劉 陽，何勁鵬

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定向運動員識圖過程中視覺搜索特征研究

劉 陽1，何勁鵬2

1. 西安理工大學 體育教學部, 陜西 西安 710048; 2.東北師范大學 體育學院, 吉林 長春 130024

以44名不同水平定向運動員（專家組、中等水平組、新手組）為被試，采用地圖類型和信息量雙任務范式與眼動技術相結合，探索不同水平定向運動員在不同認知負荷條件下識圖的視覺搜索特征，為科學地制定訓練方案提供理論依據(jù)。結果表明：1）地圖類型與信息量制約著不同水平定向運動員識圖過程中的視覺搜索與路線決策能力。2）在識圖過程中，新手組表現(xiàn)出注視次數(shù)多、眼跳距離大、視覺注意傾向于在點位之間進行搜尋，注視行為分散，未形成有效的搜索模式；優(yōu)秀運動員表現(xiàn)出注視次數(shù)少、眼跳距離小、注視行為“簡潔、集中”的眼動特點，具有“自上而下”的目標任務注意特征。3）簡單地圖條件下，中等水平組與專家組運動員趨向于從起點開始搜索的正向思維策略；復雜地圖條件下，專家組運動員改變了搜索策略，趨向于從檢查點開始的逆向思維策略。提示：在不同水平定向運動員的專項訓練中要考慮到地圖類型與信息量的影響因素，在定向運動員的培養(yǎng)過程中，應注重對識圖視覺搜索能力的專項認知訓練。

定向運動；識圖過程；視覺搜索；特征模式

視覺搜索是指在紛繁復雜的環(huán)境中快速搜尋到自己需要的有用信息的過程[12]。在運動情境中，視覺搜索反映了運動員的信息加工模式。研究運動員在復雜情境下視覺搜索特征及形成原因對運動員取得優(yōu)異的運動成績具有重要意義[19]。在認知決策類項目研究中，研究者通過對運動員眼動指標進行分析，來探討優(yōu)秀運動員的視覺搜索策略，已經(jīng)形成了一定的研究基礎。Rayner通過眼動技術對不同水平象棋選手進行了實驗研究，發(fā)現(xiàn)新手更多關注與任務無關的區(qū)域，而象棋大師通常只成對地注視與進攻或防守有關的棋子[36]。表明專家運動員通過經(jīng)驗的積累和有效的刻意訓練對所需信息進行了選擇性注意[28,29]；王福興等以中國象棋棋局為實驗材料進行了眼動數(shù)據(jù)的分析，發(fā)現(xiàn)專家運動員對棋盤上變化的棋子關注的更準確、更迅速，表現(xiàn)出了一定的認知優(yōu)勢[13]。但認知決策類項目中的視覺搜索研究與直覺決策類項目如排球[21,22,23,25]、籃球[3,4]、羽毛球[13,14]等比較還較為缺乏，尚不能完全解釋認知決策過程中運動員的視覺搜索加工實質。

定向運動項目被認為是一項同時進行國際象棋和馬拉松賽跑的具有高度認知成分及身體參與的認知決策類項目。近年來發(fā)展迅猛，在世界范圍內具有廣泛的參與人群。在定向運動比賽過程中，運動員需要快速而準確地讀取地圖信息，從而規(guī)劃出一條合理的行進路線，并通過地圖對照到達地圖上所標記的各個檢查點[35]，完成比賽。定向運動地圖是一種專門測制的精確、詳細的地形圖，地圖符號由不同的地貌、地物特征符號組成，用不同的顏色代表不同的植被，如白色代表可跑的樹林，黃色代表空曠地等，地圖符號達幾十種。在識圖過程中，運動員需要充分考慮路線的可跑性、爬高量、地勢以及所存在的障礙物等因素，利用自身的知識結構和經(jīng)驗對地圖上的信息快速而有效地識別、加工和編碼[34]。但在有限的時間范圍內，運動員不可能對所有的地圖信息進行識別，這樣會大大降低運動員行進的速度，那么，如何快速而有效的對地圖信息進行搜索，對比賽結果起著關鍵作用。

