IR:Item 987654321/6526
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(2) 摘要. 論文名稱：扯鈴基本動作學習的雙手協調 總 頁 數 ： 49 頁 院校所組別：國立臺灣體育學院體育研究所 畢 業 及 提 要 別 ： 100 學 年 度 第 2 學 期 碩 士 學 位 論 文 題 要 研 究 生：冉 茂 萍 指 導 教 授：陳 重 佑 博 士 中文摘要 本研究主要目的在探討藉由扯鈴運鈴動作學習歷 手動作的協調性、穩定性與動作型態的練習效應。實 名未曾有扯鈴運動經驗的大專院校之體育運動員為實 者，進 行 連 續 一 週 的 扯 鈴 運 鈴 動 作 學 習，並 以 VICON 間 影 像 分 析 系 統（ 攝 影 機 ： MX-F40）進 行 動 作 過 程 的 集 ， 並 以 Nexus 1.6.1 版軟體分 析 跳 躍 過 程 下 肢 各 關 節 位 度、力量、力矩等運動學參數，研究的統計方法為重 單 因 子 變 異 數 分 析 與 H S D 法 事 後 比 較，顯 著 水 準 設 定 比較扯鈴運鈴上肢動作行為的差異。分析結果顯示， 期與學習後期雙手的協調性隨著練習而逐漸提升，其 作的穩定性也隨著練習而提升。動作型態方面的改變 初期與學習後期的動作表現顯示腕關節動作角速度時 差 約 為 5 0 m s， 肘 關 節 角 速 度 則 並 無 明 顯 差 異 ， 代 表 兩 的動作較為獨立，呈現出整個學習階段肢段動作從凍 度轉變為釋放自由度的特徵。本研究的結果說明，扯 動作練習過程中，雙手動作的協調性、穩定性與動作 隨著不同的學習階段產生轉變。. 關鍵詞：動作學習、協調、動態系統. I. 程 驗 驗 三 資 移 複 為 學 上 ， 間 關 結 鈴 型. ，雙 以 7 參加 度空 料收 、速 量數 . 0 5， 習初 肢動 學習 峰值 節間 自由 運鈴 態會.
(3) 摘要. The Bimanual Coordination of Basic Diabolo Movement Jan, Mao-Ping. ABSTRACT The purpose of t his st ud y was t o i nvest i gat e t he practi ce effect s of coordi nati on, st abi li t y, and m ovem ent pat t ern i n di abolo of bas i c m ovem ent duri ng t he l earni n g process. S even part i cipant s never have di abol o move m ent e x p e r i e n c e ph ysi cal educati on student s. To l earni ng di abol o of basi c m ovem ent for a week. T h e V i c o n 3 - D motion analysis system with 8 cameras (MX -F40, 200 Hz) were synchronized to acquire the kinematical data r e s p e c t i v e l y. The Vi con Nex us 1.6.1 was used to calcul at e t he ki nem ati cs param eters of hi gh ex t rem it y t hat i ncl uded displ acem ent , vel oci t y, m om ent, et c. R e p e a t e d m e a s u r e o n e - w a y A N O VA a n d HSD post-hoc were adopted to analyze the statistical difference with an alpha level of .05. The movement pattern showed the timing difference was around 50ms between peak velocity of wrist. It appeared that two joints reached high speed in sequence and intersegment acted independent to release degree of freedom （ DOF ） . It indicated that the B i m a n u a l C o o r d i n a t i o n , s t a b i l i t y, a n d m o v e m e n t p a t t e r n during the diabolo of basic movement learning.. Keywords: motor learning, Coordination, dynamical systems. II.
(4) 謝誌. 謝誌 在臺體經歷了四個寒暑，終於在這個時候要告別了，研究 所四年的歷練，讓我在為學做人的這些日子裡經歷了許多酸 甜苦辣的回憶，今天不才的我，如果真的擁有些微的成就， 完全是因為太多的老師、隊友與同學們的支持與鼓勵。 本 論 文 的 順 利 完 成 ， 首 先 要 感 謝 學 生 的 指 導 教 授 ----陳 重佑博士在體院四年的武術龍獅練習與學術研究歷程中，付 出無比的耐心與愛心，悉心的指導。以及口試委員陳帝佑博 士與林靜兒博士對於本論文的指導與寶貴意見，因為有如此 的深入的見解與細微的提醒，才能讓學生的論文臻至充實完 善。我也要感謝唐人屏老師與蔡明雄老師在習武的過程不僅 是啟蒙者，也是引道者；以及一同研究並且也是優秀隊友的 同 伴 們，犧 牲 時 間 協 助 實 驗 與 資 料 整 理 的 俊 憲、子 豪、建 志 、 孟光、易聖與依蓁以及威勁力學團隊的夥伴們，文進學長、 綺珊、晴惠、麗子、兆渝與雁文以及系辦的柏惠助教與各工 讀生學弟妹等等，要感謝的人實在太多，我抱著謙遜的心情 在此一併感謝。 最 後 ， 要 感 謝 將 我 辛 苦 拉 拔 長 大 的 我 的 親 人 ----冉 起 中 先生、冉秀英女士以及冉啟華女士，希望將本論文與二十六 年來茂萍學習成長的成果，與其求學生涯所獲得的榮耀，獻 給無怨無悔付出的你們，以感謝他們為孩子的成材用盡半生 辛勞。 冉茂萍 謹誌 中華民國 100 年 8 月. III.
(5) 目錄. 目. 錄. 摘 要 ------------------------------------------------------------- Ⅰ 謝 誌 ------------------------------------------------------------- Ⅲ 目 錄 ------------------------------------------------------------- V 表 目 錄 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - VI 圖 目 錄 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - V II. 第 一 章、緒 論 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -. 1. 第 一 節、問 題 背 景 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -. 1. 第 二 節、研 究 目 的 與 假 設 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -. 3. 第 三 節、研 究 範 圍 與 限 制 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -. 3. 第 四 節、名 詞 解 釋 與 操 作 性 定 義 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -. 4. 第 五 節 、研 究 的 重 要 性 --------------------------------------. 5. 第 二 章、文 獻 探 討 ----------------------------------------------. 7. 第 一 節 、 理 論 基 礎 -自 由 度 ----------------------------------. 7. 第 二 節 、雙 手 協 調 工 作 -------------------------------------- 10 第 三 節 、 學 習 過 程 的 行 為 改 變 ------------------------------ 13 第 四 節、結 語 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 1 6. 第 三 章 、研 究 方 法 與 步 驟 -------------------------------------- 17 第 一 節、實 驗 參 與 者 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 1 7 第 二 節、實 驗 儀 器 與 器 材 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 1 7 第 三 節 、 實 驗 步 驟 ------------------------------------------- 20 第 四 節、資 料 處 理 與 分 析 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 2 1. IV.
(6) 目錄. 第四章、結果與討論. 22. 第 一 節 、 上 肢 動 作 的 行 為 特 徵 ------------------------------ 22 第 二 節 、 鈴 的 運 動 學 參 數 變 化 ------------------------------ 30 第 三 節 、 綜 合 討 論 ------------------------------------------- 34. 第五章、結論與建議. 35. 第 一 節、結 論 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 3 5 第 二 節、建 議 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 3 6. 引 用 文 獻 -------------------------------------------------------- 37 一 、 中 文 部 分 ------------------------------------------------ 37 二 、 英 文 部 分 ------------------------------------------------ 38 附 錄 ------------------------------------------- -----------------附 錄 一、實 驗 參 與 者 同 意 書 -------------------------------- - 42. V.
(7) 表目錄. 表目錄 表 1 ： P l ugi ngai t Ful l body Model （ S ACR ） 反 光 球 放 置 表 ----------- 1 4. VI.
