穿著不同運動鞋左右側併步之生物力學分析

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(1)國立臺灣師範大學運動與休閒學院體育學系碩士學位論文. 穿著不同運動鞋左右側併步之生物力學分析. 研究生：藍偉倫指導教授：蔡虔祿. 中華民國 103 年 7 月中華民國臺北市 1.

(2) 穿著不同運動鞋左右側併步之生物力學分析 2014 年 7 月研究生：藍偉倫指導教授：蔡虔祿摘要敏捷性一直是運動中扮演著一個非常重要的角色，故大學術科考試 20 秒左右側併步為測試敏捷性的考試項目，本研究的研究對象為 8 名高中體育班學生，研究目的在測試穿著排球鞋、桌球鞋、慢跑鞋及拔河鞋做 5 秒左右側併步時的各動作分期時間參數、推蹬測力板時間、各動作分期下肢關節的角度及角速度、身體重心位置與移動速度的關係及推蹬測力板時下肢作用力情形。儀器方面透過 Vicon 高速攝影機及兩塊 Kistler 測力板進行資料的蒐集，將所得的資料利用 Vicon Nexus 及 Visual 3D 軟體進行分析，統計軟體使用 SPSS12.0 版進行分析，統計方法使用無母數弗里曼二因子等級變異數分析進行統計考驗，顯著水準定為 α=.05。結果發現在各個動作分期中只有在推蹬期的時間達顯著差異，排球鞋在推蹬期的時間、推蹬測力板時間及連續十次的動作時間都明顯比慢跑鞋來的短，而在其他動作分期中並未達顯著差異，故在連續十次的動作時間上，穿著不同運動鞋在推蹬期的作用時間上扮演著重要的角色。在關節角度上穿著不同運動鞋在角度變化上均未達顯著性差異，但是在關節角速度上可以發現穿著排球鞋比穿著慢跑鞋在第一步推蹬期、第五步推蹬期及第七步推蹬期上達顯著差異。在動作中的重心位移雖然在各動作分期中沒有達到顯著差異，但是從前兩步及前四步的運動重心水平位移情形與動作時間的關係圖可以看出，當身體重心水平位移越小，就有越短的動作時間。因此在日後的 20 左右側併步的考試中，考生可以嘗試穿著排球鞋與桌球鞋，而在練習時盡可能將身體重心靠近中心線，避免身體重心水平位移過大，以提升運動表現。. 關鍵詞：5 秒左右側併步、運動鞋、敏捷性 i.

(3) Biomechanical Analysis of Wearing Different Sport Shoes Side-Step Movements July, 2014 Author: Lan, Wei-Lun Advisor: Tsai, Chien-Lu. Abstract Agility plays an important role at exercise. Twenty seconds side-step is the one of the items in exercise test. Eight senior high school students in the Physical Education Class served as the participants. The purpose of this study was to test wearing different sports shoes such as volleyball shoes, table-tennis shoes, running shoes, the Tug of war shoes and barefoot to do 5 seconds side-step to compare its movement time, time to touch force plates, angle and angle speed of knee joint and hip joint, velocity of body COG and the GRF when touched the force plates. The kinematic variables were captured by the VICON Motion Capture System （250Hz）. The ground reaction forces（GRF） data were collected by three KISTLER force plates（1000Hz）. The Visual 3D and the Vicon Nexus 1.81 software were used to analyze the kinematic and kinetic data of side-step.All the parameters were tested by Friedman two-way analysis of variance nonparametric statistical test by SPSS 12, the significant level was atα ＝.05.The results showed that there was a significant difference during the period of leg push off session. We found that wearing volleyball shoes was faster than wearing the running shoes, there were the shorter movement time, shorter the time to touch force plates and greater push off force. The less COG displacement showed the shorter movement time. We recommend that the students can try to wear volleyball shoes and table-tennis shoes to participate the examine test. The students should try to shorten the COG horizontal displacementto reduce the movement time of the side-step.. Key words: five seconds side-step, sport shoes, agility. ii.

(4) 謝誌從碩士一年級到碩士班畢業，三年的時間一下子就過去了，在一、二年級的修課當中學到了很多體育相關的知識，當然與大學時候最大不同是在研究所學習到的問題解決能力，在整個研究過程當中，遇到了許許多多的問題，包含一開始對器材的不熟悉，以及對分析軟體的陌生感，當時覺得無比恐慌與迷惘，甚至害怕自己畢不了業，但是在學長學弟的協助之下，總算一一的把問題排除，真的很感謝孟哲學弟與尹彰學長對我的幫助，讓我覺得在研究過程中一個團隊的重要性，透過團隊的分享與幫助往往可以讓事情事半功倍，而且可以發現自己的盲點所在，雖然在職班必須利用下班時間上課與做研究，在過程當中當然是辛苦的，但到了畢業前回過頭來看卻是充實而且踏實，當初在考研究所前還在猶豫要不要考師大，因為一直聽人家說師大很硬，但是進來之後卻發現只要認真的依照該做的時間做完所應該做的事，有問題立即解決，整個過程一點也不辛苦，甚至覺得做研究是一件很有趣的事情，所以選擇師大是當時所做的最成功的決定，當然還是要感謝班上的所有同學，即使班上的同學所選的領域與指導教授或許都不盡相同，但是最重要的是，我們同學彼此之間都會互相提醒甚麼時間要做甚麼事情，當有人進度落後時會鼓勵落後的人趕緊跟進，除了幾位同學因為其他因素無法順利畢業外，大家都可以照著自己的步伐完成自己的學業，也真的很感謝我們的班導師卓俊伶老師從我們入學的一開始就一直對我們叮嚀與關心要我們認真積極，一直鞭策我們前進，並且很樂意的幫我們解決任何的問題，這點是我們大家都看的到的用心。當然最感謝的還是蔡虔祿老師在我有問題時可以馬上的替我排除，讓我在學習的同時可以很安心的做研究，可以讓我在整個過程當中順利地朝著正確的方向前進，一旦發現錯誤，老師也會提醒我的問題所在，讓我可以在問題發生前就預先排除，使我整個論文寫作上進行的很順利，另外也感謝兩位口委老師，相子元老師及何維華老師在口試當中給我更多更好的寶貴意見，讓我對自己在面對問題時有了另一種層面的看法，當然有太多的感謝講不完，最後還是謝謝系上所有的老師、學長姐及學弟妹，希望在未來的日子裡大家在學業及工作上可以事事順心. 下臺一鞠躬 iii. 偉倫. 2014/07.

(5) 目次. 中文摘要.....................................................................................................................................i 英文摘要（Abstract）...............................................................................................................ii 謝誌 ........................................................................................................................................iii 目次 .........................................................................................................................................iv 表次 .........................................................................................................................................vi 圖次 ..........................................................................................................................................x. 第壹章緒論 .......................................................................................................................1 第一節研究背景與動機.................................................................................................1 第二節研究目的 ...........................................................................................................3 第三節研究假設 ...........................................................................................................3 第四節研究範圍與限制 ...............................................................................................4 第五節名詞操作性解釋.................................................................................................5. 第貳章文獻探討 .............................................................................................................7 第一節肌力與敏捷性關係之相關文獻.........................................................................7 第二節運動平衡與重心對敏捷的影響性.................................................................. 11 第三節運動鞋在運動中的重要性.............................................................................. 12 第四節文獻總結 ........................................................................................................ 15. 第參章研究方法與步驟...............................................................................................16 第一節研究對象...........................................................................................................16 iv.

(6) 第二節實驗時間與地點 .............................................................................................16 第三節實驗儀器及設備...............................................................................................16 第四節研究架構...........................................................................................................19 第五節實驗場地配置 .................................................................................................20 第六節實驗流程 .........................................................................................................22 第七節資料蒐集與處理 .............................................................................................27 第八節統計分析 .........................................................................................................27. 第肆章結果 .....................................................................................................................28 第一節時間參數 .........................................................................................................28 第二節關節角度、角速度參數...................................................................................42 第三節運動重心參數 .................................................................................................64 第四節動力學參數 .....................................................................................................74. 第伍章結論與建議........................................................................................................87 引用文獻 .............................................................................................................................88 附錄一 .................................................................................................................................... 91. v.

