基于劝导理论的敏捷运动训练系统设计与研究

韩旭 霍珮伊 肖禄 谭保华

关键词：羽毛球运动 敏捷训练 劝导理论 训练灯 交互设计

引言

羽毛球是一项“快、准、精”的高认知、高体能、高速度因素的运动项目，运动员需要在比赛中对于瞬息万变的局势要即时做出正确的判断和移动。因此，日常训练中要特别注重对运动员步法速度和灵敏性的训练，提高运动员的速度和反应力是提高羽毛球运动员得分的关键[1]。反应能力主要是指人体中枢神经系统接受一定指令或刺激后，有意识地控制骨骼肌肉系统的快速运动能力，体现了神经与肌肉系统的协调性。而羽毛球运动员的灵敏素质与其各方面素质有着密切的联系。

因此，设计一款辅助运动员敏捷力训练的产品很有必要，该产品基于劝导式设计原理行为模式，有效捕捉到运动体各方面的表现能力，如反应时间、速度、敏捷性、协调性等，还能将所得到的数据进行即时反馈。敏捷反应测试训练系统的这种实时评估功能可以有效帮助用户分析他们的运动表现，监测运动水平的进展，并在训练中给予有效反馈。

一、劝导理论概述

劝导理论即劝导式设计理论，也可称为“说服式设计”，是指在设计中运用劝导策略来改变用户行为模型。劝导理论首次出现是在1996年被斯坦福的Fogg教授提出[2]。该理论主要是针对计算机交互技术对人心理产生的影响结果，主要研究并分析或设计可以改变人们态度与行为的劝导模型。劝导理论中包含了FBM表格行为模型、PSD模型理论和目标导向性设计DWI理论等。而FBM行为模型中包含动机、能力和触点。行为表格建立的目的是通过对不同的行为类型进行区分，并将它们对号入座。PSD的设计原则有三个类别，每个类别对应了不同的劝导策略和劝导技术[3]。

研究证实，劝导设计改变生活方式的过程中黏性行为具有重要的意义。现如今，劝导技术被应用到许多领域，如产品营销、销售推广、健康生活等，然而其中最有待发展的是在运动与健康领域，这种可发展的原因来自于现代智能运动产品往往需一套能督促用户的系统辅助[4]。针对不同运动训练阶段，系统需要及时地传递用户的有效信息，并通过一定的策略使用户立即实行，保证有效的运动量，从而对人的行为进行更加科学和有效的改变[5]。

二、劝导策略在敏捷训练系统的应用

在劝导设计中，劝导策略可给设计中某阶段提供思路与指引，劝导策略的方向来自于第三因素行为触发因素，而触发因素可归纳为三种类型，引导者（Facilitator）、火花（Sparks）、和信号（Sign）[6]。

（1）引导者。引导者对用户的行为产生明确的指引和向导，能够让行为实施变得更容易、更有方向性。（表1）

（2）火花。火花实质上就是用户的外在动机，它能促发、吸引用戶产生行为[7]。当用户没有充足的动机来执行此行为时，可选择和设计触发因素与动机元素相关的策略，外部环境刺激用户的动机，使用户产生自驱力，转被动为主动。（表2）

（3）信号。信号的作用在于指示。当信号发出时，如果用户动机和能力都足够就会很容易完成目标行为，例如定闹钟来提醒起床，但信号的出现也讲究合适的时机、地点和方式。（表3）

最后，第四象限的用户，即动力低且能力低者的劝导策略需要提高动机和能力两方面同时促进，其形式应由浅入深，例如先引发用户的动力，降低训练难度，逐渐培养兴趣的同时增强训练能力。

三、基于劝导式设计敏捷训练产品设计

本系统为敏捷训练灯硬件产品设计与辅助劝导训练的软件App设计，其中产品设计的主要功能依托于劝导设计中引导策略，在视觉和声音双重感官上引导用户训练，根据具体策略要素设计训练灯的功能点，表格中已详细描述。

（一）训练灯系统原理与功能设计

敏捷训练灯“Faster”服务于运动者提高反应能力的训练需求，目前本产品以羽毛球运动为基础来设计，为满足羽毛球运动员的技术训练，为训练羽毛球运动员的快速接球能力，锻炼羽毛球运动员对接球的敏捷力，即缩短反应时间为提高敏捷反应能力，从而加强运动员接球的条件反射，本产品也可应用于其他球类运动。

敏捷力，即“反应能力”，可分为两个方面：1）大脑对外界刺激的反应能力，即思维敏捷性；2）身体对大脑命令的反应能力，包括速度、力量、协调性等，即肌肉灵活性。根据四大反应速度主要训练方法设计具体训练方案。

