识结构和经验对地图上的信息快速而有效地识别、加工和编码[34]。但在有限的时间范围内，运动员不可能对所有的地图信息进行识别，这样会大大降低运动员行进的速度，那么，如何快速而有效的对地图信息进行搜索，对比赛结果起着关键作用。

运动员的识图过程均在野外，教练员无法观察到比赛中选手的识图特征。近年来，一直无法对其进行科学化的阐述。相关理论研究多采用访谈、自我报告、问卷调查、录像分析等间接的研究方法，归纳总结出定向运动员的视觉搜索策略[9]。Gal-Or等人通过访谈发现，专家级定向运动员会使用较多的如对话等自我调节策略[32]；Seiler通过访谈、问卷调查发现，优秀定向运动员在计划路线时多选择明显的地物和地貌特征作为“助手”[37]；Eccles等人采用专家运动员对路线规划方法的自我陈述和地图拼板的实验设计，提炼专家运动员的视觉搜索策略，发现专家运动员首先关注目标点周围的信息，而新手运动员则首先关注起点周围的信息[30,31]。随着科学技术的发展，国内学者朱瑜等以完整地图为材料，对专家运动员与新手进行了眼动追踪的研究，发现专家运动员具有较强的简化地图能力，只关注与任务相关的信息[27]，该结论与Eccles所提出的定向理论相一致，但研究中专家运动员以点位数字为序进行搜索的结果与已有研究中专家运动员先围绕目标点开始的搜索策略结果出现了不一致，这可能与研究方法及实验材料的不同有关。

目前，关于定向运动员识图视觉搜索研究多将完整地图作为刺激材料，定向运动员识图过程是基于选手对地图信息有效的视觉搜索基础之上，是对地图信息进行加工的认知过程。本课题组已有研究证明，定向运动员的识图过程中受地图类型的制约表现出一定的记忆容量，专家级运动员一般每次最多记忆3个点位信息[8]。特别是在时间制约的条件下，运动员无法观察整张地图，并进行有效记忆。因此，仅为被试提供完整地图信息，这对认定定向运动员的专项视觉搜索特征与规律缺乏全面性和客观性[7]。同时，近年来学者们发现，在运动领域的认知优势研究中，从新手到专家需要一个漫长的过程，专家与新手之间存在着较大的差距，只对专家和新手进行比较，所得结论未免有些不够全面。通过设立中间组，深入了解中等水平定向运动员的认知特征，对深入分析专家与新手的认知差异具有重要意义，可更好的探究新手向专家过渡阶段的认知优势[11]。

因此，本研究采用地图类型与信息量相结合的任务范式，充分考虑材料的难度以及信息量，运用眼动追踪技术，测量不同水平定向运动员在识图过程中的眼动特征，探讨不同水平定向运动员视觉搜索策略，找出专家运动员的注视模式，进一步丰富和完善了运动领域认知心理学研究的理论基础，为更好地进行心理选材、训练监控、运动训练提供借鉴参考。研究假设：专家、中等和新手3个不同水平的定向运动员在进行路线决策过程中的视觉搜索策略会受地图类型与信息量的影响，表现出不同的视觉搜索特征。

1 研究对象与方法

1.1 研究对象

受试者根据运动等级分为专家组、中等水平组、新手组。专家组共选取12名，运动等级一级以上，为现役国家定向队运动员，平均年龄为22.3岁；中等水平组共选取16名，运动等级二级以上，为某高校高水平定向队运动员，平均年龄为21.2岁；新手组共选取16名，为某高校普通定向队运动员，定向学习半年以上，平均年龄为20.6岁。所有受试者视力正常或矫正视力正常。

1.2 实验仪器

通过Eyelink1000 Plus眼动仪对眼动数据进行采集，采样率为1 000 Hz。在17英寸的CRT计算机屏幕上呈现，屏幕 刷新率为85 Hz，分辨率为1 024×768像素。

1.3 实验材料和设计

识别的地图信息资料以全国定向运动比赛地图为素材。由定向运动项目专家通过OCAD11.O软件进行制作。根据地图材料的难易程度分为：简单地图（公园地图）和复杂地图(野外地图)；根据定向地图的检查点数量分为：1个检查点的低信息量地图材料和3个检查点的高信息量地图材料，各检查点之间图上距离为4～6cm。

