基 於 以 上 的 背 景 ， 本 研 究 的 主 要 目 的 即 是 透 過 初 學 者 練 習 投 球 的 過 程 ， 以 運 動 生 物 力 學 的 研 究 手 段 ， 觀 察 其 運 動 學 及 動 力 學 的 特 徵 變 化 ， 以 了 解 棒 球 投 球 下 肢 練 習 的 可 能 限 制 ， 及 初 學 者 運 用 何 種 策 略 來 克 服 這 些 限 制 。
第 三 節 名 詞 解 釋 及 操 作 型 定 義
一 、 棒 球 投 手 投 擲 動 作
指 棒 球 投 手 進 行 抬 腿 （ w i n d u p ）、 跨 步 （ s t r i d e ）、 手 臂 捲 曲 （ a r m c o c k i n g ）、 手 臂 加 速 （ a r m a c c e l e r a t i o n ）、 手 臂 減 速 （ a r m d e c e l e r a t i o n ） 到 跟 隨 （ f o l l o w - t h r o u g h ） 等 6 個 階 段 的 動 作 ， 並 將 球 向 目 標 投 出 的 過 程 。
二 、 下 肢 動 作
指 身 體 下 半 部 ， 包 括 骨 盆 、 大 腿 、 小 腿 、 足 部 等 4 個 肢 段 。 4 個 肢 段 形 成 髖 、 膝 、 踝 3 個 關 節 。 下 肢 動 作 就 是
這 4 個 肢 段 3 個 關 節 的 動 作 。
第 四 節 研 究 範 圍 與 限 制
一 、 研 究 範 圍
本 研 究 不 考 慮 投 球 準 確 度 的 問 題 ， 僅 要 求 實 驗 參 與 者 全 力 投 球 。 訓 練 過 程 中 對 於 實 驗 參 與 者 的 指 導 ， 會 依 參 與 者 學 習 情 況 而 有 不 同 ， 可 能 會 造 成 學 習 效 果 差 異 ， 但 本 研 究 目 的 在 於 觀 察 參 與 者 學 習 過 程 的 變 化 ， 因 此 回 饋 的 機 制 與 時 宜 不 同 所 造 成 的 影 響 ， 並 非 本 研 究 觀 察 的 範 圍 內 。
二 、 研 究 限 制
下 肢 是 投 球 的 主 要 力 量 來 源 （ F e l t n e r , 1 9 8 9 ）， 是 投 球 動 作 的 基 礎 。 許 多 的 上 肢 的 問 題 來 自 下 肢 ， 因 此 本 研 究 的 範 圍 設 定 在 下 肢 ， 不 對 上 肢 做 分 析 。
本 研 究 限 於 場 地 的 因 素 ， 採 用 平 地 投 擲 ， 無 法 使 用 投 手 丘 來 進 行 測 驗 。 在 實 驗 的 過 程 中 ， 只 能 規 範 實 驗 參 與 者 在 訓 練 時 段 的 課 程 ， 並 要 求 實 驗 參 與 者 不 在 額 外 時 間 做 練 習 ， 避 免 影 響 實 驗 結 果 。 本 研 究 以 成 人 為 實 驗 參 與 者 ， 參 與 者 在 實 驗 過 程 中 身 體 形 態 在 量 改 變 不 大 ， 因 此 可 以 假 定 實 驗 過 程 中 參 與 者 行 為 的 改 變 並 非 因 肢 體 量 的 改 變 所 致 。 在 研 究 的 方 法 方 面 ， 本 研 究 採 用 生 物 力 學 的 研 究 方 法 ， 因 此 有 下 列 幾 點 模 式 建 構 的 限 制 （ W i n t e r , 2 0 0 5 ）：
1 . 各 肢 段 都 有 一 質 量 中 心 點 。
