動作預(yù)判與知覺信息整合對高爾夫推桿成績的影響

常文青， 王兆俠

( 1. 莆田學(xué)院 體育學(xué)院， 福建 莆田 351100；2. 洛陽師范學(xué)院 體育學(xué)院， 河南 洛陽 471000 )

0 引言

個體的動作是一種探索周圍環(huán)境的過程， 主動預(yù)判對于動作的完成至關(guān)重要。 主動預(yù)判是個體整合知覺信息與運動技能， 并對將要發(fā)生的動作做出的預(yù)判， 例如優(yōu)秀的高爾夫球選手在推桿前， 身體已經(jīng)做好了預(yù)期控制。 有研究表明， 在不同運動領(lǐng)域， 優(yōu)秀運動員比新手運動員在動作預(yù)判方面表現(xiàn)出更強的能力[1-3]， 而動作預(yù)判需要行動和感知之間的密切聯(lián)系[4]。 生態(tài)學(xué)理論認為感官對外部世界的描述是非常豐富、 精細和準確的[5]， 視覺系統(tǒng)可以直接探索和檢測這些外部信息。 雖然不同理論對于感知環(huán)境信息是直接還是間接存在分歧， 但是以視覺信息為基礎(chǔ)的主動預(yù)判， 使個體在完成動作時學(xué)習(xí)了執(zhí)行任務(wù)過程中變化或保持不變的屬性， 學(xué)習(xí)了個體與外部環(huán)境協(xié)調(diào)時可能出現(xiàn)的問題， 學(xué)習(xí)了一種前瞻性的行動方式， 并最終為專項知覺動作技能的形成創(chuàng)造條件。

高爾夫是以體能表現(xiàn)、 技能表現(xiàn)、 心理表現(xiàn)為特征的運動項目， 有研究指出我國高爾夫選手與世界優(yōu)秀高爾夫選手在小肌肉群爆發(fā)力以及技能的穩(wěn)定性上存在差距[6-7]。 核心肌肉群爆發(fā)力會影響擊球速度， 而技能的穩(wěn)定性對擊打精度至關(guān)重要。 高爾夫推桿作為一項對穩(wěn)定性要求極高的技能動作， 無論是高差點選手還是低差點選手， 都有平均42%的桿數(shù)浪費在推桿上， 就說如果你的成績是100 桿， 那么約有42 桿是推桿[8]。 對于職業(yè)球員而言， 一場比賽中推桿桿數(shù)能占到總桿數(shù)的40%以上[9]。 由此可見， 推桿準確率的好壞對運動員的總成績與排名有著至關(guān)重要的作用。 目前國內(nèi)關(guān)于青少年高爾夫的研究較多集中于揮桿技術(shù)、 體能訓(xùn)練等， 關(guān)于推桿訓(xùn)練方法的研究較少。

影響推桿準確率的心理因素眾多。 祝大鵬等的研究表明， 先前經(jīng)驗、 認知加工策略(認知表征、 多感官表象與動作整合)、 專項感知(環(huán)境信息檢測)、 注意選擇會對推桿技能學(xué)習(xí)產(chǎn)生影響[10]。 對于初學(xué)者而言， 需要經(jīng)過一段時間的學(xué)習(xí)才能對高爾夫運動的比賽規(guī)則、 運動規(guī)律、比賽場地、 器械使用等形成相對清晰的認知結(jié)構(gòu)。 例如在本次實驗中， 整合組被試在推桿前先對推桿距離作出動作預(yù)測， 并通過視覺獲取最佳的上桿區(qū)間， 推桿后通過聽覺獲取擊球后的送桿距離與實驗標準值之間的誤差。 被試在練習(xí)中重復(fù)感知實驗環(huán)境信息， 有助于在封閉技能練習(xí)中快速形成動作固定性[11]， 從而提高推桿動作的穩(wěn)定性、 一致性， 并最終提高成績。 本文將信息整合與環(huán)境信息檢測作為研究重點， 提出兩點假設(shè): 假設(shè)1， 在青少年初學(xué)階段動作預(yù)判與視覺信息整合對知覺運動技能的快速形成具有顯著作用； 假設(shè)2， 視覺信息整合對青少年初學(xué)者獲取并檢測環(huán)境信息具有積極影響。 并通過生態(tài)學(xué)理論對兩點假設(shè)進行驗證。 目前國內(nèi)有關(guān)動作預(yù)判與知覺信息整合的實證研究較少， 且青少年高爾夫推桿成績在技能習(xí)得與保持階段的研究數(shù)據(jù)不充足。 本文討論動作預(yù)判與知覺信息整合對于青少年初學(xué)者是否有效， 以及在經(jīng)過一段時間訓(xùn)練后能否提高該技能， 以期為提高高爾夫推桿準確率提供有效的訓(xùn)練手段。

