運動智能傳感器反饋法在高爾夫鐵桿教學(xué)中的實驗研究

陳紫硯，楊 智

1 前言

高爾夫是一項復(fù)雜型精細(xì)化的運動項目，高爾夫揮桿原理的掌握對初學(xué)者有一定的難度，隨著學(xué)習(xí)的深入，高爾夫球員還需不斷地優(yōu)化揮桿平面，減少代償動作。高爾夫輔助訓(xùn)練系統(tǒng)通過捕捉使用者的揮桿數(shù)據(jù)，形成可量化的揮桿信息，從而幫助高爾夫運動員了解自身揮桿軌跡，對技術(shù)動作做出改進(jìn)，彌補依靠感覺系統(tǒng)自然反饋的不足，能使其揮桿更標(biāo)準(zhǔn)合理。

本研究重點關(guān)注學(xué)生鐵桿學(xué)習(xí)過程，高爾夫鐵桿分為長鐵桿、短鐵桿及特殊短鐵桿，其技術(shù)要求擊球穩(wěn)定而精確；鐵桿技術(shù)是高爾夫揮桿學(xué)習(xí)的重難點，正確掌握鐵桿技術(shù)是高爾夫成績穩(wěn)定的基石。當(dāng)前大多數(shù)高校高爾夫?qū)I(yè)球技教學(xué)以傳統(tǒng)的教師講解示范，學(xué)生模仿學(xué)習(xí)為主，存在學(xué)生對高爾夫揮桿原理理解不深，對自身技術(shù)特點認(rèn)識不足的問題。學(xué)生在課堂練習(xí)過程中，通過自身感覺系統(tǒng)的自然反饋，可以得知球的飛行距離和方向，但無法知曉精細(xì)化的技術(shù)指標(biāo)。

自然反饋對于高爾夫鐵桿技術(shù)的掌握，存在局限性。本實驗通過運動智能傳感器，測量桿頭速度、球桿平面、揮桿節(jié)奏、上桿幅度等可量化的技術(shù)指標(biāo)，完成追加反饋。探究此種反饋方式對學(xué)生高爾夫鐵桿學(xué)習(xí)的效果，并提供實驗依據(jù)。

不同反饋時機對反饋效果的影響一直以來都是研究者探討的熱點。此前有研究表明對于復(fù)雜開放型任務(wù)即刻結(jié)果反饋的效果要優(yōu)于延遲反饋，而對于簡單、封閉且較熟練任務(wù)，采用延遲反饋的效果更佳（金亞虹，2004；陳敬，2008）。高爾夫?qū)儆趶?fù)雜任務(wù)，但隨著運動員的揮桿動作不斷熟練，對擊球方向、落點的判斷愈發(fā)準(zhǔn)確，揮桿擊球?qū)\動員逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)檩^簡單且較熟練的任務(wù)。高爾夫球場地形千差萬別、難度設(shè)置存在很大差異，運動員在比賽中需要不斷地閱讀果嶺，選擇與自身能力匹配的擊球路線，但同時高爾夫項目不需要對抗，運動員受對手的干擾主要是在心理層面，而不需要根據(jù)對手的技術(shù)動作立刻做出反應(yīng)。因此高爾夫不完全屬于環(huán)境開放性動作技能，而介于封閉性與開放性動作技能之間。由于高爾夫運動的上述特征，實驗中對被試采用即刻結(jié)果反饋與延遲結(jié)果反饋相結(jié)合的實驗設(shè)計，以優(yōu)化反饋效果。

本研究通過基于運動捕捉技術(shù)的高爾夫運動傳感器作為測量設(shè)備，捕捉學(xué)生揮桿中的關(guān)鍵數(shù)據(jù)并進(jìn)行追加反饋。旨在探究基于此模式的追加反饋在高爾夫鐵桿教學(xué)中的應(yīng)用效果、對學(xué)生鐵桿技術(shù)的提高作用。

目前高校高爾夫?qū)I(yè)普遍為大班教學(xué)，教師無法對每名學(xué)生均進(jìn)行動作指導(dǎo)和技術(shù)特點分析。實驗過程與高爾夫教學(xué)充分結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生對高爾夫揮桿的自主分析能力、自主糾錯能力，使學(xué)生加深對高爾夫球技術(shù)的理解和掌握程度。

