文脉信息与认知负荷对羽毛球运动员工作记忆组化能力的影响

王丽娟,王洪彪

(1.沈阳师范大学体育科学学院,辽宁沈阳 110034;2.沈阳体育学院心理学教研室,辽宁沈阳 110102)

文脉信息与认知负荷对羽毛球运动员工作记忆组化能力的影响

王丽娟1,王洪彪2

(1.沈阳师范大学体育科学学院,辽宁沈阳 110034;2.沈阳体育学院心理学教研室,辽宁沈阳 110102)

选取 16名羽毛球专业运动员和 16名大学生初学者为被试,以羽毛球专项录像模拟情境中的视频工作记忆为实验任务,来探讨运动员在不同文脉信息与认知负荷情况下工作记忆绩效特征。结果表明:工作记忆组化能力受认知负荷与文脉信息的影响。专家与新手在无文脉信息情况下工作记忆准确性没有差异,在有文脉信息情况下,专家记忆准确性明显优于新手。在记忆提取时间上,有文脉信息组被试提取记忆的时间快于无文脉信息组被试。

文脉信息;认知负荷;工作记忆;组化能力

“工作记忆是指在执行认知任务过程中,用于信息暂时储存与加工的资源有限系统;也就是说,工作记忆是一种服务于即时性加工的动态储存结构[1],”同时也被看作是一个与感知觉、注意以及短时记忆过程相关的功能模块。从结构与功能上来看,工作记忆在所有要求对信息做临时存储与运用、进行记忆并产生反应的情景中起着特殊的作用,它不仅能够让人们将有限的信息维持在一种即时状态,而且能够让人们对所维持的信息进行认知加工。工作记忆储存的特点是连续即时性,其重要功能之一是作为一个相互作用的工作室,在工作室里,能够把工作记忆中的信息与长时记忆中提取的信息整合在一起,需要根据加工任务变化进行随时更新。工作记忆的功能不仅受制于个体的工作记忆容量,而且与所提取内容的组织结构密切相关,其中识记材料之间是否具有文脉关系对工作记忆绩效至关重要,“文脉关系指一个文本中上下文之间的相互关系,在运动情境中指在某一项目比赛前后的几个回合中,反映运动员的技战术意图的动作及组合关系[2]。”在羽毛球运动情景中,王树明的研究表明在知觉预判任务中,预判绩效受文脉信息的影响。这提示我们在工作记忆容量之外,文脉信息的组织结构化是否影响工作记忆绩效呢?羽毛球比赛时,在激烈的时空争夺中,要求运动员根据即时场境,快速准确地做出应对,而此时的应对模式很大程度上取决于工作记忆提取的质量。而当需要提取这些应对模式或功能模块以应对运动场景时,运动专家只需注意这些初始信息或与功能模块相关联的情景特征,就可较容易地提取在长时记忆中已有的相关应对模式,使其进入工作记忆工作室,进而进行运动决策。因此,羽毛球运动场境中专项工作记忆绩效对运动员临场运动决策至关重要,而文脉信息则可能成为影响工作记忆绩效的一个重要因素。

Chase&Simon对国际象棋专家与新手的研究表明,“对比赛棋局的复盘能力远远超过对随意摆放棋子的复盘能力[3]。”可见专家在记忆中储存了更多的记忆组块,使更多的记忆内容得以组化。对于羽毛球运动来讲,在比赛中每一拍球之间也存在着内在的联系,比赛回合与合成回合是否是不同的组块呢?正常比赛的文脉关系可能决定专家与新手的工作记忆绩效,而且在不同认知负荷上,回合之间的工作记忆绩效是否受到影响呢?本研究的预期假设为:不同认知负荷在是否有文脉干扰情况下工作记忆组化能力存在差异。

