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摘要： 外部注意焦点对运动技能的学习与控制的影响优于内部注意焦点，但是无关注意焦点的研究还未确定。本研究着眼于验证无关注意焦点的影响和三种注意焦点在运动学分析上的差异。实验分为新手组和专家组，两组被试均被随机分配到三种双重任务的条件下：完成接发球到制定目标的同时完成听声音报数（无关注意焦点）、给动作打分（内部注意焦点）和报告落点（外部注意焦点）。落点准确性的结果与前人的研究一致，并且无关注意焦点与外部注意焦点有相同作用。运动学分析得出在采取内部注意焦点时击球速度会明显提高，同时发力时间缩短，另外新手的运动协调性在内部注意焦点下更高，而专家的运动协调性在外部注意焦点下更高。
关键词： 运动心理学；运动技能控制；注意焦点；乒乓球；运动协调
Abstract： An external focus of attention has been found to result in enhancing motor performance compared to an internal focus of attention, and the effect of irrelative focus of attention is not confirmed. This study determined whether differences among the three types of attention and used motion capture system to manifest at the kinematic level. Less-skilled and highly skilled table tennis players participated in three dual-task conditions: the major task is hit back the ball to target, and the minor task concentrate to the auditor tones(irrelative foci) or the movement body itself（internal foci） or the target( external foci). The outcome findings are in line with the constrained action hypothesis. The kinematic results showed why internal focus of attention would damage the motor performance: when performers adopted internal focus of attention, their hitting speed will increase, the period of extending elbow will shorten and the coefficient of internal foci adopted by less-skilled performers and the coefficient of external foci adopted by highly-skilled performers is better than others.
Keywords： sports psychology; motor skill control; focus of attentionl; table tennis; coordination.
0 引言
近十年来研究者对注意焦点（focus of attention）影响运动技能（motor skill）的现象表现出极大的兴趣，研究成果也颇为丰富。通常，注意焦点可以分为外部注意焦点（external focus of attention）和内部注意焦点（internal focus of attention）[1]，也有研究者加入了无关注意焦点（irrelevant focus of attention）[2]。在人类的认知加工活动中，注意的作用是选择性地40 获取有关的信息，忽略无关信息，减轻认知加工的负担，提高任务完成的效率。注意焦点就