高爾夫運動員不需要身體對抗，但基于“現(xiàn)代式高爾夫揮桿”后揮桿期的“X”因素和收桿期的反“C”形特點，雖然能夠使擊球距離更遠(yuǎn)且在球落地后很快停止以保證準(zhǔn)確性，但運動員需要更大的肩部和髖部的相對旋轉(zhuǎn)活動度，更容易誘發(fā)運動損傷。通過可量化的揮桿信息反饋，使被試可以直觀地看到揮桿軌跡和揮桿平面，有利于優(yōu)化技術(shù)動作、避免運動損傷。

1.1 反饋概念、分類與時機

1.1.1 反饋的概念與分類

反饋這一概念在生理學(xué)、心理學(xué)中被運用廣泛。在體育運動中運動員獲得反饋的方式多種多樣。高爾夫?qū)I(yè)學(xué)生在練習(xí)場通過墻上的鏡子觀察自己的揮桿動作就是最普遍的反饋方式，這也是本論文的啟發(fā)點。

自然反饋是動作完成后自然產(chǎn)生、不需要借用其他方式而產(chǎn)生的信息，是動作的必然結(jié)果，不需要他人告知自然可以獲得的（Newell，1991）1。在高爾夫運動中的自然反饋，如揮桿時的上桿幅度，擊球的距離及方向。追加反饋指動作執(zhí)行后所獲得的信息是憑借外力和外物對于動作結(jié)果所外加的信息（Newell等，1985）1。追加反饋的獲得不依賴感覺系統(tǒng)，可形成能夠量化的數(shù)據(jù)，易于比較；本實驗中向?qū)嶒瀸ο筇峁┑膿]桿數(shù)據(jù)、揮桿軌跡就屬于追加反饋。

追加反饋可分為操作反饋與結(jié)果反饋。結(jié)果反饋一般是在動作完成后以口頭言語或直觀的結(jié)果的方式提供的追加信息，表明學(xué)習(xí)者達(dá)到期望的運動結(jié)果或目標(biāo)的程度4。高爾夫運動中的結(jié)果反饋通常是指教練員或教師對運動員擊球效果做出的評價，諸如“好、一般、差”等口語化的表達(dá)。由于高爾夫初學(xué)者還未建立起全面的擊球效果評價體系，對于這類群體而言，結(jié)果反饋對于新手培養(yǎng)球感、快速入門而言至關(guān)重要。

操作反饋為學(xué)習(xí)者提供關(guān)于動作完成得好不好的信息，運動學(xué)上的反饋，例如關(guān)于位移、速度、加速度或運動本身的其他方面或者是正在移動物體的其他方面等都是操作反饋所包含的方面4。高爾夫中的操作反饋包括桿頭速度、上桿角度等，能夠基于運動員的擊球表現(xiàn)提供客觀、量化的評價。

孟慶川在《追加反饋頻率的自我控制對投籃績效的影響》中提出，追加反饋，通常情況下包含操作者有時不能通過自身的本體感覺，視覺聽覺等獲得的關(guān)于運動結(jié)果或操作表現(xiàn)方面的信息，這種反饋是對自然反饋的一個補充。更重要的是，追加反饋是受指導(dǎo)者控制的，他們可以決定不同的時間、不同的形式等。通常我們在運動技能學(xué)習(xí)中所涉及的反饋一般都為外部反饋或追加反饋。

Richard A，Magi1在《運動技能學(xué)習(xí)與控制》中提出，追加反饋指的是與技能操作相關(guān)的感覺反饋之外的附加信息。徐立彬在《追加反饋時機對運動技能學(xué)習(xí)效果影響研究綜述》中提出，通常這類追加反饋需要由指導(dǎo)者或儀器設(shè)備提供，并通過一定媒介傳遞給學(xué)習(xí)者。