1 研究方法

1.1 被试

实验以初学者大学生和羽毛球运动员为被试。新手水平组 (体院选修羽毛球课大学生)与专家水平组 (国家一、二级运动员)各 16人,其中每组男女各 8人;专家组被试的平均年龄为 21±1.27岁,训练年限为 11±1.84年;新手组被试平均年龄为 20.63±0.99岁。所有被试视力正常且无色盲,全部自愿参加,实验之后给予一定报酬。

1.2 实验设计

本实验采用 2(文脉信息:自然回合、合成回合)×2(运动水平:专家、新手)×2(认知负荷:简单任务、复杂任务)多因素混合实验设计探讨认知负荷与文脉信息对不同水平羽毛球练习者视觉动作记忆组化能力的影响。其中运动水平为组间变量,认知负荷与文脉信息为组内变量。测试指标为被试羽毛球专项记忆的准确率和反应时间。

1.3 实验材料

经过与专家讨论及预测试,一至两个比赛回合对运动员回忆绩效没有区分度,而五个回合以上回忆绩效趋于随机概率,参考短时记忆的规律 7±2个记忆单位,因此本研究选取世界羽毛球比赛录像中 4个击球回合的视频为测试材料。利用绘声绘影 9.0软件,制成自然回合材料和组合回合材料。两种材料取于同一场比赛,然后由羽毛球项目专家和国家一级运动员共同讨论,按录像中击球顺序用文字描述出来,其中包括 6种击球方式,分别是拉、吊、杀、搓、勾、挑,超过 6种击球方式的则筛选掉。分两种描述方式,一种只用击球方式,另一种为击球方式加击球线路;在 4个击球回合,8拍击球中随机选取一拍描述击球方式或击球方式加击球线路的文字,另外再加两个干扰描述项目,进行三选一。每种回合 (自然与组合)各制作成 5个视频片段,共制作成 10个视频材料。其中,简单任务 10个视频,复杂任务 10个视频,实验用材料总共由 20个视频片段组成。

1.4 实验仪器

配备一台实验用计算机,用于呈现实验刺激材料与采集实验数据。实验用显示器为 19英寸 (1024×768分辨率、刷新频率为 100Hz)的DELL液晶显示器。显示器中央点与被试的眼睛处于一个水平线。

1.5 实验任务

羽毛球专项情境工作记忆组化测试:把经过剪辑筛选好的羽毛球刺激视频片段用 E-Prime软件编成刺激程序,呈现在屏幕上,要求被试尽可能地熟记视频片段中每一拍击球的击球方式或击球方式加击球线路,然后对出现的某一拍(随机出现)的击球方式或击球方式加击球线路的文字描述进行正确的三选一判断,并按下相对应的键。反应时间与记忆准确率由 E-Prim e软件自动收集。

1.6 实验程序

在实验前让被试填写自行编制的基本情况调查表,记录被试的性别、年龄、训练年限、运动等级等基本情况。选取视力正常,以及从未做过类似实验羽毛球练习者。给被试念基本实验指导语:“现在我们进行关于羽毛球描述击球方式及线路的记忆测试,选择的准确与快慢程度将反应你们的测试水平。测试时,要求你们在看完每段视频后,尽可能地记住视频中双方运动员的每一拍击球方式或击球方式加击球线路,在接下来呈现的文字描述上,选择出相对应的对此段视频击球方式或击球方式加击球线路正确的文字描述,并快速按下相对应的键。总共有 20个视频片段,整个测试大约 15分钟。希望大家集中精力完成测试。”

实验刺激程序由 E-p rim e软件编制。开始实验后,首先呈现的是简单任务记忆指导语,“下面将会在屏幕上出现一段羽毛球比赛视频,在你观看视频时,请尽可能记住双方运动员每一拍的击球方式,视频播放完之后,将会随机呈现此视频片段中描述某一拍击球方式的文字,共有三种文字描述,只有一个正确的答案,请尽可能准确快速做出正确选择,并按下键盘中相对应的键,总共 10个视频片段,按任意键开始……”指导语呈现时间没有限制;接着播放视频刺激材料,每种每个视频的呈现时间为视频的自然比赛时间,每个片段的呈现顺序为随机呈现。被试判断选择的时间如果超过 8000m s,屏幕自动刷新。每个文字描述与视频片段之间,在黑色屏幕背景中间呈现一个白色注视点“+”,呈现时间为1000m s。