運動員的識圖過程均在野外，教練員無法觀察到比賽中選手的識圖特征。近年來，一直無法對其進行科學化的闡述。相關理論研究多采用訪談、自我報告、問卷調查、錄像分析等間接的研究方法，歸納總結出定向運動員的視覺搜索策略[9]。Gal-Or等人通過訪談發(fā)現(xiàn)，專家級定向運動員會使用較多的如對話等自我調節(jié)策略[32]；Seiler通過訪談、問卷調查發(fā)現(xiàn)，優(yōu)秀定向運動員在計劃路線時多選擇明顯的地物和地貌特征作為“助手”[37]；Eccles等人采用專家運動員對路線規(guī)劃方法的自我陳述和地圖拼板的實驗設計，提煉專家運動員的視覺搜索策略，發(fā)現(xiàn)專家運動員首先關注目標點周圍的信息，而新手運動員則首先關注起點周圍的信息[30,31]。隨著科學技術的發(fā)展，國內學者朱瑜等以完整地圖為材料，對專家運動員與新手進行了眼動追蹤的研究，發(fā)現(xiàn)專家運動員具有較強的簡化地圖能力，只關注與任務相關的信息[27]，該結論與Eccles所提出的定向理論相一致，但研究中專家運動員以點位數(shù)字為序進行搜索的結果與已有研究中專家運動員先圍繞目標點開始的搜索策略結果出現(xiàn)了不一致，這可能與研究方法及實驗材料的不同有關。

目前，關于定向運動員識圖視覺搜索研究多將完整地圖作為刺激材料，定向運動員識圖過程是基于選手對地圖信息有效的視覺搜索基礎之上，是對地圖信息進行加工的認知過程。本課題組已有研究證明，定向運動員的識圖過程中受地圖類型的制約表現(xiàn)出一定的記憶容量，專家級運動員一般每次最多記憶3個點位信息[8]。特別是在時間制約的條件下，運動員無法觀察整張地圖，并進行有效記憶。因此，僅為被試提供完整地圖信息，這對認定定向運動員的專項視覺搜索特征與規(guī)律缺乏全面性和客觀性[7]。同時，近年來學者們發(fā)現(xiàn)，在運動領域的認知優(yōu)勢研究中，從新手到專家需要一個漫長的過程，專家與新手之間存在著較大的差距，只對專家和新手進行比較，所得結論未免有些不夠全面。通過設立中間組，深入了解中等水平定向運動員的認知特征，對深入分析專家與新手的認知差異具有重要意義，可更好的探究新手向專家過渡階段的認知優(yōu)勢[11]。

因此，本研究采用地圖類型與信息量相結合的任務范式，充分考慮材料的難度以及信息量，運用眼動追蹤技術，測量不同水平定向運動員在識圖過程中的眼動特征，探討不同水平定向運動員視覺搜索策略，找出專家運動員的注視模式，進一步豐富和完善了運動領域認知心理學研究的理論基礎，為更好地進行心理選材、訓練監(jiān)控、運動訓練提供借鑒參考。研究假設：專家、中等和新手3個不同水平的定向運動員在進行路線決策過程中的視覺搜索策略會受地圖類型與信息量的影響，表現(xiàn)出不同的視覺搜索特征。

1 研究對象與方法

1.1 研究對象

受試者根據(jù)運動等級分為專家組、中等水平組、新手組。專家組共選取12名，運動等級一級以上，為現(xiàn)役國家定向隊運動員，平均年齡為22.3歲；中等水平組共選取16名，運動等級二級以上，為某高校高水平定向隊運動員，平均年齡為21.2歲；新手組共選取16名，為某高校普通定向隊運動員，定向學習半年以上，平均年齡為20.6歲。所有受試者視力正?；虺C正視力正常。

1.2 實驗儀器

通過Eyelink1000 Plus眼動儀對眼動數(shù)據(jù)進行采集，采樣率為1 000 Hz。在17英寸的CRT計算機屏幕上呈現(xiàn)，屏幕 刷新率為85 Hz，分辨率為1 024×768像素。

1.3 實驗材料和設計

識別的地圖信息資料以全國定向運動比賽地圖為素材。由定向運動項目專家通過OCAD11.O軟件進行制作。根據(jù)地圖材料的難易程度分為：簡單地圖（公園地圖）和復雜地圖(野外地圖)；根據(jù)定向地圖的檢查點數(shù)量分為：1個檢查點的低信息量地圖材料和3個檢查點的高信息量地圖材料，各檢查點之間圖上距離為4～6cm。