(7) 表次. 表1-1 102學年度大學術科考試鞋款統計表 ...................................................................…4 表3-1 側併步測驗方式.........................................................................................................24 表3-2 反光球標記位置表.................................................................................................... 25 表4-1 啟動期所經歷的時間差異分析表............................................................................ 28 表4-2 第一步右側推蹬期差異分表.................................................................................... 29 表4-3 第一步右側回復期差異分析表................................................................................ 29 表4-4 第二步左側移動期差異分析表................................................................................ 30 表4-5 第五步右側推蹬期差異分析表................................................................................ 30 表4-6 第五步右側回復期差異分析表................................................................................ 31 表4-7 第六步左側移動期差異分析表................................................................................ 31 表4-8 第七步左側推蹬期差異分析表................................................................................ 32 表4-9 第七步左側回復期差異分析表................................................................................ 32 表4-10 十次左右側併步差異分析表.................................................................................... 33 表4-11 啟動步慣用腳推蹬測力板時間差異分析表............................................................ 34 表4-12 第一步右側回復期非慣用腳推蹬測力板時間差異分析表.................................... 34 表4-13 第一步右側推蹬期慣用腳推蹬測力板時間差異分析表........................................ 35 表4-14 第二步左側移動期慣用腳推蹬測力板時間差異分析表........................................ 35 表4-15 第五步右側推蹬期慣用腳推蹬測力板時間差異分析表.........................................36 表4-16 第五步右側回復期非慣用腳推蹬測力板時間差異分析表.....................................36 表4-17 第六步左側移動期慣用腳推蹬測力板時間差異分析表.........................................37 表4-18 第七步左側推蹬期非慣用腳推蹬測力板時間差異分析表.....................................37 表4-19 第七步左側回復期非慣用腳推蹬測力板時間差異分析表.....................................38 表4-20 第一步慣用腳、第五步慣用腳及第七步非慣用腳推蹬期差異分析表..................38 vi.

(8) 表4-21 第一步慣用腳、第五步慣用腳及第七步非慣用腳推蹬時間差異分析表.............39 表4-22 啟動步慣用腳膝關節最大彎曲角度.........................................................................42 表4-23 第一步右側推蹬期慣用腳最大彎曲角度.................................................................42 表4-24 第一步右側回復期非慣用腳膝關節最大彎曲角度.................................................43 表4-25 第二步左側移動期慣用腳膝關節最大彎曲角度.....................................................43 表4-26 第五步右側推蹬期慣用腳最大彎曲角度.................................................................44 表4-27 第五步右側回復期非慣用腳最大彎曲角度.............................................................44 表4-28 第六步左側移動期慣用腳最大彎曲角度.................................................................45 表4-29 第七步左側推蹬期非慣用腳最大彎曲角度.............................................................45 表4-30 第七步左側回復期慣用腳膝關節最大彎曲角度.....................................................46 表4-31 啟動步慣用腳髖關節最大彎曲角度.........................................................................46 表4-32 第一步右側推蹬期慣用腳髖關節最大彎曲角度.....................................................47 表4-33 第一步右側回復期非慣用腳髖關節最大彎曲角度.................................................47 表4-34 第二步左側移動期慣用腳髖關節最大彎曲角度.....................................................48 表4-35 第五步右側推蹬期慣用腳髖關節最大彎曲角度.....................................................48 表4-36 第五步右側回復期非慣用腳髖關節最大彎曲角度.................................................49 表4-37 第六步左側移動期慣用腳髖關節最大彎曲角度.....................................................49 表4-38 第七步左側推蹬期非慣用腳髖關節最大彎曲角度.................................................50 表4-39 第七步左側回復期慣用腳髖關節最大彎曲角度.....................................................50 表4-40 啟動步慣用腳膝關節最大角速度.............................................................................51 表4-41 第一步右側推蹬期慣用腳膝關節最大角速度.........................................................51 表4-42 第一步右側回復期非慣用腳膝關節最大角速度.....................................................52 表4-43 第二步左側移動期慣用腳膝關節最大角速度.........................................................52 表4-44 第五步右側推蹬期慣用腳膝關節最大角速度.........................................................53 表4-45 第五步右側回復期非慣用腳膝關節最大角速度.....................................................53 表4-46 第六步左側移動期慣用腳膝關節最大角速度.........................................................54 vii.

(9) 表4-47 第七步左側推蹬期非慣用腳膝關節最大角速度.....................................................54 表4-48 第七步左側回復期慣用腳膝關節最大角速度.........................................................55 表4-49 啟動步慣用腳髖關節最大角速度.............................................................................55 表4-50 第一步右側推蹬期慣用腳髖關節最大角速度.........................................................56 表4-51 第一步右側回復期非慣用腳髖關節最大角速度.....................................................56 表4-52 第二步左側移動期慣用腳髖關節最大角速度.........................................................57 表4-53 第五步右側推蹬期慣用腳髖關節最大角速度.........................................................57 表4-54 第五步右側回復期非慣用腳髖關節最大角速度.....................................................58 表4-55 第六步左側移動期慣用腳髖關節最大角速度.........................................................58 表4-56 第七步左側推蹬期非慣用腳髖關節最大角速度.....................................................59 表4-57 第七步左側回復期慣用腳髖關節最大角速度.........................................................59 表4-58 第一步慣用腳、第五步慣用腳及第七步非慣用腳膝關節角度差異分析表..........60 表4-59 第一步慣用腳、第五步慣用腳及第七步非慣用腳髖關節角度差異分析表..........60 表4-60 第一步慣用腳、第五步慣用腳及第七步非慣用腳膝關節角速度差異分析表......61 表4-61 第一步慣用腳、第五步慣用腳及第七步非慣用腳髖關節角速度差異分析表..... 61 表4-62 啟動步最低重心高度差異分析表.............................................................................64 表4-63 第一步推蹬期最低重心高度差異分析表.................................................................65 表4-64 第一步回復期最大重心高度差異分析表.................................................................65 表4-65 第二步移動期最大重心高度差異分析表.................................................................66 表4-66 第五步推蹬期最低重心高度差異分析表.................................................................66 表4-67 第五步回復期最大重心高度差異分析表.................................................................67 表4-68 第六步移動期最大重心高度差異分析表.................................................................67 表4-69 第七步推蹬期最低重心高度差異分析表.................................................................68 表4-70 第七步回復期最大重心高度差異分析表.................................................................68 表4-71 第一步推蹬期最大水平位移差異分析表.................................................................69 表4-72 第五步推蹬期最大水平位移差異分析表.................................................................69 viii.

(10) 表4-73 第七步推蹬期最大水平位移差異分析表.................................................................70 表 4-74 第一步慣用腳、第五步慣用腳、第七步非慣用腳推蹬期重心高度差異分析表 70 表4-75 第一步慣用腳、第五步慣用腳、第七步非慣用腳推蹬期重心水平位移分析表.....71 表4-76 啟動步慣用腳的水平推蹬作用力差異分析表.........................................................74 表4-77 第一步右側推蹬期慣用腳的水平推蹬作用力差異分析表.....................................75 表4-78 第一步右側回復期慣用腳水平推蹬作用力差異分析表.........................................75 表4-79 第二步左側移動期慣用腳水平推蹬作用力差異分析表.........................................76 表4-80 第五步右側推蹬期慣用腳的水平推蹬作用力差異分析表.....................................76 表4-81 第五步右側回復期非慣用腳的水平推蹬作用力差異分析表.................................77 表4-82 第六步左側移動期慣用腳的水平推蹬作用力差異分析表.....................................77 表4-83 第七步左側推蹬期慣用腳的水平推蹬作用力差異分析表.....................................78 表4-84 第七步左側回復期慣用腳的水平推蹬作用力差異分析表.....................................78 表4-85 啟動步慣用腳的垂直推蹬作用力差異分析表.........................................................79 表4-86 第一步右側推蹬期慣用腳的垂直推蹬作用力差異分析表.....................................79 表4-87 第一步右側回復期非慣用腳的垂直推蹬作用力差異分析表.................................80 表4-88 第二步左側移動期慣用腳的垂直推蹬作用力差異分析表.....................................80 表4-89 第五步右側推蹬期慣用腳的垂直推蹬作用力差異分析表.....................................81 表4-90 第五步右側回復期非慣用腳的垂直推蹬作用力差異分析表.................................81 表4-91 第六步左側移動期慣用腳的垂直推蹬作用力差異分析表.....................................82 表4-92 第七步左側推蹬期慣用腳的垂直推蹬作用力差異分析表.....................................82 表4-93 第七步左側回復期慣用腳的垂直推蹬作用力差異分析表.....................................83 表4-94 啟動步至最大地面反作用力時之內側腳最大水平發力率差異分析表.................83 表4-95 第一步慣用角、第五步慣用腳、第七步非慣用腳水平推蹬作用力差異分析表..84 表4-96 第一步慣用角、第五步慣用腳、第七步非慣用腳垂直推蹬作用力差異分析表..84. ix.

(11) 圖次. 圖1-1 側併步動作分期...........................................................................................................6 圖1-2 關節角度說明圖...........................................................................................................6 圖2-1 桌球併步動作圖...........................................................................................................8 圖3-1 外線高速攝影機.........................................................................................................17 圖3-2. L-frame........................................................................................................................17. 圖3-3 T-wand.........................................................................................................................17 圖3-4 kistler測力板...............................................................................................................17 圖3-6 拔河鞋.........................................................................................................................18 圖3-7 排球鞋.........................................................................................................................18 圖3-8 桌球鞋.........................................................................................................................18 圖3-9 慢跑鞋.........................................................................................................................18 圖3-10 研究架構圖.................................................................................................................19 圖3-11 場地配置圖.................................................................................................................20 圖3-12 蒙多跑道黏貼位置圖.................................................................................................21 圖3-13 蒙多跑道黏貼圖.........................................................................................................21 圖3-14 受試者站立位置圖.................................................................................................... 21 圖3-15 邊線光球擺放位置圖................................................................................................ 21 圖3-16 實驗流程圖.................................................................................................................22 圖3-17 側併步動作流程圖.....................................................................................................24 圖3-18 ViconPlugingait Model 反光求黏貼位置圖.......................................................... 26 圖4-1 前兩步身體重心高度與移動速度變化圖.................................................................72 圖4-2 前兩步身體重心水平位移與移動速度變化圖.........................................................72 圖4-3 前四步身體重心水平位移與移動速度變化圖.........................................................72 x.

