季朝新,刘俊一
●专题研究 Special Lecture
羽毛球运动员多目标追踪任务中对非目标的抑制机制
季朝新,刘俊一
目的:通过试验探讨不同等级羽毛球运动员在多目标追踪任务中对非目标的抑制作用。方法:选取不同等级羽毛球运动员,其中专家组8人(运动等级国家健将级),新手组8人(某体育学院专选班大学生),采用多目标追踪(MOT)范式、点探测技术相结合的办法,探讨不同等级羽毛球运动员对非目标的抑制机制。结论:不同等级运动员在多目标追踪任务中并没有表现出明显的差异;不同等级运动员对于探测刺激的觉察率具有明显的差异,新手组和专家组在不同区域探测刺激的觉察率都是不同的,并且具有显著的位置主效应;专家组与新手组在判断不容易混淆的非目标时,抑制机制相同,即全部为基于客体的抑制;专家组与新手组在判断容易混淆的非目标时,抑制机制不同,新手组的抑制机制为基于客体的抑制占据优势,而专家组的抑制机制为基于特征的抑制占据优势。意义:通过多目标追踪范式引入点探测技术,区别不同等级羽毛球运动员多目标追踪正确率与点探测觉察率之间的相关关系,以能够区别不同等级羽毛球运动员对非目标探测刺激抑制的差异,并为产生的差异进行理论解释。
羽毛球运动员;多目标追踪;点探测;抑制机制
羽毛球运动是集体能、技能、战能于一身的运动项目。目前随着技术的不断进步,羽毛球运动员需要在场上能够迅速找到自己所需要的信息。羽毛球运动员的信息搜集能力是基于视觉搜索对自己需要的信息进行加工处理的能力。但是,面对复杂多变的赛场,羽毛球运动员要想得到自己有用的信息,就必须要对其他不重要的信息进行抑制,其中包括自己容易混淆的信息(对手的假动作,球路的预判等)和不容易混淆的信息(场上观众的干扰,对手战术的改变等)。关于人体对干扰信息的抑制能力的研究,首先是由心理学界提出的。早在1988年,PYLYSHYN和STORΜ提出了多目标追踪范式,从此开启了视觉认知的研究。在多目标追踪任务中,最先进行的是区分被标记的目标与没有被标记的目标,试验结果显示:一般被试可以追踪4~5个目标,并能够达到85%以上的正确率[1]。SEARS C等在进行多目标追踪任务试验时,在追踪过程中,改变要追踪目标和不追踪目标的形状,结果发现对目标形状改变觉察速度要明显高于非目标,出现这种现象的原因可能是为了能够有效追踪目标,对非目标进行了有效的抑制[2]。有很多学者对于出现的抑制机制进行了相关的研究,目前提出了两种观点:基于客体的抑制和基于特征的抑制。基于客体的抑制认为无论运动非目标运动到哪里,抑制始终伴随着运动非目标,并与运动非目标的运动变化绑定;而基于特征的抑制认为抑制具有选择性,被试只会对容易混淆的非目标具有抑制作用,对于不容易混淆的非目标没有抑制作用,并且具有很强的目的性[3-5]。现有研究表明,基于客体的抑制和基于特征的抑制是同时发生的,只是发生的阶段不同。根据以上研究,提出如下假设:若羽毛球运动员对于非目标的抑制是基于客体的抑制,那么无论非目标是否与目标容易区分,都能够受到抑制;如果羽毛球运动员对于非目标的抑制是基于特征的抑制,那么与目标容易混淆的非目标就会受到更多的抑制,其他的非目标的抑制就会降低。不同等级羽毛球运动员对不重要信息的抑制机制是基于客体的抑制还是基于特征的抑制,对于自己容易混淆的信息是基于客体的抑制还是基于特征的抑制?这些都还没有明确的答案。
不同等级水平运动员在处理信息方面的差异已经得到了有关证实。目前采用最多的办法是将被试分为专家组与新手组,通过一些试验找到专家组与新手组之间的差距,并指导训练。王洪彪对不同级别的羽毛球运动员进行了视觉搜索特征的研究,发现运动员的注视轨迹比较集中,在复杂任务中,运动员得到信息的方式主要是场上对手与场地位置的关系,而新手组则主要是观察球拍与持拍臂[6]。与之相似的试验也在篮球[7]、排球[8-9]、网球[10]、乒乓球[11]、短道速滑[12]等运动项目中得到了证实。近年来,随着运动心理学的发展,将心理学的一些试验进行改进后应用到运动心理学中取得了良好的效果。李军采用多目标追踪方式考察篮球运动员的视觉追踪表现,发现专家组后卫与前锋之间存在明显的差异,而新手组之间并不存在显著的差异[13]。张学民等比较了运动员与普通大学生在多目标追踪任务中的表现,发现运动员在追踪多目标时的反应速度明显高于普通大学生,结论认为多目标追踪对于运动员选拔和心理训练具有重要的意义[14]。
本研究以不同等级羽毛球运动员(专家组和新手组)为研究对象,主要探讨点探测刺激对不同等级羽毛球运动员在多目标追踪任务中的差异,从而发现不同等级羽毛球运动员在非目标探测刺激觉察率抑制量方面的差距,为不同等级羽毛球运动员的抑制能力的差异性进行解释。
