专项知觉训练对散打初学者知觉预测影响的研究

赵洪朋(沈阳体育学院 体育教育学院，辽宁 沈阳 110102)

专项知觉训练对散打初学者知觉预测影响的研究

赵洪朋
(沈阳体育学院 体育教育学院，辽宁 沈阳 110102)

目的：采用视觉搜索和预测相结合的训练方案对散打初学者进行专项知觉训练，揭示其知觉预测发展变化的内在规律。方法：散打初学者16名，平均年龄(18.38±1.50)岁，均为男性，平均练习散打时间为(2.47±1.49)年，实验组和对照组各8人；采用实验组对照组前测-后测设计，自变量为4周知觉训练，因变量为预测反应时、准确率、眼动及ERP成分P1和P3的潜伏期和波幅。结果：1)实验组训练后预判反应时明显缩短，准确率显著提高(P<0.05)；对照组前后没有显著性差异。2)实验组训练后的注视时间和注视点持续时间明显缩短，注视频率显著提高(P<0.05)，训练后他们的注视点更为集中，对腿部注视时间明显减少，对对方躯干手臂的注视时间显著增加(P<0.05)；对照组前后没有明显差异。3)实验组训练后预判时P1、P3的潜伏期比训练前有所缩短，P1、P3的波幅有所减小，但前后差异不显著；对照组前后差异也不显著。结论：专项知觉训练可通过在脑中建立暂时的最优化加工策略，提升预判的准确率、速度和视觉搜索策略；但短期训练难以使信息加工策略达到自动化水平，不会缩短皮层激活时程，减少心理资源的消耗量。

知觉训练；信息加工；预判行为；眼动；ERP

知觉预测(perceptual anticipation)是指利用部分信息或先行信息预测未知事件的信息加工过程[1]。近年来研究发现专项知觉训练可以提高运动员的知觉预测水平。如Day[2]发现经过10周的录像知觉训练后，被试对网球落点的判断准确性提高了。Abernethy[3]研究发现，基于预测和知识训练相结合的网球运动员比对照组预测成绩更好。Singer等人[4]采用知觉训练和提示后续动作相结合的训练方法，发现被试预测发球的反应速度和预测发球类型的准确率提高了。Farrow等人[5]使用录像方法和时间阻断技术进行了知觉训练研究，发现训练后实验组被试的预测速度明显提高，实验组被试与其他两组被试在预测准确性上无显著性差异。尽管知觉训练在实验室研究中取得了较为理想的效果，但是这种训练效益在真实运动情景中却并不明显。如Singer等人[4]对网球运动员进行为期3周的知觉训练发现，实验室的知觉训练明显提高了被试的反应时和准确率，但是运动现场上的技能表现却未见显著性变化。以往研究虽然从不同视角揭示了知觉训练的一些基本规律，然而由于训练内容的复杂性以及测评指标的敏感性等问题，致使研究结果并不一致。

认知心理学认为，人类在预判过程中的速度和准确率反映了大脑信息加工的速率。认知神经科学也认为，信息加工过程与皮层特定区域的兴奋过程存在锁时关系，即信息加工速度和难度会反映在脑细胞放电的快慢和大小。由于ERP技术能较准确地记录信息加工过程的脑活动特征，因此，近年来逐渐被用于知觉预测神经机制研究。如一项预判神经机制研究表明[6]，优秀运动员预判早期动用的心理资源多，注意集中程度高，记忆系统中的心理模式激活速度快，进而提高了预判效率；信息量越大，预判动用的心理资源越多，认知加工准确率越高。一项网球预判能力与ERP特征研究表明[7]，专家网球运动员能在信息量呈现尚不完整时把握有利时机，决策反应既快又准；专家运动员在对刺激任务的感知阶段投入的脑资源少，而将更多的认知资源分配于对刺激材料的类比、加工阶段，使之能够快速提取、整合信息，及时调整策略，做出决策，表现出明显的认知优势。

眼动记录技术是知觉预测研究的重要方法，近年来得到运动心理学界的重视。其方法是让运动员佩戴眼动仪，然后向运动员呈现刺激材料，通过记录并比较运动员的眼动特征指标(如注视次数、注视时间、注视频率、眼跳距离、注视部位等)和通过相关方式记录运动员的行为指标(反应时、准确率等)，进而发现专家级运动员高水平运动技能表现的内在机制，促进对高水平运动技能表现的认识。