1 研究對象與方法

1.1 研究對象

以K 市某訓(xùn)練營24 名青少年高爾夫初學(xué)者(男15， 女9)為研究對象。 身高(149.7±1.7)cm， 體重(44.5±1.9)kg， 年齡(13.2±1.4)歲，所有被試均是第一次參加類似實驗。

1.2 研究方法

1.2.1 實驗設(shè)計

任何領(lǐng)域的專項水平都是10 年以上專業(yè)訓(xùn)練的結(jié)果[12]， 因此從高爾夫俱樂部邀請5 名運動年齡均在10 年以上的專業(yè)選手為實驗提供設(shè)計標準。 5 名選手身高(173.7±3.1)cm， 體重(77.1±4.4)kg， 年齡(32.5±3.4)歲， 骨骼肌量35.7%±2.7%。 在練習(xí)場內(nèi)設(shè)置一條長550 cm寬240 cm 的實驗區(qū)， B 線到球洞中心點為5 碼(457.2 cm)。 在實驗開始前， 先讓被試在5 碼距離練習(xí)推桿20 min， 之后正式開始實驗。

5 名被試每人推桿10 次， 共測試50 次。 利用高速攝像機記錄上桿區(qū)間A～B 的距離(16.9±1.6)cm 及送桿區(qū)間B ～C 的距離(29.2±1.9)cm， 比值為1.00 ∶1.73。 為方便后續(xù)實驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計， 將A～B 距離與B ～C 距離使用小數(shù)點后計數(shù)保留法， 設(shè)定A ～B 距離17 cm、 B ～C 距離29 cm， 比值為1.00 ∶1.71， 這一結(jié)果與孫勝的分析結(jié)果相似[13]。 在A 線(距離B 線17cm)和C線(距離B 線29 cm)位置各布置一條長240 cm、寬4 cm 的標記線， 設(shè)為推桿動作“合理區(qū)”。 記錄得分區(qū)由長和寬均是240 cm 的正方形構(gòu)成，每條平行線的間距為10 cm， 根據(jù)文[14-15]可計算高爾夫球最終停留位置的。

1.2.2 實驗控制

在實驗正式開始前， 24 名被試采用單盲分為3 組， 每組8 人， 每組被試均隨機排列推桿順序； 對被試的身高、 體重、 年齡等進行測量， 通過SPSS 軟件對數(shù)值進行單因素方差分析， 均不存在統(tǒng)計學(xué)差異； 對記錄員進行統(tǒng)一培訓(xùn)， 對球桿的位置距離、 高爾夫球的停止區(qū)域進行統(tǒng)一的標準確定， 從而保證測量標準的一致性。

1.2.3 材料

預(yù)判組使用定制灰白條紋作為推桿實驗區(qū)， 寬度1cm， “標準區(qū)” 寬度4cm。 A 線、 C 線、 “標準區(qū)” 對被試不可見， 只有記錄員知曉。 見圖1。

圖1 預(yù)判組推桿距離示意圖

視覺組將上桿區(qū)間A～B(16.9 cm)設(shè)計為藍色區(qū)域， 送桿區(qū)間B～C(29.2 cm)設(shè)計為黃色區(qū)域， 分別在A 線、 C 線上粘貼4.0 cm 黑色紙膠帶。 見圖2。