1.1 研究对象
试验对象:国家队羽毛球运动员8名,训练年限10年以上(专家组),其中男性5人,女性3人;某体育学院羽毛球专选班8人,训练年限2~3年(新手组),其中男性6人,女性2人。所有被试的年龄均在20~27岁之间,视力或者矫正视力正常。研究羽毛球运动员多目标追踪任务中对非目标的抑制机制。
1.2 试验材料与试验材料呈现方式
1.2.1 试验材料 试验相关材料见图1,试验时屏幕背景为黑色(屏幕大小800*600pixel)。运动对象为12个白色圆环(圆环外径为40pixel,内径为38pixel),探测刺激红点为8pixel的实心圆。
图1 相关试验程序示意图Figure1 diagram of the related experimental procedure
1.2.2 试验材料呈现方式 使用惠普pavilion 500计算机呈现试验材料,其中显示器为17英寸平面的CRT显示器。试验采用ΜOT试验程序(ΜOT范式是英文Μultiple Object Tracking Paradigm的简写,即多目标追踪范式,该程序的核心思想是让被试追踪不同运动的目标,当目标运动轨迹发生变化时,被试的注意也会发生变化),被试通过计算机键盘进行相关的按键反应,记录指标为圆环追踪正确率以及探测刺激觉察率。
1.3 试验设计
试验采用2(专家组、新手组)×2(无追踪任务和追踪任务)×4(探测刺激出现位置)的混合试验设计。
组间变量:运动等级(专家组、新手组);组内变量:追踪任务(无追踪任务和追踪任务)。
探测刺激出现位置:探测刺激出现的位置平均分布在4个区域,即空白区域、规则运动非目标、运动目标、运动非目标。
测试指标:圆环追踪正确率、探测刺激觉察率和非目标的抑制量。其中抑制量的计算方式为在无追踪任务中的点探测觉察率减去追踪任务中的点探测觉察率。
1.4 试验程序
在试验之前,会有20次的预试验,以让被试熟悉试验流程。在预试验结束以后,首先出现的是试验注意事项,试验有两个任务,包括追踪曾经闪烁过的圆圈以及是否出现红点。试验开始后,屏幕上会出现12个白色圆环(圆环外径为40 pixel,内径为38pixel),其中4个白色圆环(标记目标)会连续闪动3次,闪动时间为150 ms。剩余的8个圆环有4个会做有规律的上下或者左右摆动(振幅为64pixel),剩余的4个将会做随机运动。在闪烁消失以后,所有的圆环将会运动,在运动过程中可以交叉重叠,试验过程中,探测刺激红点(大小为8pixel)将会随机出现在标记物或者非标记物或者空白区域,被试如果发现红点,在所有圆环停止运动并选择出标记目标后,计算机会出现是否发现红点的提问,如果发现,则按下“Y”,如果没有发现,则按下“N”。试验物体的运动持续时间为500 ms。试验一共进行160次。当试验进行到80次时,被试会有2 min的休息时间,当休息时间结束以后,计算机会提示被试继续试验。在试验中,红点一共出现80次,红点出现的区域平均分布在空白区域、运动目标、运动非目标、规则运动非目标上。即每一个区域均会出现20次。无追踪任务的情况与追踪任务的情况相同,只是被试进行试验时并没有标记闪烁目标,被试不进行目标追踪任务,只对点探测刺激做出相关的反应。在试验时要求被试尽可能做出正确判断,不要求被试的反应速度。当被试做完所有的判断以后,被试按下空格键进入下一次试验(试验程序见图1)。试验完成以后,给予每一名被试一定的报酬。
2.1 不同等级羽毛球运动员圆环追踪正确率与探测刺激觉察正确率
在有追踪任务的试验中对试验数据进行独立样本T检验,发现专家组与新手组在圆环判断正确率方面没有显著性差异,但是在判断探测刺激(红点)具有高度显著性的差异(见表1)。
表1 不同等级羽毛球运动员追踪正确率与探测刺激觉察率Table1 tracking accuracy of badminton players of different levels and awareness rate of detection stimulus
由表1可知,专家组与新手组在多目标追踪的任务中并没有显著性差异,但是当加入探测刺激(红点)后,专家组与新手组对探测刺激具有高度显著性的差异。在试验中,探测刺激共出现4个位置,分别为空白区域、规则运动非目标、运动目标、运动非目标。当探测刺激出现在哪个位置时专家组会比新手组具有较高的识别能力,这需要在试验结果中进行讨论。
