体感视频游戏对大学生乒乓球技能学习的工作记忆的实验影响

赵 李，张丹丹

1 前言

研究证实包含身体活动的训练和包含运动的视频游戏干预程序机制可以提升人的认知功能[1]。对于当代大学生来说，坚持锻炼是一种独特的挑战，而玩视频游戏正广泛流行于年轻人群中。

前人对视频游戏的研究更多的是研究其可能诱发的非积极效益，然而当前，学者们依照人的身心发展过程与规律以证实视频游戏能够对人产生积极的效益[2]。进而，大量研究开始将视频游戏作为一种训练干预手段，以此来促进人们的认知提升，进而提高对某一方面技能的学习，例如，前人研究证据表明，电子游戏能提高外科医生的腹腔镜和内镜技能[3]。理论基础研究认为视频游戏能提高运动技能活动的认知[4]，能增加认知敏捷性、精神运动能力、视觉空间协调，从而减少错误，尽快完成任务。

视频游戏产品得到了大量的支持和使用，通过使用生理运动输入设备，产品达到了与身体锻炼以及技能学习更好地结合并且得到了迅速的发展，不仅流行于儿童青少年和青年人群中，也同样流行于老年人群[5]。把玩视频游戏引入教学中正逐渐受到广大学者的关注，例如医学领域研究表明，医学院学生在初步学习外科技术技能中玩电子游戏可促进其现实实践中的技术技能学习，冲击着传统技能学习的教学方式，如打结、切口、剥离、缝合[6]。为此，本文期待把玩体感视频游戏与传统乒乓球体育技能教学融合，能够对乒乓球运动技能学习起到促进的作用。

2 方法

2.1 被试

表1 参与者基本信息

本实验最终由实验组15人中的11人和对照组15人中的13人共同配合完成(表1)。

2.2 实验设计

实验设计为2(组别：实验组、对照组)×2(测试：前测、后测)混合实验设计。因变量是运动技能的得分，Delayed match-to-sample task的反应时；自变量中实验分组为组间变量，前测与后测为组内变量。

2.3 游戏选取

身体运动与游戏类别的关系一般有三类分级[7]：①隐性相关益智策略类；②间接相关战略、模拟、冒险和角色扮演类；③直接相关体育、动作类。根据三类分级，本研究选取第三级分类的体感乒乓球视频游戏作为实验干预的游戏。这类游戏是一种通过人的躯体和肢体等动作变化直接来操作、感受并与游戏内容互动的新型电子游戏[8]。

图1 分组逻辑图

2.4 实验仪器设备

外星科技体感游戏机：ET-07，用于呈现游戏以及被试生物反应传输指令到游戏；TOSHIBA投影仪：TLP-X3000C用于将游戏画面放大，使效果更具现实感；采用E-Prime2.0编制和呈现简单反应任务范式，计时精度为毫秒级；5台DELL计算机用于运行测试程序，呈现刺激材料并记录和采集行为数据，分辨率1024×768，刷新率100Hz；1台泰德-V-989E发球机，用于对学生进行测试使用。

2.5 测试内容与材料

2.5.1 乒乓球基本技能测试评分表

根据教学大纲标准，结合实际情况确定乒乓球基本技术的测试内容有正手攻球、反手推挡、左推右攻、正手发平击球四个单项技术。计学生单次单项技术连续性成功回球数的总数并转计为分数，有3次测试机会，取最高成绩，得分区间为0-200分(表2)。

表2 乒乓球基本技术计分表

2.5.2 工作记忆任务材料

使用“美明画图(picEdit)”制作工作记忆任务所需的图片材料，图片窗分辨率设为1024×768。

Delayed match-to-sample task，DMST[9]：是早先Sternberg研究工作记忆范式的变式。Sternberg范式是：让受试者先记住1到4个项目，然后出现一个探测项目，让被试判断它在刚才是否出现过，并通过“是或否”按键反应。本文使用的是改编后的DMST，同样它也是研究工作记忆的经典实验范式之一。任务程序中有样本刺激、延迟空间和靶刺激三个阶段组成。呈现一组刺激(几个字母、数字、空间位置等)，然后消失并间隔数秒为延迟阶段，最后出现一个靶刺激，要求被试判断此刺激是否与样本的某个项目相匹配(图4)。

2.6 实验过程

实验地点：XX师范学院乒乓球球馆和心理学实验室。

实验对象：30名大学生。

实验干预：每周一次乒乓球课，每次1.5小时，共16周。两组大学生都参加乒乓球课学习。采用相同教学方式、教学内容、教学方法和教师。在课堂学习之余，实验组被试按要求参与体感视频游戏的干预任务，每周至少玩3次且每天只能玩一次游戏。在游戏过程中，被试使用正确的动作进行游戏不少于20分钟。

图2 实验流程图

在既定时间内，对照组的大学生不进行任何的视频游戏和运动项目的练习，以此来对无关变量进行控制，以降低达到最小的实验误差。

2.7 测试程序与数据收集

2.7.1 乒乓球运动技能测试

在XX师范学院体育楼二楼的乒乓球馆内进行技能的测试，实验前后，每名大学生都参加乒乓球基本技能的测试。测试过程中将出球的上旋度和出球速度分别设置为3档和2档，将出球频率设置为每分钟40次，出球的落点为反手位的3号点和正手位的9号点，所以，这种测试方式的可信度更高，学生站位和回球线路如图3。

