第参章 預備實驗
第一節、 研究方法
研究方法的內容包含：一、實驗參與者，二、實驗動作，三、實 驗器材與場地佈置，四、實驗流程，五、資料處理與分析等五小節，
依序說明如後：
一、實驗參與者
預備實驗以不同層級選手作為實驗對象，包括優秀選手（大專女 子特優級選手）與一般選手（大專女子公開級選手）各一名。
二、實驗動作
依據預備實驗之目的，實驗動作包含肩上發球與跳躍發球。
為了限制動作之ㄧ致性，預備實驗之發球動作定義如下：
（一）肩上發球
發球者站立於球場端線後方，將球向上拋起後，以擊球點過肩之 方式（無助跑與起跳）將球向前擊出並落到對方場地之有效範圍內。
另外，將肩上發球之擊球手的預備位置分為兩種：
1. 直接發球：在拋球前，將擊球手以手肘高於肩的方式為預備動 作來發球，由於不需要在拋球之後才抬起手臂，因 此本研究將此種肩上發球稱之為直接肩上發球。
2. 舉臂發球：將擊球手置於大腿側，當球拋起離手之後，才可以 舉起手臂完成發球動作，因此本研究將此種肩上發 球動作稱之為舉臂肩上發球。
3. 慣用發球：不屬於直接或舉臂發球方式的實驗參與者本身慣用 之肩上發球。
（二）跳躍發球
發球者在球場端線後方， 將球向上拋起，經過助跑、起跳，將 球以扣球方式擊出並落到對方場地之有效範圍內。
（三）發球成功之定義
為了解參與者最佳表現時的動作時宜，因此希望球能夠發進後場 區域，同時，因為無法得知發球偏左或偏右是否會造成動作時宜上的 差異，因此將發球成功之有效區域訂為接球方場地一中間範圍3 公尺 寬、距離底線4 公尺長之範圍（參考圖 3-1），更為了明確區分出發球 的好壞，以探討啟動時宜與動作差異，在本實驗中若發球觸網，仍然 不算是成功的試作。
（四）失敗試作
本實驗之失敗試作是指未能發過網的發球。
三、器材與場地佈置
（一）實驗器材
本實驗所使用之設備器材如下：
1. 二顆 Mikasa 排球、室內標準排球場一面。
2. JAI Pulnix GigE (TM-6740GE) 每秒 200 幅之高速攝影機兩台及 與其連結操作之電腦。
3. 比例尺：長、寬、高皆為 53.5 公分之立方型支架。
4. 軟體：JAI 攝影機軟體、攝影機同步錄製軟體 StreamPix4、
Kwon3D 動作分析軟體、SPSS15.0。
5. 水平儀、延長線、標示關節點用之白色貼布。
（二）場地佈置
在參與者右側（擊球側）之肩、肘、腕、髖、膝、踝（六個點）
貼上白色標示，以方便後續資料分析處理。將JAI 攝影機架設在參與 者右側的斜前方及斜後方，以參與者為中心形成 90 度夾角（如下圖 3-1），並在參與者的左側放置黑色背景架。
9公尺
圖 3-1 預備實驗場地佈置圖
四、實驗流程
預備實驗之實驗程序包含以下幾個步驟：
（一）招募受試者
招募國立台灣師範大學女子甲組排球隊（大專特優級）及乙組排 球隊（大專公開級）之球員各一名。
（二）取得受試者參與同意書並進行時間安排
研究者向參與者簡要說明實驗內容及程序，強調此實驗之結果僅 供研究之用，在參與者同意並簽署同意書之後，安排實驗之時間。
（三）實驗要求與順序 1. 拍攝前簡要說明、練習
向參與者說明動作拍攝時所應注意的事項，以及本實驗發球動 電腦
4公尺
3公尺 有效區 9公尺
作之定義，在正式拍攝動作前，給予幾次練習機會，使參與者習慣 拍攝流程、攝影機的位置，並由研究者觀看是否符合實驗之動作要 求，在確定無誤之後，才進行正式拍攝。
2. 動作拍攝
JAI 高速攝影機以每秒 200 幅進行動作拍攝，參與者在每一種 發球各需6 個成功發球，當參與者就發球動作預備好之後，研究者 先開始錄影，再發口令告知參與者可以開始動作，若其慣用的發球 方式不為直接或舉臂發球，才必須增加慣用發球。動作拍攝依序為 慣用、直接與舉臂發球，而優秀選手則於最後增加跳躍發球，每發 10 球後，大約休息 5 分鐘。整體實驗流程如下圖 3-2 所示：