(12) 第壹章. 第一節. 緒論. 研究背景與動機. 對大多數的運動員而言，敏捷性是一項相當重要的運動能力，甚至是決定勝負的關鍵所在，例如，籃球的運球過人、拳擊的閃身攻擊、桌球的移動步法等，都需要具備有良好的敏捷能力，才能將技術有效的發揮。而敏捷性能力和肌力、反應時間、速度、爆發力以及協調性有密不可分的關係，甚至可以說是這些基本運動能力的綜合表現。身體可以快速的改變位置以及迅速的轉換方向的能力就將之稱為敏捷性，最常見的敏捷性特性主要包含起動、急停、迅速改變方向等三個過程，因此，我們在做運動訓練中，變換方向一直是非常重要的因素，缺乏這一種因素，我們往往把敏捷性誤當成速度，而沒辦法代表敏捷性，所以在速度與敏捷性的訓練方法往往會造成訓練上的混淆（蘇琮筆、李恆儒，2009）。敏捷性在運動場上扮演一個非常重要的角色，例如一個足球員，如果他具有優異的敏捷性，則他可以及時移動預防進攻方帶球過人，反之則可以躲過對方防守持續進攻；又如拳擊選手，有好的敏捷性，可以躲過對方的攻擊並在最短的時間內完成攻擊的動作，如前世界拳王泰森在重量級拳擊界身材算是小號的，但往往能夠擊敗大個子選手，憑藉著就是腳步的快速移動以及方向的變換，讓對手無法準確的攻擊到他，進而進行防守反擊，讓他成為重量級拳擊界最強的選手之一。大學術科考試所要測驗的是考生的瞬發力、肌耐力、速度、心肺功能及敏捷性，其中20秒左右側併步是針對敏捷性所測的項目，這種測驗方式是要在20秒內在間隔1.2M(女生1M)的三條白線中左右做跨步移動。反覆側併步主要是測驗考生在移動時腳推蹬時的力量，然而下肢推蹬力的大小則可能會與個體踝關節、膝關節及髖關節的肌力與功能有關，因為人體的急停、起動、快速轉變方向等動作，皆需藉由動作肌群主動收縮來產生力量，才能有較佳之反應表現。而在所有的運動項目中都有其適合該運動項目之鞋子，在大學20秒左右側併步運動中，考生使用各式各樣的鞋子，包含慢跑鞋、籃球鞋、羽球鞋、桌球鞋以及室內拔河鞋等皆有人使用，而本實驗針對全國26所高中501個學生樣本進行問卷調查，發現桌球鞋、排 1.

(13) 球鞋、慢跑鞋這三種鞋款最多人使用，因此想藉由實驗測試去了解穿著不同鞋款之下肢運動學參數，到底穿著不同類型的鞋子如何去影響下肢關節的角度、角速度與角加速度的變化。在所有的敏捷性運動中，身體方向變換的平衡能力與身體重心的移動速度扮演著關鍵的角色，而身體重心在變換方位的同時，想增加敏捷速度就得增加下肢的推蹬力量以及減少下肢與地面的夾角，所以在穿著不同鞋子在測驗時如果可以增加下肢的推蹬力量勢必可以增加其運動的敏捷速度，而根據問卷調查最多使用的鞋子為桌球鞋，桌球運動也是一向重視敏捷性特性的運動之一，雖然隨著不同的承辦學校在考試的地點上會有所變化，有的場地使用木地板材質有的使用蒙多跑道地墊材質，不同的地面材質與鞋接觸時，接觸面的磨擦係數會有所不同。不同的鞋底跟地面產生的摩擦力不同，較大的摩擦力可以有效的加速度並可以在必要及時減速，另一方面摩擦力也會減少作用於人體的最大負荷以預防生理上的疼痛和受傷。物體和表面接觸時會有力作用在物體上，在垂直面上會有一個分力，而當物體沿著表面移動時，也會有一個水平的力，此平行的分力就是摩擦力。有些時候我們會用盡各種方法去減低摩擦力，以提升運動的效能，例如高科技泳裝為了求進步，則不斷地減少泳裝與水的磨擦係數，以提升比賽成績。然而許多運動中卻是以增加摩擦力作為提升運動表現的一種手段。例如我們在跑百米時穿著釘鞋可以增加與地面的摩擦力，方便於我們肌肉施力，讓我們有效的功，以提升運動表現，另外在桌球運動當中，我們會一直快速步的改變方位，如果沒有穿著止滑功能好的鞋則可能因為摩擦係數太低造成還來不及改變方向時，原來方向的力量大於鞋子與地面的最大靜摩擦力，形成滑倒的現象。舉凡日常生活中許多大大小小的事物都與摩擦力有關係，例如機械的運作，為了減低磨損會增加機油，減少摩擦力提升機械效能，而有些起降機透過大小齒輪增加摩擦力去達成像要的目的。所以在運動中摩擦力是缺一不可的要素，如何有效的運用摩擦力就可以有效的提升運動表現。. 2.

(14) 第二節研究目的本研究的目的是在比較穿著排球鞋、桌球鞋、慢跑鞋、拔河鞋及赤腳在做5秒左右來回側併步之下肢生物力學參數的探討，所研究的生物力學參數如下：一、運動學參數： (一)、側併步各動作分期（啟動期、推蹬期、回復期、移動期）的時間參數。 (二)、動作過程中重心的高度及水平的移動距離。 (三)、各分期動作的膝關節及髖關節的角度及角速度。 (四)、各分期動作過程中的下肢推蹬測力板的時間。二、動力學參數： (一)、穿著不同鞋子在測驗時推蹬期推蹬於測力板的反作用力。 (二)、動作過程中測力板的垂直、水平的作用力。 (三)、啟動過程中至測力板達最大反作用力時的最大發力率三、第一步慣用腳、第五步慣用腳、第七步非慣用腳的比較. 第三節研究假設一、穿著不同的鞋款及赤腳做左右來回側併步，在下肢運動學參數包含膝關節、髖關節在角度、角速度有明顯的差異二、在做左右來回側併步，身體重心愈能保持在垂直與水平線上，有較快的敏捷速度。三、穿著不同類型之運動鞋在做左右側併步時，在測力板上的反作用力有明顯差異。四、穿著不同鞋款測試時在與測力板地面接觸時的時間上有明顯差異. 3.

(15) 第四節研究範圍與限制一、研究對象本研究受試者是以高中體育班 8 名男性選手為對象，每位受試者都具有 3 年以上校隊訓練的經驗，且受試者皆將參加 103 年大學體育術科考試，最後在最近半年內沒有下肢運動傷害者。而在運動鞋的選用上，選用本次大學術科考試中最多人穿著之鞋款前三名進行測試，本次運動鞋是根據今年大學術科考試的學校隨機抽取 26 所高中進行調查調查樣本數為 501 人，以下為鞋款穿著數量統計：表 1-1 102 學年度大學術科考試鞋款統計表室內鞋款. 桌球鞋. 排球鞋. 慢跑鞋. 羽球鞋. 室內網球鞋. 足球鞋數量. 118. 101. 85. 66. 47. 籃球鞋拔河鞋. 42. 27. 15. 二、研究限制（一）、本研究以體育班男子選手為受試者，探討左右側併步運動對於下肢動力、敏捷能力與專項技術速度之影響，故研究的結果僅能做為大學術科考試訓練之參考，是否真的與實際運動場上的敏捷性有直接關係仍需更進一步探討。（二）、在實驗當中很難得知選手是否已盡全力，測試者僅能口頭方式告知受試者測驗時務必盡全力，以免造成測驗時的誤差。（三）、在做實驗同時僅能告知受試者測驗前一天不能做激烈運動，不同選手每天的身體活動方式不同，不能確切得知受試者前一天的活動內容。（四）、本實驗因測力板單塊大小不夠大，故採用兩塊側力板進行測試，可能會影響動作範圍，故在動力學數據上僅能採用踩踏成功的數據。 (五)、實驗的場地並非真正的測驗場地，而且術科考試隨著承辦學校的改變測驗場地的地面材質也會有所差異，故實驗僅能盡可能的找到相似的材質地面做測試。 4.