鉴于此，本研究希望通过视觉搜索和预测相结合的训练方案，对散打初学者进行为期4周的专项知觉训练；然后通过反应时、准确率、眼动、脑电等行为和生理指标，推测知觉训练对人类信息加工的影响，完善知觉训练理论。研究假设：专项知觉训练能使散打初学者掌握最优信息加工策略，提升信息加工速率；神经活动表现为大脑皮层特定区域激活时程缩短，动用心理资源减少。

1 研究对象与方法

1.1 研究对象

专项知觉训练对运动员知觉预测过程中信息加工速率的促进作用。

1.2 研究方法

1.2.1 实验法

1.2.1.1 实验被试 散打初学者16名，平均年龄(18.38±1.50)岁，均为男性，平均练习散打时间为(2.47±1.49)年，实验组和对照组各8人。被试的视力或矫正视力正常，没有脑神经疾病。自愿参加本实验，实验后获得一定报酬。

1.2.1.2 实验设计 采用实验组对照组前测-后测设计。实验组进行为期4周的专项知觉训练，期间对照组除了没有进行干预性训练外，其余与实验组训练内容相同。训练前后对被试的散打进攻策略预测反应时、准确率、眼动及脑电进行测试。

1.2.1.3 实验任务 实验任务分为专项知觉训练和进攻策略预判测试两个部分。

专项知觉训练：采用自编知觉训练系统将编辑过的散打比赛视频呈现在计算机屏幕上，视频播放至一方队员进攻动作启动前40 ms处暂停，要求被试对该队员即将做出的动作进行判断，判断结束后屏幕下方立刻给出反馈结果。每次训练进行69次预判。训练结束后，给出被试本次训练的统计结果，包括平均反应时间和平均准确率。

进攻策略预判测试：当被试看到计算机屏幕上呈现的图片材料时，注意观察一方队员的动作，预测其即将使用拳进攻还是腿进攻，并作按键反应。实验共分2组，每组包含图片64张，每张随机呈现2次。组间间隔时间根据被试疲劳程度由主试控制。被试在图片出现至消失后1 500 ms内没有做出按键反应或按键过轻，均视为反应错误。实验中对反应准确率和反应速度做同等强调。

1.2.1.4 实验仪器材料 训练仪器材料：计算机2台；知觉训练系统；散打比赛录像(与知觉训练系统中的录像资料相同)。

测试仪器：ASL Eye Tracker 6000系列的R6型红外遥感眼动跟踪系统；64导ERP记录与分析系统；台式计算机2台，E-prime心理实验系统。

测试材料：图片截取于2008年全国男子武术散打冠军赛的比赛录像。首先采用绘声绘影软件截取比赛视频，截取终止时间定义为一方队员进攻动作启动前40 ms，取每段视频的最后一帧作为图片材料。然后请7名散打专家对图片中一方队员即将使用的进攻技术(拳进攻、腿进攻)进行判断，选取判断一致率为75%左右的80张。再请6名散打二级运动员对图片的清晰度、站位角度、进攻技术等进行评定，最终选取符合要求的64张图片作为正式实验使用，并做了红方与黑方、拳进攻与腿进攻匹配。图片的水平视角为31.9°，垂直视角为23.7°。

1.2.1.5 实验过程 训练过程：训练前首先对被试的预判能力进行测定，根据测试结果进行匹配分组。然后对实验组进行为期4周的专项知觉训练，每周训练2次，每次20 min。对照组观看散打比赛录像，其他训练与实验组相同。训练后对两组被试的预判能力再次测定。

测试过程：实验前让被试熟悉实验环境，填写基本情况信息表，向被试介绍ERP实验的基本要求；给被试戴电极帽，待头皮与每个电极之间的阻抗小于5 kΩ后，让被试舒适地坐在实验台前的椅子上，双眼与显示器屏幕中心处于同一水平线上，相距70 cm，调节眼动仪，进行场景定标和注视点定标。一切准备就绪后，被试按“Enter”键进入练习程序和实验程序。