简单任务实验完成后,屏幕呈现复杂任务记忆指导语,“下面将会在屏幕上出现一段羽毛球比赛视频,在你观看视频时,请尽可能地记住双方运动员每一拍的击球方式及击球线路,视频播放完之后,将会随机呈现此视频片段中描述某一拍击球方式及线路的文字,共有三种文字描述,只有一个正确的答案,请尽可能准确快速地做出正确选择,并按下键盘中相对应的键,总共 10个视频片段,按任意键开始……”指导语呈现时间没有限制;接着播放视频刺激材料,每种每个视频的呈现时间为视频的自然比赛时间,每个片段的呈现顺序为随机呈现。被试判断选择的时间如果超过 10000m s,屏幕自动刷新。每个文字描述与视频片段之间,在黑色屏幕背景中间呈现一个白色注视点“+”,呈现时间为 1000m s。在自然与组合两种回合呈现视频之间呈现文字提示,如,“下面视频是由不同比赛拍数组合而成的 4个回合,8拍动作的比赛录像,按任意键实验开始……”。为了消除刺激材料顺序的影响,实验采用 ABAB和 BABA呈现方式。

1.7 数据采集与处理

因变量为被试做出选择的反应时间与准确率。对于测验中测得的反应时间数据,小于 100m s或者大于其平均值 3个标准差的,作为特异数据予以删除。其中,行为指标数据由 E-p rim e软件自动采集;采用 SPSS15.0软件对所收集的数据进行处理。对因变量进行重复测量方差分析。

2 结果

2.1 羽毛球运动员专项记忆准确率

对运动员在不同认知负荷与不同文脉信息情况下羽毛球专项记忆的准确率进行重复测量方差分析,结果显示,认知负荷主效应不显著,F(1,30)=0.69,P＞0.05(表 1)。认知负荷与水平的交互作用不显著,F(1,30)=0.00,P＞0.05,认知负荷与文脉信息交互作用不显著,F(1,30)=0.04,P＞0.05;认知负荷、运动水平和信息量三因素之间的交互作用不显著,F(1,30)=0.04,P＞0.05。在对不同水平运动员的记忆准确率比较表明,水平主效应差异不显著,F(1,30)=2.11,P＞0.05。水平与文脉信息的交互作用显著,F(1,30)=4.30,P＜0.05;进一步简单效应分析发现,在合成回合情况下,专家与新手之间的差异不显著,F(1,30)=0.19,P＞0.05;在自然回合情况下,专家与新手之间记忆准确率存在显著性差异,F(1,30)=6.22,P＜0.05,并且专家组被试的记忆准确率明显高于新手组被试的记忆准确率 (表 2)。

表1 各自变量在专项记忆准确率上主效应及其交互作用

表2 羽毛球运动员专项记忆准确率均值(%)

对不同文脉信息条件下准确率比较表明,文脉信息主效应显著,F(1,30)=13.95,P＜0.01。自然回合情况下的记忆准确率明显高于合成情况下的记忆准确率。

2.2 羽毛球运动员专项记忆反应时间

对运动员在不同认知负荷与不同文脉信息情况下羽毛球专项记忆的反应时间进行重复测量方差分析,结果表明,认知负荷主效应显著,F(1,30)=11.15,P＜0.01(表 3);简单任务组记忆反应时间低于复杂任务组记忆反应时间。对不同文脉信息条件下准确率比较表明,文脉信息主效应显著,F(1,30)=4.35,P＜0.05;合成回合任务的回忆时间明显长于自然刺激材料回忆时间。

