移动分心刺激及注意控制对瞄准任务操作表现的影响

张烨 张力为 冯强

1 曲靖师范学院体育学院（云南曲靖655011）

2 北京体育大学心理学院（北京100084）

在复杂的视觉环境中，为了高效而准确地触及目标，个体需要完成两个基本进程：第一，将目标从与目标竞争的大量非目标中挑选出来，这个过程与个体的注意选择有关；第二，进行计划与目标之间具有交互作用的动作。针对上述两个进程，Tipper 等[1]的研究发现，当分心刺激出现在对将要执行动作影响较大的位置时，动作的反应时所受到的干扰更大。针对这一现象，其提出了注意的动作-中心模型（action-centred model）。该理论认为，动作与注意之间存在着紧密的联系，注意的方向和内容取决于即将要执行的动作。

随后的一系列研究发现，分心刺激的出现不但会干扰动作的反应与执行时间，同时也会干扰手部动作轨迹，但令人困惑的是，在有些研究中，手部动作轨迹发生了朝向分心刺激的偏离，而在另一些研究中，手部动作轨迹则会偏离分心刺激方向[2-7]。为了解释分心刺激对手部动作轨迹产生的干扰效应以及偏差方向的不同，Tipper[8]和Welsh 等[9]分别提出了反应矢量模型（re⁃sponse vector model）和反应激活模型（response activa⁃tion model）。后者是在前者基础上发展而来的，该理论认为，动作轨迹偏向或偏离分心刺激方向主要由三方面因素决定：①每个刺激的反应产生效率，即刺激产生反应的效率越高则越难被抑制，从而表现为动作轨迹偏向刺激；②特定反应的预激活和预抑制的程度（取决于起点与终点之间的远近），即对刺激的反应被预激活则难以被抑制，从而表现为动作轨迹偏向刺激。对刺激的反应被预抑制则容易被抑制，从而表现为动作轨迹偏离刺激；③抑制发展的时间进程和效率，即当有足够的时间或较快的效率允许抑制机制实现时，动作轨迹偏离刺激；而当没有足够的时间或抑制机制效率较低时，抑制机制无法实现，从而表现出动作轨迹偏向刺激。而预激活的水平或反应进程的效率则是由刺激突出性决定的，刺激突出性越高，刺激就会被更高效地感知，因此就越难被抑制。相反，当刺激的突出性越低时，就越容易被抑制。总的来说，该理论认为，在竞争条件下，对分心刺激激活反应的抑制进程完整性才是决定动作轨迹的重要因素。如果分心刺激始终保持在激活状态，目标的激活与分心刺激反应的激活编码相联合，就会使最初动作轨迹偏向分心刺激。另一方面，如果竞争反应在动作开始之前被抑制，联合编码则会导致动作轨迹偏离分心刺激的方向。

但从现有研究来看，反应激活模型所应用的情境仍具有一定局限性，其仅限于解释在静态分心刺激条件下，受试者进行的手部点到点的触及目标的及达动作（reaching action），而这样的情境并不能完全适用于现实生活和竞技运动的实际情况。从分心刺激状态上来看，分心刺激的状态不仅仅是静态的，移动分心刺激也是普遍存在的。在动作形式上，手部点到点触及目标的及达任务是一种形式较为简单的手部动作，而在竞技体育中，瞄准动作与之具有一定的相似之处，例如运动员在进行投篮时，也同样需要完成目标与非目标在竞争中被注意选择以及进行计划与目标之间具有交互作用的动作这两个基本进程。那么分心刺激的出现是否也会对该种动作形式的手部动作产生干扰？现有反应激活模型也并未在此类情境中进行检验和应用。因此，对不同视觉环境和动作形式进行考察，不但能够拓展反应激活模型的解释情境，同时还能从动作轨迹这一动作构成要素对影响瞄准任务操作成绩的原因进行进一步探析。

