足球运动视觉搜索的研究现状

王雪婷

（江苏师范大学体育学院 江苏 徐州 221116）

足球是个开放式的运动，足球场上瞬息万变，充斥着各种信息，如何能从这些大量的信息中，快速搜索到有效信息，做出正确的决策，是足球运动员应该掌握的技能。越来越多的学者们开始关注这一问题，他们运用眼动技术来分析足球运动员的注视行为，从中挖掘优秀足球运动员的视觉搜索特征。本文旨在回顾研究文献的基础上，对运动心理学视觉搜索研究的基本概念、基本方法、常用指标以及研究的生态学效度进行介绍，并对足球运动视觉搜索研究的现状和不足做出总结和展望。

1、运动心理学中视觉搜索研究的基本理论

1.1、基本概念

（1）视觉搜索。

视觉是人类和其他动物所有感觉中最为复杂的重要感觉。人类可以通过视觉观察意识到，他们所处物理环境中的各种物质刺激的变化，同时根据刺激变化的特点做出相应的措施。在感觉—知觉系统中，视觉占据支配性地位。在我们的本体感觉和视觉同时向中枢神经进行信息传入时，人们会首先接受注意视觉信息，赋予视觉特别的优先权。视觉注意是人类认知机制中的一个基本齿轮，面对接二连三的信息，我们依靠视觉上的注意来对我们的环境进行排序。在将场景解析为不同的组件之后，我们的视觉系统会将注意力引向特定的元素，以便进行额外的处理。在空间中选择特定项目、特征或位置的行为可以称为视觉搜索，这是一项我们长期执行的任务。从看书到翻阅冰箱，视觉搜索是不断进行的，有着广泛的必要努力和特定的目标。正是这种基本认知技能的普遍性，推动了目前对影响视觉搜索行为的因素的研究。

（2）眼动。

眼动是指物体在视网膜上的位置随时间的变化。它可以由来自环境的外部运动或观察者的自我运动引起。这两种运动在大脑中都是通过同一条神经通路进行的。为了保持清晰的视觉，人类使用眼睛或头部的运动来改善跟踪。通常眼球运动有三种模式：注视（fixations）、眼跳（saccades）和平滑的眼球追踪运动（smooth pursuit eye movements）。

（3）视觉搜索和眼动的机制。

视觉信息加工最有效的研究手段就是眼动，眼球运动的形式一直与心理活动变化相联系。有充分的证据表明，眼球运动和空间注意是紧密联系在一起的，在每次目光转移之前都有一次注意力转移。

视觉注意的方向和随后的眼动活动被认为是由两种不同的视觉注意机制控制。当视野中独立于观察者当前行为目标的物体或事件被捕获时，注意力控制应该是刺激驱动或自下而上的。突如其来的视觉冲击捕捉到的惊吓反应或注意就是这种外源性视觉控制机制的例子。另一方面，当视觉选择性注意指向与观察者当前行为目标一致的环境中的对象和事件时，注意控制应该是目标导向的或自上而下的。比如足球中守门员的视觉定位，它关注射门球员的下肢区域、球的释放、踢球的位置、速度和类型，从而决定向哪里扑救。这两种注意控制机制被认为是协同工作，从而高效和自适应的在环境中选择视觉信息。

1.2、基本范式与方法

过去的几十年来，研究眼动的主要范式为“专家—新手”范式，通过对比专家和新手之间的差异，从而发现专家视觉搜索的特征。主要的研究方法是将时间和空间遮挡范式的动态模拟演示与眼动追踪记录技术结合的方法。在时间遮挡范式中，视频材料在一个连贯的场景或动作的不同时间段 （例如，球接触前300ms、150ms和0ms）被停止和遮挡，参与者被要求预判接下来发生的情况（例如，球的落点）。而在空间遮挡范式中，视频材料的不同部分或片段被遮挡。在时间范式中，参与者的任务是根据可获得的信息预判对手的行动或场景的结果，然后分析和检查不同时间或遮挡条件下的表现和眼动行为特征的差异。通过使用这些方法，研究人员能够确定知觉线索在环境中的时间和空间位置，这些知觉线索被经验丰富的参与者用来成功地预判对手行动的最终结果。

近年来，由于携便式眼动仪技术的发展，越来越多的研究人员选择用眼动记录追踪技术在现实情境下进行运动领域的研究，有不少研究者对足球守门员预判点球时的视觉搜索特征进行了现场研究。此外，也有研究者运用事件相关电位技术（ERPs）进行视觉搜索特征研究。可以看出随着科技的不断发展，关于视觉搜索的研究方法将会更加多样。

1.3、常用指标

为了更好地进行视觉搜索研究，研究人员将眼动仪记录的瞳孔位置，眼球运动等数据，制定了一系列的可量化行动指标，从这些指标来推测执行任务时人们的相关心理活动。在运动领域中，常用的研究指标主要有反应行为指标以及眼动行为指标。

（1）反应行为指标。

实验的反应行为主要有点击反应、语言反应、身体移动反应等。主要表现出来的指标为反应时和正确率。研究者经常通过专家和新手的反应时和正确率，发现专家新手之间差异。运动领域中的多数研究表明高水平运动员在做预判或决策的时候所用的反应时更短，正确率更高。