研究采用2地圖類型（簡單地圖和復雜地圖）×2信息量（低和高）×3運動水平（新手、中等水平和專家）3因素混合實驗設計。組間變量為運動水平，組內變量為信息量和地圖類型。測試指標包括行為指標和眼動指標，行為指標指定向運動員路線規(guī)劃的準確性和規(guī)劃時間；眼動指標指運動員識圖的注視時間、注視頻率、注視次數(shù)、眼跳距離、前5個點的注視軌跡和注意分配熱點圖。

1.4 實驗程序

受試者了解實驗目的和熟悉操作方法：在實驗前讓受試者填寫基本情況調查表（性別、年齡、訓練年限、運動等級等）。為確保實驗數(shù)據(jù)的可靠性，首先，對實驗對象的要求、過程和操作進行說明。其次，說明本實驗的目的和意義，并根據(jù)實際競賽的心理狀態(tài)，要求受試者觀察地圖并規(guī)劃路線。

受試者調試眼動儀：受試者坐在屏幕前，被試眼睛與屏幕之間的距離約為60 cm。為了減少頭部運動對眼睛追蹤系統(tǒng)準確性的影響，受試者被要求將下顎放置于下顎托上，逐一查看電腦屏幕上的9個校對點，在對9個對準點進行校準后，開始進行實驗。

受試者正式實驗測試：實驗程序采用SR Research公司提供的E-Builder眼動實驗程序軟件編寫。在每次試驗開始時，一個小圓點（漂移校正點）首先出現(xiàn)在屏幕的中心，當測試的焦點與小圓點一致時，主測試按鈕消失漂移校正點，然后開始呈現(xiàn)實驗圖。在實驗中，要求受試者在屏幕上觀察所呈現(xiàn)的地圖信息，識別地圖符號信息，并在檢查點之間規(guī)劃正確的路線。在規(guī)劃路線后，受試者以“空格鍵”結束。200ms后觀察到的地圖將再次出現(xiàn)在屏幕上，要求受試者從起點開始，并迅速掃描計劃的路線到最后，掃描結束按“空格鍵”（圖1）。

圖1 本實驗每個試次的流程圖

Figure 1 The Flowchart of Each Test in This Experiment

1.5 數(shù)據(jù)采集與處理

眼動數(shù)據(jù)采用Data viewer分析程序處理，剔除小于80ms和大于800ms的注視時間極端值，并將行為數(shù)據(jù)和眼動數(shù)據(jù)導入SPSS15.0中進行統(tǒng)計處理。統(tǒng)計分析時共記錄運動員兩次眼動數(shù)據(jù)，第1遍主要采集受試者識別地圖信息并進行路線規(guī)劃時的注視時間、注視頻率、注視次數(shù)、眼跳距離和注視軌跡圖等數(shù)據(jù)；第2遍記錄受試者規(guī)劃好的路線掃視軌跡，目的是為了判定運動員規(guī)劃路線的正確性，并請3名定向運動專家對照受試者第2遍識別地圖的注視點運動軌跡的準確性進行5分評定。

2 測試結果

2.1 定向運動員行為指標結果

2.1.1 運動員行進路線規(guī)劃準確性比較結果

由定向運動項目專家對不同水平定向運動員的行進路線規(guī)劃結果進行評定（表1）。運動員水平的主效應顯著，(2，41) = 23.277，＜ 0.001，η2= 0.532，經(jīng)事后檢驗，運動員水平與地圖類型交互作用顯著，(2，41) = 7.388，＜ 0.01，η2= 0.265，在簡單地圖條件下，新手組顯著低于專家組，= 3.32，＜ 0.05。在復雜地圖條件下，新手組顯著低于中等水平組和專家組，= 4.12，＜ 0.01，= 6.81，＜ 0.001，中等組顯著低于專家組= 3，＜ 0.05。

