运动智能传感器反馈法在高尔夫铁杆教学中的实验研究

陈紫砚，杨 智

1 前言

高尔夫是一项复杂型精细化的运动项目，高尔夫挥杆原理的掌握对初学者有一定的难度，随着学习的深入，高尔夫球员还需不断地优化挥杆平面，减少代偿动作。高尔夫辅助训练系统通过捕捉使用者的挥杆数据，形成可量化的挥杆信息，从而帮助高尔夫运动员了解自身挥杆轨迹，对技术动作做出改进，弥补依靠感觉系统自然反馈的不足，能使其挥杆更标准合理。

本研究重点关注学生铁杆学习过程，高尔夫铁杆分为长铁杆、短铁杆及特殊短铁杆，其技术要求击球稳定而精确；铁杆技术是高尔夫挥杆学习的重难点，正确掌握铁杆技术是高尔夫成绩稳定的基石。当前大多数高校高尔夫专业球技教学以传统的教师讲解示范，学生模仿学习为主，存在学生对高尔夫挥杆原理理解不深，对自身技术特点认识不足的问题。学生在课堂练习过程中，通过自身感觉系统的自然反馈，可以得知球的飞行距离和方向，但无法知晓精细化的技术指标。

自然反馈对于高尔夫铁杆技术的掌握，存在局限性。本实验通过运动智能传感器，测量杆头速度、球杆平面、挥杆节奏、上杆幅度等可量化的技术指标，完成追加反馈。探究此种反馈方式对学生高尔夫铁杆学习的效果，并提供实验依据。

不同反馈时机对反馈效果的影响一直以来都是研究者探讨的热点。此前有研究表明对于复杂开放型任务即刻结果反馈的效果要优于延迟反馈，而对于简单、封闭且较熟练任务，采用延迟反馈的效果更佳（金亚虹，2004；陈敬，2008）。高尔夫属于复杂任务，但随着运动员的挥杆动作不断熟练，对击球方向、落点的判断愈发准确，挥杆击球对运动员逐渐转变为较简单且较熟练的任务。高尔夫球场地形千差万别、难度设置存在很大差异，运动员在比赛中需要不断地阅读果岭，选择与自身能力匹配的击球路线，但同时高尔夫项目不需要对抗，运动员受对手的干扰主要是在心理层面，而不需要根据对手的技术动作立刻做出反应。因此高尔夫不完全属于环境开放性动作技能，而介于封闭性与开放性动作技能之间。由于高尔夫运动的上述特征，实验中对被试采用即刻结果反馈与延迟结果反馈相结合的实验设计，以优化反馈效果。

本研究通过基于运动捕捉技术的高尔夫运动传感器作为测量设备，捕捉学生挥杆中的关键数据并进行追加反馈。旨在探究基于此模式的追加反馈在高尔夫铁杆教学中的应用效果、对学生铁杆技术的提高作用。

目前高校高尔夫专业普遍为大班教学，教师无法对每名学生均进行动作指导和技术特点分析。实验过程与高尔夫教学充分结合，培养学生对高尔夫挥杆的自主分析能力、自主纠错能力，使学生加深对高尔夫球技术的理解和掌握程度。

高尔夫运动员不需要身体对抗，但基于“现代式高尔夫挥杆”后挥杆期的“X”因素和收杆期的反“C”形特点，虽然能够使击球距离更远且在球落地后很快停止以保证准确性，但运动员需要更大的肩部和髋部的相对旋转活动度，更容易诱发运动损伤。通过可量化的挥杆信息反馈，使被试可以直观地看到挥杆轨迹和挥杆平面，有利于优化技术动作、避免运动损伤。

1.1 反馈概念、分类与时机

1.1.1 反馈的概念与分类

反馈这一概念在生理学、心理学中被运用广泛。在体育运动中运动员获得反馈的方式多种多样。高尔夫专业学生在练习场通过墙上的镜子观察自己的挥杆动作就是最普遍的反馈方式，这也是本论文的启发点。

自然反馈是动作完成后自然产生、不需要借用其他方式而产生的信息，是动作的必然结果，不需要他人告知自然可以获得的（Newell，1991）1。在高尔夫运动中的自然反馈，如挥杆时的上杆幅度，击球的距离及方向。追加反馈指动作执行后所获得的信息是凭借外力和外物对于动作结果所外加的信息（Newell等，1985）1。追加反馈的获得不依赖感觉系统，可形成能够量化的数据，易于比较；本实验中向实验对象提供的挥杆数据、挥杆轨迹就属于追加反馈。