1.2.2 数理统计法

行为数据由E-Prime软件采集，分析指标有选择反应时、准确率。眼动数据由Eye Trac 6000软件自动记录。采用ASL Eye Tracker 6000系列的Eyenal软件分析正确反应的眼动数据。主要指标有：注视次数、注视时间、注视点持续时间、注视频率、眼跳距离、注视分配和注视轨迹。ERP数据由BP Recorder软件进行采集，采用BP Analyzer软件对脑电数据进行离线分析。第一步去除眼电；第二步进行分段，分析时程为2 500 ms；第三步采用半自动去除伪迹，剔除异常波形段；第四步进行基线校正(刺激出现前200 ms)；第五步进行0.1～15 Hz无相移数字滤波；第六步叠加平均。

采用SPSS 16.0软件包对行为、眼动和ERP数据进行独立样本t检验和配对样本t检验。

2 结果

2.1 行为结果

统计结果显示，训练前两组被试在预判反应时和准确率上没有显著性差异，表明他们的预判水平基本相同。训练前后的预判反应时和准确率的配对样本t检验结果显示(表1)，实验组训练前后预判的反应时和准确率出现了显著性变化(P<0.05)，表现为训练后预判反应时明显缩短，准确率显著提高。而对照组前后测试结果并没有显著性差异。上述结果表明，专项知觉训练不仅提高了散打初学者的预判速度，而且提高了预判的准确率。

表1 训练前后两组被试预判准确率和反应时t检验结果(实验组n=8，对照组n=8；单位：准确率%；反应时ms)

注：表示，*P<0.05，表示，**P<0.01。下同。

2.2 眼动结果

统计结果显示，训练前两组被试各眼动指标没有显著性差异，表明他们预判时的视觉搜索效率及搜索策略基本相同。训练前后眼动指标的配对t检验结果显示(表2)，实验组训练前后的注视时间、注视点持续时间和注视频率出现了显著性差异(P<0.05)，表现为训练后的注视时间和注视点持续时间明显缩短，注视频率显著提高；其余各指标没有显著变化。而对照组前后眼动数据没有显著性差异。上述结果表明，专项知觉训练在一定程度上提高了散打初学者视觉搜索效率。

从注视分配情况看，训练前两组被试预判时在各部位上的注视时间不存在显著性差异，表明他们对关键信息的利用上基本相同。经过4周的专项知觉训练后，实验组对个别部位的注视时间发生了明显变化(图1)，表现为训练后对腿部注视时间明显减少，对对方躯干手臂的注视时间显著增加。在总注视时间上，实验组训练前后对躯干手臂的注视时间始终最多。而对照组前后两次测试中对各部位的注视时间没有明显差异。结果表明专项知觉训练使散打初学者学会了利用对手信息来进行预判。

从注视轨迹来看(图2)，实验组训练后注视点更为集中，扫描轨迹更为节省。表明专项知觉训练使散打初学者预判时视觉搜索策略发生了一定改变，初步形成了简约紧凑的搜寻方式。

表2 训练前后两组被试预判时眼动指标t检验结果(实验组n=6；对照组n=5)

图1 实验组被试训练前后预判时注视分配情况

图2 实验组训练前后注视轨迹

2.3 ERPs结果

为了探讨专项知觉训练对散打初学者预判时神经活动的影响，本研究选取Cz、Pz、Oz、CPz、POz 5个电极记录点，提取两组被试训练前后预判时P1和P3的潜伏期和波幅进行统计分析。

2.3.1 P1成分

配对t检验结果显示，实验组训练后预判时P1的潜伏期比训练前有所缩短，P1的波幅有所减小，但训练前后的差异并不显著。对照组两次测试结果差异也不显著。结果表明，专项知觉训练虽然在一定程度上使散打初学者预判觉察阶段大脑皮层枕区、顶枕区激活速度加快，激活强度减小，但是训练对神经活动的改变并不明显。

表3 实验组被试训练前后P1的潜伏期和波幅t检验结果(单位：潜伏期ms；波幅μV)

2.3.2 P3成分

促甲状腺激素(thyrotropin，TSH)、三碘甲状腺原氨酸(T3)、四碘甲状腺原氨酸(T4)：反映甲状腺功能，所有甲状腺结节患儿均应检测。有研究表明，高TSH水平与甲状腺癌关系密切，而低TSH水平对于鉴别甲状腺癌、桥本氏甲状腺炎、良性甲状腺结节无意义[13]。

配对t检验结果显示，实验组训练后预判时P3的潜伏期有所缩短，P3的波幅有所减小，但训练前后的差异并不显著。对照组训练前后P3的潜伏期和波幅也没有明显变化。这表明专项知觉训练虽然在一定程度上使散打初学者预判决策阶段大脑皮层顶枕区等部位激活速度加快，激活强度有所减小，但是这种影响不是很明显。