表1 定向運動員行進路線規(guī)劃準確性結果

圖2 不同水平定向運動員行進路線規(guī)劃準確性比較

Figure 2 Accuracy Comparison of Route Planning of Orienteers at Different Levels

2.1.2 運動員反應時比較結果

經(jīng)重復測量方差分析（表2），運動員水平與信息量、地圖類型3因素交互作用顯著，(2，41)=7.656，＜0.01，η2=0.157。經(jīng)事后檢驗，在高信息量情況下，類型與水平交互作用顯著，(2，41) = 6.102，＜0.01，η2= 0.229。進一步分析發(fā)現(xiàn)，在簡單地圖條件下，專家組反映時顯著低于新手組，=3.12，＜0.05；在復雜地圖條件下，新手組顯著高于中等水平組（=2.67，＜0.05）和專家組（=5.27，＜0.001），中等組顯著高于專家組，=2.79，＜0.05。

2.2 定向運動員識圖過程中的眼動指標統(tǒng)計結果

通過眼動儀對不同水平定向運動員在不同地圖類型和信息量條件下眼動指標進行統(tǒng)計，結果如下（表3、表4）。

表2 不同水平定向運動員反應時結果比較（ms）

圖3 不同水平定向運動員行進路線規(guī)劃時間比較

Figure 3 Time Comparison of Route Planning of Orienteers at Different Levels

表3 定向運動員識圖過程中眼動指標統(tǒng)計

表4 識圖過程中定向運動員眼動指標方差分析

2.2.1 運動員注視次數(shù)比較結果

運動員水平與信息量、地圖類型3因素交互作用顯著（圖4），(2，41) = 3.896，＜ 0.05，η2= 0.160，經(jīng)事后檢驗，在高信息量情況下，類型與水平交互作用顯著，(2，41) = 12.449，＜0.01，η2=0.378，在簡單地圖條件下，新手組顯著高于專家組，=2.42，＜0.05。在復雜地圖條件下， 新手組顯著高于中等水平組和專家組＜0.01。

2.2.2 運動員注視頻率比較結果

運動員水平與地圖類型兩因素交互作用顯著（圖5），(2，41) =5.633，＜ 0.01，η2= 0.216，經(jīng)事后檢驗，在復雜地圖條件下，各水平運動員差異顯著＜0.05。新手組顯著高于中等水平組和專家組，= 2.49，＜ 0.05[10]。

圖4 不同水平定向運動員注視次數(shù)比較

Figure 4 Comparison of Fixation Times of Orienteers at Different Levels

圖5 不同水平定向運動員注視頻率比較

Figure 5 Comparison of Fixation Frequency of Orienteers at Different Levels

2.2.3 運動員平均眼跳距離比較結果

運動員水平與信息量、地圖類型3因素交互作用顯著（圖6），(2，41) =3.528，＜0.05，η2=0.147，經(jīng)事后檢驗，在低信息量情況下，類型與水平交互作用顯著，(2，41) = 5.158，＜ 0.05，η2= 0.201，在復雜地圖條件下，新手組顯著高于中等水平組（= 2.56,＜ 0.05）和專家組（= 2.63，＜ 0.05）。在高信息量情況下，類型與水平交互作用顯著，(2，41) = 4.376，＜ 0.05，η2= 0.176。經(jīng)事后檢驗，在簡單地圖條件下，新手組顯著高于中等組（= 3.06，＜ 0.05）和專家組（= 2.78，＜ 0.05）。在復雜圖條件下，新手組顯著高于中等水平組（= 3.88，＜ 0.01）和專家組（= 3.69，＜ 0.01）。

圖6 不同水平定向運動員平均眼跳距離比較

Figure 6 Comparison of Average Saccade Distance of Orienteers at Different Levels

2.2.4 運動員前5個注視點軌跡比較結果

我們逐個檢查了不同水平定向運動員前5個注視點的分布特征，發(fā)現(xiàn)不同水平定向運動員路線搜索策略存在差異。簡單地圖條件下：在注視點消失之后，各個被試的注視點首先停在屏幕中央（首視點），隨后大部分新手組（78％）在起點和終點之間搜索；中等水平組（74％）、專家組（82%）首先轉向起始點。復雜地圖條件下：在注視點消失之后，各個被試的注視點首先停在屏幕中央（首視點），隨后大部分新手組（84％）在起點和終點之間搜索；中等水平組（81％）首先轉向起始點；專家組（78%）首先轉向目標點。