(16) 第五節名詞操作性解釋一、敏捷能力：敏捷能力是身體迅速移動位置和快速改變方向的能力。本研究採用 5 秒左右來回側併步的次數多寡做為敏捷性的判斷依據。二、5 秒左右反覆側併步：受試者須左右跨越距離中線 1.2 公尺之白線，預備時受試者跨立於中線兩側，聞「開始」口令後自跨立之中線向右側併步至右腳跨過右線，即計 1 次，然後再向左側併步回跨於中線，計 2 次，繼續向左側併步至左腳跨過左線，計 3 次，再向右側併步回跨過中線，計 4 次，依序反覆進行（測驗時亦得自跨立之中線向左側步開始）。但在雙腳移動的過程中，任何一隻腳都不能碰觸到平行線，否則該次不予計算。三、內側腳：往右側移動左腳為內側腳，往左側移動右腳為內側腳。四、外側腳：往右側移動右腳為外側腳，往左側移動左腳為外側腳。五、慣用腳非慣用腳：本研究慣用腳為左腳非慣用腳為右腳。六、啟動期：左腳往右側啟動至外側腳跨越邊線著地步這段期間。(圖 1-1) 七、推蹬期：外側腳跨越邊線著地至外側腳離開地面這段期間。(圖 1-1) 八、回復期：外側腳離開地面至兩隻腳同時回到測力板這段期間。(圖 1-1) 九、移動期：從回復期移動至下一個推蹬期這段期間七、髖關節角度(The Angle of Waist Joint)：軀幹、髖關節與膝關節所形成之夾角。(圖 1-2) 八、膝關節角度(The Angle of Knee Joint)：髖關節、膝關節、踝關節所形成之夾角。(圖 1-2) 5.

(17) 九、踝關節角度(The Angle of ankle Joint)：膝關節、踝關節與腳掌所形成之夾角。(圖 1-2)。. 下蹲期. 啟動期. 移動期. 推蹬期. 恢復期圖 1-1 側併步動作分期. 髖關節角度. 踝關節角度. 膝關節角度圖 1-2 關節角度說明圖. 6.

(18) 第貳章. 文獻探討. 本章共分為三小節，第一節主要搜集有關影響敏捷能力之相關文獻；第二節針對身體重心與平衡在運動所扮演的角色為何；第三節是穿著不同鞋子在運動時的重要性；第四節為文獻總結。. 第一節敏捷性能力一、肌力與敏捷性的定義：敏捷性指的是身體在不失去正常平衡的情況之下，能夠迅速移動與進行方向轉換至正確的位置，而在運動中方位的改變又包含了全身性的與部分肢體的改變（Baechle, 1994; Kent,2006）。Sheeppard& Young（2006）提到，敏捷是當面對到一個外在刺激時，可快速做出速度與方位改變的全身性動作，而敏捷性和肌力、反應時間、速度、協調性有很高的相關性。二、敏捷性在運動中的重要性：在運動當中，敏捷性是一種很重要且影響比賽勝負的重要因素。呂昭正（2004）等指出在格鬥比賽當中，敏捷性是一個影響比賽的重要因素，也只有具備了快速的敏捷能力，才能使運動員可以發揮全面性的技術表現。任何的球類運動技術層面再好也只能到達一個程度，如果再能搭配上快速的步伐和敏捷的身體狀態，一定可以贏得輕鬆，即使擁有普通技術的運動員，也可以透過身體的爆發力和敏捷移動的技巧，打敗對手。張家昌、李健美（2001）羽球在步伐的移動上，有以下幾種--墊步、併步、跨步、蹬步、跳步及走步等方式，至於何時運用則視擊球時身體重心的位置及擊球的時機，羽球的中心位置是選手步伐移動的中心，其移動的方向可再區分為前場右方角度、前場左方角度、後場右斜方角度、後場左斜方角度、中場右側及中場左側方向等各種不同擊球角度的移動步法，所有的步伐在比賽中都扮演著重要的角色，而步伐的變換跟每個人的下肢敏捷有很大的關係，因此針對個人下肢敏捷作測試可以當作該選手在比賽場上腳步移位的一種參考依據。McInnes, Carlson, Jones, & McKenna（1995）調查澳洲籃球聯盟一場48分 7.

(19) 鐘的比賽，在比賽的過程當中選手不斷的改變方位次數高達一千次，也就是每兩秒鐘選手就會改變一次身體的動作。有此可知選手在籃球比賽場上是需要不斷的變換方向的能力，引此也說明了敏捷性在籃球場上的重要性。美國國家籃球體能教練協會（National Basketball Conditioning Coaches Association [NBCCA]，1997）指出在籃球技能表現上一種作為優劣的區分，在於能否快速的以及有效率的移動身體方位，這也代表著運動員運動敏捷之優劣性。以下四種為結合防守與敏捷訓練的四種方法：（一）、全場米字型衝刺－滑步訓練（二）、協防－敏捷動作訓練（三）、反應與橫向移動練習（四）、中場團隊米字衝刺練習。以上這四種練習都是針對籃球運動在防守時所常用的練習方式，使選手在防守的同時增加移動的敏捷性（Adkins,Bain, Dreyer, & Starkey, 2007; NBCCA, 1997）。黃世安（2010）在桌球的比賽當中，下肢敏捷也是一個決定勝負之關鍵，沒有良好的下肢敏捷性，在桌球運動中是無法有效跟上對方之比賽節奏進而贏得勝利，在桌球運動中比賽會使用到的步伐有：一、單步；二、跨步；三、跳步；四、併步；五、交叉步；六、小碎步，其中併步動作為：如選手是往左邊移動那右腳先往左邊移動一小步，待右腳著地後左腳再往同方向移動，該動作的特點為身體不騰空，重心起伏小，很穩定，一般為進攻型選手或削球選手在左右移動時運用。. 球桌. 左 2 圖 2-1. 左. 右. 1. 左. 桌球併步動作圖. 8. 右.

(20) 三、敏捷性能力之相關研究陳佳慧、鞠欣馨與張家澤（2007）對20位女子足球選手進行分組，實驗組進行足球技術訓練與上下跳躍的增強訓練，而控制組則進行單純的足球訓練，整個練習過程持續 4週，每週練習3次，結果發現實驗組的下蹲跳（CMJ）與敏捷性有顯著的改善。黃義峰（2009）針對19名男子高中乙組籃球隊進行4週的增強式訓練，實驗組9位選手（平均年齡為15.3 ± 0.5歲平均身高為176.4 ± 4.1公分，平均體重為66.6 ± 6.8公斤），控制組為10位選手（平均年齡為16.1 ± 0.3歲，平均身高為173.9 ± 4.5公分，平均體重為 63.1 ± 3.4 公斤）。在4週的訓練之後可明顯的改善其敏捷性，實驗組的20秒反覆側併步次數顯著優於控制組（p <.05），而15m折返跑兩組間則無顯著差異。蘇仁福（1997）針對20位大專橄欖球選手進行跳躍式的增強式訓練，將20名選手分為實驗組10名選手，控制組10名選手，實驗組將進行8週，每週3次的增強式訓練，而控制組只接受單純的橄欖球技術訓練，在8週的訓練過後發現實驗組在的50m衝刺、立體前屈、立定三次跳、垂直跳、背肌力、折返跑、30秒仰臥起坐等基本體能皆有顯著提升，且優於控制組。吳志賢（2010）以28名大專優秀橄欖球選手為實驗對象，隨機分配為實驗組與控制組，接受8週，每週2次，低欄架、高欄架及木箱的跳躍訓練，經過八週訓練之後發現實驗組在10公尺快速衝刺進步0.23秒、垂直跳進步5.93公分、10公尺來回折返跑進步0.76 秒，在上述項目中均有顯著進步，研究發現增強式訓練能有效提升腿部肌力，因此可以提升橄欖球選手之速度、爆發力及敏捷性。 Vácziet al.（2013）對24名男性足球選手進行增強式訓練，將樣本分為兩組，訓練組與控制組，對訓練組進行為期6週每週2次的訓練，研究最後發現在高強度的衝擊雙腳跳與單腳跳，對於下肢爆發力、敏捷能力，在足球場上所需用到的體能條件速度、急停、變化方位及敏捷都是有莫大的幫助。陳浚良、劉兆達（2007）以16名排球選手為實驗對象，將實驗對象分為實驗組與控制組，實驗組經過10週，每週2次控量增速的被動反覆衝擊式肌力訓練，每次3組30秒，結果發現訓練過後的16名選手，在30公尺短距離衝刺9公尺來回折返跑皆呈現顯著的進 9.

