2013年12月7日 星期六

第六堂 速度訓練


速度-----肌力-----耐力是構成體能的三種基本元素

(Bompa & Haff, 2009),

在本篇文章中將會介紹速度訓練的生理特質及

不同的速度訓練法.





(圖一) 左邊為High Powered Plyometrics DVD;
右邊為奧瑞岡大學體能教練:Jim Radcliffe
圖片出處:


(圖一)奧瑞岡大學的傳奇體能教練:Jim Radcliffe

Coach Radcliffe已擔任University of Oregon

體能總教練接近30,

訓練過數不盡的優秀選手,尤其對增強式訓練特別專精,

圖一左是他的著作

High-Power plyometrics (DVD)

是目前很經典的增強式訓練書籍,非常推薦有興趣的朋友

參考,雖然已經是這樣等級的教練,仍然非常的親切,

最喜歡跟運動員相處.


之前寫信問他關於agility training的問題,

超快就回信給我,甚至還給了我演講的PPT ,

coach真的非常Nice.

Functional training for athletes at all levels

對衝刺訓練目的定義為:

讓運動員以更快的速度從A移動到B的訓練,

這也是速度訓練最簡單的目的---讓運動員跑得更快.



當我們仔細觀察觀察每種需要奔跑或衝刺的運動,

不管是純粹追求速度的100公尺競賽、籃球的四點折返跑、

還是手上必須抱著球(美式足球/橄欖球)

或拿著器具(Lacrosse)的運動,在整體的動作模式上看起來

都是很相似的.

因此,當我們為選手做速度訓練時,還是要回歸到最基本/

最基礎的生理和力學模式去做分析,這樣運動持續時間多久?

對於速度的需求屬於何種能量系統?

除非你訓練的運動員對於速度這項體能的需求比重不大,

像是技擊類運動項目,否則對於完整的體能訓練計劃而言,

速度訓練是一個非常重要的環節.這邊要強調,

在後續的課程當中還會提到敏捷性的訓練原理/原則,

不但能增加選手快速改變方向的能力,

因此,許多人就開始瘋狂的去做速度和敏捷性的訓練,

而忘了這些訓練都必須建構在良好的肌力基礎,

沒有良好的肌力情況下進行這些不斷跑動、衝刺、

以及改變方向的訓練,

不就是造成很多overuse傷害的原因嗎?!

本篇文章大致可分成下列幾個部分:

1.速度相關名詞解釋(Definition of  Speed):

對於速度相關的名詞常會讓人混淆,如加速度、最大速度、

及速度耐力等等,這邊我將以教科書的內容當作解釋

的依據.

2.影響速度的因素(Factors contributing to speed training): 

大致可分為能量系統、神經肌肉系統及技術系統,

因為前面兩項在第一篇文章已經做了系統性的回顧,

所以這篇文章重點放在技術系統上,

尤其是第二部分的實務操作.

3.動作分析(Movement analysis):

從肌肉動力學的角度分析人體在跑動時,

不同時期和不同肌肉群的任務及功能.

4.速度訓練的方法(How to train speed):

了解動作分析後,接下來便要探討如何利用前幾篇文章學習

到的知識(生理適應、爆發力),將不同訓練模式對速度的

幫助做簡單的描述.

起跑(start):依據教科書中的描述(圖二)

預備位置時雙腳與地面接觸的狀態

medium heel to toe stance(半蹲式),

感覺就是腳跟稍微離地,根據不同的項目會有不同的

起跑動作,大部分的球類運動是以兩點著地(雙腳),

但某些項目是以四點(雙手雙腳)

如美式足球或是田徑項目,

medium heel to toe stance這個原則還是適用的,

當起跑這個階段最重要的是以爆發的方式,

讓下肢產生一個對抗慣性 inertia”的力

這時下肢的最大肌力(maximal strength)在這個階段

就是關鍵了!



(圖二)   起跑與最初加速度的快跑技術
圖片出處:


加速度(acceleration): 過去閱讀速度訓練相關的書籍,

一個對於加速度能力詮釋很好的比喻:

作者說,千萬名車和普通轎車都能有跑100公里的能力,

但是什麼原因讓他們的價錢可以天南地北?  