(8) 圖目錄. 圖目錄 圖 1： VICON Plugingait Model 反 光 球 黏 貼 位 置 參 照 圖 ---- 14 圖 2： 紅 外 線 高 速 攝 影 機 ------------------------------------ ---- 15 圖 3： 圖 3： 安 全 扯 鈴 一 組 ------------------------------------ 15 圖 - - - -4-： - - -第 --一 - - -天 - - -右 --手 - - -腕 - - -關 - -節 - - - -X- -軸 - -動 -- 作 型 態 ---------------------- 24 圖 5： 第 七 天 右 手 腕 關 節 X 軸 動 作 型 態 ---------------------- 24 圖 6： 第 一 天 右 手 腕 關 節 Y 軸 動 作 型 態 ---------------------- 25 圖 7： 第 七 天 右 手 腕 關 節 Y 軸 動 作 型 態 ---------------------- 25 圖 8： 第 一 天 右 手 腕 關 節 Z 軸 動 作 型 態 ---------------------- 26 圖 9 ： 第 七 天 右 手 腕 關 節 Z 軸 動 作 型 態 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 2 61 圖 1 0：第 一 天 左 手 腕 關 節 X 軸 動 作 型 態 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 2 7 圖 1 1：第 七 天 左 手 腕 關 節 X 軸 動 作 型 態 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 2 8 圖 1 2：第 一 天 左 手 腕 關 節 Y 軸 動 作 型 態 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 2 8 圖 1 3：第 七 天 左 手 腕 關 節 Y 軸 動 作 型 態 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 2 9 圖 1 4：第 一 天 左 手 腕 關 節 Z 軸 動 作 型 態 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 2 9 圖 1 5：第 七 天 左 手 腕 關 節 Z 軸 動 作 型 態 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 3 0. VII.
(9) 第一章. 緒論. 第一章 緒論. 第一節 問題背景 無論從簡單的粗略動作或是複雜的精細動作，人體必須 學習適當的控制並運用身體中各肢段、關節做出因應環境所 需或是特殊情境需求的動作形式。當個體在學習一項新的動 作技能時，必須透過練習或經驗來幫助逐漸改善動作行為的 能力，也認為人類動作必須經由練習而使得個體行為或技能 達 到 精 熟 且 產 生 相 對 持 久 性 改 變 的 一 個 過 程（ 張 春 興 ， 1 9 8 9； S c h m i d t , 1 9 9 1 ； S c h m i d t & L e e , 1 9 9 9 ）。 隨 著 近 年 來 動 作 行 為 學（ motor behavior） 的 發 展 ， 許 多 相 關 的 研 究 課 題 也 紛 紛 提 出 ， 在 動 作 行 為 學 領 域 中 又 可 區 分 為 動 作 控 制 （ motor c o n t r o l ）、 動 作 學 習 （ m o t o r l e a r n i n g ） 與 動 作 發 展 （ m o t o r development）三 個 分 科 ， 其 中 動 作 學 習 主 要 在 探 討 影 響 個 體 動 作 技 能 學 習 的 學 習 變 項 與 表 現 變 項（ Schmidt & Lee, 1999） 因此，在學習任何動作技能的過程，身體與肢體如何經由學 習的過程而達到精熟的表現，以及肢體間動作如何相互控制 產生協調便是學習過程非常重要的關鍵。 Magill（ 2003） 提 出 了 動 作 的 產 生 來 自 於 身 體 組 織 間 相 互影響所產生的結果，而這些組織包含了感覺、知覺、認知 與動作等成分。然而，人體動作是由肌肉、關節和大大小小 的肢段結合而成的組合體，不論是從簡單的少數關節參與動 作，如單一的按按鍵動作亦或是特殊性複雜動作技能，如籃 球的跨下運球及排球的扣球等，都屬於肢體協調表現的一種 1.
(10) 第一章. 緒論. 動 作 模 式 。 雖 然 劉 盈 君 與 楊 梓 楣 （ 2009） 認 為 動 作 協 調 的 過 程當中，還有許多因素皆足以影響動作控制協調，像遺傳或 是環境等因素，且當個體在執行不同的運動如網球、排球等 活 動 時，動 作 會 隨 著 該 運 動 的 型 態 產 生 特 殊 的 協 調 性。然 而 ， 就 動 態 系 統 理 論 （ dynamical systems theory） 中 所 探 討 動 作 的協調來看，必須適當的控制身體自由度，再透過自我組織 而形成。 協 調 （ coordination） 一 詞 定 義 ， 依 據 不 同 領 域 的 學 者 ， 而 提 出 了 不 同 的 看 法 與 解 釋 。 Tur ve y（ 1 9 9 0 ） 定 義 協 調 是 將 頭部、身體及軀幹動作對應於環境和物體、事件的動作表現 型 態 。 Bernstein（ 1967） 則 認 為 「 動 作 協 調 應 是 動 作 執 行 自 由度掌控的過程，也就是，將身體眾多的自由度轉變成一個 可 控 制 的 系 統 」。 由 此 得 知 ， 個 體 動 作 的 協 調 不 僅 與 環 境 事 件 呈 一 定 的 相 關 性，人 體 適 當 的 肢 段 控 制 特 徵 也 可 以 定 義 為「 協 調 」（ M c G i l l , 2 0 0 6 ）。 為 了 深 入 探 討 單 一 動 作 技 能 學 習 過 程 中的量的改變，本研究從動作學習的觀點出發，以動作控制 的概念延伸，最後再以力學的方法實證。而動作控制有許多 不 同 觀 點 的 理 論 ， 本 文 就 動 態 系 統 理 論 的 觀 點 為 主 進 行 探 討，該理論為近年來較為熱門的行為學研究理論，常被用來 解 釋 動 作 行 為 產 生 的 過 程 （ 陳 重 佑 、 陳 帝 佑 ， 2004） ， 動 態 系 統 理 論 主 張 行 為 的 改 變 會 受 到 環 境 （ environment） 、 工 作 （ t a s k ）、 個 體（ i n d i v i d u a l ）三 種 限 制 的 影 響（ N e w e l l , 1 9 8 6 ）， 這 樣 的 想 法 來 自 前 蘇 聯 學 者 Bernstein（ 1967） 所 提 出 的 「 自 由 度 （ degrees of freedom） 問 題 」 延 伸 而 來 ， 認 為 個 體 必 須 學習如何掌控身體動作中許多的自由度，方能使肢體協調的 執行動作，也就是形成動作協調的過程，必需經歷凍結自由 2.
(11) 第一章. 緒論. 度 (freezing the degrees of freedom)、 解 放 自 由 度 (freeing the degrees of freedom) 以 及 利 用 反 作 用 力 (the exploitation of the reactive forces)三 個 階 段 方 能 達 到 動 作 協 調 的 過 程 。 因 此，本研究通過力學的方法觀察學習者不同階段運鈴動作， 進行參數分析以深入探討扯鈴運動中的基本功：運鈴動作技 能 的 學 習 過 程 ， 藉 由 學 習 過 程 中 各 項 參 數 的 改 變 ， 印 證 Bernstein（ 1986） 的 自 由 度 問 題 ， 以 及 扯 鈴 運 鈴 特 有 的 協 調 工作特徵轉變是否表現在動作參數的變化上。. 第二節 研究目的 本研究主要目的是以動態系統的觀點描述物體操作時上 肢動作的行為表現型態，並透過在固定練習下的扯鈴運鈴動 作技能獲得的情況是否伴隨著手部協調動作的產生，再以運 動生物力學的 3 度空間影像分析方法，觀察個體在每個學習 階段執行扯鈴運鈴技能動作的手部動作表現。. 第三節 研究範圍與限制 本 研 究 屬 於 動 作 行 為 學 （ motor behavior） 領 域 ， 以 運 動 生物力學方法，觀察動作技能練習過程中，手部肢段動作與 鈴 旋 轉 動 作 的 運 動 學 參 數 ， 進 一 步 探 討 動 作 控 制 改 變 的 機 轉，以動態系統理論的觀點，解釋所獲得的變項，該理論強 調動作係由工作、環境與個體本身的交互作用而產生，然而 以本研究實驗來看，參與者均在實驗室情境進行一周的實驗 3.
(12) 第一章. 緒論. 測試，並且進行相同的實驗工作，因此，對於環境限制無法 有太多解釋，主要專注個體動作行為在學習過程中的改變， 由於本研究以 3 度空間影像分析方法進行，僅以運動學參數 來描述學習過程的動作控制差異。研究者也要求所有實驗參 與者以最認真的態度進行運鈴動作的練習，並且遵守實驗的 規定，避免造成非實驗期間練習的情況。. 第四節 名詞解釋與操作性定義 一 、 扯 鈴 -運 鈴 運鈴動作屬於扯鈴基本動作之ㄧ，然而運鈴動作就可分 為交叉運鈴、開線運鈴及繞線運鈴三種方式。本研究僅採用 開線運鈴的方式進行練習。. 二 、 自 由 度 （ degrees of freedom） 本 研 究 以 動 態 系 統 （ dynamic systems） 的 概 念 為 基 礎 ， 探 討 上 肢 關 節 的 動 作 表 現 。 經 實 驗 所 獲 得 的 運 動 學 參 數 資 料，計算出關節的角速度、角加速度、角位移等以及鈴面的 角速度、角位移、角加速度、切線速度及向心加速度等參數 資 料，再 依 這 些 參 數 資 料 描 述、判 斷 關 節 動 作 間 的 互 動 關 係 ， 在 進 一 步 了 解 關 節 動 作 鏈 結 （ coupling） 的 程 度 。 研 究 再 以 動作學習與動作控制的觀點探討個體在整個扯鈴運鈴動作期 間物體操作的手部動作表現變化情況，藉由所獲得的運動學 參數資料，呈現出手部動作由凍結自由度轉為釋放自由度的 特徵或是出現逆轉的情況。 4.