以下圖7、圖8是各水平運動員在不同地圖條件下前5個注視點的注視軌跡圖，由于不同信息量條件下不同水平運動員表現(xiàn)出了相似的視覺搜索軌跡，故這里列舉了簡單地圖與復雜地圖條件下具有典型代表的不同水平定向運動員前5個注視點的軌跡。

圖7 簡單地圖條件下不同水平定向運動員注視軌跡比較

Figure 7 Comparison of Different-level Orienteers’ Fixation Tracks under Simple Map Conditions

圖8 復雜地圖條件下不同水平定向運動員注視軌跡比較

Figure 8 Comparison of Different-level Orienteers’ Fixation Tracks under Complex Map Conditions

分析不同水平運動員在簡單地圖場景中的注視軌跡發(fā)現(xiàn)，新手組：首次注視點→地圖信息；中等水平組、專家組：首次注視點→起點。

分析不同水平運動員在復雜地圖場景中的注視軌跡發(fā)現(xiàn)，新手組：首次注視點→地圖信息；中等水平：首次注視點→起點；專家組：首次注視點→最后檢查點（目標點）。

2.2.5 運動員注意分配比較結果

在不同水平定向運動員注視掃描過的位置用綠色、黃色和紅色突出顯示，顏色呈現(xiàn)的程度分別從綠色到黃色再到紅色，用不同的顏色來顯示注視頻率逐漸升高[1]。通過對不同水平定向運動員的注視熱點圖進行綜合分析，我們發(fā)現(xiàn)，專家組運動員注視面積小，注視更為緊湊、集中，新手組表現(xiàn)出注意面積大、注視分散的特點。新手組和中等水平組對起點和終點關注較多，而專家組識別地圖過程中多集中于注視關鍵信息點。圖9顯示的是某一簡單地圖、低信息量條件下具有典型代表的專家、中等水平和新手組的注意分配熱點圖。

圖9 不同水平定向運動員注意分配熱點比較

Figure 9 Comparison of Attention Distributing Hotspots of Orienteers at Different Levels

3 討論與分析

3.1 定向運動員行進路線規(guī)劃分析

定向運動員在識圖過程中，對行進路線的正確規(guī)劃都要伴隨著復雜的認知加工，通過有效的注意、記憶從而快速、準確地進行路線決策是定向運動員取得比賽勝利的關鍵。在運動領域中，運動決策主要以準確性和反應時來表示。研究發(fā)現(xiàn)，不同水平定向運動員的行進路線規(guī)劃正確性主要受地圖類型的影響，而不同水平定向運動員的行進路線規(guī)劃的反應時受信息量和地圖類型的制約。反應時和準確性指標都表現(xiàn)出明顯的等級效應：水平越高，定向運動員反應時越低、準確性越高，新手組無論是簡單地圖，還是復雜地圖在路線規(guī)劃的正確性與時間上與中等水平組和專家組都存在著顯著差異。識圖過程中，合理的路線決策需要與運動員的自身專項知識以及記憶儲存信息進行匹配和提取[20]。對于新手組來說，地圖的信息量大、地圖符號復雜，因此導致信息識別、提取速度較低。說明無論面對何種地圖情景，識圖技能的基礎是快速的反應和準確判斷的前提。課題組前期研究通過對地圖符號信息的記憶再認進行比較分析發(fā)現(xiàn)，新手組運動員的定向專項工作記憶儲存和提取能力與高水平運動員還存在很大差距，新手組定向運動員在識圖的視覺搜索過程中受限于工作記憶的表征能力。在復雜地圖條件下中等水平組與專家組出現(xiàn)差異，產(chǎn)生差異的原因除了選手自身專項記憶能力的差異外，可能是因為中等水平運動員在復雜的地貌符號信息的提取上與專家組存在著一定差異。復雜地圖中多為野外地形，多用棕色等高線表示山谷、山背、山脊的地貌信息，符號特征雖單一但難以識別，而在簡單地圖多為公園、校園的建筑環(huán)境，地圖信息多為道路、房屋、湖泊等，符號較易識別，對復雜地形的有效識別讓專家組定向運動員能夠在短時間內迅速整合加工后作出規(guī)劃。因此，中等水平組定向運動員應加強等高線等地貌信息的掌握與運用。