此外，有研究表明，分心刺激对手部动作产生干扰效应的前提是分心刺激可被注意所捕获[10]。而当个体建立了较强的自上而下的注意控制定势时，可提高注意转移的速度，进而提高后续任务的表现[11-12]。因此，为了降低在瞄准任务中分心刺激对任务表现的不利影响，本研究设想高注意控制个体所具备的能力与高注意控制定势下注意能够快速转移的情况相似。在分心刺激出现时，高注意控制个体能够更快地摆脱分心刺激的干扰，在后续任务中的表现要好于低注意控制个体。本研究还设想注意控制对分心刺激的干扰效应具有调节作用，高注意控制个体瞄准任务操作表现受分心刺激的干扰较小。而引入注意控制这一调节变量，不但可以为减轻分心刺激对手部动作的干扰效应提供解决思路，还能够为提高运动员在瞄准任务中的操作表现提供新的心理训练思路。

综上所述，从理论意义来看，利用不同视觉环境和动作形式对反应激活模型进行考察，可更好地完善反应激活模型的理论解释；从现实意义来看，如果移动分心刺激会对瞄准任务成绩造成消极影响，而通过注意控制可减少这种消极影响，则可为提高运动员的运动表现提供心理训练的新路径。

1 对象与方法

1.1 受试者

受试者均为普通大学生，注意控制测试受试者共50 人，其中男生28 人，女生22 人，年龄22.62± 1.80岁。注意控制测试反应时最短的27%受试者和反应时最长的27%受试者被分成注意控制高、低两组，进行后续的瞄准任务测试。其中，高注意控制组受试者14人，男生9 人、女生5 人，年龄23.43± 2.23 岁；低注意控制组受试者14 人，男生8 人、女生6 人，年龄22.57±1.05岁。受试者均为右利手，裸视或矫正视力正常，无色弱或色盲。

1.2 实验材料

实验分为两部分，第一部分为注意控制能力测试，该部分中利用Stroop 任务对受试者的注意控制能力进行测量。与以往的Stroop 任务中只要求受试者进行一次抑制反应不同[13-14]，本研究采用的是连续两次反转的Stroop任务，即受试者首先对目标的识别是获取目标词的书写颜色而忽略其含义，然后在反应选项中选择词的含义而忽略其书写颜色。这样的任务对受试者的注意控制能力提出了更高的要求，增强了注意控制分组的合理性。同时在该任务中，受试者的反应时能够衡量其注意控制能力，具体表现为反应时越短，注意控制能力越强。实验材料如图1所示：首先呈现注视点图片，在该图片中，白色“+”呈现在黑色背景屏幕中央，“+”的大小为0.52o×0.52o；随后呈现反应图片，在反应图片中，同时呈现目标与反应选项，其中目标为出现在屏幕上部的汉字，汉字大小为1.04o×1.04o，反应选项为位于目标下方的两列汉字，汉字大小为1.04o×1.04o。目标和反应选项均由红色、蓝色、绿色、黄色4 种汉字及相对应的颜色构成，目标和反应选项呈现在黑色的背景上。受试者利用鼠标选择正确选项，同时为了防止受试者仅注意速度而忽略正确率的选择，在测试结果处理中，仅允许受试者做出一次选择，而正确率低于90%的数据将被剔除。

图1 注意控制能力测量实验材料及流程

第二部分为分心刺激对瞄准任务操作表现影响的测量。实验刺激通过投影仪呈现于白色背景墙上。采用E-prime 编程，受试者距离背景墙为2 m，飞镖盘中心距地面1.5 m。实验材料呈现如图2所示：首先呈现注视点图片，在该图片中，白色“+”呈现在黑色背景区域中央，“+”的大小为0.52o×0.52o；随后有两种情况，一种情况为呈现分心刺激图片的试次，另一种情况为直接呈现空屏的试次。在呈现分心刺激图片的试次中，分心刺激为边长2.08o的白色正方形，边框宽0.10o，呈现背景为黑色，分心刺激的移动方向为左、右、上、下，移动速度为每0.047o/ms（移动起点在呈现处）或者静止五种情况。分心刺激呈现后为空屏。之后呈现目标图片，目标图片为中央有红色圆心的黑黄相间的圆形飞镖盘，中央红心的半径为1.43o，外部4个圆环的宽度均为1.43o，由内向外得分依次为5、4、3、2、1。最后呈现空屏。