(13) 第一章. 緒論. 三、雙手協調 雙 手 協 調 係 指 雙 手 同 時 執 行 相 同 或 不 相 同 的 動 作 模 式 （ M a g i l l , 2 0 0 7 ）。 而 扯 鈴 運 鈴 動 作 必 須 透 過 雙 手 間 的 互 動 方 能使鈴轉動，故本研究藉由學習扯鈴運動觀察學習者手部的 動作型態，並根據各學習階段的參數資料，觀察手部動作的 穩定協調時間。. 四、動作學習 動作學習係指個體透過練習與經驗的累積使動作行為產 生 相 對 持 久 性 的 改 變 過 程 （ S c h m i d t & L e e , 2 0 0 5 ）。 在 本 研 究 之動作學習係指在學習初期的動作表現。. 第五節 研究的重要性 學習一項新的技能或動作，是指導者與學習者共通的課 題，如何有效率的學會，或是針對錯誤進行指正，都是體育 教學中無法避免的情況，因此如何快速的掌握動作技術關鍵 技巧，便是非常有意義的一件事。本研究通過扯鈴運鈴動作 的學習，觀察學習動作過程中所產生的變化情況，並同時檢 證 B e r n s t e i n（ 1 9 6 7 ）所 提 出 的 自 由 度 問 題 ， 探 討 學 習 過 程 中 ， 動作是否呈現由凍結自由度轉變為釋放自由度的動作特徵。 再以動態系統理論的觀點進一步了解執行動作過程身體動作 的 控 制 情 形 與 學 習 過 程 動 作 或 技 能 的 獲 得 是 否 因 練 習 所 形 成，並且通過這樣的概念闡述動作控制的獲得，了解動作行 為 還 會 受 到 其 他 因 素 的 影 響 ， 進 而 加 以 自 我 組 織 而 產 生 改 5.
(14) 第一章. 緒論. 變。通過本研究可以深入了解與掌握相關技術學習關鍵，對 體育課程教學或運動訓練安排上，都是非常重要的任務，此 外，這樣的想法與概念，更可以廣泛的發揮至相關的運動技 術上，亦可以做為技能學習的動作控制及能力發展的參考指 標。. 6.
(15) 第二章. 文獻探討. 第二章 文獻探討 本章將過去關於學習過程的行為表現與雙手協調和 肢體動作控制相關文獻加以探討。共分四節，第一節、理論 基 礎 -自 由 度 ； 第 二 節 、 雙 手 協 調 工 作 ； 第 三 節 、 學 習 過 程 的 行為改變；第四節、結語。. 第 一 節 理 論 基 礎 -自 由 度 動作的發展從生物體出生開始，也是生活中必需具備的 基 本 能 力 之 一 ， 因 此 在 各 階 段 的 動 作 均 有 不 同 的 發 展 與 表 現。生 物 體 動 作 可 從 許 多 層 面 的 角 度 作 為 探 討 與 解 釋，因 此 ， 過去對於個體動作在學習、控制與發展機制等領域研究中備 受關注，而在各個不同的領域中卻也都各持不同的觀點來闡 述 動 作 的 相 關 機 制 。 直 到 後 期 動 態 系 統（ D y n a m i c a l S y s t e m s ） 的提出為傳統的動作行為理論提出了不同的觀點與解釋、說 明並預測生物體的動作不僅只是由大腦控制身體肌肉或關節 所產生，而是透過許多次系統的互動影響所產生的結果（胡 明 霞 ， 2 0 0 9 ）。 將 動 作 控 制 與 學 習 是 以 動 態 系 統 與 自 由 度 的 觀 點出發，解釋個體是否會隨著工作的特殊性而產生特有的協 調動作特徵。 隨著動態系統的發展，有別於過去心理學領域學者，以訊息 處理的觀點來解釋人體控制動作行為的機制，將人體動作的 形成歸納於中樞神經系統控制的結果。而動態系統則認為動 作是受到許多關鍵因素的控制所產生的，人體動作的發展也 7.
(16) 第二章. 文獻探討. 呈 現 一 種 非 線 性 （ n o n l i n e a r ）、 不 連 續 性 的 （ d i s c o n t i n u o u s ） 的 發 展 方 式 ， 許 多 的 動 作 來 自 於 環 境 （ environment） 、 個 體 （ individual） 與 工 作 （ task） 三 個 次 系 統 的 交 互 作 用 與 限 制 因 素 影 響 ， 在 經 由 個 體 加 以 自 我 組 織 （ self-organization） 所 產 生 的 結 果 （ N e w e l l , 1 9 8 6 ）。 根據動態系統的觀點認為人體動作蘊藏著許多複雜的控 制 機 制，藉 由 各 系 統 間 互 動、排 列 再 加 以 組 織 進 而 產 生 動 作 。 前 蘇 聯 學 者 Bernstein（ 1967） 將 人 體 動 作 這 樣 複 雜 的 控 制 機 制 視 為 自 由 度 （ degrees of freedom） 的 控 制 ， 說 明 人 體 有 許 多的動作並非只是單純的單關節活動，絕大部分的動作技能 都是藉由多肢段、多關節與肌肉間的交互協調組織而來，並 將協調的動作行為視為個體精熟的掌控身體眾多自由度的結 果 ， 進 而 提 出 自 由 度 的 問 題（ T u r v e y, F i t c h , & T u l l e r , 1 9 8 2 ）。 自由度的問題強調協調動作產生，個體必須學習如何掌控身 體動作中眾多的自由度，方能使肢體協調的執行動作，並以 自由度的概念將個體整個學習階段的動作控制過程劃分為三 個 階 段 來 描 述 ， 分 別 為 ： 凍 結 自 由 度 （ freezing degrees of f r e e d o m ）、 釋 放 自 由 度 ( r e l e a s i n g t h e d e g r e e s o f f r e e d o m ) 及 利 用 反 作 用 力 現 象 （ e x p l o i t a t i o n r e a c t i v e p h e n o m e n o n ）（ 劉 盈 君 、 楊 梓 楣 ， 2 0 0 9 ； 張 國 華 ， 2 0 1 0 ）。 練 習 初 期 ， 個 體 必 須 先 將身體部分的關節與肢段加以固定，以限制肢段、關節的使 用將動作盡可能的簡化到較容易控制與操作的範圍來達成動 作要求。在經過多次的練習與經驗的整合後，個體逐漸的學 會控制身體更多的肢段、關節自由度，將初期原本被限制的 肢段、關節自由度逐一地釋放自由度使更多關節參與作用， 並將每一部份串連起來排列、整合形成一系列連貫的動作， 8.
(17) 第二章. 文獻探討. 使動作技能操作上更加協調、穩定。舉例來說，學習者在剛 開始學習投籃練習時，起初的注意焦點分別集中於手部的每 一部分，因此藉由限制腕關節與肘關節的動作，使肘關節保 持固定，促使學習者較易達成投籃動作技能。經過多次的練 習後，學習者已逐漸熟悉腕關節與肘關節的動作，進而開始 利用手部關節，即原受限制的關節自由度逐漸釋放，將單一 肢段關節加以組織連結，促使動作執行更加有效率。練習使 個 體 逐 漸 學 會 掌 控 身 體 中 許 多 的 自 由 度 ， Bernstein（ 1967） 更提出了「利用被動力量」的概念，解釋個體除了有效地控 制動作中身體多餘的自由之外，還必須將環境中的外力、慣 性力和重力等加以利用，學習以最小的能量輸出來完成動作 技 能 （ S c h n e i d e r , Z e r n i c k e , S c h m i d t & H a r t , 1 9 8 9 ）。 Southard與 Higgins（ 1987） 的 壁 球 實 驗 研 究 ， 發 現 練 習 初期學習者因不了解該動作的形式，於是在練習初期限制部 分肢段參與動作，經過多次練習後個體逐漸熟析技能操作方 式進而逐一將原受限制的自由度參與作工，以利動作技能表 現 的 提 升 。 Woollacott等 人 （ 1998） 觀 察 嬰 兒 學 習 站 立 平 衡 控制研究，發現嬰兒在學習站立之初，出現了凍結膝關節與 髖 關 節 自 由 度 的 特 徵 ， 只 利 用 踝 關 節 動 作 來 保 持 身 體 的 平 衡，透過練習嬰兒逐一地增加自由度的數量，並學習利用寬 關 節 的 控 制 改 善 因 身 體 不 穩 定 所 出 現 的 搖 擺 現 象。 V e r e i j k e n , Whiting,與 Newell（ 1992） 利 用 滑 雪 模 擬 動 作 實 驗 探 討 自 由 度的問題，發現透過練習個體的自由度出現由凍結自由度轉 變為釋放自由度的動作特徵，下肢關節活動角度也呈現明顯 的 改 變 。 黃 鱗 棋 與 卓 俊 伶（ 1 9 9 8 ）的 非 慣 用 手 飛 鏢 投 擲 研 究 ， 藉由操弄自由度的結果顯示，關節自由度的限制與釋放過程 9.