在不同的運動領域中，合理的規(guī)劃和準確的預測是專業(yè)知識和技能習得中的兩個重要策略[33]。在認知決策項目的規(guī)劃過程中，新手加工方法單一，尚未掌握加工策略，專家們具有了一定的專項認知優(yōu)勢，可以更好地表征一些新的問題，善于更好地利用、提取事物線索，綜合分析，從而做出更有效的決策，一般采用知識驅動啟發(fā)式策略進行規(guī)劃[38]。在定向運動員的識圖過程中，選手需要從眾多的地圖符號中高效搜索與路線決策相關的信息，合理的路線決策取決于運動員的有效注意及記憶的匹配與提取，這一過程需要運動員從不同的地物和地貌信息中找出有價值的內容，快速、準確進行信息處理并作出決策[23]。這也提示我們，在對定向運動項目識圖的認知決策練習中，地圖類型與信息量是制約和影響運動員識別地圖的重要因素，在增加運動員基本地圖符號信息識別訓練的同時，需要加強不同條件下地圖符號的專項認知訓練[3]。

3.2 定向運動員視覺搜索效率的分析

視覺搜索效率是指受試者的注視頻率[19]。在定向運動項目的識圖過程中表現(xiàn)為運動員對地圖信息的搜索速度[26]。結果顯示，在復雜地圖條件下，中等水平組和專家組注視頻率顯著低于新手組。說明專家運動員具有較好的信息捕捉能力及快速加工能力，視覺搜索效率更高。對定向運動員識圖情景的眼動數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，優(yōu)秀運動員能通過有效的注視快速地捕捉有用信息，忽略無用信息，爭取更多的時間對關鍵區(qū)域進行關注，這可能是因為優(yōu)秀運動員通過常年的專項訓練和運動經(jīng)驗的積累，已經(jīng)形成了定向運動項目視覺搜索的專項經(jīng)驗[16]。在識圖過程中，優(yōu)秀運動員能夠通過較少的注視次數(shù)來進行有效地視覺判斷加工，利用有效的視覺加工信息來進行快速的判斷反應，專家比新手更能迅速找到解決問題的方法，通過經(jīng)驗的引導來降低信息加工負荷，用更直接的方式來搜索信息，具備了一定的認知加工優(yōu)勢。而新手組運動員搜索的效率較低，不能高效利用注視信息資源，不具備相應的專項認知加工的優(yōu)勢。

復雜地圖與簡單地圖在信息的難易程度上存在很大差異，復雜地圖符號特征中的等高線信息需要進行抽象的三維想象，從平面信息變?yōu)榱Ⅲw信息，識別難度要遠遠超過簡單地圖符號特征。通過眼動數(shù)據(jù)分析我們發(fā)現(xiàn)，地圖的類型很好地區(qū)分了中等水平組和專家組在視覺搜索效率上的差異。不同的地圖類型制約著定向運動員的視覺搜索效率。隨著難度的增加，運動員的注意負荷要求也越大，將越占用定向運動員更多的注意資源，并不斷地與記憶進行提取轉換，運動員將用更多的時間對信息進行提取和識別。

3.3 定向運動員視覺搜索模式的分析

運動員視覺搜索模式是指運動員通過何種觀察方式來收集信息。主要包括注視次數(shù)、眼跳距離以及注視軌跡，能夠充分體現(xiàn)運動員的視覺搜索策略[17]。

從注視次數(shù)、眼跳距離在運動水平主效應間的差異得知：中等水平組和專家組的注視次數(shù)和眼跳距離均低于新手組。可見，與新手運動員相比，專家組與中等水平組運動員能較好地判斷識別信息內容。在經(jīng)驗的引導下，優(yōu)秀運動員對地圖的注視能夠進行很好地控制，為了獲得有效的信息線索，采用縮短眼跳距離的方法，將注視保持在關鍵的信息點上，優(yōu)秀運動員表現(xiàn)出注視次數(shù)少、眼跳距離小、注視軌跡簡單和集中的視覺搜索模式等特征。而新手組對于地圖信息的加工處理可能受到專項知識和專項記憶能力的制約，不能對信息進行很好的識別理解，多半采用大范圍、無規(guī)律的注視掃描，來回反復地在起點、終點以及地圖的各區(qū)域進行搜索，使其眼跳距離較大。