追加反馈可分为操作反馈与结果反馈。结果反馈一般是在动作完成后以口头言语或直观的结果的方式提供的追加信息，表明学习者达到期望的运动结果或目标的程度4。高尔夫运动中的结果反馈通常是指教练员或教师对运动员击球效果做出的评价，诸如“好、一般、差”等口语化的表达。由于高尔夫初学者还未建立起全面的击球效果评价体系，对于这类群体而言，结果反馈对于新手培养球感、快速入门而言至关重要。

操作反馈为学习者提供关于动作完成得好不好的信息，运动学上的反馈，例如关于位移、速度、加速度或运动本身的其他方面或者是正在移动物体的其他方面等都是操作反馈所包含的方面4。高尔夫中的操作反馈包括杆头速度、上杆角度等，能够基于运动员的击球表现提供客观、量化的评价。

孟庆川在《追加反馈频率的自我控制对投篮绩效的影响》中提出，追加反馈，通常情况下包含操作者有时不能通过自身的本体感觉，视觉听觉等获得的关于运动结果或操作表现方面的信息，这种反馈是对自然反馈的一个补充。更重要的是，追加反馈是受指导者控制的，他们可以决定不同的时间、不同的形式等。通常我们在运动技能学习中所涉及的反馈一般都为外部反馈或追加反馈。

Richard A，Magi1在《运动技能学习与控制》中提出，追加反馈指的是与技能操作相关的感觉反馈之外的附加信息。徐立彬在《追加反馈时机对运动技能学习效果影响研究综述》中提出，通常这类追加反馈需要由指导者或仪器设备提供，并通过一定媒介传递给学习者。

1.1.2 反馈的时机

心理学中根据提供信息时间点的不同将运动后进行的反馈分为延迟反馈和即刻反馈。本世纪初，关于反馈时机的研究流行开来，但对即刻反馈还是延迟反馈更能促进技能的学习存在着长期的争论。王绍军、刘宇在《构建动作技能学习的反馈时机模式》中提出构建适宜的反馈模式的构思，该研究认为，即刻反馈于技术动作初学阶段的反馈效果好于延迟反馈，而在技术动作熟练阶段，适当的延迟反馈效果好于即刻反馈；在技术动作初学阶段，教师提供即刻反馈，技术动作熟练后，提供适当的延迟反馈，这种反馈时机模式的反馈效果好于单纯的即刻反馈或延迟反馈。根据高尔夫项目的特征及被试现阶段的高尔夫技术水平，实验中对被试采用即刻结果反馈与延迟结果反馈相结合的实验设计。

2 研究对象与方法

2.1 研究对象

本研究的实验对象为海南师范大学体育学院2017级社会体育指导与管理（高尔夫运动与管理方向）班的20名学生。如表1所示，采用随机抽样法，将20名实验对象分为10名实验组和10名对照组。

表1 实验对象基本信息（n＝20）

随后对比实验前一学期期末，实验组及对照组的高尔夫技术水平测试成绩。实验前的高尔夫技术水平测试由三个部分组成，分别为果岭上推杆、果岭边切杆、以及打位上25、50、75、100、120、150码铁杆测试组成。其中果岭上不同距离的推杆共测试两球，果岭边不同距离的切杆共两球，打位上25码至150码铁杆各一球，共计10球。由两名中高协教练员进行打分，量化测试结果。

由表2可知，两组被试在实验前的高尔夫技术水平测试成绩无显著性差异（P＞0.05）。说明两组被试在实验之前的推杆、切杆、中短铁杆综合能力无显著性差异，以此排除个体在实验前的高尔夫球技术水平差异，为运动智能传感器反馈法的教学效果提供支持。

表2 实验组与对照组实验前技术水平测试成绩及差异显著性检验结果（n＝20）

2.2 研究方法

本文的研究方法为教学实验法：对实验组和对照组学生进行为期10周，共计20节课的教学实验，对实验组被试在教师教学内容之外，采用高尔夫运动智能传感器反馈法干预，对照组仅按照大纲教学内容授课。最终，对实验组和对照组的高尔夫技术水平测试成绩进行数据分析，探究实验效果。

3 实验设计

3.1 实验设备

本实验使用基于运动捕捉技术的Zepp运动智能传感器2.0作为测量仪器。

3.2 实验程序

本实验分为四个部分：实验对象分组并排除干扰因素、挥杆数据测量、挥杆数据反馈、挥杆数据对比分析。

通过随机抽样法选取被试，再通过独立样本T检验对比两组被试实验前高尔夫技术水平测试成绩，且P＞0.05以排除干扰因素。

挥杆数据的测量在课堂上进行。17级高尔夫班一学期球技课程共10周，每周两节课，每堂课150分钟。教师授课方式为集中讲解加自主练习。在自主练习期间，实验组学生手腕部佩戴运动传感器击球，此时运动传感器会自动捕捉学生挥杆数据，并实时传输到配套的手机软件上。每次同时测量6个实验指标（杆头速度、上杆幅度、挥杆节奏、手腕速度、手部平面、球杆平面），以及三种3D挥杆轨迹（球杆轨迹、手部轨迹、挥杆平面）。