2 . 假 定 人 體 在 運 動 中 ， 每 一 肢 段 的 質 量 中 心 位 置 不 變 。
3 . 人 體 肢 段 是 由 沒 有 摩 擦 的 鉸 鏈 結 構 所 連 接 。
4 . 運 動 過 程 中 每 一 肢 段 都 被 視 為 長 度 不 變 ， 質 量 均 佈 的 剛 體 。
5 . 由 於 反 光 點 黏 貼 在 皮 膚 上 ， 因 此 假 定 在 拍 攝 過 程 中 皮 膚 及 骨 骼 間 無 相 對 滑 動 產 生 。
第 五 節 研 究 的 重 要 性
本 實 驗 主 要 課 題 為 透 過 觀 察 初 學 者 學 習 過 程 來 了 解 投 手 的 下 肢 學 習 ， 縱 觀 目 前 研 究 ， 尚 無 相 關 課 題 被 提 出 。 且 目 前 臺 灣 地 區 教 練 對 棒 球 投 手 最 常 給 的 建 議 ， 就 是 希 望 強 化 其 下 肢 工 作 效 率 （ 民 明 網 , 2 0 0 5 ）。 因 此 ， 未 來 不 管 任 何 等 級 投 手 訓 練 ， 下 肢 運 用 必 然 是 一 極 受 重 視 的 課 題 。 因 此 ， 透 過 本 研 究 ， 將 可 以 深 入 了 解 過 去 投 手 下 肢 工 作 出 現 學 習 不 良 的 原 因 ， 並 幫 助 教 練 發 展 有 效 率 的 投 球 技 能 教 學 策 略 。 同 時 ， 本 研 究 也 能 為 動 態 系 統 理 論 在 運 動 相 關 技 能 運 用 提 供 更 多 的 資 料 ， 提 高 動 作 技 能 理 論 的 實 用 性 。
第 貳 章 文 獻 探 討
本 章 旨 在 回 顧 過 去 研 究 者 在 協 調 性 學 習 相 關 研 究 。 共 分 五 節 ， 第 一 節 動 態 系 統 理 論 ； 第 二 節 動 態 系 統 理 論 在 技 能 學 習 的 運 用 ； 第 三 節 棒 球 投 手 的 上 肢 工 作 ； 第 四 節 棒 球 投 手 的 下 肢 工 作 ； 第 五 節 結 語 。
第 一 節 動 態 系 統 理 論
了 解 初 學 者 獲 得 新 技 能 的 過 程 ， 往 往 是 動 作 技 能 學 習 的 一 個 焦 點 。 早 期 的 理 論 都 將 學 習 的 重 點 放 在 認 知 的 部 份 上 。 但 過 去 幾 年 來 ， 動 作 學 習 的 理 論 出 現 了 重 大 的 變 化（ 成 戎 珠 ，1 9 9 4 ）。 由 於 物 理 學 上 動 態 系 統 的 觀 點 及 生 態 心 理 學 的 影 響 產 生 動 作 學 習 的 動 態 系 統 理 論 ， 為 現 代 動 作 學 習 的 領 域 帶 來 嶄 新 的 視 野 。 是 以 ， 由 動 作 學 習 的 觀 點 出 發 ， 來 探 討 棒 球 投 球 的 下 肢 動 作 學 習 過 程，是 本 研 究 的 一 個 目 標。
傳 統 的 動 作 學 習 理 論 理 認 為 動 作 學 習 是 一 個 連 續 性 的 過 程 。 根 據 這 個 理 論 ， 學 習 是 建 立 在 外 在 回 應 和 控 制 系 統 間 的 對 話 。 身 體 控 制 系 統 根 據 回 饋 的 內 容 或 已 知 的 模 式 來 進 行 練 習 ， 進 而 學 得 技 能 （ N o u r r i t e t a l . , 2 0 0 3 ）。 對 於 動 作 學 習 表 現 的 評 估 ， 是 依 據 練 習 期 間 的 力 量 因 素 或 產 生 的 路 徑 數 量 所 決 定 （ N e w e l l , & R r o s e n b l o o m , 1 9 8 1 ）。