2.2 不同等级羽毛球运动员不同位置圆环追踪正确率
在追踪任务中,专家组的追踪正确率为90.98%±2.49%,新手组的追踪正确率为90.43%±1.75%,对探测刺激出现在4种不同位置的追踪正确率进行重复测量方差分析,探测刺激出现的位置主效应不显著,F(3,12)=0.59,P=0.636;探测刺激出现的位置与运动等级的交互作用不显著,F(3,12)=0.58,P=0.640(探测刺激出现在4种位置上的追踪正确率分别为:空白区域:专家组90.88%±1.88%,新手组90.50%±1.77%;规则运动非目标:专家组91.22%±2.13%,新手组90.23%±1.45%;运动目标:专家组90.76%±2.15%,新手组90.34%±1.89%;运动非目标:专家组90.86%±2.45%,新手组90.67%±1.86%;)。事后对探测刺激的出现是否会影响专家组与新手组的追踪正确率进行了配对样本T检验,发现专家组差异不显著,新手组的差异也不显著(P>0.05)。即被试进行圆环追踪时,探测刺激的出现不会影响被试进行相关的追踪任务,因此本次试验探测刺激觉察率具有较高的信度。
2.3 不同等级羽毛球运动员不同位置探测刺激觉察正确率
有追踪任务的试验中对专家组与新手组探测刺激出现的位置进行了独立样本T检验,发现专家组与新手组在各个位置的探测刺激(空白区域、规则运动非目标、运动目标、运动非目标)均具有显著性差异。同样,在无追踪任务的试验中对专家组与新手组探测刺激出现的位置进行了独立样本T检验,发现专家组与新手组在各个位置的探测刺激(空白区域、规则运动非目标、运动目标、运动非目标)也均具有显著性差异。
在追踪任务中,对专家组与新手组的探测刺激觉察率进行重复测量方差分析表明:探测刺激出现的位置主效应显著,F(3,12)=91.85,P<0.001,探测刺激出现位置与运动等级的交互作用不显著,F(3,12)=0.70,P=0.571。总体来说,专家组和新手组对探测刺激的觉察率按照从大到小排列依次为空白区域——规则运动非目标——运动目标——运动非目标。经过事后检验,发现专家组探测刺激觉察率在4个区域中均明显高于新手组,并且均具有显著性的差异(P<0.01)。然后我们进行了组内比较,发现专家组除了在规则运动非目标和运动目标不具有显著性的差异(P=0.316);其他探测刺激出现区域均具有显著性的差异。对新手组组内进行比较,发现新手组组内均具有显著性的差异。
在无追踪任务中,对专家组与新手组的探测刺激觉察率进行重复测量方差分析表明:探测刺激出现的位置主效应显著,F(3,12)= 146.19,P<0.001;探测刺激出现位置与运动等级交互作用不显著,F(3,12)=1.13,P=0.376。经过事后检验,发现专家组探测刺激觉察率在4个区域中均明显高于新手组,并且均具有显著性的差异(P<0.01)。进行组内比较发现,专家组探测刺激出现位置除了运动目标和运动非目标不具有显著性差异(P=0.713);其他探测刺激出现区域均具有显著性的差异。对新手组组内进行比较,发现新手组除了运动目标和运动非目标不具有显著性差异(P= 0.119);其他探测刺激出现区域均具有显著性的差异(见表2)。
表2 不同等级羽毛球运动员两种任务探测刺激出现在不同位置的觉察率(n=8)Table2 awareness rate of badminton players of different levels against two task detection stimulus appearing on different positions(n=8)
将专家组与新手组的有追踪任务与无追踪任务探测刺激觉察率进行3因素重复测量方差分析,得到以下结果:(1)探测刺激出现位置主效应显著,F(3,26)=187.27,P<0.001;(2)探测刺激与运动等级交互作用不显著,F(3,26)=1.19,P=0.333;(3)探测刺激与是否追踪任务交互作用显著,F(3,26)=5.08,P=0.007;(4)3因素相互交互作用不显著,F(3,26)=0.389,P=0.762。在以上的试验结果中,我们可以看到,不管是否有追踪任务,探测刺激觉察率都是具有差异的;探测刺激与运动等级交互作用不显著说明,不论专家组还是新手组,探测刺激觉察率都是遵照一定的规律;探测刺激与是否追踪任务交互作用显著说明,在两种任务下,探测刺激的觉察率在不同任务,不同位置的变化是不同的。
2.4 不同等级羽毛球运动员抑制量