(18) 第二章. 文獻探討. 有助於提升學習者在初學階段的動作表現。許多研究發現在 動 作 學 習 過 程 正 如 Bernstein提 出 的 ， 個 體 動 作 會 出 現 初 期 得 凍結自由度而後到釋放自由度的動作型態。 動作的產生不僅受到內部系統間的交互作用影響，還會 隨 著 工 作 本 身 的 特 殊 性 與 限 制 而 改 變 身 體 自 由 度 的 數 量 （ N e w e l l & Va i l l a n c o u r t , 2 0 0 1 ）， 這 也 說 明 了 動 作 的 執 行 會 隨著動作的特殊性需求與限制而改變其動作型態。因此，並 非 所 有 的 動 作 型 態 都 符 合 Bernstein 所 提 出 的 個 體 動 作 呈 現 單 一 方 向（ 凍 結 自 由 度 → 釋 放 自 由 度 ）改 變 的 特 徵。H a s h i z u m e 與 Matsuo（ 2004） 學 習 雙 手 拋 三 球 研 究 ， 在 上 肢 關 節 活 動 分 析結果發現，受試者在學習雙手拋三球的過程，上肢關節屈 伸活動角度會隨著練習而逐漸出現遞減的特徵。實驗結果不 僅說明了特殊工作需求會影響動作型態的改變，也因為特殊 性動作造成自由度呈現「逆向」的轉變特徵（釋放自由度→ 凍 結 自 由 度 ）。. 第二節 雙手協調工作 雙手協調不外乎是利用雙手同時完成相同或不同的動作 模 式 （ M a g i l l , 2 0 0 7 ）， 如 兩 手 隨 著 一 定 的 節 奏 速 度 下 交 替 執 行打鼓的動作，當打擊速度越來越快時，敲打的動作會不會 變成雙手同時一起敲打，或是諸如類似的遊戲如，一手畫圓 形另一手畫正方形、一手拍桌面另一手進行寫字等，這些由 雙手來執行完成的動作，稱之為雙手協調。 個體如何精確地控制身體各肢段、關節使動作能夠協調 10.
(19) 第二章. （ Coordination） 的 完 成 動 作 技 能 ， 由 前 蘇 聯 學 者. 文獻探討. Bernstein. （ 1967） 所 提 出 的 自 由 度 概 念 中 ， 認 為 動 作 協 調 因 是 盡 可 能 地利用身體多餘的自由度，在動作執行初期限制人體肢段的 自由度儘可能將影響動作的因素降低到可控制的範圍以達成 動 作 目 標 。 而 T u r v e y（ 1 9 9 0 ） 進 一 步 的 將 協 調 解 釋 為 根 據 環 境 與 工 作 的 特 殊 性 ， 而 使 動 作 產 生 符 合 當 下 狀 態 的 運 動 模 式，並且將協調定義為頭部、軀幹與肢段間對應於環境和物 體、事件的動作表現型態。影響動作協調的因素除了需要利 用身體中許多複雜的自由度之外，也會因個體本身與操作環 境和工作類型三者之間交互作用的結果影響行為的表現，進 而 產 生 不 同 的 協 調 形 式 執 行 動 作 （ N e w e l l , 1 9 8 6 ）。 Hashizume 與 Matsuo（ 2004） 學 習 雙 手 拋 三 球 動 作 研 究 中，發現初學者丟球的手部動作時間頻率影響到丟接球的成 功 率 和 動 作 的 穩 定， 在 執 行 雙 手 連 續 丟 球 動 作 中 時 宜 (timing) 成 為 影 響 動 作 的 關 鍵 因 素 （ Beek & Santvoord, 1992） 。 根 據 Hak en , K el so, 與 Bun a（ 1985 ） 所 提 出 的 一 個 「 HK B」 數 學 方 程 式 ， 說 明 人 類 雙 手 相 位 動 作 存 在 著 一 種 協 調 模 式 （ Fitzpatrick,. Schmidt,. &. Lockman,. 1996;. Ringenbach. &. Lantero, 2005; Robertson, 2001） ， 為 影 響 雙 手 動 作 轉 變 與 穩 定 因 素 提 供 了 描 述 與 解 釋 。 K e l s o（ 1 9 8 4 ） 的 雙 手 手 指 節 奏 性 動 作 協 調 變 化 的 研 究 ， 發 現 手 指 反 相 位（ a n t i - p h a s e ）動 作（ 非 對 稱 的 動 作 型 態 ）， 其 頻 率 逐 漸 加 快 到 達 某 依 臨 界 值 時 ， 反 相 位 動 作 會 突 然 轉 變 為 同 相 位 （ in-phase） 動 作 型 態 。 肢 段 進 行 0 度 的 相 對 相 位 的 擺 動 稱 為 同 相 位 ， 反 之 當 肢 段 進 行 180 度 的 相 對 相 位 擺 動 稱 為 反 相 位（ S c h m i d t & L e e , 1 9 9 9 ）。 K e l s o 與 Schoner（ 1988） 雙 手 食 指 0 度 到 180 度 之 間 左 右 來 回 平 11.
(20) 第二章. 文獻探討. 行相位運動研究，發現隨著手指移動速度逐漸加快達到某一 速度頻率時，手指的運動模式會突然產生不自主的改變，此 時 的 相 位 運 動 會 轉 變 為 相 反 相 位 的 運 動 模 式 。 Haken 等 人 （ 1985） 將 造 成 雙 手 手 指 相 位 動 作 的 突 發 性 轉 變 因 素 視 為 一 個 控 制 參 數 （ c o n t r o l p a r a m e t e r ）， 隨 著 動 作 頻 率 逐 漸 增 加 ， 雙手手指動作會從原先的穩定模式轉變為另一種新的穩定模 式。 Beek 和 Santvoord（ 1992)利 用 時 間 的 限 制 進 行 雙 手 丟 三 球 動 作 的 控 制 ， 並 透 過 Shannon 理 論 發 現 在 動 作 穩 定 階 段 手 部動作具有一定的時間結構特徵，如雙手在同一時間頻率執 行相同的動作，或是在固定的速度節奏中執行不同類型的動 作。此時動作的速度成了重要的關鍵因素，在雙手相位運動 的研究，當移動速度增加到達某一臨界值時，動作會產生與 原 相 位 相 反 的 動 作 型 態 之 轉 變 。 動 作 隨 著 速 度 的 加 快 或 減 慢，造成動作由一種動作轉變為另一種動作型態，或是由一 種 穩 定 的 動 作 模 式 變 不 穩 定 再 回 到 穩 定 的 動 作 模 式 （ Cleick, 1990） 。 在 同 相 位 與 反 向 位 兩 種 協 調 動 作 中 ， 同 相 位 協 調 動 作 的 穩 定 性 較 高 ， 反 向 位 動 作 的 穩 定 性 次 之 （ Haken et al., 1985; Kelso et al., 1981)。 Mechsner 等 人 （ 2001） 研 究 雙 手 食 指 做 對 稱 和 平 行 動 作 並配合雙手手掌向上或向下的姿勢，研究結果發現手掌的姿 勢並不會影響雙手動作的進行，另外在雙手對稱動作最為穩 定，由此可知雙手的面相並不影響手部的運動方向。根據許 多研究得知同相位運動比反相位運動較不容易產生轉變，同 相位動作相較趨於穩定、協調，反相位動作雖然較易產生改 變，但仍可藉由訓練控制降低反相位動作轉變頻率並維持反 12.