招募實驗參與者 簽署參與者同意書、安排拍攝時間
場地佈置、攝影機架設、拍攝比例尺
熱身、適應拍攝流程及動作要求
依順序蒐集慣用發球、直接發球與舉臂發球 (優秀選手再蒐集跳躍發球)，各 4 個成功發球
資料處理與分析 圖3-2 預備實驗流程圖
五、資料處理與分析
（一）資料處理
1. 將 JAI 高速攝影機所拍攝的發球動作，透過 Kwon3D 動作分析 軟體獲得各關節點之三維資料，以進行各參數的分析與檢驗。
2. 計算動作時宜
動作時宜包含各動作啟動點之觸及時間 (TTC) 與觸及時間估 計值 (Tau)。TTC 是以擊球時當做時間為零，計算各動作啟動時相 對於擊球時的實際時間，即為觸及（擊到球）時間，而Tau 則是需 要先算出球與眼睛的垂直高度差 (BED)，以各啟動點的 BED 減擊 球時的 BED 再除以啟動當時球的垂直速度而得，其計算過程依序 如下：
(1) 視覺相對距離 (BED)：球與眼睛的垂直高度差。
(2) 啟動相對高度：各動作啟動點時的視覺相對距離。
(3) 擊球相對高度：擊球時的視覺相對距離。
(4) 啟動-擊球 (STD)：啟動相對高度與擊球相對高度的差 （啟動時 BED－擊球時 BED）。
(5) Tau：啟動-擊球 (STD) /啟動時球的垂直瞬時速度。
3. 檢驗之動作起動點包含：
以Michaels, Zeinstra, and Oudejan (2001) 之建議來定義收臂與
揮臂啟動，最小膝關節與起跳開始則是以膝關節運動學參數，比照 肘關節定義之方式來訂定。
(1) 收臂：肘關節角速度小於零時 。 (2) 預備揮臂：肘關節角度最小時。
(3) 揮臂動作啟動：肘關節角速度大於每秒 100 度時。
(4) 最小膝關節：膝關節角度最小時。
(5) 起跳開始：膝關節角速度大於每秒 100 度時。
4. 其他相關運動學參數包括：拋球高度與發球的水平球速。
（二）資料分析
由於參與者的各種發球只有四次，所以用無母數的統計考驗方式 進行分析，而優秀選手的慣用發球方式即為直接發球，因此優秀選手 的肩上發球動作僅有兩種，：
1. 以弗里曼二因子等級變異數分析 Friedman Test（相依樣本單因 子變異數分析）來檢驗選手在不同發球的拋球高度、發球速度、
tau 值、TTC 值與啟動時的 BED 是否有所差異，若有差異則再 以魏克遜符號等級檢定 Wilcoxon Signed Ranks Test 進行兩兩之 間的比較。
2. 以 SPSS15.0 軟體進行所有統計分析，統計水準定為 α= .05。
第二節、結果
一、一般選手的拋球高度、發球速度與揮臂啟動時之 BED
0 100 200 300 400
慣用 直接 舉臂
拋球高度(cm)
圖3-3 一般選手在不同發球之拋球高度
0 200 400 600 800
慣用 直接 舉臂
球的水平速度(cm/s)
圖3-4 一般選手在不同發球之發球速度
0 20 40 60 80
慣用 直接 舉臂
揮臂啟動時的BED
(c
m)
圖 3-5 一般選手在不同發球之揮臂啟動 BED
上圖 3-3、圖 3-4、圖 3-5 分別代表一般選手在不同肩上發球 中的拋球高度、發球速度與揮臂啟動時的BED。結果發現，不同 的三種發球在拋球高度間有顯著的差異X2(2) =8, p< .05，進一步比 較兩兩之間的差異後發現，舉臂發球之拋球高度顯著大於直接發 球Z= -1.83, p< .05，而直接發球之拋球高度亦大於慣用發球之拋球 高度Z= -1.83, p< .05。三種發球的發球速度之間沒有顯著差異X2(2)