挥杆数据的反馈分为即刻反馈和延迟反馈两种形式。即刻反馈为，在课堂中测量后，立即告知学生测量结果，并进行数据分析；延迟反馈为，测量后1－7天内整理成挥杆评估报告，给每位被试提供详细的测量结果、数据分析及训练建议。即刻反馈中为了易于向实验对象分析数据，特将整个实验化繁为简，分为5个模块。每个模块中都会测量6个指标和3种轨迹，但只重点反馈并分析一个指标，便于每次反馈时将数据信息分析透彻，和学生充分理解。

5个实验模块结束后，对实验组与对照组进行技术水平测试，将成绩进行独立样本T检验，得出运动智能传感器反馈法在高尔夫铁杆教学中的应用效果。

3.3 实验模块划分

整个反馈实验分为五个模块，前四个模块重点反馈一个反映高尔夫挥杆水平的指标，第五模块为综合测评。

六月二十七的下午，女社员们正翻红薯秧子，天突然下起雨来。杨小水信里的日期全是农历，六月二十七是阳历8月4日。小雨，但下得很急，队长杆子没让放工。当天晚上，村前村后的沟平了，塘满了，河也溢了。头天杆子还在忙着招呼堵水，现在又忙着派人放水，再不放，稻子就淹倒了。“庄稼老汉不怕鬼，就怕秋后一场水。”真不假啊。

表3 实验模块划分

3.4 实验技术路线

图1 实验技术路线图

3.5 数据统计

使用SPSS17.0对实验数据进行统计。将实验组和对照组，各10名实验对象的数据进行独立样本T检验，其统计结果作为实验有无意义的标准。

3.6 对比分析

本研究主要对比分析三方面的内容：将两组学生实验前高尔夫技术水平测试成绩做对比；将两组学生实验后的高尔夫技术水平测试成绩做对比；对比测试中两组学生各指标的得分，具体分析导致被试技术水平测试成绩产生差异的原因。若独立样本T检验的结果小于0.05则有统计学意义，反之无显著性差异。

3.7 研究假设

运动智能传感器反馈法对实验对象的高尔夫铁杆学习有显著效果，此教学法可应用于高尔夫铁杆教学中。

4 运动智能传感器反馈法的实施

4.1 反馈指标

本次实验的被试均为球龄半年以上一年以下的初学者，总体存在挥杆动作不稳定的特点，每次训练击球距离起伏较大。反馈的主要目的在于帮助被试了解自身击球动作的不足，纠正错误动作。因此根据实验对象特点选取以下反馈指标：

杆头速度与击球角度决定球的飞行距离，高尔夫初学者提高击球距离与球飞行方向的控制能力，可以有效降低差点。因此，将杆头速度作为反馈指标。

球杆平面为上杆平面与下杆平面之间的差值，高尔夫运动没有绝对标准的挥杆动作，因此也就没有绝对正确的球杆平面，只要在杆面能够在触球瞬间回正，也可以产生直线的出球效果。但球杆平面与挥杆稳定性有关，尤其是对于高尔夫初学者而言，将球杆平面纳入反馈指标能够帮助被试纠正出现代偿的挥杆动作，并帮助他们挥杆动作趋于稳定。

本次实验的反馈指标为杆头速度、球杆平面、击球节奏、上杆幅度。

4.2 反馈频率

本实验的反馈频率为一周两次。一次为即刻反馈，在球技课上测量后将测量数据立即告知被试，并做出分析。另一次为延迟反馈，在测量后的将测试结果及分析整理成电子文档发送给被试。每名被试一周至少参与一次测试，收到一份反馈报告。

4.3 反馈内容

即刻反馈中，将杆头速度、球杆平面、击球节奏、上杆幅度的数据均告知被试，并对数据进行分析。延迟反馈中，根据每个实验模块的重点，选择不同的反馈内容。实验模块一，重点反馈杆头速度，模块二重点反馈球杆平面，模块三重点反馈击球节奏，模块四重点反馈上杆幅度，模块五进行各项数据的综合反馈。

图2 测试数据显示

5 实验指标与数据分析

5.1 实验指标

本研究使用实验组和对照组球技水平测试成绩作为实验结果的评价标准，两组被试采用相同的考试内容、考试标准、相同考试场地，严格控制变量，减小实验误差。比较实验、对照组的高尔夫技术水平测试成绩差异。