(21) 第二章. 文獻探討. 相 位 的 動 作 協 調 （ Lee, Blandin & Proteau, 1996） ， 或 是 利 用 較 低 的 頻 率 維 持 反 相 位 動 作 的 穩 定（ W u y t s e t a l . , 1 9 9 8 ）。 造成動作轉變的因素甚多，外在環境的影響也會造成動作產 生 非 特 定 的 改 變 （ K e l s o 1 9 8 4 ; S c h o l z e & K e l s o 1 9 8 9 ）。. 在 技 能. 學 習 初 期 此 階 段 學 習 者 的 動 作 穩 定 性 偏 低 ， 行 為 也 較 容 易 產 生 改 變 ， 學 習 階 段 如 何 有 效 地 控 制 執 行 動 作 時 的 動 作 穩 定 與 協 調 動 作 ， 除 了 系 統 組 織 間 的 調 節 也 必 須 將 操 作 者 本 身 、 動 作 與 操 作 環 境 三 方 面 加 入 考 量 ， 但 仍 有 許 多 研 究 還 無 法 明 確 地 解 釋 個 體 系 統 是 如 何 有 效 地 控 制 雙 手 產 生 協 調 的 動 作 ， 其 日 後 還 有 待 更 多 研 究 證 實 。. 第三節 學習過程的行為改變 許多的動作技能都是需要被學習的，個體在藉由練習或 過去經驗的獲得不斷地修正、調整動作，也使得在動作學習 的過程每一次的動作表現更趨近於目標技能動作，並且於每 次的操作中個體動作會逐漸形成一種相似的動作型態。多數 的 動 作 與 技 能 的 獲 得 都 是 藉 由 學 習 與 練 習 而 產 生 的 （ 楊 梓 楣 ， 2 0 0 6 ）， 動 作 學 習 係 指 經 由 練 習 與 經 驗 的 獲 得 而 使 得 個 體 行 為 或 動 作 產 生 相 對 持 久 性 改 變 的 一 個 過 程（ 張 春 興 ， 1 9 8 9； S c h m i d t , 1 9 9 1 ； S c h m i d t & L e e , 1 9 9 9 ）， 其 主 要 探 討 影 響 個 體 動 作 技 能 學 習 的 學 習 變 項 與 表 現 變 項（ Schmidt & Lee, 1999） 因此，在學習任何動作技能的過程，身體與肢體如何經由學 習的過程而達到精熟的表現，以及肢體間動作如何相互控制 產生協調便是學習過程非常重要的關鍵。 根據動態系統認為動作的發展屬於一種非線性、非連續 性 的 ， 動 作 常 是 以 一 種 突 現 （ emerge） 的 方 式 產 生 ， 進 而 使 13.
(22) 第二章. 文獻探討. 行為持續不斷地改變。練習促使個體動作技能逐漸成熟，然 而當精熟動作的產生是否建立在良好的動作控制上，有學者 將 學 習 過 程 的 動 作 行 為 提 出 了 階 段 性 的 劃 分 ， 如. Fitts 和. Posner（ 1967） 提 出 的 學 習 三 階 段 模 式 ， 將 行 為 劃 分 為 認 知 階 段 （ c o g n i t i v e s t a g e ）、 連 結 階 段 ( a s s o c i a t i v e s t a g e ) 與 自 動 化 階 段 （ a u t o n o m o u s s t a g e ）， 試 圖 將 所 觀 察 到 的 各 學 習 階 段 的 動 作 表 現 進 行 描 述 。 G entile（ 1972） 則 提 出 藉 由 操 作 的 方 式來建立對於動作概念的觀點，且發現個體隨著不同的工作 類型其動作表現也有所差異。 隨著學習階段所提出的動作行為表現，了解初學階段動 作出現快速進步的能力表現特徵，由最初的緩慢、停頓、不 自然等動作表現，轉變為流暢、連貫、穩定與協調等動作表 現型態。直到後期因精熟動作模式以建立到一定的程度，導 致後續進步情形較為緩慢，綜觀整個學習過程，肢體動作似 乎產生了一系列的變化，也逐漸形成一種特定的動作模式， 促使在動作技能執行上呈現出更穩定、一致和多樣性的發展 模式，其技能表現水平也相對持久的提升。 多數的技能與動作多是透過學習與練習而產生的（楊梓 楣 ， 2 0 0 6 ）， 然 而 精 熟 動 作 的 形 成 是 否 與 控 制 有 關 ， 陳 重 佑 與 陳 帝 佑 （ 2004） 認 為 ： 「 動 作 學 習 就 是 動 作 控 制 的 獲 得 」 。 藉由不斷地練習與學習，經由適當的控制產生穩定的動作形 式，依動態系統的觀點，肢體動作特徵會隨著環境特徵的不 同而產生特定的穩定動作模式，然而個體系統也會隨著環境 因素的限制而受到干擾，造成不穩定的動作產生，再經由系 統的自我組織的過程，個體動作常會以突現的方式使動作呈 現 另 一 種 新 的 穩 定 的 動 作 型 態 （ G o r d o n , 1 9 8 7 ; Wo o l l a c o t t & 14.
(23) 第二章. 文獻探討. S h u m w a y - C o o k , 1 9 9 0 ）。 事實上，個體本身動作似乎存在著一種協調模式，再經 由練習逐漸形成一種協調結構，當個體動作維持一段時間的 穩定與協調後，要使其改變是相當困難的。然而這樣的協調 結構並非一成不變，若要使固有的穩定狀態轉換成另一種穩 定協調動作時，就必須要有更大的干擾促使產生新的動作行 為。. 然 而 由 一 種 穩 定 動 作 型 態. 轉換到另一種穩定的動作型態，是什. 麼 因 素 造 成 動 作 的 轉 變 呢 ?動 態 系 統 理 論 假 設 當 動 作 由 一 種 狀態改變到另一種狀態，影響這些動作型態改變的因素稱為 控 制 參 數 （ c o n t r o l p a r a m e t e r s ）。 個 體 的 行 為 ㄧ 但 進 入 到 一 種 穩定的狀態或變成一種習慣之後要改變其動作模式是相當困 難的，然而一但要改變現有的穩定動作型態，就需要更多的 能量參與，動作才會轉變為另一種新的動作型態，而控制參 數 就 是 造 成 動 作 型 態 轉 變 的 因 素 之 一。 以 K e l s o 的 雙 手 手 指 節 奏性動作實驗中，在同相位與反相位兩種穩定的協調動作模 式，將速度視為控制參數造成動作的轉變。 當動作有規律的增加或減少到達某一變量時，個體透過 自我組織的方式，動作從一種穩定的動作型態進入到不穩定 狀 態 後 ， 在 轉 換 成 一 種 穩 定 的 動 作 型 態 （ C l e i c k , 1 9 9 9 ）。 就 H o y t 和 Ta y l o r （ 1 9 8 1 ） 針 對 馬 的 步 態 動 作 行 為 進 行 探 討 ， 發 現馬從走路到奔馳的過程，隨著走路的速度逐漸增加到達某 一頻率時走路的動作形態會轉變為一種小跑步的動作模式， 當速度持續的加快，小跑步會轉變成奔馳的動作特徵；馬從 走路到小跑步再到奔馳此三種不同的動作型態，當走路隨著 速度逐漸增加變成小跑步動作型態時，此時的動作處於一種 不穩定的階段，導致行為很容易因為速度持續的加快就變成 15.
(24) 第二章. 文獻探討. 奔 馳 或 速 度 一 減 慢 由 跑 步 轉 變 成 走 路 的 動 作 型 態 （ Diedrich & W a e e r n , 1 9 9 5 ）。. 第四節 節語 透 過 前 面 的 文 獻 探 討 ， 根 據 Bernstein (1967)所 提 出 的 自 由 度 問 題 ， 對 動 作 學 習 與 控 制 理 論 的 研 究 造 成 了 深 深 的 影 響 ， 且 將 體 視 為 一 個 機 械 系 統 （ m e c h a n i c a l s y s t e m ）， 認 為 人 體動作是由眾多複雜的自由度組織合成的，並非只由中樞神 經系統的控制來產生動作。並將複雜動作簡化再從這些簡單 的 動 作 形 成 連 結 （ u n i t ）， 將 單 一 肢 段 關 節 加 以 組 織 產 生 動 作，更強調了動作的穩定性。 動作的協調性無非是個體能夠精熟的控制身體各肢段、 關節的自由度所發展出來的一種協調模式，這也說明了動作 的協調是必須經由長期的練習逐漸發展而成的。另一方面個 體也會因本身固有的協調模式，導致動作在某種情況下突然 的產生轉變，使動作轉變為自我喜好的一種協調模式。許多 學者也證實了動作的學習會因環境、工作、個體三者間的交 互影響使動作產生改變，然而動作學習也是經由長時間的練 習和經驗的累積，促使行為產生一種恆久性的改變。. 16.