(21) 步，因此本研究發現訓練之後無論是選手的肌力、速度、敏捷性及爆發力均有明顯的幫助。王泠、李鴻棋（2003）以20名籃球員為實驗對象，將20名籃球員分為兩組分別為實驗組10名，控制組10名，經過6週，每週2次的增強式訓練，結果發現訓練組在垂直跳高度、下蹲跳肌力、4點折返跑均達顯著進步，研究顯示垂直跳成績越好，縮短4點折返跑時間效果越明顯，因此增強式訓練可有效改善選手下肢敏捷與爆發力。蘇琮筆、李恆儒（2008）以15位大學羽球甲組選手做為受試對象，將這15名選手分為實驗組及控制組，實驗組接受為期8週的振動訓練，每週2次，實驗結果顯示經8週的振動訓練後，實驗組在羽球的專項步法敏捷性及10公尺折返跑的移動速度表現上皆有顯著差異。在敏捷性的運動過程中，包含了三個要素(起動、急停、快速改變方向)，我們如果有較好的肌肉力量或有較好的運動鞋則可以有效的對抗阻力，較好的肌肉爆發力可以快速地進行肌肉收縮，而產生較大的力量，增加移動速度，同時，如果搭配好的運動鞋可以有效的發揮肌肉力量以提升敏捷性。崔秀里（2001）指出在桌球的專項展現上由於ITTF 國際桌球總會將桌球直徑由原來的38mm改成40mm，目的是在使球飛行的速度變慢，造成選手在比賽時，增加相持球的機會，而在現今桌球運動技術中非常重視速度，如果可以增加身體肌力，則可以克服比賽過程中的移動阻力，有較佳的肌力代表可以迫使肌肉快速收縮，進而獲得較佳的速度，同時也提升了敏捷速度。除美惠（2011）以11名高中柔道運動員，使用敏捷梯訓練、跳繩訓練及敏捷梯與跳繩組合訓練，結果發現敏捷梯與跳繩組合訓練對於增加下肢動力與敏捷性效果最好，能夠快速的對抗外在阻力進而快速改變方向，以及穩定身體重心，提升運動表現。Erdil, Durusoy&Acar（1991）等人亦在研究中證實敏捷性在桌球運動項目中佔了一個非常重要的因素。Roetert, Garrett, Brown, &Camaione（1992）的研究可以使用敏捷性來評估網球選手的運動表現。 Cochrane &Stannard（2005）在針對全身性振動刺激對手握力、擺臂下蹲垂直跳、柔軟度之急性效果表現中，研究顯示振動訓練能增強牽張縮短循環的神經化，促進敏捷性的增進。綜合上述的文獻可以發現，任何的運動都脫離不了肌力與敏捷性，偏偏這兩者又有很高 10.

(22) 的相關性，諸多研究中可以發現要提升選手的敏捷能力多半都是靠著提升選手肌力來達成選手較佳的敏捷能力，很多的職業運動技術固然重要，但是體能往往是決定最後勝負的關鍵，以現今男子職業網壇，瑞士網球選手 Roger Federer 在 30 歲之後成績明顯走下坡，前球王山普拉斯及阿格西也是，最主要的原因就是體能走下坡伴隨著肌力與敏捷性的下降，導致無法維持球技的穩定性，造成成績下滑，所以諸多球類運動的黃金時期是在 25-30 歲之間，是因為此時同時擁有技術的全面性經驗及良好體能，因此究竟運動員的下肢肌力與敏捷性存在著何種關係就是我們一直想要探討的。. 第二節運動平衡與重心對敏捷的影響性一、平衡的定義：張至滿（1986）指出平衡分為兩種，一種為動態平衡一種為靜態平衡（stastic balance），所謂的靜態平衡是指我們維持身體姿勢的能力像是走鋼索，而大多數的運動中都比較強調動態的平衡（dynamic balance），因為大多數的運動都是動態進行而且是快速移動，動態平衡所扮演的角色是在高速運動的同時從一個位置移動到某一個位置身體所需的平衡能力。在諸多運動運動項目當中，運動時的身體重心與平衡占了一個非常重要的角色，重心平衡與敏捷也有著密不可分的關係，以籃球的防守動作來說，為了能夠快速跟上進攻方的腳步，必需要有良好的敏捷性與平衡能力，如果沒有良好的平衡能力，會造成即使跟上對方的第一步，在下一步對方改變方向的同時，就會被對方擺脫，甚至跌倒，因此平衡又是敏捷重要的影響因素。二、平衡與身體重心在運動中所扮演的角色：林聯華，相子元（2006）以12名高中生為測試對象（17±0.2歲），利用AMTI測力板，分析選手在做靜態防守時的穩定性測試，在研究腳底反作用力偏移量時顯示：當膝關節角度從90度到120度時偏移量與角度呈現負相關(-0.131)，從120度至140度時，偏移量與角度成現正相關(0.278)，當膝關節彎曲至120度時，其平均偏移半徑量為0.288公分；以單一樣本t檢定統計方式處理結果顯示：當膝關節彎曲至120度時，其重心偏移半徑量為最小，與其他五個角度的偏移半徑量達顯著差異(t=2.85, p=.036)，此為最能夠保持身體 11.

(23) 重心的平衡，做出防守準備姿勢的動作。蘇宥甯（2009）指出在排球運動中步法有滑步、跨步、側移步、交叉步及跑步五種步法，而在排球影響移動速度因素之一為身體重心變換快慢能力，因此在技術上應降低身體重心以求身體能快速移動。林竹茂《排球基本技術動作生物力學分析》指出，身體在快速移動中做出立即性的停止稱之為制動，其目的在於快速移動中做出立即性停止後能快速穩定身體的重心，以便能準確的完成好所要做的技術動作。許多運動都有制動的概念在裡面，足球的過人、籃球的防守、羽球的救球及排球的救球都與制動有關。山本博男(1995)研究顯示當我們在運動時身體與地面的夾角越小，有較大的水平拉力，所以說我們在進行拔河運動時應盡量將身體重心壓低，盡而提昇水平拉力，但是如過後仰的角度過大，有可能會造成摩擦力的不足形成滑倒現象。黃漢升《球類運動—排球》一書指出，影響制動最重要的兩項因素為: 1.雙腳支撐的地面的反作用力。支撐反作用力越大，動作制動上越快。 2.雙腳支撐地面反作用力與地面夾角的大小。夾角越小，制動越快。因此教練在指導選手無論是在籃球防守、排球的接發球要放低重心，目的在於縮小雙腳支撐地面的夾角，增快制動的速度，以提升敏捷能力。故在20秒側併步測驗上為了得到快速的制動能力，應放低重心，以避免重心起伏過大，降低敏捷能力。小結：根據上述文獻說明在許多運動中，想要有快速的敏捷性就需要有好的平衡能力，如果我們在籃球運動中無法維持身體的平衡身體便無法跟上對手的進攻腳步，所以我們要知道在做任何敏捷性測試時重心應該放低，重心一旦放低便容易在運動中維持身體的平衡，所以在短距離移動及防守動作當中應該盡量降低重心避免重心起伏過大，以免降低敏捷能力。. 12.

(24) 第三節. 運動鞋在運動中的重要性. 運動鞋在運動中扮演一個非常重要的角色，有一雙好的運動鞋可以有效的提升運動表現，現今的運動鞋不斷的推陳出新，目的在於不斷的提升選手比賽表現以及避免運動傷害，而在不同運動中卻又針對不同運動項目的運動模式以及肢體負荷做更細膩的設計。林信良、洪得明和劉于詮（2008）指出鞋子的功能包括避震、固定、扭轉控制，抓地力及輕量化等，透過這些功能來保護我們的腳，因此鞋子是為了符合腳的需求所設計而成。一般步行時，足部承受的壓力接近於一個人的體重，而跑步運動時所承受的壓力高達身體重量的3倍，若缺乏好鞋的支撐與保護，足部恐將產生各種問題。一雙好的羽球鞋應該依照人體工學原理設計，根據運動時不同受力點而採用了不同物性的特殊減震和反彈材質，提供運動時的支持性、穩定性和舒適性。 Munro等人（1987）當運動員在運動時，一旦腳接觸到地面，必定會有一股力量由地面向足部傳遞再由足部向上傳遞，而人體的各個關節及肌肉皆有其反應時間，反應時間約為50-75毫秒之間，可是一旦運動鞋設計不良造成運動的同時腳與地面接觸時導致衝擊力量傳遞的時間小於50毫秒時，骨骼肌肉系統將來不及反應以吸收衝擊所帶來的力量，造成衝擊力對骨骼肌肉過度的震盪，如果長期在超衝擊及高震盪的影響之下勢必對足部與腿部造成運動傷害。李昭慶（2002）探討穿著釘鞋與不穿著釘鞋在100公尺跑步時的動學差異，受試者為體育學系的學生，進行100公尺跑的測驗，以數位攝影機在30公尺處及50公尺處進行矢狀面拍攝，取得相關之運動學參數資料，探討穿釘鞋與否對100公尺跑步成績表現的關係。其研究結果指出：一、穿釘鞋與不穿釘鞋的一百公尺跑步成績，具有高度的相關（r=.935）。二、利用不穿釘鞋的一百公尺成績預測其穿釘鞋時的成績表現，得到-迴歸方程式：S穿釘鞋成績，單位：秒=-0.225+0.986R（不著釘鞋成績，單位：秒)。三、穿釘鞋比不著釘鞋在一百公尺途中跑有較快的速度，主要是穿釘鞋時步幅較大、步頻較快。四、步幅增大主要是釘鞋有較佳的抓地力向後推蹬的反作用力較大，使得推蹬離地時， 13.