答案就是加速的能力,跑車(千萬)能夠在三秒以內達到

時速100公里,普通房車可能要多出幾倍的時間!

這樣的道理也同樣可用在運動員身上,

對大多數運動項目來說,搶奪先機是致勝的關鍵,

突然的上網截擊、一個出期不意的快攻,

都是要讓運動員在最短時間內,產生最大的動能,

也是前兩篇文章中我們不斷強調的” Power”,

因此大家可以看到圖中,選手加速的過程中,

採用身體前頃的姿勢做出Triple extension,

且快速用力將手肘向後擺動來產生一個往前推動的能力.

在起跑和加速度階段,強調是推進(drive)的動作,

選手利用強而有力的擺臂/跨大抬膝,

來做全部範圍的推進,

來達到加速的目的!所以你會看到國外訓練影片中,

教練會對著做速度訓練的選手大喊 Drive”Drive”Drive 

就是這個原因.

當達到最大速度時(優秀百米跑者大約在 15~20 公尺)

身體的姿勢會慢慢的上揚,這時會增加更多垂直的反作用力

(Vertical GRF),

所以跑者的技術會強調在於跨部和抬腿的動作,

這也是為什麼田徑選手要練這麼多馬克操的原因,

就是希望能夠加強這兩個特質(跨部和抬腿)

所以當仔細的去拆解馬克操動作,

雖然會有不同的做法或頻率

(依教練/選手而略有不同)

但基本上,就是希望藉由正確的力學模式,

產生更有效率的移動(movement).



(圖三)   最高速度的快跑技術
圖片出處:



以上這段影片是利用高速攝影機拍攝百米選手的影片,

可以注意身體位置及在不同階段的跨步策略,

記得研究所階段去上百川老師的運動治療學,

老師曾經提到:

每位選手在小時候都應該去學三種運動項目,

分別是田徑/舉重/體操,因為田徑為運動之母,

包含所有跑、跳、擲的動作,

而舉重創造出速度與肌力的訓練環境,

體操選手則擁有良好的柔軟度及協調性

隨著自己所學習及接觸的運動項目越多,

越來越能體會當初老師對我們說這段話的意涵!

身為一位體能教練,所要攝取的知識體系是很廣泛的,

雖然我是運動生理學的背景,

但如果對於力學、解剖和肌肉動力學的基本知識不熟悉,

又怎麼能夠去判斷動作的好壞及受傷的風險?! 

但真的要說自己懂力學,只能說略懂一些皮毛,

只是拿這些知識應用到訓練上,

基本上訓練的知識體還是建構在生理變化

(阻力訓練的適應、神經內分泌、肌力和

心肺循環系統等等)

這個道理就如同選手出生的背景是相同的,

對於田徑選手背景的教練,動作示範能力只是小菜一疊,

但這些身體能力表現的背後,卻需要龐大的知識體系去支持

(這也是為什麼教科書會有六百多頁的原因,

因為訓練的本質跨越了生理/心理/力學三個層面)

美國優秀的體能教練大多來自兩種體系,

一種是選手背景出生,因本身非常了解運動的特質,

加上被訓練過的經驗結合上專業的知識,

一種是AT背景,因為對於人體及運動傷害特別了解,

因此可以在訓練的同時對傷害的照護

許多體能教練都擁有多重專業(AT/PT),

所以可同時做體能及防護兩種非常專業的工作.

速度耐力,常常簡稱速耐力,

根據書本的定義為:

對於維持較長時間(6秒以上)的運動品質

(維持跑步的速度與敏捷性),

或是對於反覆衝刺時,維持最大加速或速度,

提供所需的代謝條件.

看起來真艱澀又不易理解,我換個說法解釋,

既然稱為速度耐力,

這種體能的特質必定包含速度及耐力這兩項因素;

最簡單的解釋就是一百公尺(或兩百公尺)跑者,

在達到他們最快速度後,能夠用這個速度維持到終點

(若達到最大速度時間無法延續,就很容易被對手超越).