近 代 學 者 對 連 續 性 的 概 念 提 出 嚴 格 的 質 疑 ， N e w e l l
（ 1 9 9 1 ） 認 為 學 習 過 程 並 非 是 線 性 ， 而 是 一 個 更 深 入 的 、 質 性 的 （ q u a l i t a t i v e ） 組 織 過 程 ， 並 認 為 過 去 的 學 者 會 得
到 連 續 性 的 描 述 是 方 法 上 的 問 題 。 首 先 ， 過 去 的 實 驗 中 學 習 的 經 驗 大 多 是 完 成 一 簡 單 的 活 動 ， 這 些 活 動 大 部 份 都 只 有 單 一 的 自 由 度 ， 與 真 實 生 活 中 的 活 動 差 異 頗 大 ， 完 成 這 些 活 動 可 能 不 會 使 動 作 者 產 生 新 的 協 調 路 徑 。 其 次 ， 這 些 實 驗 的 時 間 很 短 ， 幾 乎 只 發 生 動 作 的 適 應 ， 無 法 產 生 質 的 變 化 。 而 且 ， 這 些 實 驗 的 表 現 結 果 是 由 測 量 錯 誤 率 而 得 來 ， 這 些 結 果 很 難 反 應 學 習 的 過 程 。 因 此 ， 連 續 的 學 習 過 程 可 能 只 是 運 動 技 能 學 習 中 一 些 特 例 。
學 習 的 過 程 是 否 連 續 ？ 是 否 有 自 我 組 織 ？ 近 年 來 發 展 出 來 的 動 態 系 統 理 論 是 較 能 解 釋 運 動 技 能 學 習 過 程 的 一 個 理 論 。 這 理 論 的 基 本 假 說 包 括 人 體 是 一 個 複 雜 有 層 次 的 動 態 系 統 。 這 系 統 本 質 上 是 許 多 次 系 統 組 成 ， 系 統 中 沒 有 任 何 的 既 存 動 作 程 式 或 動 作 處 方 ， 然 而 系 統 卻 有 自 我 組 織 的 能 力 ， 將 系 統 穩 定 在 一 偏 好 的 情 況 。 當 系 統 由 一 連 串 穩 定 的 動 作 轉 移 到 另 一 穩 定 的 動 作 的 過 程 ， 就 是 動 作 發 展 ， 這 個 過 程 並 非 線 性 ， 而 是 各 次 系 統 作 用 的 結 果 。 K u f f m a n
（ 1 9 9 3 ） 提 出 了 一 個 對 動 態 系 統 理 論 最 好 的 描 述 ， 個 體 是 自 然 界 中 一 個 高 度 整 合 的 動 態 的 系 統 ， 整 個 系 統 由 數 個 次 系 統 組 成 ， 這 個 些 次 系 統 隨 時 間 而 變 化 ， 就 算 只 過 一 點 點 時 間 ， 這 系 統 中 數 個 次 系 統 組 成 的 值 可 能 全 都 產 生 改 變 。 一 個 系 統 會 隨 著 時 間 及 其 可 能 的 協 調 點 緩 慢 的 在 改 變 ， 想 像 這 個 系 統 像 流 水 一 樣 流 動 在 地 面 上 ， 地 上 有 高 山 ， 有 深 谷 ， 深 谷 就 是 這 系 統 容 易 流 過 的 地 方 。 這 個 系 統 只 會 產 生 暫 時 性 的 停 滯 ， 這 些 暫 時 性 的 停 滯 就 是 所 謂 的 吸 引 子
（ a t t r a c t o r ）， 在 任 何 時 間 下 整 個 系 統 不 是 處 於 短 暫 停 留 ， 就 是 流 向 另 一 個 停 滯 點 。 若 在 這 些 協 調 機 制 中 加 入 一 個 因