圖2 視覺組推桿區(qū)間示意圖

整合組在A、 B 線兩端各延長10 cm， A 線左側(cè)標記為“＋”、 右側(cè)標記為“-”， B 線左側(cè)標記為“-”、 右側(cè)標記為“＋”。 例如上桿時球桿在A 線左側(cè)位置提示為“超出標準2 cm”，在A 線右側(cè)位置提示為“未到標準1 cm”， 在標準區(qū)內(nèi)提示“合理”； 送桿區(qū)間的B 線使用相同提示方法。

1.2.4 實驗器械

高爾夫練習(xí)毯、 高爾夫球桿、 索尼攝像機、惠普筆記本電腦、 ipad、 量尺等。

1.2.5 實驗步驟

(1) 前測階段

在實驗開始前對24 名被試的年齡、 身高、體重等進行測試。

(2)實驗階段

技能習(xí)得階段實驗周期為3 周， 每周2 次課， 共6 次課。 每課每人3 輪， 每人每輪推桿10 次， 總共測試4 320 次。 在測試開始前對被試進行培訓(xùn)， 讓被試學(xué)習(xí)高爾夫的基本知識， 在2碼(182.9 cm)距離練習(xí)推桿動作， 熟悉實驗場地， 并要求被試在推桿時按照上桿與送桿的比例， 保持不同區(qū)間的推桿距離。

預(yù)判組每次推桿前需要對上桿與送桿的距離進行預(yù)判， 在動作完成后需要對上一次的推桿距離進行復(fù)述， 例如“超出上桿3 cm” “未達送桿3 cm” 等。 記錄員Ⅰ通過高速攝像機記錄球桿在上桿區(qū)間的位置， 對于推桿距離超過或者未到達“標準區(qū)” 的推桿動作用語言提示， 例如“超出標準2 cm” “未達標準3 cm” “合理”。 記錄員Ⅱ通過另一臺攝像機記錄球桿在送桿區(qū)間的位置，使用與記錄員Ⅰ相同方法提示被試。 記錄員Ⅲ負責(zé)記錄推桿成績并及時清理球場。 記錄員的語言提示全部采用即時反饋。

視覺組按照上桿與送桿實驗標準推桿， 記錄員Ⅰ將每次的推桿成績輸入Excel， 記錄員Ⅱ負責(zé)協(xié)助并根據(jù)現(xiàn)場情況清理場地。 整合組將以上兩種方法相結(jié)合。

(3)技能保持與遷移測試

實驗階段結(jié)束48 h 后， 3 組被試在5 碼正常推桿場地測試推桿成績。 每人每輪推桿10 次，測試兩輪共480 次。 遷移測試實驗階段結(jié)束72 h后進行， 3 組被試在7 碼(640.1 cm)正常推桿場地測試推桿成績。 每人每輪推桿10 次， 測試兩輪共480 次。

1.2.6 統(tǒng)計方法

(1)測試數(shù)據(jù)計算方法

通過式(1)[14-15]計算平均半徑誤差MRE(mean radial error)， 該值可以測試被試的推桿準確性。

通過式(2)[14-15]計算組質(zhì)心徑向誤差GRE(group-centroid radial error)， 該值可以測試整組被試的推桿穩(wěn)定性。