對於一般球類項目而言,並非一昧的往前衝

而是需要反覆的衝刺,所以我們很多代表隊遇到的問題都是

上半場緊咬對手,但是下半場後繼無力”,

就是這個道理,因此速度耐力可稱為特殊耐力,

因為他會依照不同的運動項目而有不同需求,

而書中所指的代謝條件,

就是利用耐力的訓練方式去強化各種能量系統的耐力,

導致很多人常常誤解,認為只有所謂心肺耐力的訓練,

但對於大多數偏向肌力-爆發力型的運動項目來說,

他們的無氧耐力或稱無氧動力(anaerobic power ),

才是他們在運動場上贏得比賽的關鍵,

所以同好們在看國外文獻或網站有出現

”metabolic training”,

其實指的就是速度耐力訓練,

這個部份我會放在耐力訓練的時候更進一步解釋.

跑步速度的組成要素:

步頻(Stride rate)以及步幅(Stride length)兩項,

對於步頻的簡單解釋,就是單位時間內所跨出的步伐數,

口語上會說腳程比較快交換的頻率

對於優秀跑著所做的研究中發現,

要強化步頻是非常困難的,

因為牽涉到一些生理的先天條件

包括肌纖維的特質(較多type2肌纖維)

較快的反應時間等等,

是教練和學者一致認為較難由訓練去改善的;

而步幅簡單說就是每一步跨出的距離,

所以回到單純的作用力等於反作力的概念,

當人體施予地面的力量越大,

地面所產生的反作用力可使人體

向前推進越多,這裡必須要回到前幾篇文章的內容,

為什麼單純的阻力訓練( Resistance Training)

就能讓全面的運動表現增加

(增加抵抗慣性,產生更大的GRF)

現在大家應該能夠明白這個道理囉!

這也就是我為什麼要把速度敏捷性放在後面的原因,

必須要先去解釋肌力/爆發力與運動表現的關係,

這時後就會有許多教練會問,

既然步頻那麼難訓練,那我們就不需要花時間

這時候我必須要反駁,

大家想想,除了田徑選手,

有哪個運動項目會真的花時間做步頻

和步幅的訓練來提升速度的表現呢?

所以對大部份的選手而言,他們都是untrained,

以訓練適應窗口(window)來看,都有非常大的進步空間.

這就是為什麼我過去在訓練國家隊的選手時,

仍然要從新教選手最基本的跑步動作原因~


名詞解釋完畢,接下來要提到影響速度的一些因素,

其中包括了能量系統、神肌肌肉系統和技術系統三大部分,

我會把重點放在跑步動作的分析以及姿勢的調整部分,

這裡我就簡單解釋能量系統和神經肌肉的部分.

能量系統:

除了長跑選手之外,大部分運動項目所動用到的能量系統

都是以磷化物系統及醣解系統,之前所提到的爆發力訓練,

本篇的速度訓練及下一篇的敏捷訓練的文章都是如此.

所以醣解系統強的選手(尤其是快速醣解系統),

越能夠忍受身體處於酸化環境下運動,越酸的環境,

越不利於肌肉的收縮,

研究發現在角力選手最大的血乳酸值,

甚至會高達 22mmol/L

若是回到速度訓練也是一樣(有過速耐力訓練的人,

就越能夠體會全身肌肉僵硬的感覺!)

此外,在如此的環境底下,

能夠快速恢復的能力更為重要(暫停或是中場休息)

因爲這樣的能量系統訓練模式,

有些書會稱做耐乳酸訓練,

其實就是醣解系統的訓練方法,

速度訓練需要動員全身的神經肌肉系統,

當做最大速度的訓練時,

訓練品質會遠比訓練量來的重要

所以選手疲勞時,動作模式將會不正確,

若還是繼續進行最大速度的訓練,

就是強迫你的神經肌肉系統去記憶這種錯誤的動作或技術,

效果當然會不好!

如果對這部分仍然有些模糊,建議回到有氧與無氧適應那篇

文章再做複習,因為能量系統的訓練,

取決於運動的持續時間

運動的強度因此教練在擬定訓練計畫時,

要掌握這些原則,至於實際做法應該如何操作(各種訓練變項),

我將會在耐力訓練時整理成表格,方便給大家做一個參考.