图2 瞄准任务单侧手部动作轨迹测量实验材料及流程

1.3 实验程序

实验为6（分心刺激状态）×2（注意控制）混合设计，其中分心刺激状态为组内自变量，注意控制为组间自变量。因变量为手部动作（包括动作时长和动作轨迹偏差角离散度两个指标）和瞄准任务得分（飞镖任务得分）。分心刺激状态包括上、下、左、右、静止和无6 种情况；注意控制为受试者在注意控制测试中的平均反应时，将反应时由低到高排序，将前27%受试者分为高注意控制组，后27%受试者分为低注意控制组。

实验程序：主试向受试者讲解基本实验意图并表示感谢→注意控制测试→瞄准任务测试。

注意控制能力测试流程如图1所示，首先呈现注视点图片500 ms，然后呈现目标及反应选项图片，受试者做出反应后呈现空屏1000 ms，之后自动进入下一试次。要求受试者在目标和反应选项出现时，又快又准地按照目标汉字的书写颜色选择选项中与之对应字义的选项，如图1所示，目标为用黄色书写的“红色”，受试者需从下面4 个选项中选择“黄色”这一选项，而忽略选项的书写颜色。目标和反应选项的字义与书写颜色均不一致。该部分共有90 试次，其中练习10 试次，正式实验80试次，测试时间约10 min。

瞄准任务操作表现测量实验流程如图2所示，首先呈现注视点500 ms，然后呈现移动分心刺激200 ms（在无分心刺激条件下直接呈现空屏），之后呈现250 ms 的空屏，然后呈现2000 ms 目标，最后呈现空屏3000 ms，随后自动进入下一试次。要求受试者取坐姿于实验台前，将右臂肘部放置于实验台上两挡板间的起点处（两挡板间距为15 cm，起始位置中心点为两挡板距离的中点），肩部放松，头部保持正直，背部挺直，确保受试者调整好坐姿后，向受试者展示飞镖投掷的标准动作，并让受试者进行练习，当受试者完全掌握飞镖投掷标准动作后（练习20次），向受试者讲解实验任务要求。实验中，要求受试者当看到“+”出现时，需将注意集中在注视点上，随后当出现移动分心刺激图片时需将注意集中在移动的正方形上，最后当屏幕上出现瞄准盘时，受试者需尽快采用标准飞镖投掷动作进行投镖，得分越高越好。实验共有78 个试次，其中练习24个试次，正式实验54个试次，分为3组，每组18个试次。在每组中6 种分心刺激状态出现次数平均，出现顺序随机，每组实验结束后休息2分钟，实验持续时间约为30 min。

1.4 瞄准任务数据采集与处理

采用Qualysis 红外动作捕捉系统完成相应动作数据采集和记录，采样频率为120 Hz/s。利用SPSS19.0对采集的相关数据进行统计检验分析，主要采用的统计方法为重复测量方差分析。

对瞄准任务操作表现的评价主要从手部动作时长、手部动作轨迹偏差角离散度和瞄准任务得分3 方面进行。其中，动作时长为手部在矢状轴的动作速度超过30 mm/s 并持续70 ms 以上直到手部动作在矢状轴的速度低于30 mm/s并持续70 ms以上的时长。