子 ， 這 系 統 就 會 產 生 流 動 ， 流 動 路 徑 則 是 由 一 些 關 鍵 限 制 影 響 而 產 生 。 如 果 個 體 是 有 數 個 協 調 點 的 系 統 ， 而 且 系 統 隨 著 時 間 而 產 生 改 變 ， 那 麼 吸 引 子 的 狀 態 大 概 就 等 於 肢 段 間 的 協 調 狀 態（ K e l s o , & D i n g , 1 9 9 3 ）， 當 系 統 流 向 另 一 個 吸 引 子 時 ， 就 是 協 調 結 構 改 變 的 特 徵 ， 而 肢 段 間 的 秩 序
（ o r d e r ） 則 是 動 態 系 統 的 控 制 變 數 （ c o n t r o l p a r a m e t e r ） 獲 得 的 協 調 結 果 。
學 習 的 早 期 階 段 ， 個 體 會 進 行 辨 認 並 建 立 動 態 系 統 間 的 基 本 關 係 ， 並 組 合 身 體 各 部 位 來 完 成 目 標 動 作 。 為 完 成 這 個 動 作 ， 個 體 開 始 找 尋 動 作 和 重 要 環 境 物 體 相 關 的 認 知 ， 並 破 壞 原 有 的 穩 定 狀 態 再 進 行 重 建 。 由 此 連 續 的 破 壞 和 重 建 是 學 習 初 期 的 一 個 訊 息 ， 在 動 作 型 態 上 會 有 劇 烈 的 轉 換 ， 卻 是 難 以 預 測 的 一 環 （ N e w e l l , 1 9 8 5 ； S c u l l y , &
N e w e l l , 1 9 8 5 ； N e w e l l , & Va n E m m e r i k , 1 9 8 9 ； S c h m i d t , T r e f f i n e r , & S h a w , 1 9 9 2 ）。 這 個 劇 烈 的 轉 換 可 能 和 動 作 特 徵 及 現 存 的 協 調 性 系 統 有 關 ， 如 果 這 關 係 非 常 接 近 ， 現 存 的 吸 引 子 需 要 作 調 整 ， 吸 引 子 的 數 目 也 不 會 增 加 ， 就 會 出 現 一 個 比 較 連 續 的 過 程 ， 如 果 這 關 係 相 差 很 多 ， 原 有 吸 引 子 就 會 轉 變 成 新 系 統 結 構 ， 並 導 致 動 作 路 徑 的 劇 烈 改 變 。 學 習 的 過 程 中 身 體 組 合 各 部 份 的 策 略 ， 是 將 部 份 自 由 度 凍 結 或 節 奏 固 定 。 B e r n s t e i n （ 1 9 6 7 ） 認 為 人 體 中 有 大 量 的 多 餘 自 由 度 ， 學 習 過 程 中 個 體 會 減 低 自 由 度 來 獲 得 較 好 的 控 制 。 他 也 認 為 在 整 個 系 統 的 控 制 能 力 及 變 通 性 間 有 交 換 的 可 能 性 ， 在 控 制 性 增 加 時 ， 自 由 度 就 會 相 對 減 少 ， 伴 隨 著 自 由 度 的 減 少 ， 整 個 系 統 的 變 通 性 就 降 低 。 他 認 為 人 解 決 協 調 性 的 問 題 分 為 三 階 段 ： 第 一 階 段 ， 個 體 會 凍 結 並
