不同运动水平大学生视野范围及反应时差异性研究

周洁 廖静雯 夏景波,2*

(1.广州体育学院广东省运动与健康重点实验室;2.广州体育学院运动与健康学院 广东广州 510500)

根据我国“十四五”规划纲要精神，发展智慧体育，提升体育科技研发水平是体育强国建设的必然要求。现阶段我国对体育的重视程度随着各项体育赛事和竞技运动的蓬勃发展逐年增加。同时，因为体育科学领域研究技术的不断革新，越来越多的共识认为可以运用其他学科的基础理论来指导和帮助专项大学生进行科学锻炼，如生物医学［1-2］、营养学［3］、心理学［4］等，也可以运用其他运动技术学科帮助专项大学生提高锻炼效果，减少运动损伤与伤残事故，如运动生理学、专项运动锻炼、运动医学、运动效能测定等［5］。

运动生理学中评价视觉能力的指标包括动静态视敏度、外周视区、视觉肌肉平衡感、深度知觉、颜色视觉等。而中枢和外周视觉、色觉、视敏度和运动知觉是影响运动成绩的重要视觉、知觉变量［6］。其中，中枢视觉被定义为水平直径方向上60°以内的范围，而周围视野则是水平直径方向上从60°～180°以内的范围［7］。有研究表明［8］，进行对视觉感知、认知或眼动任务具有高度要求的运动训练——运动视觉训练（SVT），有助于提高专项大学生的运动视野，使感官更快、更准确地处理动作，从而提高竞技成绩，并且可以减少运动损伤。同时，大量关于视觉功能可以通过训练来改善的研究，促进视觉领域产生了运动视觉这一全新的学科［9］。

在竞技体育中，除了对运动视觉有要求外，同样需要专项大学生对外部刺激做出快速反应，因此，反应时间也是衡量运动水平的重要指标，可用于评估人体神经与肌肉系统快速反应的能力。反应时是指从接受刺激到机体做出反应动作所需的时间，且对于不同专项大学生反应时的要求也不尽相同。

基于以上认识，由于运动视野和反应时水平在竞技体育运动中具有重要作用，那么调查不同专项、不同竞技水平的青年专项大学生运动视野和反应时的差异性，便具有较大研究价值，有助于指导专项大学生的筛选与分级，以及科学指导专项训练和训练效果的辅助评估。

1 研究对象与实验方法

1.1 研究对象

该文以不同运动水平大学生视野范围及反应时差异性为研究对象，平均年龄为20.6±0.4岁，运动组包括篮球、足球、乒乓球、排球、网球、游泳、棒球、羽毛球8个专项的学生，均已获得国家一级或二级专项大学生证书，具体分布如表1 所示。对照组为社会体育与指导（社体）专业学生，未接受系统性的运动训练，其中男性40名，女性3名。受试者双眼视力良好，无佩戴眼镜或佩戴隐形眼镜矫正后视力均分布在4.6～5.2之间，此前没有类似的测量经验，无精神障碍或其他慢性疾病或眼部疾病。

表1 各专项学生人数分级分布表

1.2 实验仪器

弧形周边视野计，三公牌FYS-I 电子反应时测试仪。

1.3 研究方法

所有测试均在实验室内完成，为了保证恒定的实验条件和不受干扰的测试环境，实验室室温25℃，体感适宜。

1.3.1 周围视野角度测试方法

使用弧形视野计测量周围视野角度，实验方法属于动态检查法。具体操作如下，检测前向其自我介绍并描述实验过程以放松其情绪。受试对象背光坐于弧形视野计前，下颌固定在颌架上，调节下颌托使受检眼与视野计中央处于同一水平，并固视视野计中央白色目标，另一眼用眼罩遮盖。视野计为180°弧形，半径为330mm，选用直径为5mm的视标，从圆弧周边向中心缓慢移动。要求受试者发现视标且能准确辨别颜色时立刻告知，并记录视标所对应刻度。该研究采用白色、红色、绿色和黄色4 种颜色视标，分别检测4 个方向视野范围，即0°、90°、180°、270°，如图1 所示。图1 分别为左右眼视野测试角度。对每个测试角度或视标进行重复测量，取平均值即可，当数据出现明显偏差则进行重复测量。

1.3.2 反应时测试方法

对于简单反应时和选择反应时使用电子反应时测试仪进行测量，按仪器使用说明，受试者坐于测试仪器前，打开电源等待仪器所有灯熄灭，LED显示0.000后，可按键开始测试。受试者按“启动”键后在0.5～3s 后（该时间任意变化），反应时键1～5号中任一键发光（伴随音响），这时食指离开“启动”键，此时测得数值即为简单反应时。同时，受测者食指以最快速度按向给出信号的按键，一旦食指按下键，灯光信号随时停止，LED显示选择反应时。如此连续测试操作5次后，获取简单反应时和选择反应时的平均值。当受试者出现抢按或故意延长时间，则被要求重复实验。