动作轨迹偏差角度是指飞镖盘中心点与起始位置中心点连线以及飞镖盘中心点与时间取样点食指位置连线的夹角。手部动作轨迹偏差角离散度用样本标准差表示。本研究选取了25%、50%和75% 3 个时间取样点手部动作轨迹偏差角离散度对手部动作进行评价。反应激活模型认为，动作开始阶段是各个独立且相互竞争的刺激所激活的反应进程的总和。研究者多认为在动作开始阶段更能表现出分心刺激对动作轨迹的干扰效应。因此，现有研究在考察分心刺激对手部动作轨迹的干扰效应时，多考察在运动开始前期即25%时间取样点时动作轨迹偏差角度[10]。但为了更全面地考察高、低注意控制组间手部动作轨迹的差异，研究还加入了50%和75%时间取样点时的动作轨迹偏差角离散度。

2 结果

2.1 注意控制能力分组结果

根据注意控制能力测试平均反应时从低到高排列，将前27%的受试者分配为高注意控制能力组，后27%的受试者分配为低注意控制能力组。高、低注意控制组分别有14 名受试者，其中高注意控制组在Stroop 任务中的平均反应时为1267.763 ms（SD=53.820），低注意控制组为2238.212 ms（SD=124.728）。

2.2 动作时长

以动作时长为因变量，做6（分心刺激状态：无、静止、上、下、左、右）×2（注意控制能力：高、低）重复测量方差分析，结果显示：分心刺激状态主效应不显著，效果量大，F（5，22）=1.048，P=0.397，偏η2=0.198。注意控制能力主效应不显著，效果量中等，F（1，26）=2.469，P=0.128，偏η2=0.087，说明高注意控制能力组动作时长（0.735 s）与低注意控制能力组动作时长（0.653 s）之间无显著差异。分心刺激状态与注意控制能力交互作用不显著，效果量大，F（5，22）=0.783，P=0.573，偏η2=0.151。

2.3 手部动作轨迹

1）25%时间取样点手部动作轨迹偏差角离散度

以25%时间取样点轨迹偏差角离散度为因变量，做6（分心刺激状态：无、静止、上、下、左、右）×2（注意控制能力：高、低）重复测量方差分析，结果显示，分心刺激状态主效应显著，效果量大，F（5，22）=3.047，P=0.031，偏η2=0.409，表明不同状态的分心刺激对个体在瞄准任务中的手部动作轨迹偏差角离散程度影响不同。事后比较发现（见表1），未出现分心刺激的条件下，手部动作轨迹偏差角离散度最小；当出现的分心刺激状态为静止时，手部动作轨迹偏差角离散度显著小于分心刺激移动方向为左、右时；分心刺激移动方向为上、下条件时，两种情况下的偏差角度无显著差异，显著小于移动分心刺激移动方向为右的条件；当分心刺激移动方向为左、右时，手部动作轨迹偏差角离散度无显著差异。

表1 25%时间取样点分心刺激状态主效应事后比较（LSD-t值）

（续表1）

注意控制能力主效应显著，效果量大，F（1，26）=6.648，P=0.016，偏η2=0.204，说明高注意控制能力组手部动作轨迹偏差角离散度（1.070 度）显著小于低注意控制能力组（2.012 度）。注意控制能力与分心刺激状态交互作用不显著，效果量中等，F（5，22）=0.544，P=0.741，偏η2=0.110。

2）50%时间取样点手部动作轨迹偏差角离散度

以50%时间取样点轨迹偏差角离散度为因变量，做6（分心刺激状态：无、静止、上、下、左、右）×2（注意控制能力：高、低）重复测量方差分析。分心刺激状态主效应不显著，效果量大，F（5，22）=1.310，P=0.296，偏η2=0.229，说明不同状态的分心刺激对50%时间取样点处动作轨迹偏差角离散度的影响相同。注意控制能力主效应不显著，效果量小，F（1，26）=1.282，P=0.268，偏η2=0.047，说明高注意控制能力组手部动作轨迹偏差角离散度（0.195 度）与低注意控制能力组（0.266 度）之间无差异。分心刺激状态与注意控制能力的交互作用不显著，效果量大，F（5，22）=1.283，P=0.307，偏η2=0.226。