高尔夫技术水平测试指标为，一码推杆、五码推杆、15码切杆、50码切杆、P杆、S杆、9号铁杆、8号铁杆、7号铁杆、6号铁杆、5号铁杆。推杆得分随着推进洞的次数增加递减；铁杆中15码、50码切杆根据精确度（最后落点距离目标的距离）打分；其余的成绩根据距离和方向打分。考试过程中，由两名中高协教练员共同打分，取平均值为最终实验数据。

5.2 实验数据分析

5.2.1 实验组与对照组实验后技术水平测试成绩对比分析

由表4可知，实验组学生高尔夫技术水平测试平均成绩为81.1分，对照组学生平均成绩为70.7分，实验组平均成绩优于对照组、标准差小于对照组，即实验组成绩离散程度小，更稳定。实验后，实验组和对照组高尔夫技术水平测试成绩有显著性差异（P＜0.05）。而实验前两组的技术水平测试成绩无显著差异性（P＞0.05）。可以说明，运动智能传感器反馈法对实验组铁杆学习效果显著。

表4 实验后两组高尔夫技术水平测试成绩及差异显著性检验结果（n＝20）

5.2.2 实验组与对照组推杆成绩对比分析

此反馈实验对实验、对照两组被试推杆学习均无干预。由表5得出，两组被试在推杆方面的表现各有优劣，实验组一码推成绩优于对照组，五码推反之。且实验组和对照组一码推杆、五码推杆成绩均无显著性差异（P＞0.05），无统计学意义。由此可说明推杆成绩不是两组高尔夫技术水平测试成绩产生显著性差异的影响因素，排除无关变量。

表5 实验组与对照组推杆成绩及差异显著性检验结果（n＝20）

5.2.3 实验组与对照组切杆成绩对比分析

由于15切杆距离过短，在实验过程中没有对上杆幅度小于150度的击球施加干预。50码切杆上杆幅度达到150度，因此在实验干预范围之内。有表6可知，实验组和对照组15码切杆成绩无显著性差异（P＞0.05），说明15码切杆成绩不是两组技术水平测试产生显著性差异的影响因素，排除无关变量。而50码切杆成绩有显著性差异（P＜0.05），有统计学意义，说明运动智能传感器反馈法对实验组50码切杆成绩起正向影响。

表6 实验组与对照组切杆成绩及差异显著性检验结果（n＝20）

5.2.4 实验组与对照组P、9、8、7、6、5号铁杆成绩对比分析

结果显示（如表7），9号铁、8号铁成绩有显著性差异（P＜0.05），说明干预对实验组8、9号铁成绩起正向影响。虽然除6号铁外，实验组P、7、6、5号铁杆平均成绩均高于对照组，但无显著性差异（P＞0.05），表明反馈实验对这4支铁杆的学习无明显效果。

表7 实验组与对照组P、9、8、7、6、5号铁杆成绩及差异显著性检验结果（n＝20）

这可能是由于P、7号铁杆是该学期球技学习的重点，实验、对照两组被试都花了时间认真学习，且达到一定的训练效果，因此实验组的成绩提高不明显。而5、6号铁杆本身具有一定的练习难度，两组学生练习时间较短、失误率较高，因此成绩差别不明显。

在所有高尔夫技术水平测试指标中，实验组学生的15码切球得分最低，在50码切球的得分最高。可能是实验对象平时在真草上练习切杆的次数过低所致（50码切球在打位上考试）。

6 研究结论与建议

6.1 研究结论

6.1.1 总体而言，运动智能传感器反馈法具有把挥杆动作数据化的特点，易于被试发现技术动作中存在的不足，增加对个人击球路线、技术特点的理解，有助于被试高尔夫技术水平的提高。

6.1.2 分析实验后被试的高尔夫技术水平测试各指标得分可知，运动智能传感器反馈法对有助于学生50码切杆、9号铁杆、8号铁杆的学习，从而提高了总成绩；而对于P、7、6、5号铁杆学习效果的促进作用不明显。因此，运动智能传感器反馈法在短期干预中对学习难度较小的球杆效果更显著，而对于杆面倾角更大的铁杆，在击球时挥杆半径更大，挥杆平面更平，本身具有一定的掌握难度，运动智能传感器反馈法在短时间内干预效果不明显。

6.2 研究建议

6.2.1 在高校高尔夫专业的球技教学中，在关注学生击球距离、方向之外，增加高尔夫挥杆技术指标的反馈，培养学生的挥杆动作分析能力与自主纠错能力，加深对高尔夫挥杆原理的掌握。在条件具备的情况下，可将高尔夫运动智能传感器应用于球技课教学中，提高课堂效率，减轻教师授课压力。

6.2.2 对于杆面倾角、挥杆半径更大，挥杆平面更平的球杆，可延长运动智能传感器反馈法的应用周期和反馈频率，以提高反馈效果。