1.3.3 统计方法

对于不同组别受试者的视野范围和反应时采用t检验进行对比。文中数据计算均为平均值±标准误，显著水平为P＜0.05，非常显著为P＜0.01。

2 研究结果

对于运动员而言，必须具备在特定的环境中，运用自身视野识别外界复杂信息的能力。因此，外周视野范围是运动员获取准确信息的首要条件。

2.1 不同专项学生左眼不同角度不同颜色的周围视野范围

与社体组相比，排球专项学生左眼视野范围在0°方向上红色、绿色和黄色均呈显著性增加；棒球专项学生左眼视野范围在180°方向上红色、绿色和黄色均存在显著性增加，在270°绿色视野范围也显著性增加。

图1 左眼视野测试角度关系图(a)及右眼视野测试角度关系图(b)

此外，游泳专项学生左眼视野范围在0°方向上白色，90°与180°方向上红色、绿色和黄色，270°方向上白色、红色和绿色均存在显著性下降；而篮球、足球、乒乓球、网球、羽毛球专项学生左眼在0°、90°、180°、270°，白色、红色、绿色、黄色视野范围均无显著性差异（图2至图5）。

图2 不同专项学生左眼不同角度白色周围视野范围与社体组比较

图3 不同专项学生左眼不同角度红色的周围视野范围与社体组别比较

图4 不同专项学生左眼不同角度对绿色的周围视野范围与社体组别比较

2.2 不同专项学生右眼不同角度不同颜色的周围视野范围

与社体组相比，足球专项学生右眼视野范围在180°方向上白色、红色、绿色和黄色均显著性增加；排球专项学生右眼视野范围在180°方向上白色、红色、绿色和黄色均显著性增加；棒球专项学生右眼视野范围在180°方向上白色、红色、绿色和黄色均显著性增加，在270°黄色视野范围也显著性增加；网球专项学生右眼黄色视野范围在180°下显著高于社体组。

此外，游泳专项学生右眼视野范围在0°和90°方向上白色、红色、绿色和黄色，270°方向上红色和绿色均存在显著性降低，180°方向上颜色无显著性差异。而篮球、乒乓球、羽毛球专项学生右眼在0°、90°、180°、270°，白色、红色、绿色、黄色视野范围均无显著性差异（图6至图9）。

图6 不同专项学生右眼不同角度对白色的周围视野范围与社体组别比较

图7 不同专项学生右眼不同角度对红色的周围视野范围与社体组别比较

图8 不同专项学生右眼不同角度对绿色的周围视野范围与社体组别比较

图9 不同专项学生右眼不同角度对黄色的周围视野范围与社体组别比较

2.3 不同专项学生反应时的差异

与社体组进行比较显示，各专项学生简单反应时均无显著性差异（P＞0.05），结果如图10a 所示。就选择反应时而言，如图10b 所示，排球（0.489±0.055s）和羽毛球（0.470±0.112s）专项学生均低于社体组（0.534±0.102s），差异均有统计学意义（P＜0.05）。

3 分析与讨论

3.1 不同专项学生的视野差异分析

视野是人在注视某一点时，眼睛所感知到的区域，由中心视野和周边视野组成。人们把注意力仅仅投向视野中心的目标时，对视野外围方向的视觉分辨率会出现明显降低，但是这一现象往往被忽略。然而，在大多球类运动项目中，专项大学生常常需要从视野的外围收集相关信息，以分析中央视野以外的队友、对手和物体运动轨迹。因此，该调查研究中采用周围视野测定计探究不同专项大学生的周围视野范围的差异，探讨周边视觉在不同专项运动中的作用。

3.1.1 排球专项学生的视野范围差异分析

研究表明，与仅进行专业的排球训练组相比，同时加入了视野训练的组别不仅提升了运动技能水平，也改善了学生的认知表现，包括临床反应时、执行控制和知觉速度，提示视野范围在排球训练中的重要性［10］。该调查研究结果显示，与社体组相比，排球专项学生左右眼在0°、180°方向上，红色、绿色和黄色视野范围均显著扩大，说明了排球运动训练亦能提升专项大学生动态的颜色辨别力和外周视野。

3.1.2 棒球专项学生的视野范围差异分析

与社体组相比，棒球专项学生左、右眼在180°方向上，红色、绿色和黄色视野范围均显著性增加，且在270°方向上左眼绿色、右眼黄色视野范围也显著性增加。研究表明，接受棒球专项训练的受试者，同步进行动态视觉训练时，表现出视野发散角度的显著改善［11］。该项研究的调查结果也支持这一观点，即进行棒球专项运动锻炼对于视野范围有提升作用。

在运动生理学中，一般人双眼对绿色敏感性较弱，绿色视野范围较小［12］。值得关注的是，棒球专项学生左、右眼在多个角度上绿色视野变广，这可能与棒球运动场地均为宽广的绿色草坪有关。在特定运动环境中，双眼会受到周围色彩持续刺激，要求专项大学生在此背景下准确地判断球和队友的位置并迅速做出合理的判断，因此长期训练双眼对周围环境逐渐产生适应，相应色彩视野范围也得到提高。