在低信息量復雜地圖條件下，中等水平組和專家組運動員的眼跳距離小于新手組；在高信息量條件下，中等水平組和專家組運動員的注視次數(shù)和眼跳距離與新手組運動員差異顯著，均明顯低于新手組。說明信息量與地圖類型制約著運動員的視覺搜索模式。在觀察復雜地圖時所用的注視次數(shù)都顯著高于簡單地圖，隨著難度的增大，眼跳距離反而變小，說明關鍵信息點的加工和識別影響了運動員的眼跳距離，專家組、中等水平組運動員對視覺信息的利用，明顯受到了尋求策略的影響，對搜索目標更明確，采用了以目標為導向的視覺搜索策略[2]，比新手組運動員具備了更為合理的視覺搜索策略。

對不同水平定向運動員前5個注視點的注視軌跡進行分析發(fā)現(xiàn)：新手組更多的在起點與終點之間搜尋，注視軌跡分散，不集中，未形成搜索策略，中等水平組和專家組根據(jù)任務的不同，具有一定的目標驅動。在搜索軌跡上我們發(fā)現(xiàn)，地圖類型對中等水平組和專家組的注視軌跡產(chǎn)生了不同的影響。在簡單地圖條件下，中等水平組和專家組都趨向于采用正向搜索策略，從起點開始搜尋；在復雜地圖條件下，專家組從目標點開始搜尋，采用了逆向搜索的策略，而中等水平組仍從起點開始搜尋搜索策略沒有改變。二者在復雜地圖條件下搜索策略上出現(xiàn)了差異。該結果與Eccles等人[31]在注視軌跡上的研究結果出現(xiàn)了不一致，本研究重點分析了中等水平組運動員的注視模式，發(fā)現(xiàn)了在注視軌跡上與中等水平組和專家組的區(qū)別所在，以及受不同地圖類型的影響表現(xiàn)出的不同搜索策略。為更好地了解不同水平運動員視覺搜索策略，培養(yǎng)定向運動員刻意訓練能力、提升運動成績提供了理論依據(jù)。同時本研究還發(fā)現(xiàn)，因地圖類型是影響選手注視策略的關鍵因素，在進行識圖專項認知訓練中，應充分考慮地圖類型的制約因素，培養(yǎng)運動員采用正確的注視策略進行地圖信息搜索。

3.4 定向運動員視覺搜索注意分配的分析

在定向運動的比賽中，運動員對地圖信息的識別主要通過積極的視覺搜索來實現(xiàn)。在識圖過程中，運動員需要在眾多的點狀符號、線狀符號和面狀符號等不同信息中排除無關信息的干擾，找出對路線規(guī)劃有幫助的地圖信息，進而決策出正確的跑動路線[24]。這一過程實際上就是運動員視覺搜索的注意過程，針對地圖信息進行簡化與提取，通過合理的注意分配提取出有價值的信息。本研究在不同地圖類型和信息量條件下對不同水平運動員的眼動數(shù)據(jù)進行提煉，通過熱點圖的色彩呈現(xiàn)，我們發(fā)現(xiàn)，定向運動員的運動等級越高，地圖信息的注視面積越集中，關鍵區(qū)域的提取隨著定向運動員水平的提高越顯著。專家運動員表現(xiàn)出只對關鍵地圖區(qū)域（如路的拐角、山谷、山背、岔路口）等有幫助識別地圖的信息進行關注，注視區(qū)域較為集中。這說明，專家定向運動員能夠對地圖的地物和地貌信息進行簡化，達到定向運動導航的目的，采用了規(guī)劃注意來避免達到注意資源的需求峰值的策略，從而降低了對地圖的注意需求。相關領域的研究已表明，優(yōu)秀運動員多采用有效的注意分配以及不同層次的注意投入來降低復雜多變的情境中的任務負荷，從而提高決策效率。中等水平組對關鍵信息區(qū)域表現(xiàn)出了一定的關注度，具有一定的趨向性，但與專家組選手比較，視覺注意還較為分散，除對關鍵信息關注外，對終點區(qū)域也比較關注，這表明中等水平組需要反復對終點區(qū)域信息進行提取和識別，對地圖信息的有效記憶能力較差。新手組關注信息量大，且無規(guī)律可尋，沒有對關鍵信息和無關信息進行合理的視覺注意分配，更多的關注于起點區(qū)域，這與新手對起點區(qū)域的依賴和地圖信息讀取效率息息相關。本研究表明，專家運動員對關鍵區(qū)域注視集中或對關鍵信息點注視集中，善于利用關鍵的地圖信息進行決策，專家運動員表現(xiàn)出“簡潔、集中”的注意分配特點，而新手的注視行為較為分散。