图3 乒乓球技能测试方法

2.7.2 工作记忆测试

通过Delayed match-to-sample task[9]测量工作记忆能力。在XX师范学院主教学楼心理学实验室内进行注意力测试，实验室内环境达到舒适安静、隔音隔光等条件。实验在只有实验工作者和受测试者的独立环境下进行，关闭相关电子产品等。

测试前向受试者介绍测试的要求：被试将头合理的放在U型托上，要尽量保持头部和肩部不转动，自由地将U型托调至适合自身的高度，并将屏幕调至离自己眼睛60cm到80cm的距离，同时要确保双眼平视和屏幕中心垂直线处于同一水平线。

指导语：实验开始会在屏幕中央呈现一个黑色“+”符号注视点，之后会先后呈现两张刺激图片，请判断第二张图片中的英文字母在第一张图片中有没有出现过，并尽快做出按键反应。左手食指按“F”键表示出现过，右手食指按“J”键表示没有出现过。明白上述指导语后请按任意按键进入练习模块，您有20次练习机会，随后是正式测试模块。

实验任务编程：首先白色屏幕中央处出现黑色“+”符号，时长为1000毫秒，然后屏幕快速地呈现一张停留时间为300毫秒刺激图，然后屏幕中间呈现一个时长为3000毫秒的“+”符号，接着呈现出第二张刺激图片1500毫秒并设置为呈现后自动消失，需要被试快速判断和按键反应，即使被试不进行按键反应，程序将自动地呈现下一组试次。判断为出现过即按“F”键，未出现过按“J”键，随后出现时长区间为(1000,1500)毫秒的白屏，两个任务共200组刺激图片，变化与不变化呈现比率为7/3，总时长为20分钟。(图4)

图4 Delayed match-to-sample task范式

2.8 数据统计与分析

数据预处理包括进行乒乓球基本技能成绩和简单反应任务行为数据的正态分布检测。使用EXCEL2007对运动数据进行预处理和采用E-prime2.0软件包中E-Run程序采集简单反应任务的行为数据，并使用E-DataAid程序初步对被试的反应时和反应正确率进行筛选和数据预处理，然后对技能成绩和注意力行为数据进行重复测量方差分析(repeated measures data of ANOVA)。交互作用显著后需对交互作用再进行简单效应检验分析，显著性差异水平为P<0.05。本文只对具有统计学意义的结果进行分析和讨论。

3 实验结果

对大一乒乓球课的无乒乓球运动经验的大学生在16周的体感乒乓球视频游戏干预前和干预后成绩进行两次测试，包括两个方面：乒乓球基本技能测试、工作记忆能力测试，对结果进行数理统计和客观分析。

3.1 运动技能结果的比较

3.1.1 运动技能测量的描述性统计分析

表3是采用K-S检验实验前后乒乓球运动技能测量的描述性统计结果，呈正态分布。

表3 乒乓球运动技能测量描述性统计量 (单位：分)

3.1.2 乒乓球运动技能成绩结果的比较

表4 乒乓球运动技能总分重复测量分析结果

表4中交互作用显著后进行简单效应检验，在实验前两组之间的乒乓球运动技能总成绩不存在显著差异(F(1,22)=0.858，P=0.365，η2=0.039)，实验后两组之间的乒乓球运动技能总成绩存在显著性差异(F(1,22)=7.440，P=0.013，η2=0.262)，实验组总成绩显著高于对照组，说明干预有意义，即乒乓球体感视频游戏干预一个周期后，实验组乒乓球运动技能成绩的提高明显大于对照组(图5)。

图5 乒乓球运动技能成绩结果的比较

3.2 工作记忆能力成绩结果的比较

3.2.1 工作记忆能力测量结果的描述性统计分析

表5是采用K-S检验实验前后工作记忆任务测量的描述性统计结果，呈正态分布。

表5 工作记忆任务测量的描述性统计量(单位：毫秒)

3.2.2 工作记忆能力成绩结果的比较

表6 DMST重复测量分析结果

通过DMST测量被试的工作记忆，来检测体感视频游戏是否会对被试工作记忆产生迁移效应。以DMST正确反应时成绩为因变量进行重复方差分析结果显示(表6)。交互作用显著后进行简单效应检验，实验组在实验前后的DMST成绩间存在显著差异(F(1,22)=17.333，P=0.000，η2=0.452)，对照组在实验前后的DMST成绩之间无显著性差异(F(1,22)=1.619，P=0.217，η2=0.072)；与对照组相比，实验组实验后测反应时相比前测成绩有明显的降低趋势(图6)，表明乒乓球体感视频游戏干预对大学生乒乓球技能学习过程中的工作记忆能力有影响。

图6 DMST成绩结果的比较

4 结论

乒乓球体感游戏干预有利于大学生乒乓球技能的学习，能够对大学生的注意力和工作记忆起到促进作用，即有利于促进和改善大学生的认知能力，进而为体育教学中运用体感视频游戏为辅助手段的研究提供科学的实践证据。