3.1.3 足球专项学生的视野范围差异分析

与社体组相比，足球专项学生右眼在180°方向上，白色、红色、绿色和黄色视野范围均显著性增加，说明足球训练亦能提升视野范围。而且，就绿色视野范围而言，与前人报道观点一致的是，足球专项大学生双眼视野范围内对绿色敏感度提高［13］，可能也与运动场地均为绿色草坪有关。

3.1.4 网球专项学生的视野范围差异分析

研究表明，长期接受专业训练的网球专项学生进行视觉选择反应时，具有反应速度快的优势，并且有较强的抑制非目标刺激的能力。该调查发现，与社体组相比，网球专项学生右眼对黄色敏感程度上升，促进了黄色视野范围的提升（180°方向）。其原因可能是网球多为黄绿色，在视野范围内成为目标刺激颜色，久而久之对网球具有敏锐的洞察力。而且有对比研究表明，作为对照组的受试者（每天只通过视频观看网球训练）和每天都进行专项训练的受试者，都比不接受任何方式训练的受试者表现出反应时间、运动调节能力、眼球运动范围和网球成绩的明显改善［14］。

3.1.5 游泳专项学生的视野范围差异分析

该调查发现，与社体组相比，游泳专项学生的左右眼部分色彩视野范围有较大程度的减小。研究表明，游泳专业运动员比普通人表现出更好的眼手足协调性，反应时间更快，准确度更高［15］。但是由于训练过程中对于眼部训练的要求较低，导致外周视野得不到锻炼，同时长期训练过程中质量较差的游泳护目镜以及不正确的佩戴方式都有可能导致周围视野范围降低。此外，游泳护目镜衬垫的材质可能引起眼周皮肤的炎症反应［16］，并且游泳护目镜的佩戴会压迫眼眶组织和血管，导致急性眼压升高、角膜变薄和虹膜角膜角变窄等眼部问题［17］，最终对周围视野范围造成不利影响。基于以上认知，缺乏眼部运动的锻炼，眼压上升可能是导致游泳专项运动员周围视野水平降低的原因。

3.2 不同专项学生的反应时差异分析

该项调查中使用视觉反应时作为评估对象，视觉反应时可以分为简单反应时（被试者呈现单一刺激，同时要求他们只作单一的反应，刺激-反应之间的时间间隔）和选择反应时（从突然出现的刺激到实际动作开始的时间，受试者须给出一个与刺激相对应的反应）。发现各专项学生的简单反应时相较于社体组无显著性差异（见图10），这与之前的研究结果一致［18］。简单反应时间并不是运动成绩的限制因素，可能是只作单一的反应过程，不需要复杂信息处理，只涉及神经-肌肉系统的单一反应，故在不同组别中无明显差别。

图10 不同专项学生与社体组简单反应时(a)和选择反应时比较(b)

但是对于需要进行信息处理的选择反应时而言，与社体组对比，排球和羽毛球专项学生的选择反应时均有显著下降，即处理信息的速度加快，表明长期的体育训练可以改善人体神经-肌肉系统的快速反应能力和协调性，提高处理和响应所见事物的能力。此前，对肌电爆发的研究分析表明，运动过程中运动单位放电的同步性更好，从而缩短了选择反应时［19］。并且选择性反应时间，可以通过强度变化的刺激和反复训练得到强化改善［20］，因此，较大强度的竞技专项在缩短专项大学生选择反应时上表现出一定的倾向性。

3.3 专项运动对于视野范围与反应时影响的综合分析

不同专项运动中，根据运动员所担任的特定角色（如篮球前锋）不同，对于视野范围和反应时的要求也有差异。虽然简单反应时在大多数人群中无显著性差异，但通过规律运动训练可以提高基础身体素质和反应能力。由此可以总结，运动员在视觉搜索能力上经过长期训练具有显著优势，在比赛中集中注意力，定位中央视野，能获取重要信息并迅速做出预判，有助于提高运动成绩。此外，大多数运动都依赖于良好的眼-手或眼-脚协调能力，且又与视觉反应和运动反应速度直接相关。在球类运动和许多其他运动项目中，拥有比对手更快的反应和更广的视野范围的能力非常重要，因为这可能会给运动员带来决定性的优势。

4 结语

视觉能力可以通过后天系统、科学训练得到改善，但并非任何运动项目均可以扩大视野范围，其是否得到提升与专项运动的技术要求和战术制定相关。如专项运动训练（如棒球、排球、足球、网球等）可以扩大视野范围，但游泳专项训练一定程度上限制了视野范围。

专项运动训练（如排球、羽毛球等）可以提升视觉反应能力。

该研究可以为教练与各专项学生制订更科学合理的训练方案提供参考依据。在专项实践中可以加入运动视力训练，科学训练以提升视野范围，提高处理和响应所见事物的能力，有助于学生在训练中发现短板并及时合理调整。

根据“十四五”规划建设体育强国的精神，要同步加强文化建设和专业训练，该项研究提示可以加强竞技球类的实践教学占比，有助于实现青少年视野范围和综合反应等个人素质的全面提升。