是被关注信息所处的位置，其中：外部注意焦点指与动作影响或者结果有关的信息（目标、球等）；内部注意焦点指与执行动作的身体有关的信息（手、手臂等）；无关注意焦点指与动作任务无关的信息（噪音、观众等）。不同的注意焦点对动作技能的学习和控制有不同的影响。多数研究结果表明外部注意焦点相对于内部注意焦点对运动技能的学习与控制有促进45 作用[3,4,5]。最近有研究者指出，高水平运动员在比赛关键时刻出现的“Choking”现象与使用不当的注意焦点有关[6]。因此采用特定的注意策略及时纠正不合理的注意焦点或有助于运动员克服赛中“Choking”。
在实验室研究中，控制注意焦点的范式有口头指导（oral instruction）和双重任务（dual-task）[7]等。口头指导是向被试描述各个注意焦点所需要关注的信息，要求其在执行50 运动任务的同时去关注它们。双重任务方法则是要求被试在进行主任务（执行某项动作任务）的同时进行另一种特定的次任务。通过监控被试次任务的完成质量来反映其注意的焦点。
前人针对专业运动员、普通人或者运动损伤患者的研究大多证明在动作绩效上外部注意焦点优于内部注意焦点。Wulf等人提出的限制行为假设认为熟练的运动技能是可以自动化完成的，几乎不需要注意的参与[1]。自动化被认为是动作学习中的最佳阶段[8]，如果这时有55 意识地思考动作的执行过程反而会限制动作的自动化，导致运动水平的下降。而注意动作的结果则不会限制动作的自动化，从而保持原有的运动水平。专家和新手虽然在运动绩效上存在一致性，但是从运动技能学习的角度看，新手可以通过短暂的练习打破原本就不太牢固的动作协调方式，而专家由于长期的训练，动作定型，所以不会因为短暂的练习习得新的自动化的动作。因此深入的分析专家与新手的差异十分有必要，本研究将专家与新手作为自变量60 之一。另外，与动作技能执行过程无关的信息可能会对运动绩效产生影响，例如比赛中观众的欢呼声。目前多数研究者只关注与动作有关的方面（外部注意焦点是动作结果，内部注意焦点是动作本身，两者均与动作有关），而很少关于这些无关信息是如何影响动作技能的，所以本研究将加入无关注意焦点作为注意焦点自变量的一个水平。
以往的研究较多关注注意焦点对技能绩效的影响，例如准确率[9]、时间[10]、高度等[11]，65 未对动作过程的运动学特征，比如对关节角度、动作速度、肢体协调特征等进行深入分析。运用这些评价标准，也将对研究注意焦点如何影响另一类运动（不以绩效作为目标的运动）提供评价的依据，如舞蹈，太极拳等[12]。尽管人的意识状态、认知加工等中枢活动是影响技能绩效的根本原因，但动作的运动学特征的变化是影响技能绩效的直接原因。本研究以乒乓球接发球动作技能为实验任务，采用双重任务范式，利用高速摄影和运动捕捉系统，通过70 分析乒乓球接发球落点、接发球动作的运动学特征，探讨注意焦点对运动技能绩效的影响的原因。
1 方法
1.1 被试
28名被试参与本实验（年龄18.38±3.76岁，身高170.64±9.04厘米）并同意本实验目75 的及他们的权力与义务。被试分为两组，新手组16名，专家组12名。新手为较少进行乒乓球运动的大学生，专家为国家二级以上乒乓球运动员。所有被试均为右利手，视力正常。
1.2 设备
为保证发球速度和落点的一致性，特制的发球机主体为透明亚克力管道，管径4.5cm，80
长2m，两端固定。管道低端距离桌面42cm，，管道与水平面的角度为25°，与球桌中轴线垂直面的角度为42°每次发球均让球从管道最高端自由滑下，不施加额外作用力。这样处理可以使所有实验试次下乒乓球发球的落点、速度和飞行轨迹保持恒定。乒乓球拍采用横拍光板。未采用贴胶皮的球拍是为防止专家组被试利用胶皮制造摩擦和增加打法，而新手则不善于利用胶皮。乒乓球桌的对方台面左半区标出75x75cm的正方形区域，并分成四个等85 大正方形区域（分别标出“1”、“2”、“3”、“4”4个象限区域），以正方形的中心为击球目标点。实验布置示意图见图1，A为目标区域，B为红外线摄像头，C为定点发球机，D为高速摄像机，xyz分别为动作捕捉系统所建立空间坐标系，数字1为标记点，用来标记开始发球。 90
图1 实验室布置示意图
Fig. 1 the setup of experiment facility