有专家指出,点探测刺激会对非目标具有一定的抑制作用[15]。同理,本试验新手组羽毛球运动员和专家组羽毛球运动员对非目标同样具有一定的抑制作用。本试验中,专家组的抑制量分别为:空白区域0.13%,规则运动非目标2.37%,运动目标-1.88%,运动非目标8.87%。新手组的抑制量分别为:空白区域-0.37%,规则运动非目标2.50%,运动目标-0.31%,运动非目标5.13%。对专家组进行有追踪任务与无追踪任务独立样本T检验发现,专家组在有追踪任务和无追踪任务时,运动非目标探测刺激的觉察率具有显著性差异(P=0.012);其他3个区域均没有显著性差异。然后对新手组进行有追踪任务与无追踪任务独立样本T检验发现,新手组在有追踪任务和无追踪任务时,探测刺激出现区域的觉察率均没有显著性的差异。其抑制量的比较结果见图2。
图2 不同运动等级运动员4种位置的抑制量的对比Figure2 comparison of the inhibition of different sports grades players in four positions
3.1 羽毛球运动员探测刺激觉察率差异的理论解释
从试验结果我们可以看出,不管有追踪任务还是无追踪任务,专家组与新手组在探测刺激觉察率方面均具有显著性差异。这可能是专家组羽毛球运动员经过长期的专业训练对出现的“异常情况”比较敏感所导致的,专家组可能会比新手组更容易发现稍纵即逝的机会,从而占据比赛的主动性。研究还发现,探测刺激的觉察率具有明显的位置主效应。在有追踪任务和无追踪任务中,专家组发现探测刺激最多的地方是都是空白区域,在无追踪任务时,专家组在运动目标与运动非目标的探测刺激觉察率没有显著性的差异,当有追踪任务时,专家组在运动目标与运动非目标的探测刺激觉察率方面就具有了显著性的差异。新手组发现探测刺激最多的地方也是在空白区域,当无追踪任务改为有追踪任务时,新手组也表现出了同专家组相一致的探测刺激觉察率的变化。对于这种变化,可以应用基于特征的抑制机制来进行解释:在无追踪任务时,运动目标与运动非目标并不能有效的区分;但是当具有追踪任务时,被试需要区分运动目标与运动非目标,被试非常容易区分与运动目标明显不一致的规则运动非目标,因此抑制量没有显著增加;但是被试不容易区分与目标相同的非目标,因此被试就需要对非目标进行有效的鉴别,结果产生了基于特征的抑制情况。至于在其他3个区域产生的抑制并不明显,说明即使增加了追踪任务,其他目标的抑制量并没有显著差异,都仅仅受到了基于客体的抑制。但专家组抑制量的改变要明显高于新手组,说明专家组在进行多目标追踪过程中可能投入了更多的精力来区别和运动目标容易混淆的运动非目标。
总体来说,高水平羽毛球运动员在进行追踪任务时,圆环的判断正确率与新手组没有显著性差异,但是探测刺激的觉察率却与新手组具有显著性差异,并且探测刺激出现的位置与新手组都具有显著性差异。造成这种现象的原因可能是专家组运动员经过长期训练,更能够在运动和比赛中关注更多的信息,更能够洞察场上的负责变化,不仅仅对于自己要盯防的目标具有视觉注意资源优势,对于与目标相关的事物也能够进行有效处理,这是多年的专业训练使运动员产生的运动本能反应。而新手组由于训练年限较短,很容易受到其他的心理干预,可能容易被对手突然改变的战术所迷惑,从而造成自己的失误。
3.2 羽毛球运动员非目标抑制机制的分析
羽毛球运动员在进行比赛时要面对复杂的场景信息,运动员能够在复杂的场景信息中提取出自己需要的信息是运动员能够取得比赛胜利的关键。运动员在比赛中得到有效信息的途径就是通过视觉进行搜索,并进行预判。张学民[15]运用多目标追踪任务考察了普通大学生对非目标的抑制机制,他指出在多目标追踪过程中,基于客体的抑制与基于特征的抑制发生在多目标追踪不同的阶段,他们并不矛盾。当任务难度提高时,两种抑制方式均会产生。
本试验中,专家组在无追踪范式中,探测刺激觉察率在运动目标与运动非目标中没有显著性的差异,说明在没有追踪任务时,专家组追踪运动目标与运动非目标是采取相同的一种方式;新手组同样表现出了对于运动目标与运动非目标相同的追踪策略方式。但是当有追踪任务时,专家组表现出了较高的对运动非目标的抑制,这是因为专家组要进行追踪任务,而抑制是一种有限的资源,为了保证圆环的追踪正确率,专家组要努力区分与运动目标相似的运动非目标,势必会影响到非目标上探测刺激的觉察率,而对其他目标还是保持在基本的抑制水平,并没有太大的影响;新手组同样表现出了对运动非目标的抑制,但是新手组虽然能够区分运动目标与运动非目标,运动非目标上的探测刺激觉察率明显要小于专家组。这可能是专家组与新手组在进行视觉搜索时采用的不同追踪策略所导致的,因此导致了专家组与新手组在区分运动目标与运动非目标时产生的抑制机制不同。本文证明了张学民提出的运动非目标受到基于客体的抑制和特征的抑制的观点[15]。通过本文,我们验证了不同水平羽毛球运动员对非目标的抑制作用,说明抑制量可以作为优秀羽毛球运动员选拔的重要评价指标。