(25) 膝、踝關節能作較完全的蹬伸。五、步頻變快則是受到著地支撐與騰空時間的縮短，產生較快的速度。因此說明了在一百公尺的跑步當中穿著釘鞋增加了下肢的推蹬力量，一旦增加下肢的推蹬力量就能減少足部接觸地面時間，讓每步途中跑產生更大的速度及力量，進而提升運動表現。李詩琦（2012）找了15位羽球專項運動員進行羽球專項步法的測驗，實驗的過程採用光學攝影系統以及測力板，探討羽球中底厚度在運動表現上有何影響。當在執行羽球專項步伐測驗時穿著較硬之中底鞋子，雖然著地時地面反作用力峰值增加，但是優秀選手可以自己調控其衝擊力量，中底硬度也會影響其主動衝量。而羽球鞋的防滑性，受試者以非持拍腳執行跨步時，如果選手穿著中底較硬之羽球鞋可能造成完成時間較長，可能會減少滑倒的機會，而穿著中底較硬之鞋款時進行持拍腳之跨步或側步移動時，選手想保持其一定之敏捷性時，亦可能增加滑倒之風險。杜冠樺（2013）比較穿著不同鞋底前足彎曲勁度的運動鞋在走路、慢跑與快跑以及三種跳躍動作之下肢動力學、運動學以及肌肉活化特性的差異。實驗找尋11名男性，利用動作分析系統、測力板及表面肌電儀，擷取穿著不同鞋底前足彎曲勁度的運動鞋，在走路、慢跑、快跑、立定跳遠、連續小跳以及下墜跳的運動表現，並比較之間的差異。結果：在穿著不同鞋底前足彎曲勁度的運動鞋時，於三種速度下的水平力斜率，在走路時是較低彎曲勁度的運動鞋表現較好，而在慢跑與快跑時則是高彎曲勁度的運動鞋表現較好。且於下墜跳時的第一次著地最大瞬時斜率，低、高彎曲勁度的運動鞋會高於一般的運動鞋。並且會限制蹠骨關節的關節活動度。但於肌電活化特性方面則是沒有影響。結論：穿著彎曲勁度的運動鞋，對下肢關節的運動學會造成影響，並且可以提升推蹬的效率，以及降低跳躍落地時的能量吸收。王宛婷（2013）探討穿著不同鞋款進行閃擊動作之下肢運動生物力學分析，包含；髖、膝、踝關節角度、足底壓力分佈情形、進球率、出球角度、出球速度、揮桿角度。方法:受試者為12名大專院校健康男性，於實驗室人工草地進行閃擊 (spark)動作，收集相關運動學及動力學資料之三次數據量測的平均值，再以單因子重複量數變異數分析 (Repeated measure ANOVA)進行統計分析，顯著水準定為p = 0.05。結果:四雙鞋款於預備 14.

(26) 期、上桿期、下桿期、擊球期左右髖、膝、踝關節角度皆未達顯著差異，於平均足底壓力部分在四個階段的左右腳及前後區均為V牌平底鞋> L牌槌球鞋> M牌慢跑鞋> G牌槌球鞋，達顯著差異。本研究也發現出球的偏移角度越大則準確率有較低趨勢，而L牌槌球鞋有較小的出球角度及較高的進球率，在L牌槌球鞋及V牌平底鞋發現到，較小的揮桿角度即有較低的出球速度。結論: G牌槌球鞋於關節角度及足底壓力部分較符合其動作模式，穿L牌槌球鞋比M牌慢跑鞋有高達(60 %)V牌平底鞋(39.2 %)的進球率，因此可建議將此兩款鞋進行改良，設計出更合適之槌球鞋，未來可選擇專業槌球選手作為受試者，更能了解其運動模式，進而運用於槌球專項運動上。邱宏達(2004)針對不同慢跑鞋與不同地面組合之運動特性中表示，在高強度運動中最好穿著避震能力較好的運動鞋，以減少足底受到強大的衝擊力，增加力量的緩衝，進而避免運動傷害，而在場地的部分進行慢跑時盡量選擇PU跑道，因為PU跑道有較佳的緩衝功能，因緩衝時間較長因此也增加了接觸地面的時間，故在進行高強度運動中有能能會增加動作時間，因為下肢接觸地面時間增加。. 第四節. 文獻總結. 綜合以上文獻可以得知在我們大學體育術科考試當中的20秒左右側併步的測驗當中，最主要測驗的敏捷性與肌力是有密切的相關性，許多為了增加選手的敏捷性的訓練方法有利用增強式訓練以及震動訓練，而在測驗時須搭配好的技巧，由文獻可以知道許多的運動都包含了制動的特性，其實敏捷性就是一種測試制動能力的一種方式，藉由不斷的重複變換方位，去保持身體重心的穩定性進而提升自己的敏捷能力，在全速20秒反覆側併步測驗當中擁有好的肌力就可以維持全速的頻率完成測驗，若是肌耐力不足之考生會造成在時間終了前造成運動能力下降，最後是在各項運動中都有其專項的鞋子，究竟在術科考試當中的敏捷性測試中何種鞋子才是最適合的。. 15.

(27) 第參章. 研究方法與步驟. 本章節共分成八個部份來加以說明：一、研究對象；二、實驗時間與地點；三、實驗儀器與設備；四、研究架構；五、實驗場地配置；六、實驗流程；七、資料收集與處理；八、統計分析。. 第一節. 研究對象. 本實驗以 8 名高中體育班運動員為主要研究對象，均為左腳為慣用腳，且皆為從右邊啟動，受試者皆參加 103 年度大學體育術科考試，實驗前受試者先詳讀「受試者需知及參與同意書」，並了解本實驗之目的與流程，且參與實驗時六個月內無任何部位之運動傷害(下肢骨骼、肌肉或神經)，且在實驗前 24 小時內避免從事激烈運動，以免影響測驗結果，以下為受試者的基本資料： N＝8. 年齡. 身高. 體重. 平均數. 16.856. 173.875 cm. 78.125 kg. 標準差. 0.377. 3.399 cm. 5.633 kg. 第二節實驗時間與地點時間：民國 103 年 3 月 8、9 日地點：國立臺灣師範大學公館校區運動生物力學實驗室. 第三節實驗儀器及設備本實驗主要以 Vicon Motion System 動作分析系統和 Kistler 測力板測量下肢運動學動作及地面作用力情形。一、高速攝影機部分： (一)、VICON 高速攝影機 8 部 16.

(28) (二)、桌上型電腦一台 (三)、L-frame 及 T-wand 靜態與動態校正三度空間 (四)、反光球數個二、測力板部分： (一)、kistler 測力板兩塊(60cm×90cm 及 60cm×40cm) (二)、16 頻道的訊號接收器 1 個 (三)、A/D 類比轉數位訊號轉換器 1 個 (四)、同步器材 1 部 (五)、蒙多跑道地墊. 圖 3-1 外線高速攝影機. 圖 3-2. 圖 3-4 kistler 測力板. L-frame. 圖 3-5 電腦主機及相關器材. 四、鞋子部分 (一)、拔河鞋： 1﹒品牌：雅瑟士. 圖 3-3 T-wand. 2﹒重量：353 公克. 17. 3﹒尺寸：US 10.5.

(29) (二)、排球鞋： 1﹒品牌：雅瑟士. 2﹒重量：356 公克. 3﹒尺寸：US 10.5. 2﹒重量：350 公克. 3﹒尺寸：US 10.5. 2﹒重量：358 公克. 3﹒尺寸：US 10.5. (三)、桌球鞋： 1﹒品牌：美津濃 (四)、慢跑鞋： 1﹒品牌：愛迪達 (五)、說明：根據 103 年度大學術科考試考生對於 20 秒左右側併步的鞋款穿著情形，依序選擇了前三名，桌球鞋、排球鞋及慢跑鞋。江玉葉、相子元（2002）針對拔河鞋的磨擦係數作探討，拔河鞋有較大的摩擦力確實能增加水平拉力，故選用拔河鞋列入比較。. 圖 3-6 拔河鞋. 圖 3-7 排球鞋. 圖 3-8 桌球鞋. 圖 3-9 慢跑鞋. 五、其他部分： (一)、白貼一卷 (五)、空白光碟數片. (二)、皮尺一卷. (三)、反光球貼布. (六)、碼錶. 18. (四)、延長線兩卷.

(30) 第四節研究架構. 5 秒左右側併步運動. 鞋子類型. 慢跑鞋排球鞋桌球鞋拔河鞋赤腳. 運動生物力學參數. 運動學. 資料處理方式. 動力學. 1.動作分期時間參數 2.身體重心變化狀況 3.下肢關節之角度、角速度變化. 1.地面反作用力 2.下肢推蹬力量 (1)水平 (2)垂直 3.啟動腳、慣用腳、非慣用腳之動力學參數. 4.啟動腳、慣用腳、非慣用腳之運動學參數比較. 比較. 圖 3-10 研究架構圖. 19. 無母數弗. 里曼二因子變異數分析.

(31) 第五節實驗場地配置圖. Vicon 高速攝影機. 左線測 90cm 120cm. 力. ×. 板 60cm 中線測 60cm 120cm. 力. ×. 板 40cm 右線. 電腦主機蒐集測力板與攝影機資料. 圖 3-11 場地配置圖 20.