1.1.2 反饋的時機

心理學(xué)中根據(jù)提供信息時間點的不同將運動后進(jìn)行的反饋分為延遲反饋和即刻反饋。本世紀(jì)初，關(guān)于反饋時機的研究流行開來，但對即刻反饋還是延遲反饋更能促進(jìn)技能的學(xué)習(xí)存在著長期的爭論。王紹軍、劉宇在《構(gòu)建動作技能學(xué)習(xí)的反饋時機模式》中提出構(gòu)建適宜的反饋模式的構(gòu)思，該研究認(rèn)為，即刻反饋于技術(shù)動作初學(xué)階段的反饋效果好于延遲反饋，而在技術(shù)動作熟練階段，適當(dāng)?shù)难舆t反饋效果好于即刻反饋；在技術(shù)動作初學(xué)階段，教師提供即刻反饋，技術(shù)動作熟練后，提供適當(dāng)?shù)难舆t反饋，這種反饋時機模式的反饋效果好于單純的即刻反饋或延遲反饋。根據(jù)高爾夫項目的特征及被試現(xiàn)階段的高爾夫技術(shù)水平，實驗中對被試采用即刻結(jié)果反饋與延遲結(jié)果反饋相結(jié)合的實驗設(shè)計。

2 研究對象與方法

2.1 研究對象

本研究的實驗對象為海南師范大學(xué)體育學(xué)院2017級社會體育指導(dǎo)與管理（高爾夫運動與管理方向）班的20名學(xué)生。如表1所示，采用隨機抽樣法，將20名實驗對象分為10名實驗組和10名對照組。

表1 實驗對象基本信息（n＝20）

隨后對比實驗前一學(xué)期期末，實驗組及對照組的高爾夫技術(shù)水平測試成績。實驗前的高爾夫技術(shù)水平測試由三個部分組成，分別為果嶺上推桿、果嶺邊切桿、以及打位上25、50、75、100、120、150碼鐵桿測試組成。其中果嶺上不同距離的推桿共測試兩球，果嶺邊不同距離的切桿共兩球，打位上25碼至150碼鐵桿各一球，共計10球。由兩名中高協(xié)教練員進(jìn)行打分，量化測試結(jié)果。

由表2可知，兩組被試在實驗前的高爾夫技術(shù)水平測試成績無顯著性差異（P＞0.05）。說明兩組被試在實驗之前的推桿、切桿、中短鐵桿綜合能力無顯著性差異，以此排除個體在實驗前的高爾夫球技術(shù)水平差異，為運動智能傳感器反饋法的教學(xué)效果提供支持。

表2 實驗組與對照組實驗前技術(shù)水平測試成績及差異顯著性檢驗結(jié)果（n＝20）

2.2 研究方法

本文的研究方法為教學(xué)實驗法：對實驗組和對照組學(xué)生進(jìn)行為期10周，共計20節(jié)課的教學(xué)實驗，對實驗組被試在教師教學(xué)內(nèi)容之外，采用高爾夫運動智能傳感器反饋法干預(yù)，對照組僅按照大綱教學(xué)內(nèi)容授課。最終，對實驗組和對照組的高爾夫技術(shù)水平測試成績進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，探究實驗效果。

3 實驗設(shè)計

3.1 實驗設(shè)備

本實驗使用基于運動捕捉技術(shù)的Zepp運動智能傳感器2.0作為測量儀器。

3.2 實驗程序

本實驗分為四個部分：實驗對象分組并排除干擾因素、揮桿數(shù)據(jù)測量、揮桿數(shù)據(jù)反饋、揮桿數(shù)據(jù)對比分析。

通過隨機抽樣法選取被試，再通過獨立樣本T檢驗對比兩組被試實驗前高爾夫技術(shù)水平測試成績，且P＞0.05以排除干擾因素。

揮桿數(shù)據(jù)的測量在課堂上進(jìn)行。17級高爾夫班一學(xué)期球技課程共10周，每周兩節(jié)課，每堂課150分鐘。教師授課方式為集中講解加自主練習(xí)。在自主練習(xí)期間，實驗組學(xué)生手腕部佩戴運動傳感器擊球，此時運動傳感器會自動捕捉學(xué)生揮桿數(shù)據(jù)，并實時傳輸?shù)脚涮椎氖謾C軟件上。每次同時測量6個實驗指標(biāo)（桿頭速度、上桿幅度、揮桿節(jié)奏、手腕速度、手部平面、球桿平面），以及三種3D揮桿軌跡（球桿軌跡、手部軌跡、揮桿平面）。