=4.5, p= .105，為了解兩兩之間的差異，進一步比較後發現，舉臂 發球之速度顯著小於慣用發球之速度Z= -1.83, p< .05。從發球揮臂 啟動時的BED 發現，三種不同的發球之間有顯著的差異 X2(2) =8,
p< .05，隨著拋球高度越高，揮臂啟動時的BED越大Z= -1.83,
p< .05。
二、優秀選手的拋球高度、發球速度與揮臂啟動時之 BED
0 150 300 450
慣用 舉臂 跳發
拋球高度(cm)
圖3-6 優秀選手在不同發球之拋球高度
0 300 600 900
慣用 舉臂 跳發
球的水平速度(cm/s)
圖3-7 優秀選手在不同發球之發球速度
0 50 100 150
慣用 舉臂 跳發
揮臂啟動時的BED
(c
m)
圖 3-8 優秀選手在不同發球之揮臂啟動 BED
上圖 3-6、圖 3-7、圖 3-8 分別代表優秀選手在不同發球中的 拋球高度、發球速度與揮臂啟動時的BED。結果發現，不同的三 種發球在拋球高度間有顯著的差異X2(2) =8, p< .05，進一步比較兩 兩之間的差異後發現，跳躍發球之拋球高度顯著大於舉臂發球與 慣用發球Z= -1.83, p< .05，而舉臂發球之拋球高度亦大於慣用發球 之拋球高度Z= -2.37, p< .05。三種發球的發球速度之間有顯著差異
X2(2) =6, p< .05，進一步比較後發現，跳躍發球之速度顯著大於舉 臂發球與慣用發球之速度Z= -1.83, p< .05，而慣用發球與舉臂發球 之間的球速則無顯著差異Z= -0.68, p= .499。從發球揮臂啟動時的 BED 發現，三種不同的發球之間有顯著的差異 X2(2) =8, p< .05，
隨著拋球高度越高，揮臂啟動時的BED越大，跳躍發球顯著大於 舉臂發球與慣用發球Z= -1.83, p< .05，舉臂發球顯著大於慣用發球 Z= -2.37, p< .05。
三、優秀選手與一般選手在揮臂啟動時的 Tau 值與 TTC 值
一般選手與優秀選手在揮臂啟動時的實際TTC值與估計的Tau值 如下表3-1 所示，一般選手在不同發球時揮臂啟動的TTC沒有顯著差 異 X2(2) =4.93, p= .085，因為p值接近顯著，為了解兩兩之間的差異，
進一步比較後發現舉臂發球啟動時的TTC顯著小於直接發球時的 TTC，而從估算的Tau值比較，不同三種發球間的揮臂啟動Tau值亦沒 有顯著差異X2 (2) =1.5, p= .472；優秀選手在不同發球時揮臂啟動的 TTC有顯著差異 X2(2) =6.53, p< .05，兩兩比較後發現跳躍發球啟動時 的TTC顯著大於舉臂發球與慣用發球的TTC值 Z= -1.83, p< .05，而從 估算的Tau值比較，不同三種發球間的揮臂啟動Tau值亦有顯著差異 X2(2) =6, p< .05，兩兩比較後發現跳躍發球啟動時的Tau顯著大於舉臂 發球與慣用發球的Tau值 Z= -1.83, p< .05。從表中亦可以看出優秀選
手在不同發球動作中的啟動時宜 (TTC與Tau) 的標準差較小。
表3-1 揮臂啟動時的 TTC 值與 Tau 值
一般選手 優秀選手
球種 TTC Tau 球種 TTC Tau
慣用 86 ± 17 59 ± 33 慣用 101 ± 6 89 ± 33 直接 96 ± 08 84 ± 18 舉臂 100 ± 6 86 ± 19 舉臂 82 ± 04 70 ± 09 跳發 159 ± 9 174 ± 15
單位: 毫秒 (ms)
四、優秀選手在成功與失敗發球的動作時宜差異
表 3-2 是優秀選手在跳躍發球中的啟動時宜 TTC 與 Tau 值，表 中從左至右分別是幾項啟動時宜，越接近右側就越靠近擊球時間，從
表 3-2 是優秀選手在跳躍發球中的啟動時宜 TTC 與 Tau 值，表 中從左至右分別是幾項啟動時宜，越接近右側就越靠近擊球時間，從