通過式(3)[14-15]計算二元變量誤差BVE(bivariate variable error)， 該值可以測試被試推桿的一致性。

其中，x表示橫坐標數(shù)值，y表示縱坐標數(shù)值，i表示第幾次練習(xí)，m、n表示練習(xí)總次數(shù)。 (2)統(tǒng)計軟件

使用EXCEL2019 對數(shù)據(jù)進行輸入、 使用SPSS23 對數(shù)據(jù)進行K-S 檢驗、 單因素方差分析等。

2 研究結(jié)果

2.1 技能習(xí)得階段

進行單樣本K-S 值檢驗發(fā)現(xiàn)MRE、 GRE、BVE 均呈現(xiàn)正態(tài)分布(P ＞0.05)， 方差齊性檢驗結(jié)果分別為:P＝0.431，P＝0.179，P＝0.120， 說明各組數(shù)據(jù)滿足方差分析的條件。 對3 組被試推桿的MRE、 GRE、 BVE 分別進行單因素方差分析表明， 在習(xí)得階段MRE、 GRE、BVE 的分組方式主效應(yīng)顯著，F(xiàn)值分別為:F(2， 21)＝ 11.972，F(xiàn)(2， 21)＝ 10.943，F(xiàn)(2， 21)＝3.905，P值均＜0.05。 在MRE 各組之間多重比較表明， 整合組推桿準確性顯著高于視覺組(P ＜0.05)、 預(yù)判組(P ＜0.01)， 而視覺組推桿準確性顯著高于預(yù)判組(P ＜0.05)。 在GRE 各組之間多重比較表明， 整合組推桿穩(wěn)定性顯著高于視覺組(P ＜0.05) 與預(yù)判組(P ＜0.01)， 而視覺組推桿穩(wěn)定性顯著高于預(yù)判組(P ＜0.05)。 在BVE各組之間多重比較表明， 整合組推桿一致性顯著高于視覺組(P ＜0.05)、 預(yù)判組(P ＜0.05)， 而視覺組推桿穩(wěn)定性與預(yù)判組推桿穩(wěn)定性不存在顯著性差異(P ＞0.05)。 見表1。

表1 高爾夫推桿在技能習(xí)得階段準確性單因素方差分析結(jié)果()

表1 高爾夫推桿在技能習(xí)得階段準確性單因素方差分析結(jié)果()

注: 表中，*為與整合組相比P ＜0.05， Δ 為與視覺組相比P ＜0.05。 表2、 表3 同。

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2.2 技能保持階段

進行單樣本K-S 值檢驗發(fā)現(xiàn)MRE、 GRE、BVE 均呈正態(tài)分布(P ＞0.05)。 方差齊性檢驗結(jié)果分別為:P＝ 0.110，P＝ 0.370，P＝0.126， 說明各組數(shù)據(jù)滿足方差分析的條件。 對3 組被試推桿的MRE、 GRE、 BVE 分別進行單因素方差分析表明， 在保持階段MRE、 GRE、BVE 的分組方式主效應(yīng)顯著，F(xiàn)值分別為:F(2， 21)＝15.104，F(xiàn)(2， 21)＝3.724，F(xiàn)(2，21)＝4.052，P值均＜0.05。 在MRE 組之間多重比較表明， 整合組推桿準確性顯著高于預(yù)判組(P ＜0.05)、 視覺組(P ＜0.01)， 預(yù)判組推桿準確性顯著高于視覺組(P ＜0.01)。 在GRE 各組之間多重比較表明， 整合組推桿準確性顯著高于預(yù)判組(P ＜0.05)、 視覺組(P ＜0.05)， 而預(yù)判組推桿準確性與視覺組不存在顯著差異(P ＞0.05)。 在BVE 各組之間多重比較表明，整合組推桿一致性顯著高于與預(yù)判組(P ＜0.05)、 視覺組(P ＜0.05)， 而預(yù)判組推桿一致性與視覺組推桿一致性不存在顯著差異(P ＞0.05)。 見表2。

表2 高爾夫推桿在技能保持階段一致性單因素方差分析結(jié)果()

表2 高爾夫推桿在技能保持階段一致性單因素方差分析結(jié)果()