(25) 第三章. 研究方法與步驟. 第三章 研究方法 本 研 究 透 過 三 度 空 間 影 片 分 析 法，做 為 運 動 學 資 料 參 數的獲得。本實驗研究方法與步驟分別為下：第一節、實驗 參與者；第二節、實驗儀器與設備；第三節、實驗設計與流 程；第四節、資料處理與分析。. 第一節 實驗參與者 本 實 驗 參 與 者 為 7 名 （ 23.3±1.1 歲 ） 均 無 扯 鈴 運 動 經 驗 的大專院校之體育生，為了確保實驗參與者皆無扯鈴運動經 驗，在實驗之前事先進行一次的扯鈴測試，以確認所有的實 驗參與者在過去均無扯鈴運動的經驗，並且於測驗前預先請 實驗參與者試作一次扯鈴運鈴練習以作為評斷標準，這樣的 測 試 是 為 了 確 保 每 位 實 驗 參 與 者 皆 符 合 本 實 驗 參 與 者 的 要 求，經由基本測試後挑選符合本研究的實驗參與者。在正式 實 驗 之 前 ， 研 究 者 為 每 位 實 驗 參 加 者 說 明 實 驗 的 流 程 與 步 驟 ， 並 簽 屬 「 實 驗 參 與 者 同 意 書 」。. 第二節 實驗儀器與器材 本 研 究 使 用 安 全 扯 鈴 一 組 （ 鈴 面 直 徑 12.2cm， 鈴 身 重 量 260g， 鈴 棍 一 副 ） 做 為 實 驗 使 用 之 器 材 ， 為 了 計 算 鈴 的 轉 速 度 於 是 在 鈴 面 處 貼 點 以 便 計 算 鈴 的 轉 動 參 數 。 實 驗 並 使 用 VICON 3D 影 像 擷 取 系 統 收 集 運 動 學 資 料 ， 共 8 台 紅 外 線 高 17.
(26) 第三章. 研究方法與步驟. 速 攝 影 機（ 包 含 4 台 廣 角 鏡 頭、2 台 長 鏡 頭 與 2 台 普 通 鏡 頭 ） ， 在透過攝影機收集實驗參與者身體的反光球點與器材的反光 球 之 運 動 學 資 料 ， 反 光 球 大 小 為 24mm、 共 23 顆 ， 各 之 段 與 器 材 反 光 球 放 置 點 如 表 1 所 示，反 光 球 黏 貼 位 置 如 圖 1 所 示。 一、 儀器設備 （ 一 ） 8 紅 外 線 高 速 攝 影 機 （ M X - F 4 0 ）， 如 圖 2 。 （ 二 ） 一 組 安 全 扯 鈴 ， 如 圖 3。 二、 資料處理相關軟體 （ 一 ） Microsoft Excel 2007 中 文 版 試 算 分 析 軟 體 。 （ 二 ） VICON Nexus 1.6.4 版 影 像 系 統 資 料 分 析 軟 體 。 （ 三 ） SPSS 18.0 統 計 分 析 中 文 版 軟 體 。 （ 四 ） Origin Pro 7.03 版 繪 圖 軟 體 。. 18.
(27) 第三章. 研究方法與步驟. 表 1： 反 光 球 黏 貼 點 左側. 右側. 鈴與棍. 第二掌指關節 LFIN. 第二掌指關節 RFIN. 棍 前 端 左 側 LBAR. 腕 關 節 LW R A. 腕 關 節 RW R A. 棍 前 端 右 側 RBAR. 前 臂 LFRA. 前 臂 RFRA. 鈴 上 點 UPLIN. 肘 關 節 LELB. 肘 關 節 RELB. 鈴 斜 上 點 TOP. 上 臂 L U PA. 上 臂 R U PA. 鈴 下 點 DOWNLIN. 肩 關 節 LSHO. 肩 關 節 RSHO. 圖 1： VICON Plugingait Model 反 光 球 黏 貼 位 置 參 照 圖 （ 摘 自 VICON Nexus 軟 體 說 明 書 ）. 19.
(28) 第三章. 研究方法與步驟. 圖 2： 紅 外 線 高 速 攝 影 機. 圖 3： 安 全 扯 鈴 一 組. 第三節 實驗步驟 本實驗進行流程如下： 一、篩選出無扯鈴運動經驗的實驗參與者。 二、實驗開始前先與實驗參與者說明本研究的實驗流程、相 關時程與注意事項並請實驗參與者簽署實驗參與者同意 書。 三、代收齊所有實驗參與者的實驗同意書後，則準備進行反 20.
(29) 第三章. 研究方法與步驟. 光球貼點定位動作。 四、實驗開始前進行動作說明、示範與要求，本實驗的動作 一律採用開線運鈴的方式並從地面起鈴，並且要求每位 實驗參與者務必先將鈴放置於地面呈靜止狀態，待聽從 指示開始動作，並以慣用手做為主要手進行上下拉線運 鈴動作。 五、實 驗 參 與 者 開 始 進 行 10 下 的 上 下 拉 線 運 鈴 動 作 後，即 可 停止，待休息 5 分鐘後再次進行施測，每次測驗為一個 循 環 ， 共 做 10 個 循 環 為 期 一 週 。. 第四節 資料處理與分析. 實 驗 收 集 主 要 採 用 Vi c o n N e x u s 1 . 6 . 4 版 影 像 系 統 進 行 資 料 收 集 ， 影 片 資 料 收 集 使 用 8 台 Vi c o n 紅 外 線 攝 影 機 收 集 運 動 學 資 料 ， 採 樣 頻 率 為 每 秒 200Hz， 透 過 原 始 資 料 的 輸 出 ， 以 Microsoft Excel 2007 進 行 試 算 ， 再 以 SPSS 18.0 版 軟 體 將 運動學參數進行統計分析。統計使用重覆量數單因子變異數 分 析 ， 統 計 值 若 達 顯 著 差 異 ， 則 以 杜 凱 法 HSD 進 行 事 後 比 較 的處理。. 21.
(30) 第四章 結果與討論. 第四章. 結果與討論. 本章主要探討藉由一週的連續性測驗中，觀察學習扯鈴 動作期間的個體動作行為變化，過程中所收集的參數包含雙 手上肢關節動作的參數資料與鈴面的運動學資料參數的改 變 ， 經 重 覆 量 數 單 因 子 變 異 數 分 析 （ one-way e p e a t e d - m e a s u r e s A N O VA ） ，將 實 驗 所 得 的 資 料 進 行 統 計 分 析 後，依序呈現統計分析結果並加以闡述：其分為第一節上肢 動作的行為特徵；第二節鈴的運動學參數變化；第三節、綜 合討論。. 第一節、上肢動作的行為特徵 本研究以 7 名均無扯鈴運動經驗的高中及大學體育生為 實驗參與者，讓實驗參與者執行連續一週的運鈴練習，再藉 由數據圖分析上肢動作行為特徵的改變。本研究所使用的器 材為研究者所提供的，因此所有實驗參與者均使用相同的器 材執行運鈴動作，故無法針對個別需求做調整。實驗參加者 進行運鈴動作練習時，一律皆從地面靜止在依指示開始進行 動作。研究將從質性分析的觀點出發，紀錄上肢動作曲線圖 從學習初期與學習後期的上肢（Ｘ軸、Ｙ軸與Ｚ軸）動作表 現型態。 在上肢動作表現圖線中，將 X 軸定為動作的前後方向、 Y 軸定為動作的左右方向、Z 軸定為動作的上下方向，進行 扯鈴運鈴動作說明並解釋，因此本節將上肢動作型態分為三 個部分進行探討：一、右手腕關節動作表現特徵；二、左手 腕關節動作表現特徵。. 22.
(31) 第四章 結果與討論. 一、右手腕關節動作表現特徵 （一）右手腕關節 X 軸動作型態 根據圖４、圖 5 為實驗參加者的第一天與第七天運鈴練 習 的 右 手 腕 關 節 X 軸 動 作 位 移 曲 線 圖。實 驗 資 擷 取 以 鈴 放 置 地面並從身體的右側方向開始分析，紀錄從地面準備階段與 雙手上下牽拉階段的參數資料。本研究著重於上肢單手及雙 手的動作型態分析，故對鈴的角位移、角加速度轉動等不進 行任何討論。 從第一天與第七天的右手腕關節 X 軸動作曲線圖（圖 4、 圖 5 ） 可 清 楚 觀 察 到 實 驗 參 加 者 從 學 習 初 期 第 一 天 的 腕 關 節動作與學習後期第七天的腕關節動作，從地面準備階段到 上下牽拉動作階段的腕關節動作型態曲線，在圖 4 的動作表 現曲線圖中可明顯看到實驗參加者的第一天腕關節動作出現 前後偏移的幅度較大轉為逐漸變小的動作型態，但到了第七 天 的 動 作 表 現 曲 線 圖 中 （ 圖 5 ）， 右 手 腕 關 節 動 作 幅 度 出 現 逐 漸持續上升的動作型態。. 圖 4 第一天右手腕關節 X 軸動作型態 23.