重 新 組 織 多 餘 的 自 由 度 ， 利 用 減 少 自 由 度 來 換 取 良 好 的 動 作 控 制 ， 以 完 成 該 運 動 的 要 求 ， 也 就 是 個 體 會 鎖 住 部 份 的 肢 體 ， 使 這 些 肢 體 以 相 似 的 路 徑 及 時 相 動 作 ， 此 時 個 體 需 要 控 制 的 肢 段 減 少 ， 對 整 個 系 統 便 能 產 生 較 好 的 控 制 ； 第 二 階 段 ， 個 體 將 逐 步 釋 放 自 由 度 並 加 以 整 合 ， 以 形 成 該 運 動 所 需 的 特 殊 協 調 模 式 ， 此 時 ， 系 統 的 變 通 性 獲 得 提 高 ； 第 三 個 階 段 ， 所 有 自 由 度 都 被 釋 放 ， 個 體 並 學 會 有 效 利 用 環 境 的 力 量 ， 形 成 一 個 有 效 率 的 系 統 ， 此 時 個 體 已 重 新 組 織 整 個 動 作 系 統 ， 以 便 能 解 決 運 動 過 程 中 所 面 臨 的 問 題 。 因 此 教 學 過 程 中 ， 必 需 強 調 個 體 尋 找 自 由 度 組 織 的 過 程 ， 更 勝 於 給 予 人 為 的 動 作 限 制 。
第 二 節 動 態 系 統 理 論 在 技 能 學 習 的 應 用
Z a n o n e 及 K e l s o （ 1 9 9 2 , 1 9 9 7 ） 發 表 了 一 系 列 以 動 態 系 統 理 論 所 做 的 研 究 。 研 究 採 用 的 活 動 為 持 續 性 的 手 部 擺 動 ， 結 果 認 為 同 向 及 反 向 的 協 調 被 看 作 是 兩 個 穩 定 的 吸 引 子 ， 形 成 學 習 過 程 中 的 基 礎 。 如 果 學 習 的 路 徑 偏 向 其 中 一 種 穩 定 系 統 ， 自 然 產 生 的 協 調 性 就 會 構 成 學 習 的 來 源 。 相 反 的 如 果 學 習 偏 向 一 個 不 穩 定 的 區 域 ， 學 習 者 就 必 須 對 抗 原 始 的 吸 引 子 來 建 立 新 的 吸 引 子 ， 以 構 成 新 的 協 調 模 式 。 在 第 一 個 實 驗 中 ， 學 習 看 起 來 是 由 一 個 已 固 定 的 協 調 模 式 ， 朝 目 標 動 作 進 行 位 移 （ s h i f t ）。 在 這 樣 的 一 個 例 子 中 ， 學 習 可 能 表 達 出 的 是 不 是 一 個 質 的 轉 換 ， 而 是 一 個 最 初 協 調 狀 態 的 一 個 參 數 位 移 。 在 第 二 個 實 驗 中 ， 參 與 者 先 找 出
他 們 原 有 的 雙 手 手 指 協 調 的 穩 定 時 相 ， 再 讓 手 指 進 行 與 原 有 穩 定 時 相 不 同 的 雙 手 手 指 協 調 模 式 。 結 果 有 4 人 一 開 始 被 定 義 為 有 多 樣 穩 定 的 吸 引 子 ， 其 餘 1 0 人 只 有 具 有 0o 及 1 8 0o 的 吸 引 子 。 學 習 過 程 中 ， 實 驗 參 與 者 都 由 其 原 有 的 穩 定 吸 引 子 朝 目 標 時 相 進 行 轉 換 。 部 份 的 學 習 者 並 在 學 習 過
他 們 原 有 的 雙 手 手 指 協 調 的 穩 定 時 相 ， 再 讓 手 指 進 行 與 原 有 穩 定 時 相 不 同 的 雙 手 手 指 協 調 模 式 。 結 果 有 4 人 一 開 始 被 定 義 為 有 多 樣 穩 定 的 吸 引 子 ， 其 餘 1 0 人 只 有 具 有 0o 及 1 8 0o 的 吸 引 子 。 學 習 過 程 中 ， 實 驗 參 與 者 都 由 其 原 有 的 穩 定 吸 引 子 朝 目 標 時 相 進 行 轉 換 。 部 份 的 學 習 者 並 在 學 習 過