研究采用2地图类型（简单地图和复杂地图）×2信息量（低和高）×3运动水平（新手、中等水平和专家）3因素混合实验设计。组间变量为运动水平，组内变量为信息量和地图类型。测试指标包括行为指标和眼动指标，行为指标指定向运动员路线规划的准确性和规划时间；眼动指标指运动员识图的注视时间、注视频率、注视次数、眼跳距离、前5个点的注视轨迹和注意分配热点图。

1.4 实验程序

受试者了解实验目的和熟悉操作方法：在实验前让受试者填写基本情况调查表（性别、年龄、训练年限、运动等级等）。为确保实验数据的可靠性，首先，对实验对象的要求、过程和操作进行说明。其次，说明本实验的目的和意义，并根据实际竞赛的心理状态，要求受试者观察地图并规划路线。

受试者调试眼动仪：受试者坐在屏幕前，被试眼睛与屏幕之间的距离约为60 cm。为了减少头部运动对眼睛追踪系统准确性的影响，受试者被要求将下颚放置于下颚托上，逐一查看电脑屏幕上的9个校对点，在对9个对准点进行校准后，开始进行实验。

受试者正式实验测试：实验程序采用SR Research公司提供的E-Builder眼动实验程序软件编写。在每次试验开始时，一个小圆点（漂移校正点）首先出现在屏幕的中心，当测试的焦点与小圆点一致时，主测试按钮消失漂移校正点，然后开始呈现实验图。在实验中，要求受试者在屏幕上观察所呈现的地图信息，识别地图符号信息，并在检查点之间规划正确的路线。在规划路线后，受试者以“空格键”结束。200ms后观察到的地图将再次出现在屏幕上，要求受试者从起点开始，并迅速扫描计划的路线到最后，扫描结束按“空格键”（图1）。

图1 本实验每个试次的流程图

Figure 1 The Flowchart of Each Test in This Experiment

1.5 数据采集与处理

眼动数据采用Data viewer分析程序处理，剔除小于80ms和大于800ms的注视时间极端值，并将行为数据和眼动数据导入SPSS15.0中进行统计处理。统计分析时共记录运动员两次眼动数据，第1遍主要采集受试者识别地图信息并进行路线规划时的注视时间、注视频率、注视次数、眼跳距离和注视轨迹图等数据；第2遍记录受试者规划好的路线扫视轨迹，目的是为了判定运动员规划路线的正确性，并请3名定向运动专家对照受试者第2遍识别地图的注视点运动轨迹的准确性进行5分评定。

2 测试结果

2.1 定向运动员行为指标结果

2.1.1 运动员行进路线规划准确性比较结果

由定向运动项目专家对不同水平定向运动员的行进路线规划结果进行评定（表1）。运动员水平的主效应显著，(2，41) = 23.277，＜ 0.001，η2= 0.532，经事后检验，运动员水平与地图类型交互作用显著，(2，41) = 7.388，＜ 0.01，η2= 0.265，在简单地图条件下，新手组显著低于专家组，= 3.32，＜ 0.05。在复杂地图条件下，新手组显著低于中等水平组和专家组，= 4.12，＜ 0.01，= 6.81，＜ 0.001，中等组显著低于专家组= 3，＜ 0.05。

表1 定向运动员行进路线规划准确性结果

图2 不同水平定向运动员行进路线规划准确性比较

Figure 2 Accuracy Comparison of Route Planning of Orienteers at Different Levels

2.1.2 运动员反应时比较结果

经重复测量方差分析（表2），运动员水平与信息量、地图类型3因素交互作用显著，(2，41)=7.656，＜0.01，η2=0.157。经事后检验，在高信息量情况下，类型与水平交互作用显著，(2，41) = 6.102，＜0.01，η2= 0.229。进一步分析发现，在简单地图条件下，专家组反映时显著低于新手组，=3.12，＜0.05；在复杂地图条件下，新手组显著高于中等水平组（=2.67，＜0.05）和专家组（=5.27，＜0.001），中等组显著高于专家组，=2.79，＜0.05。

2.2 定向运动员识图过程中的眼动指标统计结果

通过眼动仪对不同水平定向运动员在不同地图类型和信息量条件下眼动指标进行统计，结果如下（表3、表4）。

表2 不同水平定向运动员反应时结果比较（ms）

图3 不同水平定向运动员行进路线规划时间比较

Figure 3 Time Comparison of Route Planning of Orienteers at Different Levels

表3 定向运动员识图过程中眼动指标统计

表4 识图过程中定向运动员眼动指标方差分析

2.2.1 运动员注视次数比较结果

运动员水平与信息量、地图类型3因素交互作用显著（图4），(2，41) = 3.896，＜ 0.05，η2= 0.160，经事后检验，在高信息量情况下，类型与水平交互作用显著，(2，41) = 12.449，＜0.01，η2=0.378，在简单地图条件下，新手组显著高于专家组，=2.42，＜0.05。在复杂地图条件下， 新手组显著高于中等水平组和专家组＜0.01。