(圖四)動作分析(Movement analysis)
圖片出處:


這個部分談論的是速度,但對於動作(Movement)做分析

的觀念,同樣可以套用到任何的運動技術及項目,

且這個觀念就是Kinesiology 人體肌肉動力學,

因為當人體移動時,由我們的中樞神經系統去支配我們

所動用的肌肉群,這是一個連續且複雜的過程,

因此當體能教練們在觀察動作的專項及阻力訓練、

能量代謝系統的計畫時,應該要以整體性去想

而非單一肌肉,這也是為什麼對於競技運動選手而言,

free weight的訓練machine還要來好的原因,

第一是沒有範圍的限制,再來是符合運動員實際運動

狀態(free space)!

雖然教科書當中對於跑這個動作的步態(Gait),

分成好幾個時期去做探討,

但其實最主要的動作模式(movement pattern)

就是分成兩個時期:

支撐期(Supporting phase)

騰空期(Nonsupporting phase ).

在不同的時期,由不同的肌肉群個別負責各自的角色,

在此我不多加以描述,

只重點式的將教科書的要點成列;騰空期擺腿向前時,

髖屈肌的離心肌力(eccentric strength) 非常重要,

因為此離心肌力控制與腿部後擺的慣性互相抵抗,

並且幫助隨後的還原階段(髖屈肌的離心到向心收縮)

能夠順利進行,

當接觸地面進入支撐期,腿後與股四頭肌群同時作用

(co-contraction)來維持膝關節穩定,

在隨後髖關節伸展時,臀大肌、腿後肌群

以及小腿肌群做快速有力的Triple extension,

完成推動的動作讓身體產生向前的推進力量

(接觸地面到伸展也包含SSC),

手臂以肩關節為軸快速有力的往後推,

與軀幹共同作用(穩定),

以抵銷腿部前後擺動時所產生的角動量,

讓身體可以在直線方向做最有力的推進動作,

這邊只是簡單描述,對於每個時期的詳細描述,

請參閱教科書第二十章內容.





(圖五主作用肌群
 圖片出處:



(圖五)對跑步這個動作會運用到的肌肉群及功能,

大家常會認為伸膝肌群(股四頭肌)對於跑的推動最重要,

卻容易去忽略在髖伸肌群(臀大肌/腿後肌),

才是用力幫助push地面最主要的肌群!

當我們回歸到動力鏈的觀點,

整個動作的模式(pattern)應該是經由Hip extension

來產生往前推進Force,當我們跑動時,

就是Hip不斷的做出projection(拋射)的動作模式,

如果用慢動作去觀察優秀的跑者,會發現他們的步伐每一下

都像彈出去的一樣,為了減少與地面接觸的時間,

除了單位時間所產生的力量能夠產生足夠的反作用力,

SSC對於跑者也是非常重要的訓練機制;

再來是強而有力的手臂擺動,

尤其是在加速度時的Drive階段,

更是需要強而有力的背肌去做這種Power的動作

(優秀短跑選手背肌都非常的發達!)

臀大、腿後肌肌力(尤其離心肌力,

很多人在瞬間快速衝刺時腿後肌拉,

就是因為離心肌力的不足)

穩定軀幹(作為力量傳導的樞紐)

、及強而有力的背部肌群,

構成這項動作的主要作用肌群

(在此只針對運動表現教練們要特別注意肌力發展平衡

及過度使用的問題).

當一位選手希望可以改善他的速度表現,

除了之後在耐力部分會去探討速度耐力訓練外,

大致可以從下面幾個地方著手:

1.跑步技巧的訓練(Technique Training)

這是一般選手最需要也是最缺乏的,

如果連全世界最頂尖的跑者都要不斷修正動作,

更何況是一般的選手?  

跑姿錯誤不但讓運動表現下降,更是許多傷害造成的原因!!

2.阻力訓練(Resistance Training :Weightlifting movement)

這邊指的阻力訓練包含free weight

machine weightWeightlifting movement,

目的都是再增加選手的肌力、爆發力表現.

3.增強式訓練(Plyometric Training)

藉由SSC的原理,增加全身肌肉群快速收縮的能力

(原理在這便不贅述).