3）75%时间取样点手部动作轨迹偏差角离散度

以75%时间取样点轨迹偏差角离散度为因变量，做6（分心刺激状态：无、静止、上、下、左、右）×2（注意控制能力：高、低）重复测量方差分析。分心刺激状态主效应不显著，效果量小，F（5，22）=0.159，P=0.977，偏η2=0.006，说明不同状态的分心刺激对75%时间取样点处动作轨迹偏差角离散度的影响相同。注意控制能力主效应不显著，效果量小，F（1，26）=0.001，P=0.978，偏η2=0.000，说明高注意控制能力组手部动作轨迹偏差角离散度（1.334 度）与低注意控制能力组（1.328 度）之间无差异。分心刺激状态与注意控制能力的交互作用不显著，效果量小，F（5，22）=0.743，P=0.592，偏η2=0.028。

2.4 瞄准任务得分

以瞄准任务得分为因变量，做6（分心刺激状态：无、静止、上、下、左、右）×2（注意控制能力：高、低）重复测量方差分析。分心刺激状态主效应显著，效果量大，F（5，22）=23.256，P=0.000，偏η2=0.472。事后比较发现（见表2），未出现分心刺激的条件下，飞镖任务得分显著高于其他5 种情况；当出现的分心刺激状态为静止时，飞镖任务得分显著高于分心刺激移动方向为上、下、左、右时的得分；当分心刺激移动方向为上时，与分心刺激移动方向为下和左时飞镖任务得分无差异，但显著大于分心刺激移动方向为右时；当分心刺激移动方向为下时，与分心刺激移动方向为左时飞镖任务得分无差异，但显著大于分心刺激移动方向为右时飞镖任务得分；分心刺激移动方向为左和右时的飞镖任务得分之间无差异。

表2 瞄准任务得分分心刺激状态主效应事后比较（LSD-t值）

注意控制能力主效应显著，效果量大，F（1，26）=4.419，P=0.045，偏η2=0.145，说明高注意控制能力组飞镖任务得分（3.245 分）高于低注意控制能力组（2.928分）。分心刺激状态与注意控制能力交互作用不显著，效果量小，F（5，22）=1.470，P=0.204，偏η2=0.054。

3 讨论

本研究的主要目的是利用飞镖瞄准任务考察移动分心刺激以及注意控制能力对瞄准任务动作轨迹及操作成绩的影响。结果表明，从动作时间上来看，分心刺激的出现对飞镖任务动作完成时间整体影响不大，且高、低注意控制能力组受试者完成飞镖任务动作时长之间差异不显著。这与已有研究[15]关于分心刺激会造成及达任务动作完成时间增加的研究结果并不一致。这表明造成分心刺激导致动作时长增加的前提很可能是潜在目标的存在，而当只有单一目标时分心刺激不会造成动作时长的增加。

从动作轨迹和操作成绩上来看，分心刺激的状态和移动方向对手部动作轨迹和飞镖任务操作成绩具有显著的干扰效应，表现为当分心刺激出现时手部动作轨迹偏差角离散度明显增大，瞄准任务操作成绩显著下降。反应激活模型认为，当分心刺激出现且保持在激活状态时，分心刺激的刺激突出性越强，那么所造成的干扰效应也就越大。总体看来，当分心刺激移动状态为移动时对个体瞄准任务的完成干扰效应最大，而当分心刺激状态为静止时，对个体瞄准任务的完成干扰效应较小，这说明不同状态的分心刺激所具有的刺激突出性也不同。这表明对具有高刺激突出性的分心刺激产生的反应效率更高，因此抑制机制没有足够的时间实现，因而造成了更大的动作轨迹偏差角离散度[4-5]，进而造成在相应条件下瞄准任务操作成绩的下降。本实验结果表明分心刺激的出现会导致手部动作轨迹偏差离散程度增大以及瞄准任务操作成绩下降，从动作类型上扩展了反应激活模型的解释范围。其次，分心刺激对手部动作轨迹偏差的影响主要体现在动作的初始阶段，而随着线上调整的完成，手部动作轨迹偏差在动作的后半程逐渐减小，这与前人相关研究结果相一致[2，16]。而高注意控制能力组较低注意控制能力组在动作初始阶段的动作轨迹偏差角度要小，这也说明了高注意控制能力个体拥有更强的线上调整能力。