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2.3 技能遷移階段

研究結(jié)果表明， 動作技能遷移階段MRE、GRE、 BVE 呈現(xiàn)正太分布(P ＞0.05)， 方差齊性檢驗結(jié)果分別為:P＝0.622，P＝0.962，P＝0.516， 說明各組數(shù)據(jù)滿足方差分析的條件。 單因素方差分析表明， MRE、 GRE 分組方式主效應(yīng)不顯著(P ＞0.05)， 但描述性統(tǒng)計結(jié)果顯示整合組數(shù)據(jù)好于各組。BVE分組方式主效應(yīng)顯著(F(2， 21)＝4.264，P ＜0.05) ， BVE 多重比較表明整合組推桿一致性顯著高于預(yù)判組(P ＜0.05)、 視覺組(P ＜0.05)， 而預(yù)判組推桿一致性與視覺組不存在顯著差異(P ＞0.05)。 見表3。

表3 高爾夫推桿技能遷移階段一致性單因素方差分析結(jié)果()

表3 高爾夫推桿技能遷移階段一致性單因素方差分析結(jié)果()

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3 討論

3.1 信息整合能力的形成

信息整合本身既包含知覺成分又包含動作成分。 知覺信息(視覺、 聽覺、 本體感覺等) 會隨著從事運動時間的增加而積累， 技術(shù)動作也會隨著練習(xí)次數(shù)的增加而形成固定的協(xié)調(diào)模式。 在推桿練習(xí)中， 整合組被試隨著知覺信息與運動經(jīng)驗的增加， 知覺變量與運動的動態(tài)整合使肌肉與關(guān)節(jié)原來的協(xié)調(diào)結(jié)構(gòu)發(fā)生改變[16-17]。 雖然新協(xié)調(diào)結(jié)構(gòu)會導(dǎo)致青少年初學(xué)者在完成動作時表現(xiàn)困難， 但克服這些困難后可以使整合組被試獲得比其他組更好的身體穩(wěn)定性以及更強的適應(yīng)環(huán)境條件變化的能力。

通過研究發(fā)現(xiàn)， 首先， 整合組在技能習(xí)得階段的3 項數(shù)據(jù)(MRE、 GRE、 BVE)均顯著好于各組， 可以推斷整合組被試在經(jīng)過一段時間的練習(xí)后， 知覺-運動技能已經(jīng)形成， 并通過將知覺信息與運動技能整合形成了新的適合推桿環(huán)境的協(xié)調(diào)結(jié)構(gòu)。 其次， 整合組反復(fù)受到距離預(yù)判信息與聽覺反饋， 進一步強化了肌肉、 關(guān)節(jié)與知覺信息的整合能力， 能夠較為精準地固定上桿與送桿的區(qū)間。 雖然視覺組與預(yù)判組在習(xí)得階段同樣獲得了知覺信息反饋， 但視覺組缺少了主動的預(yù)判，3 項數(shù)據(jù)均顯著低于整合組。 以上結(jié)果支持了假設(shè)1。 第2 個假設(shè)是信息整合對于青少年初學(xué)者獲取并檢測環(huán)境信息具有積極影響。 從生態(tài)學(xué)角度分析， 知覺信息獲取與運動學(xué)習(xí)是一個動態(tài)過程， 知覺信息獲取離不開周圍環(huán)境， 而個體特征與環(huán)境特征之間的相互契合稱為可供性[18]， 發(fā)現(xiàn)并檢測可供性對運動學(xué)習(xí)至關(guān)重要[19]。 整合組被試在習(xí)得階段練習(xí)推桿時， 將個體特征(如高、 力量、 情緒等)與環(huán)境特征(如通過視覺獲取的球與球洞的距離， 通過本體感覺獲取的力量、 速度反饋等)相互整合， 相比只提供視覺與聽覺信息的各組獲得了更多從環(huán)境中檢測可供性的機會， 進而強化了整合組的知覺動作技能。