一台高速摄像机（CASIO EX-FH25）用于记录乒乓球落点。拍摄频率240帧每秒，分辨率448x336像素，焦距41mm。一套三维动作捕捉系统（奥地利产，LUKOtronic Motion Analysis System AS 200）用来记录肢体运动过程，采样频率为100Hz。自发红外光标记点95 （Infrared Marker）8个，其中1个用于对球的运动和手臂运动进行时间同步（所在位置见图2, 数字2-8均为标记点，∠a为肘关节角度，∠b为腕关节角度），7个分别用于记录肢体各部位和球拍的空间位置，见图3。过程中，球拍触球的瞬间有小幅高频的震动现象，在后期数据处理中以该特征为击球时间点。第一个标记点贴在桌上，乒乓球发球后会在固定位置挡住该标记点的信号3帧，将该标记点恢复信号的第一帧作为动作分析的起始点，击球时100 间点作为结束点。
图2 手臂与球拍标记点贴法示意图
Fig. 2 marker position
1.3 实验程序 105
本实验为2（运动水平）×3（注意焦点）混合设计，运动水平为被试间变量，分为专家和新手2个水平。注意焦点为被试内变量，分为无关注意焦点、外部注意焦点和内部注意焦点3个水平。因变量为运动绩效和手臂的运动学特征。运动绩效为乒乓球落点准确性（落点与目标的直线距离）。运动学特征包括击球速度、动作时长、蓄力时长和肘腕关节的运动协调性。动作时长为起始点到结束点之间的时间。击球速度为球拍标记点在击球时间点之前110 的最大速度。根据反手接发球动作的运动规律将该动作分为蓄力（肘关节收缩）和发力（肘关节伸展）两个阶段，蓄力时长即在动作时长中所占的蓄力时间。动作协调性为被试动作与参照动作的相似程度，Sidaway等人最先利用角角图来计算动作的协调性，使用一个专家（非被试）的动作作为模型进行比较（要求该动作是在几次动作中绩效最好的一次）[13]，但是基于专家与新手之间运动水平的差距，本研究采用自身对照的方法，选取每一个被试自己在115 基线测试中落点最好的一次动作作为自己的参照，比较每种注意焦点条件下与这次动作之间的相似程度。公式图3所示
nXXRMSEniidelmoiobs12,,)( obsXRMSENoRMSE
图3 协调性公式
Fig. 3 formula of coordination 120
其中：Xobs为被试在3种注意焦点条件下的数据，Xmodel为最佳动作的数据，使用的数据是肘关节与腕关节的角度，最终统计中的协调性是将两个角度的NoRMSE合并之后的结果。Sidaway等人最先使用第一个公式RMSE来计算，Robert认为应该通过标准化处理来改良算法，本研究采取改良后的计算方法[14]。
实验开始之前，被试会被告知实验要求和实验流程，在得到被试同意之后正式开始实验。125 实验主任务为横拍反手接发球动作，要求被试将球打到球桌对方一侧，落点距离目标点越近越好。为保证客观地记录手臂的运动学特征，避免受躯干运动的影响，练习与测试中被试必须背部和臀部贴墙完成击球动作。基线测试阶段要求被试完成单一主任务，随后进行的三种注意焦点测试要求被试在完成主任务的同时还需完成相应的次任务。无关注意焦点条件下的次任务为辨别声音材料中嘀嘀声的次数（嘀嘀声从3声至6声不等，在乒乓球放进管道中开130 始随机播放，击球前结束）并在击球动作完成后马上报告；内部注意焦点条件下的次任务是
让被试立刻对刚完成的一次接发球动作进行口述打分（1到5分，5分最好，1分最差，评判依据为被试感受到的动作的舒适和流畅的程度，并且不能参照落点准确性），为让被试重视该项任务，主试提醒其会将该分数记录在案；外部注意焦点条件下的次任务为判断落点，被试在完成一次接发球动作之后马上口述落点位置（告知主试乒乓球落在4个方形区域内或135 区域外的哪一个位置上）。三种注意焦点测试顺序经过平衡匹配，去除顺序效应。主任务与次任务同样重要，要求都能认真对待。
实验流程如图4所示，注意焦点一、二、三为无关注意焦点、外部注意焦点、内部注意焦点平衡分配后的顺序，记录动作捕捉数据的次数为15次测试中的最后5次。 140
图4 实验流程
Fig. 4 experiment process
2 结果
2.1 落点准确性
为通过落点准确性分析运动技能的学习效应，将基线测试数据加入，作为注意焦点的第145 四个水平，进行2（运动水平）×4（注意焦点）的方差分析，结果如图5所示。
051015202530354045基线无关注意内部注意外部注意离心距离cm新手专家
图5 落点准确性
Fig. 5 accuracy of outcome