2.2.2 运动员注视频率比较结果

运动员水平与地图类型两因素交互作用显著（图5），(2，41) =5.633，＜ 0.01，η2= 0.216，经事后检验，在复杂地图条件下，各水平运动员差异显著＜0.05。新手组显著高于中等水平组和专家组，= 2.49，＜ 0.05[10]。

图4 不同水平定向运动员注视次数比较

Figure 4 Comparison of Fixation Times of Orienteers at Different Levels

图5 不同水平定向运动员注视频率比较

Figure 5 Comparison of Fixation Frequency of Orienteers at Different Levels

2.2.3 运动员平均眼跳距离比较结果

运动员水平与信息量、地图类型3因素交互作用显著（图6），(2，41) =3.528，＜0.05，η2=0.147，经事后检验，在低信息量情况下，类型与水平交互作用显著，(2，41) = 5.158，＜ 0.05，η2= 0.201，在复杂地图条件下，新手组显著高于中等水平组（= 2.56,＜ 0.05）和专家组（= 2.63，＜ 0.05）。在高信息量情况下，类型与水平交互作用显著，(2，41) = 4.376，＜ 0.05，η2= 0.176。经事后检验，在简单地图条件下，新手组显著高于中等组（= 3.06，＜ 0.05）和专家组（= 2.78，＜ 0.05）。在复杂图条件下，新手组显著高于中等水平组（= 3.88，＜ 0.01）和专家组（= 3.69，＜ 0.01）。

图6 不同水平定向运动员平均眼跳距离比较

Figure 6 Comparison of Average Saccade Distance of Orienteers at Different Levels

2.2.4 运动员前5个注视点轨迹比较结果

我们逐个检查了不同水平定向运动员前5个注视点的分布特征，发现不同水平定向运动员路线搜索策略存在差异。简单地图条件下：在注视点消失之后，各个被试的注视点首先停在屏幕中央（首视点），随后大部分新手组（78％）在起点和终点之间搜索；中等水平组（74％）、专家组（82%）首先转向起始点。复杂地图条件下：在注视点消失之后，各个被试的注视点首先停在屏幕中央（首视点），随后大部分新手组（84％）在起点和终点之间搜索；中等水平组（81％）首先转向起始点；专家组（78%）首先转向目标点。

以下图7、图8是各水平运动员在不同地图条件下前5个注视点的注视轨迹图，由于不同信息量条件下不同水平运动员表现出了相似的视觉搜索轨迹，故这里列举了简单地图与复杂地图条件下具有典型代表的不同水平定向运动员前5个注视点的轨迹。

图7 简单地图条件下不同水平定向运动员注视轨迹比较

Figure 7 Comparison of Different-level Orienteers’ Fixation Tracks under Simple Map Conditions

图8 复杂地图条件下不同水平定向运动员注视轨迹比较

Figure 8 Comparison of Different-level Orienteers’ Fixation Tracks under Complex Map Conditions

分析不同水平运动员在简单地图场景中的注视轨迹发现，新手组：首次注视点→地图信息；中等水平组、专家组：首次注视点→起点。

分析不同水平运动员在复杂地图场景中的注视轨迹发现，新手组：首次注视点→地图信息；中等水平：首次注视点→起点；专家组：首次注视点→最后检查点（目标点）。

2.2.5 运动员注意分配比较结果

在不同水平定向运动员注视扫描过的位置用绿色、黄色和红色突出显示，颜色呈现的程度分别从绿色到黄色再到红色，用不同的颜色来显示注视频率逐渐升高[1]。通过对不同水平定向运动员的注视热点图进行综合分析，我们发现，专家组运动员注视面积小，注视更为紧凑、集中，新手组表现出注意面积大、注视分散的特点。新手组和中等水平组对起点和终点关注较多，而专家组识别地图过程中多集中于注视关键信息点。图9显示的是某一简单地图、低信息量条件下具有典型代表的专家、中等水平和新手组的注意分配热点图。

图9 不同水平定向运动员注意分配热点比较

Figure 9 Comparison of Attention Distributing Hotspots of Orienteers at Different Levels