3.2 動作預(yù)判與知覺信息整合對于提高高爾夫推桿成績的影響

整合組在推桿開始前需要通過視覺觀察上桿與送桿區(qū)間的位置， 獲取相應(yīng)的視覺信息， 這是一個感知靜態(tài)可供性的過程， 例如被試需要結(jié)合自己的身高、 臂展和腿長等人體特征對推桿距離進行判斷， 有研究表明個體完成動作的能力取決于他感知人體測量特征可供性的能力[20]。 同時，整合組在推桿過程中需要通過視覺、 聽覺與本體感覺將個體的動態(tài)能力(力量、 靈活性與協(xié)調(diào)性等)與環(huán)境相互結(jié)合， 這是一個感知動態(tài)可供性的過程。 同樣有研究表明， 個體感知動態(tài)可供性的能力會限制和影響他完成動作的能力[21]。 研究結(jié)果表明， 整合組在技能保持階段推桿的準確性、 穩(wěn)定性、 一致性均顯著好于各組， 再次支持了假設(shè)1。 整合組在推桿練習(xí)過程中獲得了更多的知覺信息， 通過實驗設(shè)計將知覺信息與運動技能整合， 并促使整合組在保持階段的推桿成績顯著優(yōu)于各組。

通過數(shù)據(jù)還發(fā)現(xiàn)， 整合組在48h 后的保持階段和72h 后的遷移階段僅在推桿的一致性(BVE)顯著高于各組， 雖然準確性(MRE)與穩(wěn)定性(GRE)不存在統(tǒng)計學(xué)， 但是描述性統(tǒng)計學(xué)分析表明數(shù)據(jù)依然好于各組。 這與整合組被試的運動經(jīng)驗與運動時長過短有關(guān)， 知覺-運動技能訓(xùn)練更適合有一定專項基礎(chǔ)的中、 高水平運動員[22]， 他們的運動技能更多， 領(lǐng)會更深， 能夠體現(xiàn)出一種高級的問題解決能力。 其次， 由于高爾夫推桿屬于封閉環(huán)境下的動作執(zhí)行， 推桿距離增加后， 青少年初學(xué)者在沒有視覺和聽覺反饋的情境下嚴重依賴本體感覺提供的反饋， 而青少年初學(xué)者沒有足夠的試錯機會來依靠本體感覺作為反饋源進而控制動作。 有研究表明， 本體感覺對肢體協(xié)調(diào)和肌肉控制起著重要作用[23]。

此外， 值得注意的是， 視覺組在技能習(xí)得階段推桿的準確性、 穩(wěn)定性均顯著好于預(yù)判組， 一致性雖然不存在顯著差異， 但描述性統(tǒng)計分析表明視覺組依然好于預(yù)判組； 而在技能保持遷移階段視覺組的3 項數(shù)據(jù)卻差于預(yù)判組。 這一結(jié)果與Moradi 提出的關(guān)于習(xí)得階段有獲取視覺信息則視覺反饋在整個學(xué)習(xí)階段(保持與遷移階段)， 是必不可少的感覺信息來源的結(jié)論相反[24]。 這是因為本體感覺反饋的加工過程被視覺反饋的加工過程所掩蓋[25]， 被試不但沒有減少而是增加了對視覺反饋的依賴性[26]， 而本體感覺會影響運動的穩(wěn)定性、 一致性[27]。 實驗結(jié)果證實了當(dāng)視覺信息可用時， 本體感覺會減弱， 在推桿練習(xí)中過度依賴視覺信息提示會影響本體感覺形成肌肉記憶。 因此， 在進行高爾夫推桿技能學(xué)習(xí)時， 應(yīng)該將知覺信息與技能學(xué)習(xí)整合， 增強肌肉記憶。

4 結(jié)論

研究結(jié)果表明: 1)動作預(yù)判與視覺信息整合在技能習(xí)得階段與技能保持階段對提高推桿成績有顯著影響； 在技能遷移階段推桿準確性、 穩(wěn)定性雖然不存在統(tǒng)計學(xué)意義， 但是描述性統(tǒng)計學(xué)分析依然好于各組。 2)動作預(yù)判與視覺信息整合促使知覺運動技能在高爾夫初學(xué)階段形成。3)動作預(yù)判與視覺信息整合較依賴視覺信息的反饋， 對提高推桿成績更有效， 在技能保持與遷移階段視覺信息的反饋的依賴沒有減少， 而是增加了。