虚拟现实与现实世界中的专家、运动员和新手在高尔夫推杆中的注视行为与表现对比研究

这篇研究通过对比虚拟现实(VR)和现实环境中不同技能水平(专家、运动员、新手)的高尔夫推杆表现与注视行为(如静眼QE)，揭示了VR训练对视觉运动协调的潜在干扰。研究发现专家在现实环境中表现最优，但在VR中仅部分优势得以保留，表明VR环境可能影响感知-动作耦合(P-A coupling)，为VR运动训练应用提供了重要参考。

　　

引言

虚拟现实(VR)为运动技能训练提供了可控环境，但其独特的感知需求可能干扰动作协调。本研究以高尔夫推杆为范式，结合眼动追踪技术，探究VR与现实环境中专家(职业高尔夫选手)、运动员(其他项目国家级选手)和新手(分高低表现组)的视觉运动协调差异。

研究方法

63名参与者(5名专家/14名运动员/44名新手)完成30次VR和现实推杆。使用HTC Vive Pro Eye和Tobii Pro Glasses 2分别采集VR/现实环境中的眼动数据，包括静眼(QE)持续时间、注视点数量等指标。推杆表现通过进洞数、径向误差(RE)、线路和长度误差评估。

核心发现

1. 表现差异

• •

  现实环境中专家进洞数(14±4.7)显著多于运动员(9.4±5.4)和新手(p<0.001)

• •

  VR环境所有组表现下降，专家优势仅体现在RE(比新手低53%)和线路准确性上

• •

  运动员现实表现优于低水平新手(LPN)，但VR中无差异

2. 注视行为

• •

  QE持续时间在VR中普遍延长(平均增加1.2秒)，但仅现实环境中与专家RE改善相关(β=-7.51cm/s,p<0.001)

• •

  VR注视策略变异性(SED)增加，标准"球-洞-QE"序列使用率降低15-20%

3. 感知负荷

• •

  VR引发更高模拟器疾病(SSQ)和工作负荷(SIM-TLX)，运动员报告最大压力值(9.57/21分)

机制探讨

视觉运动协调干扰

VR中延长的QE可能反映：

1. 1.

   视觉疲劳导致的注视维持

2. 2.

   深度知觉差异引发的信息提取困难

3. 3.

   缺乏触觉反馈影响动作编程

专家适应性

专家通过：

• •

  经验性距离计算

• •

  自动化动作控制

• •

  认知策略迁移

  维持跨环境表现一致性

应用启示

1. 1.

   训练设计

   • •

     VR更适合训练难以现实模拟的技能(如压力场景)

   • •

     需配合生物反馈(如QE训练)弥补感知-动作脱节

2. 2.

   技术优化

   • •

     增强触觉反馈

   • •

     调整虚拟物体空间表征

   • •

     开发混合现实训练系统

局限与展望

• •

  专家样本量较小(n=5)

• •

  未测量长期训练效应

• •

  未来可结合EEG探究神经适应机制

该研究为VR运动训练提供了关键实证依据，强调需根据使用者专业水平定制VR训练方案，而非简单替代现实训练。