1.感官刺激策略——基础训练模式

利用瞬时发出的信号提高运动员对信号的反应能力。此为本产品的基本逻辑，具体为训练灯以灯亮为信号发出，运动者第一步，在多个训练灯中观察并识别出信号；第二步，判断目标灯的方位；第三步，运动员靠近信号源，迅速做出应答动作；第四步，回到起始点再循环下个目标，挥拍灯面，解除灯光即完成指令，在循环训练中不断减少反应时间，在同一时间内解除更多的训练灯灯光。在设置不同的参数下，如训练灯数量、灯光颜色、干扰灯色、间隔时长、感应距离、灯光是否闪烁、感应声音等形成不同组合，即多样化训练模式，在有限时间内多纬度、多角度刺激神经反应。

2.运动感觉策略——实战模式

通过提升运动员本体感受及对时间空间的感知能力，来提高反应能力的方法。羽毛球运动的主要场景为一个长方形场地，个人训练时的场地为长边一半的区域，将12个训练灯分别放在后发球线两个端点与中点、前发球线两个端点与中点、网柱线两个端点与中点、球网线两个顶端点和中点[8]。训练灯从最前方向后发延续发散模拟羽球路线，当灯光停留于一个训练灯并闪烁两次时，即为目标训练灯。运动员站于球场中位向四面八方踱步跟踪目标训练灯，将训练产品带入真正运动场景中模拟实战，提高有效感知训练能力。

3.选择性反应法——趣味模式

运动员通过对同时出现的多种混合信号作出选择性判断反应，只对其中一种固定信号作出反应来提高反应速度的训练方法[9]。该方法主要是将运动员对运动中出现的真假混合的信号迅速作出判断反应的能力。训练期间，伴随信号复杂程度的变化，让运动员做出相反的应答动作，如设置为红灯为目标、绿色为干扰项，当两者同时亮起时，运动员需准确地避开干扰去接触目标灯光，是一种更高难度的练习方法，也具有一定的趣味性提高训练的主动性和持久性。

4.随机目标策略——自由训练模式

对移动目标（如对手、教练）的变化作出反应，即随机性较高的本人未知性更强的练习方法。固定的训练方案下，运动员会形成习惯性反应而降低训练的真实性，自主训练中，产品参数为运动员选择与设置，机器释放信号的间隔、干扰颜色等为已知信息。围绕这个逻辑，设计第三方教练随机编程或实时设置下一个目标，训练过程中未知信息更多，随机性更高，难度随之更强，能更加考验运动员感受器以及中枢神经系统与神经肌肉之间的协调能力。

（二）训练灯创新点及结构原理

本设计创新在于引导模式、实战训练，模拟羽毛球的运动过程，将训练灯有顺序地安置在场地上，以训练灯灯光连续交替闪烁，有逻辑性的模拟羽毛球运动，灯光表示羽毛球，灯光停即表示运动员接球动作的开始，给人的直观感受为“运动的羽毛球”；产品外观为圆和穿插箭头形状的椭圆形态，并在外观上注重灯光的方向性，引导性。

本产品采用红外线感应装置，实现运动员的接球打点功能，用灯光和蜂鸣器表示需要打点的训练灯位置，并且配置了相应的App和训练灯；通过训练灯与App的结合使用，首先实现训练灯功能的多样化，分为三大类别：自主训练、对抗训练、自由训练；三大类别包含了标准模式、同步模式、引导训练、顺序模式、听声辩位、双人对战、色彩对决等多种模式；在App上，运动员可以知道自己训练的相关数据，生成自己的数据分析报告，推荐相关的训练模式，设置自己的训练计划，自动校正引导模式摆正顺序。这种设备采用安卓系统App与训练灯相结合应用的方式，安卓系统App和训练灯之间是通过无线技术来实现连接，减少了设备之间需要接线连接的弊端。训练灯系统是多个前端接触点及多个采集和显示终端来构成的，因而可以实现训练灯的使用多样化，实现让训练灯具有可以随意分布在场地任何空间的属性。训练灯配有声音、灯光闪烁的显示和提示信号的方式，主要是通过红外线光电传感器和压电蜂鸣器来完成的[11]。首先是对运动员训练时，所得到的测试反应时的记录和采集工作配置出对应的设置更改，提高训练灯对反应训练的针对性和适用性。

