第四節 其他相關研究及統計
教育部（2002）公佈台灣地區中等以下各級學校學生學習及生活概況調查摘要報
告，國小學生上學時間在 30 分鐘以內占 97.44％，其中 87.84％學童在 15 分鐘內，9.6
％的學童在 16～30 分鐘，平均時間為 9.44 分鐘，有 44.4％的學童走路上學。
彭俊維（2008）以 8 名下肢無病痛史之健康男性（平均年齡 28.38±3.2 歲、身高
174.25±5.09 公分、體重 67.69±6.3 公斤），探討不同背重率(0%、5%、10%、15%)及著地
策略（全腳掌、腳尖腳跟）之著地動作對動力學參數的差異。實驗過程使用測力板擷取
人體於高 35 公分跳台著地時之動力學參數。結果顯示當背重率高於 10%時，以全腳掌
著地之 50 毫秒被動衝量會大於腳尖腳跟著地，並達統計水準（p<.05），因此若背重率
高於 10%時，可能導致下肢骨骼肌肉系統受傷的機會加增加。
劉員池（2008）以 8 位下肢無傷痛病史健康男性（年齡 28±3.46 歲；身高 172.25±3.49
公分；體重 67.25±5.97 公斤），比較四種不同背重率（0%、5%、10%、15%），受試者以
雙肩後背法的方式從坐到站，探討於此段期間內生物力學參數上的差異，包括驅幹前傾
角度、踝關節屈曲角度、垂直分力、水平分力、垂直衝量、水平衝量。研究結果發現運
動學參數方面，隨著背重率的增加，驅幹前傾角度、踝關節屈曲角度皆增加並達顯著水
準（p< .05）；動力學參數方面，垂直分力、水平分力、垂直衝量、水平衝量均未達到統
計上的顯著水準。結論為當負重率達 5%以上時，從坐到站的過程會對身體軀幹前傾角
度及踝關節屈曲角度有明顯的影響。
陳佐誌（2009）指出，國小學童每周至少步行上學一次的比率為 44.8％，以步行為
主要的上學方式者占 31％，皆略高於大部分歐、美等西方國家，但仍差中國、菲律賓及
蘇俄甚多。研究中亦有提及學校學區內每周至少走路一次上學的學生僅有 13.7％上學距
離在 800 公尺以外。
綜合以上所述，通學時採用走路的形式的學生不在少數，背重率過高時不論是由坐
到站或是從跳台上落下對腳掌造成的衝擊皆有很大的影響，並有可能造成身體的損傷。
此外，學童感到舒適的步速為 1.1m/s～1.3m/s（陳佑，2007），將通學距離 800 公尺除
以學童感到舒適的步速後可得知，學童步行時間約為 10～12 分鐘。
第三章 研究方法
148~163cm 149~162cm 51~64kg 47~59kg
（PR＝95）
表 3-1-3 女童體適能資料 BMI 值（教育部，2011）
為探討可能花費更多步行時間上、下學的學童，故本研究將步行時間訂為 20 分鐘，
蒐集學童於第 2、4、6、8、10、12、14、16、18 和 20 分鐘之相關肌電數據，每次蒐集
40 秒。步行速率採 1.2m/s。
四、探討肌群
本研究探討的肌群區分為軀幹肌群及下肢肌群二大部份。軀幹肌群探討腹直肌與腹
外斜肌。下肢肌群探討股直肌、脛骨前肌、股二頭肌及腓腸肌等四種肌群。
五、步行方法
本研究為能更貼近學童真實步行時的身體運動模式，因此於學校體育館內為實驗場
地。實驗過程中受試者由輔助員陪同行走，並以節拍器控制步行速率。
第三節 實驗儀器及設備
一、背重工具：雙肩後背式書包一個，書包內裝書籍及紙張。
二、標示場地之膠帶、交通錐。
三、節拍器。
四、肌電系統：包含 6 個頻道肌電電極。
五、表面電極片數包。
六、表面肌電訊號感應器（sensor）。
七、A/D 類比-數位訊號轉換器。
第五節 實驗流程
尋找受試者
受試者簽署同意書
向受試者說明實驗內容 向實驗助理說明實驗內容
受試者依抽籤背負 0％、
12.5％及 20％背重率之背包
受試者於實驗場地開始實驗
蒐集每 2 分鐘（各 40 秒）
之實驗肌電數據
資料分析
數據統計分析 整備實驗器材
更換背重率
完成實驗 未完成實驗
第六節 資料蒐集與處理
一、肌電圖參數
收集得到之訊號，經 Myolab 分析軟體，進行 10～500 的濾波（band-pass）處理與