揮桿數(shù)據(jù)的反饋分為即刻反饋和延遲反饋兩種形式。即刻反饋為，在課堂中測量后，立即告知學(xué)生測量結(jié)果，并進(jìn)行數(shù)據(jù)分析；延遲反饋為，測量后1－7天內(nèi)整理成揮桿評估報告，給每位被試提供詳細(xì)的測量結(jié)果、數(shù)據(jù)分析及訓(xùn)練建議。即刻反饋中為了易于向?qū)嶒瀸ο蠓治鰯?shù)據(jù)，特將整個實驗化繁為簡，分為5個模塊。每個模塊中都會測量6個指標(biāo)和3種軌跡，但只重點反饋并分析一個指標(biāo)，便于每次反饋時將數(shù)據(jù)信息分析透徹，和學(xué)生充分理解。

5個實驗?zāi)K結(jié)束后，對實驗組與對照組進(jìn)行技術(shù)水平測試，將成績進(jìn)行獨立樣本T檢驗，得出運動智能傳感器反饋法在高爾夫鐵桿教學(xué)中的應(yīng)用效果。

3.3 實驗?zāi)K劃分

整個反饋實驗分為五個模塊，前四個模塊重點反饋一個反映高爾夫揮桿水平的指標(biāo)，第五模塊為綜合測評。

六月二十七的下午，女社員們正翻紅薯秧子，天突然下起雨來。楊小水信里的日期全是農(nóng)歷，六月二十七是陽歷8月4日。小雨，但下得很急，隊長桿子沒讓放工。當(dāng)天晚上，村前村后的溝平了，塘滿了，河也溢了。頭天桿子還在忙著招呼堵水，現(xiàn)在又忙著派人放水，再不放，稻子就淹倒了。“莊稼老漢不怕鬼，就怕秋后一場水?！闭娌患侔?。

表3 實驗?zāi)K劃分

3.4 實驗技術(shù)路線

圖1 實驗技術(shù)路線圖

3.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計

使用SPSS17.0對實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計。將實驗組和對照組，各10名實驗對象的數(shù)據(jù)進(jìn)行獨立樣本T檢驗，其統(tǒng)計結(jié)果作為實驗有無意義的標(biāo)準(zhǔn)。

3.6 對比分析

本研究主要對比分析三方面的內(nèi)容：將兩組學(xué)生實驗前高爾夫技術(shù)水平測試成績做對比；將兩組學(xué)生實驗后的高爾夫技術(shù)水平測試成績做對比；對比測試中兩組學(xué)生各指標(biāo)的得分，具體分析導(dǎo)致被試技術(shù)水平測試成績產(chǎn)生差異的原因。若獨立樣本T檢驗的結(jié)果小于0.05則有統(tǒng)計學(xué)意義，反之無顯著性差異。

3.7 研究假設(shè)

運動智能傳感器反饋法對實驗對象的高爾夫鐵桿學(xué)習(xí)有顯著效果，此教學(xué)法可應(yīng)用于高爾夫鐵桿教學(xué)中。

4 運動智能傳感器反饋法的實施

4.1 反饋指標(biāo)

本次實驗的被試均為球齡半年以上一年以下的初學(xué)者，總體存在揮桿動作不穩(wěn)定的特點，每次訓(xùn)練擊球距離起伏較大。反饋的主要目的在于幫助被試了解自身擊球動作的不足，糾正錯誤動作。因此根據(jù)實驗對象特點選取以下反饋指標(biāo)：

桿頭速度與擊球角度決定球的飛行距離，高爾夫初學(xué)者提高擊球距離與球飛行方向的控制能力，可以有效降低差點。因此，將桿頭速度作為反饋指標(biāo)。

球桿平面為上桿平面與下桿平面之間的差值，高爾夫運動沒有絕對標(biāo)準(zhǔn)的揮桿動作，因此也就沒有絕對正確的球桿平面，只要在桿面能夠在觸球瞬間回正，也可以產(chǎn)生直線的出球效果。但球桿平面與揮桿穩(wěn)定性有關(guān)，尤其是對于高爾夫初學(xué)者而言，將球桿平面納入反饋指標(biāo)能夠幫助被試糾正出現(xiàn)代償?shù)膿]桿動作，并幫助他們揮桿動作趨于穩(wěn)定。