3.3 羽毛球运动员在多目标追踪任务对非目标的抑制机制在现实中的意义
从以上分析我们可以看出,专家组对非目标抑制量高于新手组。有研究表明,在对羽毛球进行相关的落点任务判断时,专家组能够比新手组在球拍接触球之前早10~120 ms就能搜索到相关的信息[16]。优秀运动员通常都是提前进行相关的信息加工,将加工的信息总量减少到最少,把更多的时间和分配资源投入到动作操作阶段,使自己能够保证场上的主动[17]。以往研究认为,羽毛球运动员的判断能力、球感能力是成为优秀运动员、取得优异成绩的必要因素之一。羽毛球实战中每一次接球的过程都需要运动员预先进行判断,判断来球落地、判断对手真实意图以及抗干扰能力(诸如对手假动作、手腕动作、相似球路判断等)。因此,本研究认为,羽毛球运动员的判断能力可以主要分为三方面:一是自身主动判断的能力;二是筛选对手真实意图信息的能力;三是自身对信息的抑制的能力。本研究结合羽毛球运动员实战中判断能力的影响因素,依据心理学、认知科学以及运动学基础设计试验,多目标追踪任务对应运动员的自身主动判断球能力,不同区域探测刺激的察觉率对应运动员筛选对手真实意图信息的能力,非目标的抑制量对应运动员自身对球场信息的抑制能力。羽毛球运动员不仅需要自身主观的判断和接受信息的能力,更重要的是如何判断对手的意图、如何接受对手的信息、如何筛选众多的信息、如何抑制干扰信息。羽毛球运动员在比赛中更多的抑制对手或球场带给自身的干扰信息,如观众的干扰、对手的假动作、对手的战术等,进而能够判断出对手的真实意图,如判断对手是回后场球还是前场球、对手的扣杀球是直线还是斜线、对手是要发网前小球还是推后场球等,越是优秀运动员越是能够抑制干扰信息、筛选出对手的真实意图。
结合本文的研究结果,专家组羽毛球运动员对非目标的探测刺激抑制量明显高于新手组,可以这样认为:专家组在区分对手筛选对手真实意图方面要明显高于新手组,即专家组经过系统的训练后,更能够有效地判断出对手的真实意图,能够更及时、更有效地判断对手的击球路线和落点,并可以进行更有效的预判,这对羽毛球比赛中占据主动地位具有非常重要的作用。专家组在有追踪任务时对容易混淆的运动非目标探测刺激察觉率要高于新手组,可以这样认为:专家组经过多年的系统训练,相对于新手组更具有抑制对手或球场带来的干扰因素,更具有专注于比赛的能力,更有利于战胜对手取得优异的比赛成绩。羽毛球运动员在多目标追踪的表现可以作为选拔优秀运动员的基础,在优秀羽毛球运动员中的选拔可以对非目标的抑制量进行选择和测试;同时可以为羽毛球运动员的日常心理训练提供相关依据。
(1)不同等级运动员在多目标追踪任务中并没有表现出明显的差异;(2)不同等级运动员对于探测刺激的觉察率具有明显的差异,新手组和专家组在不同区域探测刺激的觉察率都是不同的,并且具有显著的位置主效应;(3)专家组与新手组在判断不容易混淆的非目标时,抑制机制相同,即全部为基于客体的抑制;(4)专家组与新手组在判断容易混淆的非目标时,抑制机制不同,新手组的抑制机制为基于客体的抑制占据优势,而专家组的抑制机制为基于特征的抑制占据优势。
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NonTargetInhibitionMechanisminMultipleObjectTrackingTaskofBadmintonPlayer
JI Chaoxin,LIU Junyi
(School of PE,Northeast Normal University,Changchun 130024,China)