另一方面，研究结果还表明，无论注意控制能力高低，分心刺激的出现都在一定程度上导致了动作轨迹偏差角度增大，瞄准任务操作成绩下降。但与低注意控制能力组相比，高注意控制能力组在瞄准任务中，手部轨迹偏差角度更小，瞄准任务操作成绩更好。综合本实验的整体结果来看，虽然高、低自我控制组完成动作的时间没有明显差异，但动作轨迹和飞镖任务成绩却存在着明显差异，这说明在相同的时间内，高注意控制能力个体能更好地调整自己的动作，以更好地完成任务。这与已有研究[8-9]有关高注意控制能力定势能够加快脱离分心刺激干扰的研究结果相一致。

从研究结果出发，本研究的理论意义在于不但拓展了反应激活的解释范围，同时发现了注意控制能力对手部动作及操作表现的促进作用，对削弱分心刺激的干扰效应具有积极意义。本研究的实践意义主要在于，首先，在运动选材方面，特别是瞄准动作相关的运动中，可将运动员的注意控制能力作为选材的一个衡量因素，对运动员进行更精准的选材把关；其次，在瞄准动作训练过程中，特别是有干扰刺激存在的运动项目中，例如篮球项目的训练中，应加强水平移动干扰的训练，以提高运动员抵抗水平方向移动分心刺激干扰的能力；最后，在运动员心理训练过程中，应加强注意控制能力训练，以提高运动员抵抗分心刺激干扰的能力。

本研究还存在着一些不足，第一，本研究只考察了做规律移动的分心刺激，将分心刺激的移动方向简化为上下左右4种，但在现实中出现的分心刺激，往往其移动方向更为复杂。另外，也未将分心刺激的移动速度纳入考察范围。因此，在以后的相关研究中可以进一步考察这些变量的影响，以提高研究的生态效度。第二，本研究采用Stroop 任务来测量个体注意控制能力，虽然有研究支持Stroop 任务是一种有效测量个体注意控制能力的方法[17]，但在复杂的注意系统中，仅采用这一单一任务形式对个体进行注意控制能力的测量可能具有一定的片面性。此外，在本研究中，受试者在Stroop任务中需移动鼠标做出正确选择，这就意味着手部灵活性可能会对实验分组带来影响。虽然在任务中，每一次做出选择后都要求受试者将鼠标停留在选项处，确保不同受试者在任务中移动的距离尽可能一致，但还是有可能存在高注意控制组中的个体手部灵活性较好，因此后续飞镖任务的表现也较好的可能性。

此外，本研究发现移动分心刺激会导致手部动作轨迹偏差离散程度增大以及瞄准任务操作成绩下降，因此在未来的研究中，更为重要的是应考虑如何降低分心刺激对瞄准任务成绩的不利影响。如何寻找到一种切实可行的方法或途径来减轻移动分心刺激对操作任务的消极影响，应是相关研究领域进一步探讨的研究方向。

4 总结

瞄准任务中，当移动分心刺激出现时，不但手部动作轨迹偏差角度增大，同时瞄准任务操作成绩也将受到消极影响，但与低注意控制组相比，高注意控制组在上肢瞄准任务中的动作轨迹偏差角离散度更小，操作成绩更好。这一结果扩展了反应激活模型的适用条件，同时高注意控制个体在瞄准任务中具有更好的任务操作成绩，提示对于瞄准类项目的运动员来说，可以通过提高注意控制来提高其运动成绩。