表4 实验组被试训练前后P3的潜伏期和波幅t检验结果(单位：潜伏期ms；波幅μV)

3 讨论

3.1 专项知觉训练对散打初学者知觉预测效率的影响

首先，本研究发现，经过4周的专项知觉训练，实验组预判准确率明显提高。这与本领域的研究结果基本一致。如Abernethy等[8]对大学生被试进行的为期4周的视觉搜索策略训练，也提高了他们对壁球来球方向和力量预判的准确性。王树明[9]对羽毛球练习者进行专项训练也发现，专项训练能够提高知觉判断的准确率。本研究认为，在散打专项知觉训练中，通过指导散打初学者注意重要的预判线索，采取恰当的视觉搜索策略，加强了知觉线索与预判结果的结合，增加了练习者头脑中程序化组块的数量，促进了信息提取匹配的效率，进而达到了预判的最优化。可见专项知觉训练提高了散打初学者的知觉分化水平与知觉敏感性，增强了工作记忆对专项知觉模式提取的能力，进而提高了预判准确性。另外，这种训练效应的出现也可能与训练者头脑中的知识转化有关。思维适应性控制模式(简称ACT模式)认为，所有外界的输入信息都被编码成陈述性知识，而训练又使运动员将陈述性知识转化为程序性知识。专项知觉训练可能使散打运动员头脑中的陈述性知识转化为程序性知识的结果。

其次，本研究还发现，散打专项知觉训练明显提高了散打初学者的预判速度。这与Helsen[10]、Farrow等[5]和王洪彪[11]基于录像情境的知觉训练可以提高运动员的反应速度的结果相一致。根据知觉学习的自动化理论，专项知觉训练加强了刺激与反应的联系，形成自动的刺激-反应模式，从而使刺激转换后的模式与记忆匹配的反应速度加快，省略了制定决策的过程。此外，每次知觉训练会在训练者的记忆中留下痕迹，在以后的学习中根本不用计算，可以直接将刺激编码与记忆痕迹进行比较，省略了逐步计算的过程，提高了认知加工速度，从而达到对刺激情境的快速反应。

3.2 专项知觉训练对散打初学者知觉预测时视觉搜索的影响

本研究发现，经过4周的专项知觉训练，散打初学者视觉搜索时注视时间和注视点持续时间缩短，注视频率增加。根据LaBerge[12]的自动化理论来看，专项知觉训练加快了视觉系统对刺激特征的编码速度。当刺激特征开始出现时，注意就会对特征进行动态分组。通过训练形成了对特定刺激的专门化“硬件”结构，以对此类刺激信息进行快速反应。Sagi[13]也认为，知觉学习不仅可以修正脑中的感觉表征，而且能增加警觉、易化感觉加工的过程。由于专项知觉训练提高了散打初学者的视觉觉察能力，建立了大量的特定信息觉察器，才使得散打初学者的视觉搜索效率显著提高。

本研究发现，经过4周的专项知觉训练，散打初学者对线索信息的利用也发生了一些微妙的变化，他们开始更多地利用对手信息来进行预判。这一变化比较符合散打项目的特点。作为贴身对抗类项目，散打运动员每次的进攻策略都要依据对手的情况进行调整，有效组合攻防动作。特别是采用拳进攻和腿进攻等技术时必须遵循“远踢、近打、贴身摔”的进攻原则。因此，观察对手与自己的距离远近、观察对手的战术意图，是自己采用合理战术的基础。在专项知觉训练中，训练者可以通过较长时间的观察讨论，仔细分析进攻方与防守方的站位、动作姿势和战术意图等，使训练者掌握了充分利用对手信息进行预判的技巧，提高了训练者对线索信息的利用能力。

本研究还发现，经过4周的专项知觉训练，散打初学者注视点更为集中，注视轨迹更为简单，眼跳距离相对缩短。这些变化说明专项知觉训练使散打初学者形成了有效的视觉搜索策略。因为在每次训练中，训练者可以根据反馈结果及时了解信息利用的有效与否，明晰了哪些部位是有效预判的关键信息源。长此以往，必然使他们在预判时可以忽略无关部位的信息，形成简化稳定的搜索模式。以往多数研究表明，运动专家的视觉搜索策略较新手更为经济合理，其优势主要源于他们长期的专项训练。可见专项知觉训练正是通过不断积累关键信息搜索经验，进而使散打初学者视觉搜索策略逐渐接近了运动专家的水平。实验也证明了专项知觉训练的有效性，验证了预期假设。