本次實驗的反饋指標(biāo)為桿頭速度、球桿平面、擊球節(jié)奏、上桿幅度。

4.2 反饋頻率

本實驗的反饋頻率為一周兩次。一次為即刻反饋，在球技課上測量后將測量數(shù)據(jù)立即告知被試，并做出分析。另一次為延遲反饋，在測量后的將測試結(jié)果及分析整理成電子文檔發(fā)送給被試。每名被試一周至少參與一次測試，收到一份反饋報告。

4.3 反饋內(nèi)容

即刻反饋中，將桿頭速度、球桿平面、擊球節(jié)奏、上桿幅度的數(shù)據(jù)均告知被試，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。延遲反饋中，根據(jù)每個實驗?zāi)K的重點，選擇不同的反饋內(nèi)容。實驗?zāi)K一，重點反饋桿頭速度，模塊二重點反饋球桿平面，模塊三重點反饋擊球節(jié)奏，模塊四重點反饋上桿幅度，模塊五進(jìn)行各項數(shù)據(jù)的綜合反饋。

圖2 測試數(shù)據(jù)顯示

5 實驗指標(biāo)與數(shù)據(jù)分析

5.1 實驗指標(biāo)

本研究使用實驗組和對照組球技水平測試成績作為實驗結(jié)果的評價標(biāo)準(zhǔn)，兩組被試采用相同的考試內(nèi)容、考試標(biāo)準(zhǔn)、相同考試場地，嚴(yán)格控制變量，減小實驗誤差。比較實驗、對照組的高爾夫技術(shù)水平測試成績差異。

高爾夫技術(shù)水平測試指標(biāo)為，一碼推桿、五碼推桿、15碼切桿、50碼切桿、P桿、S桿、9號鐵桿、8號鐵桿、7號鐵桿、6號鐵桿、5號鐵桿。推桿得分隨著推進(jìn)洞的次數(shù)增加遞減；鐵桿中15碼、50碼切桿根據(jù)精確度（最后落點距離目標(biāo)的距離）打分；其余的成績根據(jù)距離和方向打分?？荚囘^程中，由兩名中高協(xié)教練員共同打分，取平均值為最終實驗數(shù)據(jù)。

5.2 實驗數(shù)據(jù)分析

5.2.1 實驗組與對照組實驗后技術(shù)水平測試成績對比分析

由表4可知，實驗組學(xué)生高爾夫技術(shù)水平測試平均成績?yōu)?1.1分，對照組學(xué)生平均成績?yōu)?0.7分，實驗組平均成績優(yōu)于對照組、標(biāo)準(zhǔn)差小于對照組，即實驗組成績離散程度小，更穩(wěn)定。實驗后，實驗組和對照組高爾夫技術(shù)水平測試成績有顯著性差異（P＜0.05）。而實驗前兩組的技術(shù)水平測試成績無顯著差異性（P＞0.05）?？梢哉f明，運動智能傳感器反饋法對實驗組鐵桿學(xué)習(xí)效果顯著。

表4 實驗后兩組高爾夫技術(shù)水平測試成績及差異顯著性檢驗結(jié)果（n＝20）

5.2.2 實驗組與對照組推桿成績對比分析

此反饋實驗對實驗、對照兩組被試推桿學(xué)習(xí)均無干預(yù)。由表5得出，兩組被試在推桿方面的表現(xiàn)各有優(yōu)劣，實驗組一碼推成績優(yōu)于對照組，五碼推反之。且實驗組和對照組一碼推桿、五碼推桿成績均無顯著性差異（P＞0.05），無統(tǒng)計學(xué)意義。由此可說明推桿成績不是兩組高爾夫技術(shù)水平測試成績產(chǎn)生顯著性差異的影響因素，排除無關(guān)變量。