全波整流上翻及 10Hz 低通濾波平滑處理。找出每次量測時間內最大的肌電訊號數值後，
該數值所在的波幅內數值加總平均後，與 EMG 最大自主收縮值作比較。以 EMG 最大自
主收縮值的百分比（％MVC）來標準化積分肌電，使 EMG 成為％MVC 的形式，以得到
研究肌群之肌電參數資料。
本實驗針對研究肌群實施 2 次最大自主性收縮值，每次持續 5 秒，中間休息 45 秒，
將 2 次量測到的最大自主性收縮值加以平均後做為本實驗的 MVC 值。
第七節 資料分析統計方法
一、本研究各項資料處理，使用 SPSS12.0 for Windows 統計套裝軟體。以重複量數二因
子變異數分析（two-way ANOVA），考驗不同背重率與不同步行時間之交互作用情
形，若交互作用達顯著水準則進一步考驗單純主要效果（simple main effects），若
達顯著再運用 LSD 法（最小顯著差異法）進行事後比較；若交互作用不顯著則直
接進行不同背重率與不同步行時間的主要效果（main effects）考驗。
二、本研究各項資料使用 Microsoft Office Excel 2003 套裝軟體進行數據計算。
三、本研究採用 α= .05 之顯著水準。
第肆章 結果與討論
表 4-1-2 顯示出當背重率與時間的增加，腹外斜肌肌電訊號數值有增加的趨勢。0
％背重率時最大值出現在第 18 分鐘；12.5％及 20％背重率中，最大值皆出現在第 20
分鐘時。
表 4-1-2 不同背重率與不同持續步行時間腹外斜肌肌電訊號平均數 0％背重率 12.5％背重率 20％背重率
2nd 10.51 10.60 14.89
4th 10.76 11.81 14.90
6th 10.96 10.72 15.22
8th 11.12 11.62 15.57
10th 10.99 11.79 15.11
12th 11.00 11.30 15.37
14th 11.15 11.99 15.89
16th 11.40 12.15 16.21
18th 12.40 12.43 16.52
20th 12.30 12.90 16.66
單位：％MVC
從表 4-1-3 可看出，股直肌肌電訊號數值隨著背重率及步行持續時間的增加而有增加
的趨勢。所有背重率中，最大值皆出現在第 20 分鐘時。
表 4-1-3 不同背重率與不同持續步行時間股直肌肌電訊號平均數
從表 4-1-5 中可以看出，股二頭肌肌電訊號隨著背重率與時間的增加而有逐漸增加
的趨勢。不同的背重率當中，最大值皆出現在第 20 分鐘時。
表 4-1-5 不同背重率與不同持續步行時間股二頭肌肌電訊號平均數 0％背重率 12.5％背重率 20％背重率
2nd 25.74 25.37 41.35
4th 25.04 25.76 41.96
6th 26.42 26.06 43.21
8th 27.05 27.15 44.86
10th 28.69 28.60 46.26
12th 28.77 28.86 49.90
14th 31.77 31.81 50.35
16th 32.54 32.70 51.97
18th 32.73 33.06 51.37
20th 33.45 33.56 52.80
單位：％MVC
從表 4-1-6 中可以看出，隨著背重率與持續步行時間的增加，腓腸肌肌電訊號數值
有增加的趨勢。不同的背重率當中，最大值皆出現在第 20 分鐘時。
表 4-1-6 不同背重率與不同持續步行時間腓腸肌肌電訊號平均數
表 4-1-7 背重率與不同持續步行時間的二因子變異數分析摘要表
表 4-2-2 為不同背重率對腹直肌的 LSD 法事後比較摘要表。由表中可看出與無背重
表 4-2-4 為不同背重率對脛骨前肌的 LSD 法事後比較摘要表。由表中可看出與無背
表 4-2-6 為不同背重率對腓腸肌的 LSD 法事後比較摘要表。由表中可看出與無背重
表 4-3-2 為腹外斜肌於不同持續步行時間的 LSD 事後比較摘要表。表中可以看出與第
表 4-3-3 不同持續步行時間股直肌 LSD 事後比較摘要表