结果表明：运动水平与注意焦点的交互作用显著F(3,28)=7.42，p<0.01，运动水平主效150 应显著F(1,28)=47.31，p<0.01，注意焦点主效应显著F(2.31,28)=8.05，p<0.01（由于未通过球形检验p<0.05, 所以采用Greenhouse-Geisser校正后的值）。简单效应检验表明：新手以基线为标准，无关注意焦点（p<0.01）和外部注意焦点（p<0.05）显著提高落点准确性（离心距离降低），内部注意焦点无显著变化p=0.59；专家四次测试两两之间均无显著差异；专
家在四次测试中均显著优于新手p<0.01。注意焦点多重比较结果表明：无关注意焦点155 （p<0.05）与外部注意焦点（p<0.05）相对基线显著提高，内部注意焦点相对基线无显著差异p=0.067。
2.2 运动学特征
运动学特征的数据概况如表1所示。
表1 专家与新手的四种测试的四项运动学特征 160
Tab. 1 kinematic characteristic data of two groups in four tests 运动特征 组别 无关注意焦点 内部注意焦点 外部注意焦点 M SD M SD M SD 出手速度（m/s） 新手 3.42 0.44 3.53 0.56 3.86 0.57 专家 3.43 0.43 3.92 1.07 4.08 0.81 动作时长（ms） 新手 299.09 50.82 305.24 50.09 314.18 56.31 专家 349.58 49.08 346.33 38.16 351.50 46.25 蓄力时长（ms） 新手 专家 224.23 48.23 227.77 41.50 230.64 44.22 动作协调性（%） 新手 0.25 0.09 0.18 0.07 0.21 0.11 专家 0.23 0.08 0.24 0.07 0.20 0.07
注：新手的蓄力时长无法量化，所以未列出新手蓄力时长的数据（下文将详细介绍原因）。
2.2.1 注意焦点对击球速度的影响
对击球速度进行方差分析得出：注意焦点与运动水平的交互作用不显著F(2,28)=0.44，p=0.65。注意焦点主效应显著F(2,28)=13.63，p<0.01。注意焦点的多重比较表明：内部注意165 焦点的击球速度显著快于无关注意焦点（p<0.05）和外部注意焦点（p<0.01），无关注意焦点显著高于外部注意焦点p<0.05。
2.2.2 注意焦点对动作时长与蓄力时长的影响
通过角角图（angel-angel plots）可以分辨出专家的动作何时由蓄力阶段转变为发力阶段。图6显示的是1名专家爱被试和1名新手被试的20次动作的肘-腕关节角角图。图中专家从170 蓄力阶段到发力阶段转变明显，而新手则表现出反复变化，因此本文仅对专家的蓄力时长与发力时长进行分析。
图6 角角图示例
Fig. 6 an example of angle-angle plots 175
动作时长的结果表明：注意焦点与运动水平的交互作用显著F(2,28)=3.82，p<0.05。注意焦点主效应显著F(2,28)=7.09，p<0.01。简单效应检验表明：新手在无关注意焦点上的动作时间显著低于外部注意焦点p<0.01，内部注意焦点与无关注意焦点（p=0.54）和外部注意焦点（p=0.13）之间均无显著差异；专家在无关注意焦点上的动作时间与内部注意焦点（p=0.87）和外部注意焦点（p=0.92）之间均无显著差异，内部注意焦点与外部注意焦点之180 间无显著差异p=0.58。在无关注意焦点（p<0.05）和内部注意焦点（p<0.05）上，新手与专家存在显著差异，在外部注意焦点上差异不显著p=0.077。注意焦点多重比较结果表明：外部注意焦点的动作时长显著长于无关注意焦点（p<0.01）与内部注意焦点（p<0.05），无关注意焦点与内部注意焦点之间差异不显著p=0.71。
专家的蓄力时长的结果表明：无关注意焦点与内部注意焦点（p=0.49）和外部注意焦点185 （p=0.08）之间不存在显著差异，内部注意焦点与外部注意焦点之间无显著差异p=0.53。
动作时长与蓄力时长结果总图如图7所示
050100150200250300350外部内部无关蓄力时长发力时长
图 7 专家的动作时间分配
Fig. 7 hitting timing of highly skilled player 190