3.5 認知負荷對視覺搜索的影響

地圖類型和信息量制約著不同水平定向運動員的路線決策能力。隨著任務難度逐漸增大，個體的決策能力下降。任務難度越大，信息量越大，注視頻率越低，注視時間越長，眼跳距離越大，專家組和中等水平組與新手組眼動距離、注視頻率差異顯著?？梢姡诟哒J知負荷條件下受試者的視覺搜索效率都受到了很大的影響。這說明，認知負荷制約著運動員的視覺搜索加工效率與任務決策能力。已有研究認為，工作記憶是一種影響視覺搜索與認知決策的重要因素[6]。在定向識圖的認知決策中，隨著認知負荷的增加，運動員不僅僅要記住需要搜索的場景目標，還要對地圖信息與大腦中先前所記憶的信息進行比較加工，這一過程實質上是一個完整的認知加工過程，定向運動員視覺搜索能力的差異可能是由工作記憶造成的[5]。因此，在未來定向運動員的識圖研究中，應充分考慮工作記憶的儲存容量和對信息的提取能力對定向運動員識圖視覺搜索效率的影響。

4 小結

1. 在識圖過程中，地圖類型與信息量制約著定向運動員的視覺搜索與路線決策能力。

2. 在識圖過程中，新手組表現(xiàn)出注視次數(shù)多、眼跳距離大、注意分配傾向于在起點與終點之間進行搜尋，注視行為是分散的，未形成有效的搜索模式；優(yōu)秀運動員表現(xiàn)出注視次數(shù)少、眼跳距離小、注視行為“簡潔、集中”的眼動特點，具有“自上而下”的目標任務注意特征。

3. 簡單地圖條件下，中等水平組與專家組運動員趨向于從起點開始搜索的正向思維策略；復雜地圖條件下，專家組運動員改變了搜索策略，趨向于從檢查點開始的逆向思維策略。

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Study on Visual Search Characteristics of Orienteers in the Process of Map Reading

LIU Yang1, HE Jin-peng2

1. Xi'an University of Technology, Xi’an, 710048,China; 2. Northeast Normal University, Changchun, 130024, China

The subjects including 44 different-level orienteers (experts-level, middle-level and novice-level) were evaluated with dual-task paradigm of map and type information and eye-movement recording technique, which explores the visual search characteristics of different-level orienteers affected by different cognitive loads, so as to provide the theoretical basis for scientifically formulating training programs. The results showed that 1) The map type and the amount of information restricted the ability of visual search and route decision of different-level athletes. 2) In the process of map reading, the novice group showed the search characteristics of many fixation times and big saccade distance, and the visual attention tended to search among points. The fixation behavior was scattered, and no effective searching characteristic was formed；As the level rises, the excellent orienteers showed the eye-movement characteristics of few fixation times, small saccade distance, and “concise and centralized” fixation behavior, with “top-down” attention feature of target task. 3) under the condition of simple map, the middle-level group and the expert group tended to forward thinking strategy which began from the starting point; under the condition of complex map, middle-level group tended to forward thinking strategy which began from the starting point, while expert group tended to backward thinking strategy which began from the control points. Suggestions: In the training process of different-level orienteers, the factors of the map type and the amount of point information should be considered; and in the course of training orienteers, the special training of map searching ought to be emphasized.

G804.8

A

1002-9826(2018)04-0120-09

10.16470/j.csst.201804014

2018-01-25；

2018-06-06

教育部人文社會科學研究青年基金項目（16YJCZH063）

1.劉陽,男,副教授,博士,碩士研究生導師,主要研究方向為運動與注意、記憶、決策的認知關系, E-mail: 281370538@qq.com; 2.何勁鵬,男,教授,博士,博士研究生導師,研究方向為體育人文社會學, E-mail:1324639048@ qq.com。