表 4-3-5 為股二頭肌於不同持續步行時間的 LSD 事後比較摘要表。表中可以看出與
第四節 探討合宜的背重率與背重步行時間
本章節依相關研究與本研究的結果，探討合宜的背重率與步行時間。在大部分的研
究中，多以 10％~12.5％為合宜的背重率上限，於相關的研究中，與無背重時相比，當
背重達 10％時，踝關節淨肌肉力矩增加（黃詩帆，2006）；而本研究中當背重率達 12.5
％時，脛骨前肌與腓腸肌有顯著差異。脛骨前肌和腓腸肌其中一端是連接於腳踝，也會
受踝關節力矩所影響，因此踝關節肌肉力矩增加時，脛骨前肌和腓腸肌的肌電訊號亦有
可能增加，故與學者黃詩帆的研究有相關性。亦有研究顯示，當背重率達 12.5％以上時，
身體軀幹傾斜角度達顯著差異（陳佑，2007），軀幹前傾、腰椎曲度亦有顯著差異（穆
映岑，2011）。當背重增加時，身體為了保持平衡，軀幹前端的肌群會用力產生拮抗，
故有可能造成身體軀幹以及腰椎的角度產生差異；本研究中當背重率達 12.5％時，腹外
斜肌達顯著差異，結果類似。因此，當身體背重時，有可能會影響軀幹傾斜角度。在本
研究中，雖採用三種不同的背重率做比較，但僅利用 EMG 對身體 6 條肌肉做評估，建
議背重率時仍須謹慎評估。雖已有學者證實 12.5％為合宜的背重率，但是以分析軀幹前
傾角度所得到的結果，若以本研究中的實驗結果，與無背重時相比，背重達 12.5％時，
量測的 6 條肌群中有 3 條肌群無顯著差異，或可以輔證 12.5％為合宜的背重率，但仍需
要有更多的肌群納入考量才行。
本研究中隨著持續步行時間的增加，所偵測到肌群的數據也增加，並達顯著水準。
Hong 和 Cheung(2003)的實驗中也有相同發現，實驗中學童以 0％、10％、15％和 20％
的背重率於籃球場進行步行實驗，距離為 1978 公尺，將距離分為 4 個搜集點，隨著步
表 4-4-2 背重率（0％、20％）與不同持續步行時間成對樣本 T 檢定摘要表
背重率 時段 平均數 標準誤 t
0％ 20％
2nd -.068 .020 -3.464*
4th -.072 .021 -3.498*
6th -.074 .020 -3.659*
8th -.072 .024 -3.051*
10th -.070 .022 -3.142*
12th -.078 .028 -2.778*
14th -.076 .023 -3.317*
16th -.070 .026 -2.742*
18th -.059 .027 -2.206 20th -.072 .026 -2.743*
*p＜ .05, ** p＜ .01
第伍章 結論與建議 第一節 結論
本研究之結論如下：
一、合宜的背重率（12.5％BW）中，與無背重相比，第 14 分鐘後才出現差異並達顯著
水準，因此持續步行時間 14 分鐘內可視為合理的背重時間。
二、過重的背重率（20％BW）中，與無背重相比，因大部分時間皆出現差異並達顯著
水準，因此不建議背重率達 20％行走。
三、背重率與持續步行時間無交互作用，背重率與持續步行時間皆為肌群肌電訊號數值
呈現差異的主要效果。
四、背重率與持續步行時間的相關實驗中，可能因量測方式與量測時間等因素的不同而
有不同結果。
第二節 建議
本研究的建議如下：
一、老師及家長可以觀察學童書包是否太重、背書包走路上學的時間過長，給予適當調
整。
二、建議後續研究可針對不同群體進行研究，例如：性別、年齡、BMI 過輕或過重的學
童進行研究。
三、建議可加入測力板或是 VICON 等儀器進行研究，如此可加入更多的數據探討，結
果會更加精確。
參考文獻
中文部份
王禎輝（2010）。電子書包應用於小學教育之可行性分析－以某國小為例。未出版碩士
論文，國立中央大學資訊管理學系碩士在職專班，桃園縣。
田國華（2004）。武術馬步參與肌群及肌肉疲勞之 EMG 研究。未出版碩士論文，中國文
化大學，臺北市。
宋宏偉（2003）。國小學童不同背重率之步態分析。國立屏東師範學院體育學系碩士班，
宋宏偉（2003）。國小學童不同背重率之步態分析。國立屏東師範學院體育學系碩士班，