3 讨论与分析

3.1 定向运动员行进路线规划分析

定向运动员在识图过程中，对行进路线的正确规划都要伴随着复杂的认知加工，通过有效的注意、记忆从而快速、准确地进行路线决策是定向运动员取得比赛胜利的关键。在运动领域中，运动决策主要以准确性和反应时来表示。研究发现，不同水平定向运动员的行进路线规划正确性主要受地图类型的影响，而不同水平定向运动员的行进路线规划的反应时受信息量和地图类型的制约。反应时和准确性指标都表现出明显的等级效应：水平越高，定向运动员反应时越低、准确性越高，新手组无论是简单地图，还是复杂地图在路线规划的正确性与时间上与中等水平组和专家组都存在着显著差异。识图过程中，合理的路线决策需要与运动员的自身专项知识以及记忆储存信息进行匹配和提取[20]。对于新手组来说，地图的信息量大、地图符号复杂，因此导致信息识别、提取速度较低。说明无论面对何种地图情景，识图技能的基础是快速的反应和准确判断的前提。课题组前期研究通过对地图符号信息的记忆再认进行比较分析发现，新手组运动员的定向专项工作记忆储存和提取能力与高水平运动员还存在很大差距，新手组定向运动员在识图的视觉搜索过程中受限于工作记忆的表征能力。在复杂地图条件下中等水平组与专家组出现差异，产生差异的原因除了选手自身专项记忆能力的差异外，可能是因为中等水平运动员在复杂的地貌符号信息的提取上与专家组存在着一定差异。复杂地图中多为野外地形，多用棕色等高线表示山谷、山背、山脊的地貌信息，符号特征虽单一但难以识别，而在简单地图多为公园、校园的建筑环境，地图信息多为道路、房屋、湖泊等，符号较易识别，对复杂地形的有效识别让专家组定向运动员能够在短时间内迅速整合加工后作出规划。因此，中等水平组定向运动员应加强等高线等地貌信息的掌握与运用。

在不同的运动领域中，合理的规划和准确的预测是专业知识和技能习得中的两个重要策略[33]。在认知决策项目的规划过程中，新手加工方法单一，尚未掌握加工策略，专家们具有了一定的专项认知优势，可以更好地表征一些新的问题，善于更好地利用、提取事物线索，综合分析，从而做出更有效的决策，一般采用知识驱动启发式策略进行规划[38]。在定向运动员的识图过程中，选手需要从众多的地图符号中高效搜索与路线决策相关的信息，合理的路线决策取决于运动员的有效注意及记忆的匹配与提取，这一过程需要运动员从不同的地物和地貌信息中找出有价值的内容，快速、准确进行信息处理并作出决策[23]。这也提示我们，在对定向运动项目识图的认知决策练习中，地图类型与信息量是制约和影响运动员识别地图的重要因素，在增加运动员基本地图符号信息识别训练的同时，需要加强不同条件下地图符号的专项认知训练[3]。

3.2 定向运动员视觉搜索效率的分析

视觉搜索效率是指受试者的注视频率[19]。在定向运动项目的识图过程中表现为运动员对地图信息的搜索速度[26]。结果显示，在复杂地图条件下，中等水平组和专家组注视频率显著低于新手组。说明专家运动员具有较好的信息捕捉能力及快速加工能力，视觉搜索效率更高。对定向运动员识图情景的眼动数据分析发现，优秀运动员能通过有效的注视快速地捕捉有用信息，忽略无用信息，争取更多的时间对关键区域进行关注，这可能是因为优秀运动员通过常年的专项训练和运动经验的积累，已经形成了定向运动项目视觉搜索的专项经验[16]。在识图过程中，优秀运动员能够通过较少的注视次数来进行有效地视觉判断加工，利用有效的视觉加工信息来进行快速的判断反应，专家比新手更能迅速找到解决问题的方法，通过经验的引导来降低信息加工负荷，用更直接的方式来搜索信息，具备了一定的认知加工优势。而新手组运动员搜索的效率较低，不能高效利用注视信息资源，不具备相应的专项认知加工的优势。

复杂地图与简单地图在信息的难易程度上存在很大差异，复杂地图符号特征中的等高线信息需要进行抽象的三维想象，从平面信息变为立体信息，识别难度要远远超过简单地图符号特征。通过眼动数据分析我们发现，地图的类型很好地区分了中等水平组和专家组在视觉搜索效率上的差异。不同的地图类型制约着定向运动员的视觉搜索效率。随着难度的增加，运动员的注意负荷要求也越大，将越占用定向运动员更多的注意资源，并不断地与记忆进行提取转换，运动员将用更多的时间对信息进行提取和识别。