(32) 大測力板. 小測力板. 120 公分左跨越線. 120 公分中線. 右跨越線. 方框為蒙多跑道黏貼處圖 3-12 蒙多跑道黏貼位置圖. 圖 3-13 蒙多跑道黏貼圖. 圖 3-14 受試者站立位置圖. 圖 3-15 邊線光球擺放位置圖 21.

(33) 第六節. 實驗流程. 說明實驗目的與流程簽署同意書與建立基本資料. 校正攝影機、測力板等儀器. 測量各身體肢段參數並黏貼身體反光球. 熱身及模擬練習. 擷取受試者靜態及動態姿勢. 進行實驗操弄. 蒐集檢測參數進行資料處理與分析. 圖 3-16 實驗流程圖. 22.

(34) 本實驗實驗流程如圖所示，實驗過程如下：一、實驗前的準備（一）、招募受試者說明整個實驗所要操作的動作，讓選手對步驟中的內容、流程以及安全注意事項有清楚的了解。（二）、建立基本資料並請受試者填寫受試者同意書及受試者須知（附錄一）。（三）、確定受試者實驗順序，並量測受試者各肢段長度。二、反覆側併步檢測方法與步驟（一）、實驗前 30 分鐘進行實驗儀器架設與校正，實驗操作者熟悉操作儀器及軟體並完成場地佈置。（二）、請受試者下半身穿著緊身短，上半身赤裸，穿著第一種鞋子。（三）、開始黏貼身體反光球黏貼位置（四）、為確保受試者能在最佳狀態下檢測，請受試者先進行各 10 分鐘的熱身與伸展，確實將下肢進行完全的伸展。（五）、熱身完畢進行模擬練習，讓選手熟悉實驗動作（六）、進行靜態及動態姿勢進行攝影機感應校正（七）、提醒受試者應盡力完成最大努力的運動表現。（八）、進行實驗，儀器操作者各自就自己負責之儀器就位，受試者就位，當受試者聽見發令員預備口令時，受試者即做預備動作，儀器操作員開始進行資料蒐集，接著發令員喊開始時受試者即開始做 5 秒反覆側併步測驗。（十）、第 1 次測試完成之後休息 2 分，再進行第 2 次測驗，當第 2 次測試完畢，休息 2 分鐘並轉向 180 度進行第 3 次測驗，當第 3 次實驗測驗完畢之後，休息 2 分鐘，再進行第 4 次的實驗，第 4 次完畢之後，立即換上第 2 款鞋子進行下一個循環測試，同樣的測驗方式直到完成最後一款鞋子即完成該名受試者的測試。（十一）、實驗完成後蒐集檢測參數蒐集資料進行資料處理與分析。. 23.

(35) 表 3-1 側併步測驗方式項目. 5 秒左右反覆側併步. 測驗方式. 每人測驗20次，每種鞋款各4次，正面測驗兩次，背面測驗兩次，鞋子穿著的優先順序採平衡次序法進行分組，每次測驗時間為5秒，每次測驗完成後休息2分鐘，再進行下一個測試。平面場地規劃3條各相距1.20公尺（男）之平行線。預備時受試者跨立於中線兩側，聞「開始」口令後，自跨立之中線向右側步至右腳跨過右線，即計1 次；然後向左側步，回跨於中線，計2次；繼續向左側步，至左腳跨過左線，計3次；再向右側步，回跨過中線，計4次，依序反覆進行。. 記錄方式. 以 5 秒之反覆次數為成績，測驗 20 次。. 注意事項. 右腳須跨過右線，左腳須跨過左線，否則不予計分（含踩線），判定方式為在地面邊線外緣擺放反光球，並於受試者鞋子前方黏貼反光球，從 vicon 高速攝影機判定動作成功與否，如圖 3-15。. 圖 3-17 側併步動作流程圖. 24.

(36) 表 3-2 反光球標記位置表部位. 反光球代號. 反光球位置. LASI. 髖骨左前方. RASI. 髖骨右前方. LPSI. 左髂後上棘. 頭右後方. RPSI. 右髂後上棘. LSHO. 左手肩峰. RSHO. 右手肩峰. LUPA. 左手上臂. RUPA. 右手上臂. LELB. 左手肘外側上髁. RELB. 右手肘外側上髁. 左. LMELB. 左手肘內側上髁. 右. RMELB. 右手肘內側上髁. 手臂. LFRA. 左手前臂. RFRA. 右手前臂. LWRA. 左手橈股前髁. 手臂. RWRA. 右手橈股前髁. LWRB. 左手尺骨前髁. RWRB. 右手尺骨前髁. LFIN. 左手食指第三指骨基部. RFIN. 右手食指第三指骨基部. LTHI. 左腳大腿. RTHI. 右腳大腿. LTRO. 左腿大轉子. RTRO. 右腿大轉子. LKNE. 左腳膝蓋股骨外髁. RKNE. 右腳膝蓋股骨外髁. LMKNE. 左腳膝蓋股骨內髁. RMKNE. 右腳膝蓋股骨內髁. LTIB. 左腳脛骨. RTIB. 右腳脛骨. LANK. 左腳腳踝腓骨外側. RANK. 右腳腳踝腓骨外側. LMANK. 左腳腳踝腓骨內側. RMANK. 右腳腳踝腓骨內側. LHEE. 左腳腳後跟. RHEE. 右腳腳後跟. LTOE. 左腳趾頭. RTOE. 右腳趾頭. C7. 頸椎第七節. CLAV. 鎖骨. T10. 胸椎第十節. STRN. 胸骨. RBAK. 背部右方（判別左右）. 頭部. 左腳. 軀幹. 反光球代號. 反光球位置. LFHD. 頭左前方. RFHD. 頭右前方. LBHD. 頭左後方. RBHD. 部位骨盆. 右腳. 共計. 25. 47 個點.

(37) LTRO. RMELB. RMELB LMELB. . ... . .. RTRO RTRO. ... RMKNE. RMANK. RMP5. . .. . . ... LMKNE. . . .. . RMP1. LMP1. RTRO. LMANK LMP5. .. RMKNE. ... 圖 3-18 Vicon Plugingait Model 反光求黏貼位置圖（摘自 VICON Nexus 軟體說明書）. 26. RMANK.

(38) 第七節資料蒐集與處理一、Vicon 高速攝影機部分：透過高速攝影機，擷取在測驗 5 秒左右側併步過程中髖關節及膝關節之座標、角度、角速度以及身體重心移動的情形，攝影機頻率為每秒 250 張。資料處理透過 VICON Nexus 1.81 軟體進行資料分析處理，及利用 Nexus 軟體將光點資料轉成 C3D 檔，再將資料匯入 Visual 3D 軟體進行關節角度以及角速度運算求取所需的運動學資料。。. 二、測力板部分：透過 Kistler 測力板擷取在測驗 5 秒左右側併步移動過程當中次之第 1 次、第 2 次、第 3 次、的 4 次、第 5 次、第 6 次及第 7 次各分期（啟動期、推蹬期、回復期、移動期）之地面作用力及作用力方向資料，擷取成功踩踏的數據做分析。資料處理的部分透過 VICON Nexus 1.81 軟體分析各動作分期下肢踩踏測力板時之垂直及水平方向之動力學數據。. 第八節統計分析將資料使用 SPSS12.0 版軟體進行無母數統計法---弗里曼二因子等級變異數分析（Friedman two-way analysis of variance nonparametric statistical test）做差異性檢定，將顯著水準訂為 p=.05，若有達顯著差異將進行事後比較，事後比較依據 Siegel 與 Castllan 所提的方法如下： ∣Ri– Rj∣≧ Zα/k(k-1)[ K×(K＋1)/6N ]1/2 Ri、Rj：為各組的平均數； N：樣本數（8 人）； K：處理組數（5 組） α 為顯著水準訂為.05，其中 Z 值須經查表而來。 Z 的計算：Zα/k(k-1)＝Z0.05/5(5-1)＝Z0.0025，查常態分配表，當機率值等於.0025 時，相對應 Z 值為 2.635，經計算得事後比較∣Ri– Rj∣≧1.3175 為有顯著差異。. 27.

(39) 第肆章. 結果與討論. 本研究是以左右側併步運動為基礎，探討穿著不同運動鞋做側併步時在運動成績上有何差異，並針對下肢的運動學及動力學數據進行分析，運動學部分透過 VICON 高速攝影機，動力學的部分則透過 KISTLER 測力板進行資料的蒐集，將所得的資料進行分析、整理成以下四小節做探討：一、時間參數；二、關節角度、角速度參數；三、運動重心參數；四、動力學參數。. 第一節時間參數一、穿著不同運動鞋在不同動作分期的時間差異：（一）、啟動期所經歷的時間表 4-1. 啟動期所經歷的時間差異分析表高中體育班選手（N＝8）事後比較. 平均數運動鞋. （秒）. 2. 標準差. 1. 赤腳. .499. .083. 2. 排球鞋. .449. .053. 3. 桌球鞋. .446. .060. 4. 慢跑鞋. .485. .069. 5. 拔河鞋. .483. .084. 3. 4. 5. －－－－. 28.