为比较专家在不同注意焦点上的击球时机的差异，分别对专家的动作时长以及发力时长（动作时长减去蓄力时长）进行单因素方差分析得出：动作时长主效应显著F(2,16)，p<0.01，专家的动作时长在内部注意焦点上显著短于无关注意焦点（p<0.01）和外部注意焦点（p<0.01），无关注意焦点与外部注意焦点之间无显著差异p=0.54；发力时长主效应显著F(2,16)，p<0.01，专家的发力时长在内部注意焦点上显著低于无关注意焦点（p<0.01）和外195 部注意焦点（p<0.01），无关注意焦点与内部注意焦点之间无显著差异p=0.54。
2.2.3 注意焦点对动作协调性的影响
经过方差分析得出：动作协调性在组别与注意焦点上存在显著的交互作用F(2,21)=5.54，p<0.05。注意焦点主效应不显著F(2,21)=2.35，p=0.12。从多重比较中得出：新手的动作协200 调性在内部注意焦点下显著优于无关注意焦点，其余结果见表2；无关注意焦点（p=0.57）与外部注意焦点（p=0.71）下新手与专家无显著差异，内部注意焦点下新手显著优于专家（p<0.05）。
表2 专家与新手的运动协调性的组别与注意焦点的多重比较
Tab. 2 multiple comparisons of coordination 205
组别
比较注意焦点
p
组别
比较注意焦点
p
新手
无关
内部
0.00
*
专家
无关
内部
0.93
内部
外部
0.27
内部
外部
0.39
外部
无关
0.63
外部
无关
0.76
3 讨论
3.1 注意焦点对运动绩效的影响
本研究以乒乓球接发球为实验任务，以乒乓球落点为运动绩效，考察了注意焦点对落点准确性的影响，研究结果进一步支持了前人的研究结论，即外部注意焦点促进运动技能的学210 习，而内部注意焦点则产生阻碍作用。同时本研究还发现，新手通过无关注意焦点也达到了与外部注意焦点相同的效果，说明无关注意焦点没有影响到动作的自动化，通过练习得以提高动作水平，而内部注意焦点因为破坏自动化的动作，使得原有的运动绩效不但停滞不前，反而还有退步的趋势。
3.2 注意焦点对击球速度、击球时机的影响 215
在击球动作的运动学特征方面，在击球速度上出现了有趣的现象，击球速度最快的是内部注意焦点，其次是无关注意焦点，最慢的外部注意焦点，与之前落点准确性的好坏顺序相反。在只是要求被试尽可能的打得准，无需打得快的情况下，这种顺序对调的现象并非速度准确度权衡所导致的，或许是因为动作时间分配的不同所导致的。
乒乓球的击球时机可以分上升期、高点期以及下降期[15]。在上升期击球可以提高比赛220 节奏，加快击球速度，让对手措手不及；在高原期击球，击球难度降低，稳定性更高，可以选择大力攻球；下降期球速最慢，给与运动员最多的准备时间，在不需要快攻或者大力攻球的情况下，最适合在本实验中使用。本实验中设置的发球，从250ms到333ms（起始点与动作分析的起点一样）为高点期，333ms之后进入下降期。从结果上看，新手的击球时机明显早于下降期，正处在高点期时他们就将球击出，而专家击球时机均处在下降期。专家在蓄225 力时长无差别的情况下，内部注意焦点动作时长，进一步讲是发力时间更短。这一时间分配上的差异也许可以解释为什么内部注意焦点比外部注意焦点在击球速度更快，因为发力时间更短，导致速度更快，那么这一时间分配上的差异可能就是内部注意焦点破坏自动化动作的关键点：缩短发力时间。
3.3 注意焦点对动作协调性的影响 230
运动协调性在本研究中被当作被试在不同注意焦点下的动作与基线测试中一次最佳落点的动作之间的相似程度。新手在内部注意焦点下最相似，说明新手在内部注意焦点下的动作相较基线没有发生进步，因为内部注意焦点阻碍了这种学习效应，而外部注意焦点与无关注意焦点没有阻碍学习，所以无关注意焦点与外部注意焦点下落点相比基线水平反而有所提升。专家在内部注意焦点下最不相似，是因为专家在短暂的练习中并不会出现学习效应，所235 以外部注意焦点与基线测试更相似，并且落点更相近，然而因为内部注意焦点破坏了专家的原有的自动化动作，所以内部注意焦点的落点最差。
4 结论
本研究在验证了前人研究成果的基础上进行了补充，发现不同注意焦点对动作的影响，不仅是在动作结果上的差异，还包括击球速度，动作时长与分配以及动作协调性上的差异。240 考虑到这些影响，可能更深层次的原因发生在肌肉的能耗以及时序所发生的改变上，未来可以采用肌电（EMG）等运动生物力学的手段进行更深入的研究。
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