表3 各自变量在记忆反应时间上主效应及其交互作用

表4 羽毛球运动员专项记忆反应时间均值(m s)

认知负荷与水平的交互作用不显著,F(1,30)=0.02,P＞0.05;认知负荷与文脉信息交互作用不显著,F(1,30)=0.02,P＞0.05。认知负荷、运动水平和文脉信息三因素之间的交互作用不显著,F(1,30)=0.07,P＞0.05。在对不同水平运动员的记忆反应时间比较表明,水平主效应差异不显著,F(1,30)=0.49,P＞0.05;具体见表 4。水平与文脉信息的交互作用不显著,F(1,30)=0.32,P＞0.05。以上结果说明,认知负荷和文脉信息影响记忆反应时间。

3 讨论

本研究既丰富了工作记忆的研究,又拓展了运动专长研究的领域。研究的结果验证了前文提出的假设,与 Chase&Simon的研究结论相一致,“专家组被试在非正常比赛刺激材料中的记忆与新手组被试相近[4],”而在比赛任务中,专家组的记忆准确率明显高于新手组被试,显然,专家组掌握了更多的羽毛球专项内在的规律。无论是专家还是新手,在提取记忆时间方面,自然回合任务的时间都要短于合成回合任务的时间,这也告诉我们尽管新手没有专家的知识与经验,但是也拥有了某些专项知识与技能,从而才能表现出比合成回合任务更快的记忆提取,并且在此过程中并没有损失记忆的准确率,也就是说没有出现以牺牲准确率而提高记忆提取速度的权衡现象。对于专家与新手这种差异的结果,可能与程序性记忆与陈述性记忆有关,对羽毛球运动技能的技战术知识的掌握主要涉及的是程序性记忆,它与存储有关运动技能的信息相联系,对于运动技能的操作表现来说,程序性记忆是关键的,而要获得更多的程序性知识来提高程序性记忆,就要通过大量的实践练习来提高。

另外有研究对类似的研究结果解释为对刺激任务的组化能力。Millslagle在以篮球运动员为被试的实验中报告了类似的组化效应。在给男女篮球运动员播放发生在比赛情景中组织的和未组织的比赛幻灯片,在运动员观看了幻灯片之后进行一个再认测试。结果表明,“这些运动员能够更正确地回忆出那些组织过的幻灯片。”更有趣的是,当把后卫、前锋和中锋运动员做比较时,后卫运动员再认的准确率更高。因为在比赛中,后卫在做决策与执行决策时比其他两个位置的运动员有更多的体验机会。该实验结果与本实验结果相似,进一步验证了专项技战术知识的组化能力对我们工作记忆存储信息的影响[5]。

有人用短时工作记忆与长时工作记忆理论解释了工作记忆容量问题,毋庸置疑的是,对具有内在规律性的任务进行记忆时,组化能力能够促进长时工作记忆容量的增长,从而有利于提取与规律性任务相关的记忆,那么,短时工作记忆与长时工作记忆中的相关领域知觉模式是怎样被启动的呢?对此,Ericsson&Kintsch指出领域知识量仅是专家专长优势充分而非必要条件,而与知识经验组织结构化相结合才能保证其专长表现,即组化能力[6]。“已编码的信息不仅和提取线索相关联,而且在信息之间会形成额外的意义联结。这种经过组化提供的线索使信息提取更容易[7]。”

对类似本研究结果的另一种解释被称为编码特征原则[8]。Tu lving&Thom son认为,“测试任务的背景与练习背景越是类似,记忆成绩的效果会越好[9],”显然,本研究中的自然回合任务比合成回合任务更接近羽毛球运动员练习与比赛场境。对此解释在国际象棋专长研究中更为确凿。因此,选择和适当地编码相关信息对于其它专长领域的专家是至关重要的。在本研究结果中更好地体现这一理论原则,因为在羽毛球世界级比赛中,运动员的每一拍球的目的性都非常强,每一拍球之间存在潜在的相关,每一个运动员都有自己的习惯球路与技战术风格,经过常年累月的训练与比赛,这些内容都转化为长时工作记忆之中了。如此,当面对比赛场境时,或面临问题解决时,专家能够有组织地快速从长时工作记忆中提取知觉模式,以应对比赛。显然的是,专家不仅在工作记忆容量上高于新手,而且在对羽毛球技战术知识的组化能力方面同样强于新手。