安卓系统App通过WiFi通信技术，收到数据，对数据进行汇总和存储，训练灯传送到设备上的，那些训练时的相关数据，通过数据分析软件系统分析，最终显示在手持式设备（如手机）上，为运动员训练，所指定的训练计划更加合理，有数据支撑和一定的方向性。本产品主要由上位机和多个下位机组成。其内部结构的主要尺寸，如图1所示：

产品内部结构的具体模块位置和关系图如图2所示：

（三）训练灯产品外观设计

构成训练灯的外壳的主要材料，是一种具有热塑性的聚氨酯弹性体。（TPU）也就是一种用过高温处理就可以塑化，强酸强碱溶剂可以溶解的弹性体，具有耐磨、耐油、高强度、高韧性等性能，还可以再加工。将其作为训练灯的材料，符合训练灯在训练过程中所应用时所需要的特点，训练灯在训练时可能因为运动员运动的惯性因素，而导致训练灯掉落和损坏，则就需要训练灯外部结构有一定的抗摔性，产品外观如图3所示。

四、基于劝导式设计敏捷训练系统辅助App设计

“Faster”训练灯测试运动员的反应力，辅助产品的App“lim（a）=0”则是基于劝导设计下的策略训练，提供多样训练方案，引导运动者按科学的计划训练，长期引导下缩短反应时长，提高敏捷能力根据劝导行为策略分析，App的设计从以下三大原则出发为设计原则。

（一）简洁可视引导正确训练

人通常趋于解决简单且固定的事物，交互逻辑按照简洁单一线的、符合用户使用顺序的界面引导训练，制订计划-校队设备-选择训练模式-开始训练-可视化展示训练数据结果，在简单文字操作解释和有动态示范gif演示不同模式的训练，保障初始和每一次训练的正确性。

（二）情绪激励引导长期训练

积极活泼的橙黑配色方案激起用户的训练热情，流畅的线条给予用户运动感。在单个训练任务完成时，胜利元素图案界面能给用户正面激励的反馈，整套训练计划完成时，提供向上的可视化数据，从而让用户获得成就感，这样积极的情绪助推用户主动训练，并促使该行为的再次发生，以坚持长期训练。

（三）循序渐进引导有效训练

通过对用户首次测试的结果，划分不同阶段的用户行为，如能力较差者可以先用任務型训练方法，将用户在紧迫感环境下得以充分的基础训练；能力提升到一定阶段时，加入限时积分制训练，量化训练量和反应能力；在训练平台期阶段，增加一些趣味机制的干扰式训练，使用户在疲惫习惯的训练中混合多变性和随机性。通过循序渐进的劝导策略、附有变化和心理引导，以达到每个周期使用体验的良好和真实有效的训练。

通过劝导策略与反应力训练原理相结合，基于劝导式设计对移动设备应用的指导，设计出“lim（a）=0”这款App。一级界面为登录、训练首页、训练计划、设备校对、训练数据、个人中心，如图4所示。

二级界面根据一级界面层级下，对功能的进一步完善和递进，如App最重要的训练模式的界面，将15个训练模式归类于三大模式下，用户根据大分类点击进入，还可以在界面上看到每项训练模式的具体用法，App中以更简练的语言进行概括，为区分每个模式的详细训练内容，设计了不同的icon匹配每个模式，并给用户留下深刻记忆，如图5所示。

设备校对界面是用于访问者辅助完成Faster产品设备与手机App匹配和设置，可通过该界面查看设备的位置及其与标准羽毛球场场地的位置关系；查看并校对产品蓝牙是否连接成功，并给予调整；校队设备的红外线功能是否可以正常运作；检查设备的电量情况，并给予充电提醒，如图6所示。

其他界面还有训练中、训练完成、训练历史数据记录、个人数据中心、数据分析，训练完成后的历史数据中的详细数据，可以跳转到个人数据中的详细情况界面，如图7所示。

总结与展望

对于运动员训练反应力能力如此乏味的项目而言，在无监督和无引导情况下，运动员容易停歇不前和训练效率低下，而反应力对于任何球类运动员而言无疑是极其重要的，针对这个问题，运用劝导式设计在交互设计的应用，有针对性的设计不同行为模型用户的劝导策略，结合反应力科学依据与原理，从感官刺激、运动感觉、选择性反应、随机目标出发，以视觉+运动+大脑认知反应训练，设计出模拟运动过程的训练灯产品及其多样化的训练模式，通过在感知信息获取——大脑信息处理—制订动作策略—发动肌肉动作的时间周期之上，以提高训练的正确、有效和长效性。Faster敏捷训练系统可以提升运动员的视野感知范围、专注力、反应速度、瞬间辨别力、信息处理速度、瞬间记忆力、瞬间判断力等，从而进一步提高运动表现。