3.3 专项知觉训练对散打初学者知觉预测时神经活动的影响

在本研究中，还考察了专项知觉训练对散打初学者ERP成分的影响。结果发现，4周的知觉训练虽然没有使被试的脑神经机制发生显著性改变，但是也使其神经活动出现了一种变化趋势，即专项知觉训练使散打初学者的认知加工速度略有提高，动用心理资源略有减少。Karni等人[14]就曾指出，知觉学习不仅表现在神经器质上的可塑，而且还会使与行为有关的认知功能发生改变。Ungerleider等[15]的一项fMRI实验也表明，随着学习次数的增加，被试有关脑区的激活程度会下降。本研究认为，专项知觉训练的效应不显著可能与训练周期较短有关。虽然脑电变化与信息加工存在时程上的对应关系，但是脑电变化取决于巩固的信息加工优势。正如已有研究发现，当被试间认知水平接近时，他们的ERP成分并没有明显的区别。本研究的专项知觉训练总计不过8次，累计时间不超过160 min。从专项训练的角度看，8次训练不会使被试的专项技能得到显著的提高，更不会使大脑内的“刺激-反应”联结巩固。因此，这一结果提示我们，专项知觉训练短期内只能导致认知行为反应的变化，还难以改变大脑的认知加工机制，今后研究设计时应增加专项知觉训练时间。

总之，短期专项知觉训练使散打初学者在大脑中建立了暂时的最优加工策略，从而使其在目标导向下的反应时缩短，准确率提高，视觉搜索过程简洁有效。然而，由于最优化信息加工策略未达到自动化水平，因此未能在神经活动上发生明显变化。

4 结论

1)专项知觉训练帮助散打初学者在脑中建立了暂时的最优化加工策略，进而提升了其预判的准确率、速度和视觉搜索策略。

2)短期专项知觉训练难以使训练者信息加工策略达到自动化水平，不会缩短皮层激活时程，减少心理资源的消耗量。

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责任编辑：刘红霞

Impact of Special Perception Training on Perceptual Anticipation for Beginners of Sanda

ZHAO Hongpeng
(School of Physical Education，Shenyang Sport University，Shenyang 110102，Liaoning，China)

Objective：Free boxing beginners are trained by specialized perceptual training programs combined with visual search and prediction in order to reveal the inherent laws of perceptual prediction development and changes.Method：16 male free boxing beginners (average age=18.38±1.50 years；average practicing time=2.47±1.49 years)were divided into 2 groups which are experimental group (8 beginners)and control group (8 beginners).Pretest-posttest control group design was used in the study.The independent variable was 4 weeks’ training in perception.The dependent variables were reaction time of anticipation，accuracy，eye movement and latency and amplitude of ERP components (P1 and P3).Results：1)After training，reaction time of anticipation for the experimental group was significantly shortened and its accuracy rate was improved significantly (P<0.05)；There was no significant difference in the control group.2)After training，fixation time and fixation duration for the experimental group was significantly shortened；fixation frequency was significantly increased (P<0.05)；their fixation points were more focused with fixation time on legs significantly reduced and on opponent’s arm and trunk significantly increased (P<0.05)；There was no significant difference in the control group.3)After training，latency of P1 and P3 for the experimental group during anticipation was shortened；amplitude of P1 and P3 was reduced，but there was no significant difference of latency and amplitude of P1 and P3；There was no significant difference in the control group.Conclusion：special perceptual training can be set up in the brain temporarily optimum processing strategy，improve forecasting accuracy，speed and visual search strategies；But I can’t make short-term training information processing strategies to achieve automation level，will not shorten the cortex activation time history，or reduce psychological resources consumption.

perceptual training；information processing；anticipation；eye-movement；ERP

2015-10-06；

2015-12-10

国家体育总局重点研究领域课题：体育锻炼延缓老年人认知功能衰退的干预模式研究(2014B077)；辽宁省体育局科研课题：拳击项目运动员视觉搜索特征及训练方法研究(课题编号：2015lntyzd-12)。

赵洪朋(1972—)，男，副教授，博士，主要研究方向为运动认知和锻炼心理。

G804.86

A

1004-0560(2016)02-0006-06

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