（2）眼动行为指标。

这一类指标是基于眼动行为的统计分析，具体来说，包含了慢速眼动，注视，快速眼动或眼跳等行为。常用的有眼动时间、眼动次数，这两类眼动指标主要用于研究运动员视觉搜索率和信息加工的程度。此外瞳孔直径可以反映同刺激条件对注意状态的激发程度，和被试心理努力的程度。还有眼跳距离，眼动轨迹，首次注视点，眼跳速度等指标也被用于运动领域中的视觉搜索研究。

1.4、生态学效度

感知和行动是相互依存、周期性的过程，它们直接制约和影响着彼此。Gibson的理论强调了设计实验条件的必要性，他们认为实验任务应该允许参与者产生无限制的功能性运动反应行为，从而提供机会产生进一步的前瞻性信息，即感知-动作耦合。这一观点对研究人类在日常工作和运动环境中的行为具有重要意义。因此，与现有的限制感知-行动耦合的范式（即，当要求个体以与他们通常执行任务的方式不一致的方式作出口头或身体反应时）相比，那些更具代表性的范式（即，以与他们在现实世界中通常执行任务的方式一致的口头或实际执行任务的方式）更能提供有价值的洞察，更能了解感知和行动对视觉搜索过程的影响，以及相应的专家与非专家差异。

同样，Milner和Goodale的两种视觉系统模型证明，动作和感知依赖于大脑中两条神经解剖上分离的视觉通路：腹侧 “视觉感知”流被认为用于感知一种情况下所提供的动作，以及背侧的“行动视觉”流，用于对该行动的视觉引导。之前的研究大多依赖于基于视频的测试，排除了参与者在实际运动中的反应，只研究了腹侧通路的作用，而忽略了在实际表现中最有可能依靠的背侧通路的作用。这些发现使研究者们中认为，基于视频的测试可能会低估（甚至歪曲）专家在实际环境中的真实能力。因此，基于视频的知觉认知技能测试是否适合研究知觉运动专业知识得到了质疑。

2、足球运动与视觉搜索研究现状

足球作为世界第一运动，足球运动的视觉搜索也是研究人员的研究热点。国内外很多学者以运动员为实验对象进行了研究。足球是一项复杂的运动，包含着各种各样的场景。

许多研究都分析了守门员和场上球员在罚点球时的视觉行为。Savelsbergh等人对不同守门员在足球点球的预期和视觉搜索行为进行了研究。结果显示，专家门将用更有效的搜索策略，即长时间注视较少的不同区域。在注视区域上，专家关注摆动腿，支撑腿和球领域得到更多的信息，特别是脚触球的瞬间，而新手花更长的时间盯着躯干、手臂和臀部。在薛双园的研究中，专家组守门员的主要注视区域为罚球运动员的髋、支撑腿、摆动腿和球。新手没有明显的注视区域。

一些研究显示专家使用更有效的搜索策略，长时间注视较少的区域。然而，其他作者证明，精英足球运动员在完成复杂的时间限制任务时，有更多的短时注视。技术熟练的球员在防守11V11模拟比赛中比他们的进攻对手使用更短的注视时间。根据防守不同的类型(11V11，3V3)，球员们被证明使用了许多视觉搜索策略来处理来自不同来源的信息。

此外，球员的视觉行为涉及到高压防守(在对手的半场)似乎与低压防守(在他们自己半场)不同。在高压防守中，高技能球员与技术水平较低的球员相比，表现出比低压防守时更短的注视时间和更多的注视区域。尽管如此，在高压和低压防守中视觉搜索行为的唯一区别是注视的数量，而注视区域的数目和平均的注视时间，两组人群基本上相同。

一些研究表明,足球运动员的视觉搜索行为可根据情况调整，比如比赛情景(进攻与防守)，个人经验，以及人数的变化。此外，视觉知觉的差异取决于任务的行动要求。研究得出，足球运动员在2V1或3V1进攻情况下与3V2、4V3和5V3的进攻情况下使用不同的视觉搜索行为。

3、足球视觉搜索研究的不足与展望

现代运动心理学的眼动记录技术被广泛用于足球运动的视觉搜索研究中，从而发掘运动员是如何进行预判和决策等心理活动。然而对于足球运动，更多的研究对象是在运动员，其实裁判员和教练员也是很好的研究对象，所以今后可以多些研究对象。

已有的理论基础证实了视觉—感知系统的存在。而足球运动中视觉搜索的研究以传统实验室研究为主。感知和行动之间直接相互制约和影响，在特定的有机体—环境耦合可能会产生特定的感知—行动耦合。因此，为了准确地捕捉运动员的知觉运动表现，更好地将研究结果应用在运动实践中。虽然足球运动由于其项目特点，很难做到真正的完全符合比赛实际。但实验设计也应该尽可能的接近真实场景，同时让被试进行自然的反应和实际的运动反应。也可以结合VR眼动仪，使场景更为真实。

从已有的足球视觉搜索研究中可以发现，运动员的视觉搜索特征会随着实验任务、场景、人数不同而改变，从而得出不同的实验结果。现在研究的实验样本普遍较少，实验对象的级别也不同，很难将现有实验结果进行统合，进行更深层次的理论模型建立研究。

足球运动的研究，较其他项目相对单一。现在很多项目将视觉搜索和事件相关电位(ERPs)技术，VR技术相结合，运用多种研究手段可以使研究更加深入。

足球的视觉搜索不仅仅只有中央视角，很多时候运动员还靠外周视野进行观察，加工，决策，所以今后的研究不能只关注中央视角眼动的变化，还应考虑外周视野的影响。