3.3 定向运动员视觉搜索模式的分析

运动员视觉搜索模式是指运动员通过何种观察方式来收集信息。主要包括注视次数、眼跳距离以及注视轨迹，能够充分体现运动员的视觉搜索策略[17]。

从注视次数、眼跳距离在运动水平主效应间的差异得知：中等水平组和专家组的注视次数和眼跳距离均低于新手组。可见，与新手运动员相比，专家组与中等水平组运动员能较好地判断识别信息内容。在经验的引导下，优秀运动员对地图的注视能够进行很好地控制，为了获得有效的信息线索，采用缩短眼跳距离的方法，将注视保持在关键的信息点上，优秀运动员表现出注视次数少、眼跳距离小、注视轨迹简单和集中的视觉搜索模式等特征。而新手组对于地图信息的加工处理可能受到专项知识和专项记忆能力的制约，不能对信息进行很好的识别理解，多半采用大范围、无规律的注视扫描，来回反复地在起点、终点以及地图的各区域进行搜索，使其眼跳距离较大。

在低信息量复杂地图条件下，中等水平组和专家组运动员的眼跳距离小于新手组；在高信息量条件下，中等水平组和专家组运动员的注视次数和眼跳距离与新手组运动员差异显著，均明显低于新手组。说明信息量与地图类型制约着运动员的视觉搜索模式。在观察复杂地图时所用的注视次数都显著高于简单地图，随着难度的增大，眼跳距离反而变小，说明关键信息点的加工和识别影响了运动员的眼跳距离，专家组、中等水平组运动员对视觉信息的利用，明显受到了寻求策略的影响，对搜索目标更明确，采用了以目标为导向的视觉搜索策略[2]，比新手组运动员具备了更为合理的视觉搜索策略。

对不同水平定向运动员前5个注视点的注视轨迹进行分析发现：新手组更多的在起点与终点之间搜寻，注视轨迹分散，不集中，未形成搜索策略，中等水平组和专家组根据任务的不同，具有一定的目标驱动。在搜索轨迹上我们发现，地图类型对中等水平组和专家组的注视轨迹产生了不同的影响。在简单地图条件下，中等水平组和专家组都趋向于采用正向搜索策略，从起点开始搜寻；在复杂地图条件下，专家组从目标点开始搜寻，采用了逆向搜索的策略，而中等水平组仍从起点开始搜寻搜索策略没有改变。二者在复杂地图条件下搜索策略上出现了差异。该结果与Eccles等人[31]在注视轨迹上的研究结果出现了不一致，本研究重点分析了中等水平组运动员的注视模式，发现了在注视轨迹上与中等水平组和专家组的区别所在，以及受不同地图类型的影响表现出的不同搜索策略。为更好地了解不同水平运动员视觉搜索策略，培养定向运动员刻意训练能力、提升运动成绩提供了理论依据。同时本研究还发现，因地图类型是影响选手注视策略的关键因素，在进行识图专项认知训练中，应充分考虑地图类型的制约因素，培养运动员采用正确的注视策略进行地图信息搜索。

3.4 定向运动员视觉搜索注意分配的分析

在定向运动的比赛中，运动员对地图信息的识别主要通过积极的视觉搜索来实现。在识图过程中，运动员需要在众多的点状符号、线状符号和面状符号等不同信息中排除无关信息的干扰，找出对路线规划有帮助的地图信息，进而决策出正确的跑动路线[24]。这一过程实际上就是运动员视觉搜索的注意过程，针对地图信息进行简化与提取，通过合理的注意分配提取出有价值的信息。本研究在不同地图类型和信息量条件下对不同水平运动员的眼动数据进行提炼，通过热点图的色彩呈现，我们发现，定向运动员的运动等级越高，地图信息的注视面积越集中，关键区域的提取随着定向运动员水平的提高越显著。专家运动员表现出只对关键地图区域（如路的拐角、山谷、山背、岔路口）等有帮助识别地图的信息进行关注，注视区域较为集中。这说明，专家定向运动员能够对地图的地物和地貌信息进行简化，达到定向运动导航的目的，采用了规划注意来避免达到注意资源的需求峰值的策略，从而降低了对地图的注意需求。相关领域的研究已表明，优秀运动员多采用有效的注意分配以及不同层次的注意投入来降低复杂多变的情境中的任务负荷，从而提高决策效率。中等水平组对关键信息区域表现出了一定的关注度，具有一定的趋向性，但与专家组选手比较，视觉注意还较为分散，除对关键信息关注外，对终点区域也比较关注，这表明中等水平组需要反复对终点区域信息进行提取和识别，对地图信息的有效记忆能力较差。新手组关注信息量大，且无规律可寻，没有对关键信息和无关信息进行合理的视觉注意分配，更多的关注于起点区域，这与新手对起点区域的依赖和地图信息读取效率息息相关。本研究表明，专家运动员对关键区域注视集中或对关键信息点注视集中，善于利用关键的地图信息进行决策，专家运动员表现出“简洁、集中”的注意分配特点，而新手的注视行为较为分散。