4 结束语

本研究通过对羽毛球运动专家与新手的工作记忆组化能力的研究,得出如下结论:工作记忆组化能力受认知负荷与文脉信息的影响。专家与新手在无文脉信息情况下工作记忆准确性没有差异,但在有文脉信息情况下,专家记忆准确性明显优于新手。在记忆反应时间上,有文脉信息组被试提取记忆的时间快于无文脉信息组被试。

本研究通过比较专家与新手羽毛球运动员的工作记忆组化能力的差异,探讨了专长研究中专家记忆优势机制,具体表现在工作记忆组织结构化方面;在实验设计和研究方法上有更进一步深入研究的价值;例如,可以在实验过程中通过发生思维的方法记录专家在回忆材料时的思维特征;以此探讨哪些条件和限制使得专家的专长得以表现。在未来更有价值的研究方向是引入认知神经科学的方法和手段,探讨在脑机制上的专长优势特征。

[1]陈彩琦.视觉选择性注意与工作记忆的交互关系—认知行为与ERP的研究[D].广州:华南师范大学,2005.

[2]王树明.文脉信息对羽毛球运动员预判绩效的影响[J].天津体育学院学报,2007,22(6):487-490.

[3]Chase,W:Cx,&Simon,H.A..Perception in chess[J].Cognitive Psychology,1973(4):55-81.

[4]Chase,W.Cz,&Simon,H.A.Them ind’s eye in chess[M].In Chase(Ed.),visual information processing.New York:Academic Press,1973:215-281.

[5]Millslagle,D.G..Recognition accuracy by experienced men and women players of basketball[J].Perceptual and Motor Skills,2002,95:163-172.

[6]Ericsson,K A.,&Kintsch,W.Long-term working memory[J].Psycho logical Review,1995,102(2):211-245.

[7]吴明明.记忆中专长效应的理论发展及其应用研究[D].华东师范大学,2003.

[8]Magill,R.A.著,张忠秋译.运动技能学习与控制 [M].北京:中国轻工业出版社,2006:151.

[9]Tulving,E.,&Thom son,D.M.Encoding specificity and retrieval processes in episodic memory[J].Psychological Review,1973,80:352-373.

Influence of Contextual In formation and Cognitive Load on the Structured Capacity of Badminton Athletes’Working Memory

WANG Lijuan1,W ANG Hongbiao2
(1.Institute of Sports Science,Shenyang Normal University,Shenyang 110034,Liaoning,China;2.Department of Psycho logy,Shenyang Sport University,Shenyang 110102,Liaoning,China)

This study selected 16 professional badminton athletes and 16 college students who were tested as the subjects according to that the special video simulated bad min ton episodic working memory for the experimental task,to exp lo re the case characteristics of working memory performance of the athletes in the different con textual information and cognitive load.The results show that the structured of working memory was affected by task difficult and con textual information;in the absence of contextual information,experts and novices won’t significant difference on the accuracy of working memory cases,contextual information in the circumstances,experts’accuracy of memory is superior to novice;about extraction time in memory,contextual information subjects were faster than without contextual information subjects.

contextual information;cognitive load;working memory;structured capacity

G847

A

1004-0560(2010)02-0102-04

2009-12-06;

2010-01-06

王丽娟 (1974-),女,讲师,硕士,主要研究方向为体育心理学与体育社会学。

责任编辑:刘红霞

◂体育人文社会学