(40) （二）、第一步右側推蹬期所經歷的時間表 4-2. 第一步右側推蹬期差異分析表高中體育班選手（N＝8）事後比較. 平均數運動鞋. （秒）. 2. 標準差. 1. 赤腳. .227. .045. 2. 排球鞋. .212. .025. 3. 桌球鞋. .209. .023. 4. 慢跑鞋. .271. .067. 5. 拔河鞋. .224. .030. 3. 4. 5. * *. －－. * －－. *p＜.05 達顯著差異，進行事後比較。赤腳所經歷時間顯著快於慢跑鞋、排球鞋所經歷時間顯著快於慢跑鞋、桌球鞋所經歷時間顯著快於慢跑鞋。. （三）、第一步右側回復期所經歷的時間表 4-3. 第一步右側回復期差異分析表高中體育班選手（N＝8）事後比較. 平均數運動鞋. （秒）. 2. 標準差. 1. 赤腳. .319. .027. 2. 排球鞋. .323. .022. 3. 桌球鞋. .321. .030. 4. 慢跑鞋. .314. .027. 5. 拔河鞋. .305. .020. 3. 4. 5. －－－－. 29.

(41) （四）、第二步左側移動期所經歷的時間表 4-4. 第二步左側移動期差異分析表高中體育班選手（N＝8）事後比較. 平均數運動鞋. （秒）. 2. 標準差. 1. 赤腳. .356. .046. 2. 排球鞋. .334. .038. 3. 桌球鞋. .341. .042. 4. 慢跑鞋. .317. .061. 5. 拔河鞋. .344. .045. 3. 4. 5. －－－－. （五）、第五步右側推蹬期所經歷的時間表 4-5. 第五步右側推蹬期差異分析表高中體育班選手（N＝8）事後比較. 平均數運動鞋. （秒）. 標準差. 2. 1. 赤腳. .224. .024. *. 2. 排球鞋. .195. .015. －. 3. 桌球鞋. .215. .044. 4. 慢跑鞋. .263. .044. 5. 拔河鞋. .224. .030. 3. －. 4. 5. *. *. * －. * －. *p＜.05 排球鞋所經歷時間顯著快於赤腳、排球鞋所經歷時間顯著快於慢跑鞋、排球鞋所經歷時間顯著快於拔河鞋、桌球鞋所經歷時間顯著快於慢跑鞋、拔河鞋所經歷時間顯著快於慢跑鞋。 30.

(42) （六）、第五步右側回復期所經歷的時間表 4-6. 第五步右側回復期差異分析表高中體育班選手（N＝8）事後比較. 平均數運動鞋. （秒）. 2. 標準差. 1. 赤腳. .323. .019. 2. 排球鞋. .307. .043. 3. 桌球鞋. .310. .029. 4. 慢跑鞋. .312. .027. 5. 拔河鞋. .314. .036. 3. 4. 5. －－－－. （七）、第六步左側移動期所經歷的時間表 4-7 第六步左側移動期差異分析表高中體育班選手（N＝8）事後比較. 平均數運動鞋. （秒）. 2. 標準差. 1. 赤腳. .319. .034. 2. 排球鞋. .321. .041. 3. 桌球鞋. .319. .020. 4. 慢跑鞋. .327. .021. 5. 拔河鞋. .322. .033. 3. 4. 5. －－－－. 31.

(43) （八）、第七步左側推蹬期所經歷的時間表 4-8 第七步左側推蹬期差異分析表高中體育班選手（N＝8）事後比較. 平均數運動鞋. （秒）. 標準差. 2. 3. 4. 5. *. *. *. 1. 赤腳. .264. .074. *. 2. 排球鞋. .218. .065. －. 3. 桌球鞋. .224. .043. 4. 慢跑鞋. .238. .056. 5. 拔河鞋. .231. .047. －－－. *p＜.05 排球鞋所經歷時間顯著快於赤腳、桌球鞋所經歷時間顯著快於赤腳、慢跑鞋所經歷時間顯著快於赤腳、拔河鞋所經歷時間顯著快於赤腳。. （九）、第七步左側回復期所經歷的時間表 4-9 第七步左側回復期差異分析表高中體育班選手（N＝8）事後比較. 平均數運動鞋. （秒）. 2. 標準差. 1. 赤腳. .321. .032. 2. 排球鞋. .324. .056. 3. 桌球鞋. .311. .032. 4. 慢跑鞋. .315. .038. 5. 拔河鞋. .314. .034. 3. 4. 5. －－－－. 32.

(44) （十）、十次左右側併步所經歷的時間表 4-10. 十次左右側併步差異分析表. 高中體育班選手（N＝8）事後比較. 平均數運動鞋. （秒）. 標準差. 2. 3. *. 1. 赤腳. 4.623. .241. *. 2. 排球鞋. 4.231. .111. －. 3. 桌球鞋. 4.324. .258. 4. 慢跑鞋. 4.527. .345. 5. 拔河鞋. 4.482. .319. 4. 5. *. * *. －－. －. *p＜.05 排球鞋所經歷時間顯著快於赤腳、桌球鞋所經歷時間顯著快於赤腳、桌球鞋所經歷時間顯著快於慢跑、桌球鞋所經歷時間顯著快於拔河、桌球鞋所經歷時間顯著快於拔河鞋。. 33.

(45) 二、穿著不同運動鞋在測力板上的接觸與推蹬時間（一）、啟動步慣用腳推蹬測力板的時間表 4-11 啟動步慣用腳推蹬測力板時間差異分析表高中體育班選手（N＝8）事後比較. 平均數運動鞋. （秒）. 標準差. 2. 3. *. 1. 赤腳. .246. .039. *. 2. 排球鞋. .211. .023. －. 3. 桌球鞋. .225. .019. 4. 慢跑鞋. .271. .036. 5. 拔河鞋. .248. .051. －. 4. 5. *. *. －－. *p＜.05 排球鞋所經歷時間顯著快於赤腳、桌球鞋所經歷時間顯著快於赤腳、桌球鞋所經歷時間顯著快於慢跑、桌球鞋所經歷時間顯著快於拔河、桌球鞋所經歷時間顯著快於拔河鞋。（二）、第一步右側回復期非慣用腳推蹬測力板的時間表 4-12 第一步右側回復期非慣用腳推蹬測力板時間差異分析表高中體育班選手（N＝8）事後比較. 平均數運動鞋. （秒）. 2. 標準差. 1. 赤腳. .171. .017. 2. 排球鞋. .176. .015. 3. 桌球鞋. .177. .017. 4. 慢跑鞋. .188. .020. 5. 拔河鞋. .177. .014. 3. 4. 5. －－－－ 34.

(46) （三）、第一步右側推蹬期慣用腳推蹬測力板的時間表 4-13 第一步右側推蹬期慣用腳推蹬測力板時間差異分析表高中體育班選手（N＝8）事後比較. 平均數運動鞋. （秒）. 標準差. 2. 3. *. 1. 赤腳. .400. .053. *. 2. 排球鞋. .334. .021. －. 3. 桌球鞋. .353. .036. 4. 慢跑鞋. .403. .066. 5. 拔河鞋. .378. .041. 4. 5. *. *. －－－. *p＜.05 排球鞋所經歷時間顯著快於赤腳、桌球鞋所經歷時間顯著快於赤腳、排球鞋所經歷時間顯著快於慢跑鞋、排球鞋所經歷時間顯著快於拔河鞋。. （四）、第二步左側移動期慣用腳推蹬測力板的時間表 4-14 第二步左側移動期慣用腳推蹬測力板時間差異分析表高中體育班選手（N＝8）事後比較. 平均數運動鞋. （秒）. 2. 標準差. 1. 赤腳. .149. .018. 2. 排球鞋. .143. .025. 3. 桌球鞋. .144. .019. 4. 慢跑鞋. .154. .028. 5. 拔河鞋. .148. .030. 3. 4. 5. －－－－. 35.

(47) （五）、第五步右側推蹬期慣用腳推蹬測力板的時間表 4-15. 第五步右側推蹬期慣用腳推蹬測力板時間差異分析表高中體育班選手（N＝8）事後比較. 平均數運動鞋. （秒）. 2. 標準差. 1. 赤腳. .386. .063. 2. 排球鞋. .334. .033. 3. 桌球鞋. .355. .037. 4. 慢跑鞋. .389. .074. 5. 拔河鞋. .356. .028. 3. 4. 5. －－－－. （六）、第五步右側回復期非慣用腳推蹬測力板的時間表 4-16. 第五步右側回復期非慣用腳推蹬測力板時間差異分析表高中體育班選手（N＝8）事後比較. 平均數運動鞋. （秒）. 2. 標準差. 1. 赤腳. .178. .013. 2. 排球鞋. .175. .015. 3. 桌球鞋. .177. .016. 4. 慢跑鞋. .176. .022. 5. 拔河鞋. .185. .018. 3. 4. 5. －－－－. 36.