(32) 第四章 結果與討論. 圖 5 為第七天右手腕關節 X 軸動作型態. （二）右手腕關節 Y 軸動作型態 圖 6、 圖 7 為 實 驗 參 加 者 的 第 一 天 與 第 七 天 運 鈴 練 習 的 右 手 腕 關 節 Y 軸 位 移 動 作 曲 線 圖。實 驗 資 料 擷 取 鈴 放 置 地 面 從右側準備牽拉至左側開始上下牽拉運鈴動作，故圖 6 為第 一天右手腕關節 Y 軸動作，從圖 6 動作曲線圖中，腕關節動 作於開始階段呈現明顯的大幅度偏移情況，所花費的動作時 間也較長，但從圖 5 為第七天的動作曲線圖觀察到，從準備 階段到上下牽拉階段的腕關節偏移幅度明顯的縮小，所花費 的動作時間也明顯減少。. 24.
(33) 第四章 結果與討論. 圖 6 第一天右手腕關節 Y 軸動作型態. 圖 7 第七天右手腕關節 Y 軸動作型態. （三）右手腕關節 Z 軸動作型態 圖 8、 圖 9 為 實 驗 參 加 者 的 第 一 天 與 第 七 天 運 鈴 練 習 的 右 手 腕 關 節 Y 軸 位 移 動 作 曲 線 圖。從 圖 8 為 第 一 天 腕 關 節 的 動作曲線圖中，在上下牽拉階段動作曲線圖顯示腕關節動作 呈現少次數的上下起伏波動的動作曲線，直到圖 9 為第七天 25.
(34) 第四章 結果與討論. 腕關節動作曲線圖顯示，腕關節動作不但在準備階段動作使 用時間減少外，到了上下牽拉階段的動作也出現穩定的動作 型態。. 圖 8 第 一 天 右 手 腕 關 節 Z 軸 動 作 型 態. 圖 9 第七天右手腕關節 Z 軸動作型態. 26.
(35) 第四章 結果與討論. 二、左手腕關節動作表現特徵 （一）左手腕關節 X 軸動作型態 圖 10、 圖 11 為 實 驗 參 加 者 的 第 一 天 與 第 七 天 運 鈴 練 習 的 左 手 腕 關 節 X 軸 動 作 位 移 曲 線 圖 。 圖 10 為 第 一 天 腕 關 節 的動作曲線圖顯示，左手腕關節動作在準備階段的時候就已 出 現 前 後 偏 移 的 情 況 ， 直 到 第 七 天 的 動 作 曲 線 圖 中（ 圖 1 1 ）， 顯示左手腕關節動作型態在準備階段變得較平順，到了上下 牽拉階段時才出現較穩定的動作。. 圖 10 第 一 天 左 手 腕 關 節 X 軸 動 作 型 態. 27.
(36) 第四章 結果與討論. 圖 11 第 七 天 左 手 腕 關 節 X 軸 動 作 型 態. （二）左手腕關節Ｙ軸動作型態 圖 12、 圖 13 則 為 實 驗 參 加 者 的 第 一 天 與 第 七 天 運 鈴 練 習 的 左 手 腕 關 節 Y 軸 動 作 位 移 曲 線 圖 。 圖 12 為 第 一 天 腕 關 節 的 動 作 曲 線 圖 顯 示 ， 左 手 腕 關 節 動 作 時 間 較 第 七 天 (圖 13) 動作時間長。. 圖 12 第 一 天 左 手 腕 關 節 Y 軸 動 作 型 態 28.
(37) 第四章 結果與討論. 圖 13 第 一 天 左 手 腕 關 節 Y 軸 動 作 型 態. （二）左手腕關節 Z 軸動作型態 圖 14、 圖 15 為 實 驗 參 加 者 的 第 一 天 與 第 七 天 運 鈴 練 習 的 右 手 腕 關 節 Y 軸 位 移 動 作 曲 線 圖 。 從 圖 14 的 動 作 曲 線 圖 顯 示 ， 腕 關 節 準 備 動 作 時 間 相 較 於 第 七 天 （ 圖 15） 的 準 備 動 作 時 間 長，在 圖 15 中 也 發 現，腕 關 節 動 作 逐 漸 出 現 規 律 的 運 動型態。. 圖 14 第 一 天 左 手 腕 關 節 Z 軸 動 作 型 態 29.
(38) 第四章 結果與討論. 圖 15 第 七 天 左 手 腕 關 節 Z 軸 動 作 型 態. 第二節、鈴的運動學參數變化 在鈴的運動學分析中，主要藉由鈴的旋轉角位移、角速 度、角加速度、切線速度、切線加速度及向心加速度峰值差 等運動學參數。為了有效率的呈現實驗結果，資料處理的部 分僅擷取每天練習歷程的第一筆資料與最後一筆資料進行統 計考驗。 從學習過程的角速度曲線中，比較扯鈴動作過程中鈴面 的角速度峰值變化，根據重複量數單因子變異數分析顯示， 學習初期的角速度峰值。找出角速度、角加速度的峰值及對 應的時間點，並計算出兩點速度峰值的時間差。在實驗過程 中 所 有 人 的 比 率 降 低 ， (0.81 at Session 3; 0.79 at Session 7; and 0.78 at Session 10)。 圖 16顯 示 在 第 三 次 練 習 階 段 ， 每 位 受試者的時間變項的平均時間比率的變異。其中兩組達顯著 差 異 ， 一 組 比 率 在 0.83(受 試 者 有 S1, S2,S4 and S8)， 和 另 一 組 比 率 在 0.80(S3, S5, S6 and S7)。 不 意 外 兩 組 間 的 平 均 休 止 30.
(39) 第四章 結果與討論. 比 率 達 顯 著 差 異 ， (t(6) = 9.18, p < 0.001,單 側 ,雙 側 T檢 定 )。 所 有 受 試 者 的 拋 球 的 循 環 時 間 (BCT)是 拋 球 和 接 球 的 手 部 循 環 時 間 (HCT)的 1.5倍 。 Shannon’s建 議 丟 球 雜 耍 依 照 程 式 執 行。 圖 17實 驗 採 用 單 因 子 重 複 量 數 變 異 數 分 析 ， 在 練 習 階 段 未 達 顯 著 差 異 ， (F(2, 14) = 1.72, p > 0.2)。 受 試 者 在 第 三 次 練 習 階 段 的 休 止 比 率 高 於 0.38， S3的 休 止 比 率 為 0.76， S1在 的 時 次 練 習 階 段 和 S3在 第 七 次 與 第 十 次 練 習 階 段 為 0.75(0.70 and 0.69,個 別 的 )。 角 速 度 和 角 加 速 度 的 循 環 時 間 的 3.7.10練 習 階 段 的 比 率 分 別 為 0.864.795 and 0.744. s子 重. 複 量 數 變 異 數 分 析 在 練 習 階 段 達 顯 著 差 異 F(2, 14) = 3.95, p < 0 . 0 5， 使 用 ( H S D ) 比 較 ， H C T 的 相 關 係 數 的 休 止 比 率 不 大 ( r = 0.58, p < 0.01, n = 24)。 這 樣 的 結 果 顯 示 出 鈴 的 速 度 峰 值 時 間差隨著練習而明顯增加，但到了最後一天則明顯降低，換 句話說，相較於練習初期，練習後期鈴面旋轉速度時間間格 變 大，動 作 出 現 由 小 動 作 型 態 的 現 象；但 到 了 練 習 後 期 街 段 ， 速度時間變慢，動作表現出現較大的動作型態。. 31.
(40) 第四章 結果與討論. 圖 16 鈴 的 速 度. 圖 17 學 習 過 程 速 度. 第三節、綜合討論 生物體動作的產生主要是個體本身、工作與環境等限制 的 交 互 作 用 的 影 響 ， T h e l e n e t a l .（ 1 9 9 3 ） 根 據 系 統 理 論 的 概 念 ， 解 釋 生 物 體 的 運 動 模 式 （ movement patterns） 的 學 習 與 發展過程，即動作的重新組織是從生物體週邊的生物力學訊 32.