Objective:To explore the non target inhibition effect in multiple object tracking task of badminton players of different levels.Methods:Selected 16 badminton players of different levels and divided them into 2 groups:one expert group of 8 people(players of sports grade national master class)and one novice group of 8 people(college students major in badminton in a sports school),using an approach combining multiple object tracking(MOT)paradigm and point detection technology to investigate the inhibition mechanism of badminton players of different levels on non target.Conclusions:Athletes of different levels in multiple object tracking task did not show significant differences;players of different levels showed significant differences on awareness rate of detection stimulus,and the awareness rates of probe stimulus in different regions of the expert group and the novice group are different,which has a significant main effect of position;In the judgment of not easily confused non target,the inhibition mechanism of the two groups are same,and both of their mechanism are based on object.In the judgment of easily confused non target,the inhibition mechanism of the expert group and the novice group are different,the inhibition mechanism of the novice group as the object based inhibition,and of the expert group for based on the characteristic of inhibition.We can use multiple object tracking paradigm with point detection technology to distinguish the relationship between multiple object tracking accuracy and detection rate of the point of the awareness of badminton players of different levels so as to distinguish the differences of detection stimulus inhibition on non target between badminton players of different levels,and meantime to offer a theoretical explanation for the discrepancies.
badminton player;multiple object tracking;point detection;inhibition mechanism
G 804.8
:A
:1005-0000(2015)02-152-05
10.13297/j.cnki.issn1005-0000.2015.02.012
2015-01-12;
2015-03-10;录用日期:2015-03-11
国家社会科学基金项目(项目编号:14BTY089)
季朝新(1989-),男,山东聊城人,在读硕士研究生,研究方向为运动训练原理与方法;通讯作者:刘俊一(1978-),男,吉林长春人,博士,副教授,研究方向为运动训练原理与方法、运动人体科学。
东北师范大学体育学院,吉林长春130024。