3.5 认知负荷对视觉搜索的影响

地图类型和信息量制约着不同水平定向运动员的路线决策能力。随着任务难度逐渐增大，个体的决策能力下降。任务难度越大，信息量越大，注视频率越低，注视时间越长，眼跳距离越大，专家组和中等水平组与新手组眼动距离、注视频率差异显著。可见，在高认知负荷条件下受试者的视觉搜索效率都受到了很大的影响。这说明，认知负荷制约着运动员的视觉搜索加工效率与任务决策能力。已有研究认为，工作记忆是一种影响视觉搜索与认知决策的重要因素[6]。在定向识图的认知决策中，随着认知负荷的增加，运动员不仅仅要记住需要搜索的场景目标，还要对地图信息与大脑中先前所记忆的信息进行比较加工，这一过程实质上是一个完整的认知加工过程，定向运动员视觉搜索能力的差异可能是由工作记忆造成的[5]。因此，在未来定向运动员的识图研究中，应充分考虑工作记忆的储存容量和对信息的提取能力对定向运动员识图视觉搜索效率的影响。

4 小结

1. 在识图过程中，地图类型与信息量制约着定向运动员的视觉搜索与路线决策能力。

2. 在识图过程中，新手组表现出注视次数多、眼跳距离大、注意分配倾向于在起点与终点之间进行搜寻，注视行为是分散的，未形成有效的搜索模式；优秀运动员表现出注视次数少、眼跳距离小、注视行为“简洁、集中”的眼动特点，具有“自上而下”的目标任务注意特征。

3. 简单地图条件下，中等水平组与专家组运动员趋向于从起点开始搜索的正向思维策略；复杂地图条件下，专家组运动员改变了搜索策略，趋向于从检查点开始的逆向思维策略。

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Study on Visual Search Characteristics of Orienteers in the Process of Map Reading

LIU Yang1, HE Jin-peng2

1. Xi'an University of Technology, Xi’an, 710048,China; 2. Northeast Normal University, Changchun, 130024, China

The subjects including 44 different-level orienteers (experts-level, middle-level and novice-level) were evaluated with dual-task paradigm of map and type information and eye-movement recording technique, which explores the visual search characteristics of different-level orienteers affected by different cognitive loads, so as to provide the theoretical basis for scientifically formulating training programs. The results showed that 1) The map type and the amount of information restricted the ability of visual search and route decision of different-level athletes. 2) In the process of map reading, the novice group showed the search characteristics of many fixation times and big saccade distance, and the visual attention tended to search among points. The fixation behavior was scattered, and no effective searching characteristic was formed；As the level rises, the excellent orienteers showed the eye-movement characteristics of few fixation times, small saccade distance, and “concise and centralized” fixation behavior, with “top-down” attention feature of target task. 3) under the condition of simple map, the middle-level group and the expert group tended to forward thinking strategy which began from the starting point; under the condition of complex map, middle-level group tended to forward thinking strategy which began from the starting point, while expert group tended to backward thinking strategy which began from the control points. Suggestions: In the training process of different-level orienteers, the factors of the map type and the amount of point information should be considered; and in the course of training orienteers, the special training of map searching ought to be emphasized.

G804.8

A

1002-9826(2018)04-0120-09

10.16470/j.csst.201804014

2018-01-25；

2018-06-06

教育部人文社会科学研究青年基金项目（16YJCZH063）

1.刘阳,男,副教授,博士,硕士研究生导师,主要研究方向为运动与注意、记忆、决策的认知关系, E-mail: 281370538@qq.com; 2.何劲鹏,男,教授,博士,博士研究生导师,研究方向为体育人文社会学, E-mail:1324639048@ qq.com。