表5 實驗組與對照組推桿成績及差異顯著性檢驗結(jié)果（n＝20）

5.2.3 實驗組與對照組切桿成績對比分析

由于15切桿距離過短，在實驗過程中沒有對上桿幅度小于150度的擊球施加干預(yù)。50碼切桿上桿幅度達(dá)到150度，因此在實驗干預(yù)范圍之內(nèi)。有表6可知，實驗組和對照組15碼切桿成績無顯著性差異（P＞0.05），說明15碼切桿成績不是兩組技術(shù)水平測試產(chǎn)生顯著性差異的影響因素，排除無關(guān)變量。而50碼切桿成績有顯著性差異（P＜0.05），有統(tǒng)計學(xué)意義，說明運動智能傳感器反饋法對實驗組50碼切桿成績起正向影響。

表6 實驗組與對照組切桿成績及差異顯著性檢驗結(jié)果（n＝20）

5.2.4 實驗組與對照組P、9、8、7、6、5號鐵桿成績對比分析

結(jié)果顯示（如表7），9號鐵、8號鐵成績有顯著性差異（P＜0.05），說明干預(yù)對實驗組8、9號鐵成績起正向影響。雖然除6號鐵外，實驗組P、7、6、5號鐵桿平均成績均高于對照組，但無顯著性差異（P＞0.05），表明反饋實驗對這4支鐵桿的學(xué)習(xí)無明顯效果。

表7 實驗組與對照組P、9、8、7、6、5號鐵桿成績及差異顯著性檢驗結(jié)果（n＝20）

這可能是由于P、7號鐵桿是該學(xué)期球技學(xué)習(xí)的重點，實驗、對照兩組被試都花了時間認(rèn)真學(xué)習(xí)，且達(dá)到一定的訓(xùn)練效果，因此實驗組的成績提高不明顯。而5、6號鐵桿本身具有一定的練習(xí)難度，兩組學(xué)生練習(xí)時間較短、失誤率較高，因此成績差別不明顯。

在所有高爾夫技術(shù)水平測試指標(biāo)中，實驗組學(xué)生的15碼切球得分最低，在50碼切球的得分最高?？赡苁菍嶒瀸ο笃綍r在真草上練習(xí)切桿的次數(shù)過低所致（50碼切球在打位上考試）。

6 研究結(jié)論與建議

6.1 研究結(jié)論

6.1.1 總體而言，運動智能傳感器反饋法具有把揮桿動作數(shù)據(jù)化的特點，易于被試發(fā)現(xiàn)技術(shù)動作中存在的不足，增加對個人擊球路線、技術(shù)特點的理解，有助于被試高爾夫技術(shù)水平的提高。

6.1.2 分析實驗后被試的高爾夫技術(shù)水平測試各指標(biāo)得分可知，運動智能傳感器反饋法對有助于學(xué)生50碼切桿、9號鐵桿、8號鐵桿的學(xué)習(xí)，從而提高了總成績；而對于P、7、6、5號鐵桿學(xué)習(xí)效果的促進(jìn)作用不明顯。因此，運動智能傳感器反饋法在短期干預(yù)中對學(xué)習(xí)難度較小的球桿效果更顯著，而對于桿面傾角更大的鐵桿，在擊球時揮桿半徑更大，揮桿平面更平，本身具有一定的掌握難度，運動智能傳感器反饋法在短時間內(nèi)干預(yù)效果不明顯。

6.2 研究建議

6.2.1 在高校高爾夫?qū)I(yè)的球技教學(xué)中，在關(guān)注學(xué)生擊球距離、方向之外，增加高爾夫揮桿技術(shù)指標(biāo)的反饋，培養(yǎng)學(xué)生的揮桿動作分析能力與自主糾錯能力，加深對高爾夫揮桿原理的掌握。在條件具備的情況下，可將高爾夫運動智能傳感器應(yīng)用于球技課教學(xué)中，提高課堂效率，減輕教師授課壓力。

6.2.2 對于桿面傾角、揮桿半徑更大，揮桿平面更平的球桿，可延長運動智能傳感器反饋法的應(yīng)用周期和反饋頻率，以提高反饋效果。