(41) 第四章 結果與討論. 息 開 始 ， 通 過 生 物 體 的 運 動 器 官 （ organism） 與 週 邊 環 境 以 動態、共生的交互作用形式，是的中樞神經系統逐漸產生適 應。也就是說，動作發展的過程中，運動模式不僅僅是單純 的在腦部獨立工作、思考、記憶等，並命令運動器官完成動 作；而是運動器官經由外界環境的回饋與外立場交互作用等 因素，在混合於神經肌肉系統中。 本研究設計利用主要利用一週的連續性運鈴練習，將所 蒐集的參數資料分析操作時器材時的雙手關節角速度變化的 運動參數。主要目的在於學習扯鈴運鈴動作的雙手控制型態 是否會因為長期的練習造或經驗的累積進而造成動作技能的 獲得情形。從各關節角速度與動作表現曲線變異數的分析結 果中可以發現，在腕關節的變異性表現上無論是最大角速 度、角加速度、最小角速度三方面都大顯著差異。這也說明 了兩種機制：一是當初學動作時上肢動作因為沒有流暢性的 跟隨所以肘的自由度也隨之受到控制；二是腕關節在學習初 期與學習後期的動作表現尚達顯著差異。因此蘇聯學者 Bernstein（ 1967） 針 對 動 作 控 制 與 發 展 對 自 由 度 所 提 出 的 觀 念：控制了身體的自由度即掌握了動作控制、強調穩定性的 必要性及協同動作即為協調性的重要來源等三方面加以驗 證，肘、腕 關 節 在 扯 鈴 運 鈴 動 作 學 習 過 程 可 以 視 為 一 個 聯 結 ， 所以當腕關節動作穩定後其動作才能得到良好的控制效果。 在肘關節的角速度分析發現，肘關節最大角速度在學習 出其與學習後期並無差異，而在腕關節角速度方面，發現學 習初期與學習後期腕關節 Z 軸分向的控制影響最大，進而影 響了實驗參與者的動作行為產生改變。 本研究透過實驗參與者雙手上下運鈴的節奏性動作，在 33.
(42) 第四章 結果與討論. 探討學習的前、中、後階段的動作特徵，由實驗參與者每次 試作的結果顯示，在實驗參與者的運鈴動作練習中，出現初 期動作甚多的不穩定狀況，成功完成的次數也隨之降低，經 過多次練習後，進入成功運鈴次數逐漸提高，雙手動作較高 的 穩 定 情 況 。 可 以 發 現 上 肢 關 節 動 作 ， 如 同 B e r n s t e i n（ 1 9 6 7 ） 學者所提出的自由度的概念，動作初期會出現動節自由度的 動作特徵，經練習後逐漸轉變為釋放自由度的動作特徵。隨 著動作由一個不穩定階段到，進入完全穩定階段之間的漸入 穩定階段，為實驗參與者學習過程自我組織的一個關鍵期。 雖然實驗參與者進入了動作完成度較高的動作階段，可是仍 然經常性的出現完成度大幅下落的初期階段動作特徵，顯示 縱使是進入了穩定的高完成度階段，在個體限制、環境限制 或是工作限制的影響下，導致學習者均極易出現動作穩定性 退化的現象。. 34.
(43) 第五章 結論與建議. 第五章 結論與建議 旨在探討透過學習扯鈴運鈴動作的實驗，分析描述實驗參與 者的雙手協調動作自我組織動態系統變化的歷程。在研究中 以 7 名均無扯鈴運動經驗之高中或大專院校體育生為實驗參 與者，並觀察實驗參與者在各學習階段的雙手協調性動作發 展，及實驗參與者的動作獲得之間的相互關係。以下僅就研 究結果與討論中的發現提出結論，並針對未來後續相關研究 方向提出建議。. 第一節. 結論. 本研究透過三度空間高速攝影機分析的技術，紀錄所有 實驗參與者在學習扯鈴運動動作的動作行為表現。在學期初 期的運鈴動作表現中，檢證的所有實驗參與者的上肢動作差 異性，結果發現隨著練習次數的增加，扯鈴運鈴動作的速度 由快變慢、上肢動作的加速度由快轉慢、最大速度時間。但 在扯鈴運鈴的動作檢證中，發現雖然學習初期的動作關節活 動角度出現凍結自由度的特徵，到了學習後期上肢動作則由 凍結自由度轉為釋放自由度的特徵，進而影響了動作技能的 獲得情形。 而關於運鈴動作的上肢各關節角速度的研究中，發現肘 關節各項角速度運動學參數資料在學習初期與學習後期，都 沒有達到顯著差異，也就是肘關節動作對扯鈴運鈴動作均無 影響。. 35.
(44) 第五章 結論與建議. 第二節. 建議. 本 研 究 以 VICON 3D 影 像 分 析 系 統 收 集 動 作 參 數 資 料 ， 以 Nexus 軟 體 計 算 下 肢 各 項 參 數 運 動 學 與 動 力 學 資 料 。 研究結果與以往的自由度相關研究相似，本實驗使用關 節動作峰值的時間差作為觀察自由度變化的指標，是否影響 實驗結果，往後需深入進行驗證。因此，建議後續研究可增 加目標物，以利參與者能有更好的發揮。以上的問題，都是 可以建立在本研究基礎上，作為未來深入探討的方向。. 36.
(45) 引用文獻. 引用文獻 一、 中文部份 張 春 興 （ 1 9 8 9 ）。 張 氏 心 理 學 辭 典 。 台 北 市 ： 東 華 。 成 戎 珠 （ 1 9 9 4 ）。 動 作 發 展 新 理 論 ： 動 力 系 統 理 論 之 介 紹 。 中. 華 物 療 誌 ， 1 9 （ 1 ）， 8 8 - 9 7 。 黃 鱗 棋 、 卓 俊 伶 （ 1998） 。 關 節 自 由 度 對 間 斷 動 作 表 現 的 影 響 ： 個 案 研 究 。 體 育 學 報 ， 25， 229-237。 陳 重 佑 ，陳 帝 佑（ 2 0 0 4 ） 。動 態 系 統 理 論 在 動 作 行 為 學 之 應 用 。. 彰 化 師 大 體 育 學 報 ， 4， 53-65。 劉 有 德 （ 2 0 0 8 ）。 動 作 技 能 學 習 。 台 北 市 ， 禾 楓 。 胡 明 霞 （ 2 0 0 9 ）。 動 作 控 制 與 動 作 學 習 。 台 北 市 ， 金 名 。 張 國 華 （ 2 0 1 0 ）。 環 境 限 制 下 投 擲 準 確 性 的 自 由 度 效 應 。 未 出 版之碩士論文，國立彰化師範大學，彰化市。 劉 盈 君 ， 楊 梓 楣 （ 2009） 。 關 節 自 由 度 限 制 引 致 飛 鏢 投 擲 表 現 之 改 變 。 大 專 體 育 學 刊 ， 11， （ 2） ， 47-56. 37.
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(49) 引用文獻. （ Ed.） ,Human motor behavior: An introduction（ pp. 239-252） . Hillsdale, NJ: Lawrence Erlbaum.. 41.
(50) 附錄. 附錄一 實驗參加者同意書. 首先非常感謝你志願參與本次的實驗研究，所填寫之相 關資料僅提供學術研究時使用及參考，絕對保密並不做其他 用途，本次所要研究的主題是「扯鈴運鈴動作學習的雙手協 調 」， 為 使 實 驗 進 行 順 利 並 求 得 正 確 的 實 驗 結 果 ， 請 配 合 以 下 說明事項： 1. 施 測 日 期 ： 101 年 2 月 6 日 至 101 年 2 月 12 日 2. 集 合 時 間 ： 晚 上 9 點 30 分 3. 集 合 地 點 ： 國 立 臺 灣 體 育 學 院 體 操 館 4. 因 實 驗 所 需 ， 每 位 實 驗 參 與 者 當 天 需 穿 著 貼 身 背 心 。. 而為瞭解你的健康狀況，煩請填寫運動安全問卷： 1. □是. □否. 你時常到保健中心接受治療嗎？. 2. □是. □否. 你的手部曾經扭傷過而目前造成不便嗎？. 3. □是. □否. 你的其他身體部位曾經動過手術和受過嚴重外 傷嗎？. 4. □是. □否. 有上述未提到而不能參加運動的原因嗎？. ～感謝您的真誠協助和參與～ 國立臺灣體育學院體育研究所 指導教授 研. 究. 生. 冉茂萍. 42. 陳重佑. 博士.
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