4.阻力式的速度訓練(Resistance Speed Training)

此訓練法是為了增加,進行速度訓練時的阻力,

如負重背心(vast) 、降落傘等等.

5.助力式的速度訓練(Assistance Speed Training)

此方法和阻力式相反,希望透過一個助力(下坡跑),

讓神經肌肉適應,來提高選手的步頻(最難進步的部份).


(圖六馬克操
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對於馬克操這個名詞,大家一定知道這是田徑選手每天

都要做的動作,但到底做馬克操的目的是什麼

與熱身又有什麼關係?

這邊我將針對動態熱身及肌動學的觀點提出我的一些淺見.

(圖六上)  通稱 A skip

大家可以從連續動作中,

看出這個動作強調高抬腿(Hip flexion )

落地後的抓地動作,當進行到最大速度時需要的抬腿動

http://www.youtube.com/watch?v=ad0ToqBV3fo

(六下)  通稱  B skip

(圖六上)最大的差別在於抬腿之後,

隨後又做了跨步的動作

(Hip flexionknee extensionHip extension).


而這種 A skip/ B skip (還有 C skip 強調後勾的動作)

的結合與各種變化動作(加上不同的節奏)

便形成跑步動作的 Gait cycle(步態週期)

除了是跑步的基本動作組合,更可以藉由這樣的動作模式,

同時做到熱身及動態伸展

(尤其是Hip週圍的mobility訓練)

的目的(包含單腳的支撐,

可當作本體感覺訓練及軀幹的穩定動作),

越來越多的運運項目把這些動作納入平時熱身的一部份,

只要能夠好好掌握每個動作的重點,

教練們就可以創造出屬於自己的馬克操動作.


(圖七)一個標準的跑姿
圖片出處:



(圖七左)一個標準的跑姿,除了可練習用力的擺臂動作

(後擺)外,同時也可訓練屈髖肌力(抬腿) ,

比較容易被忽略一點在於抬膝的同時,

也要同時做足背屈(dorsiflexion)動作

目的在於落地時可以落在腳掌拇指(ball of the foot)

的位置,

可增加力學優勢(接觸面積比腳尖大,反作用力也較大)

更可以減少踝關節扭傷的風險.


(圖七右上)動作叫做 falling start

對於大多數的球類項目,

加速度(acceleration)遠比最大速度來的重要,

因此這個動作便是模擬加速度的動作,

將身體重心往前頃使身體自然落下,

在身體大約與地面呈現45度時,

以用力的擺臂及跨大的步閥來達到加速的目的.


(右下)的動作叫做wall drill

同樣是模擬加速的動作,

好處是在跨出步伐後可稍作停頓,

除了可以檢查體線外,

也可同時訓練Hip flexors 的肌力,

利用口令和聲音來做快速的換腳動作,

可做到快速交換頻率的目的.

前面不斷的強調技術重要性,

是因為除了田徑選手之外,

很少會有其他運動項目理解這些基本動作的重要性及意義,

只要能夠使選手精熟這些對的動作模式,

自然就可以較少很多因為跑姿技術錯誤所造成的傷害,

當然選手的速度也能夠提升了!


(圖八)
圖片出處:


接下來是阻力訓練,

這裡的阻力訓練省去 Weightlifting movement

但不代表Weightlifting movement不重要,

相反的Maximal strengthPowerRDF 

對於速度的進步都有很大的幫助,

如果還不是很清楚這些名詞的朋友

可以回到前面的文章稍微複習一下.


(圖八)一個 front lunge的動作,

這個動作對許多教練而言是再熟悉不過了,

除了是阻力訓練中常見的動作外,

與跑步的動作模式幾乎是相同的,

可能比較容易忽略的重點是在(圖九)的動作,

front lunge都知道跨步很重要,

但相對於後腳Push動作(Hip, Knee, ankle 

Triple extension),更是身體往前推進的力量來源.


(圖九)
圖片出處:


當我們在跑這個動作中,都是以單腳著地支撐及推蹬的動作,

因此單腳肌力的訓練當然不能少,

(圖九)下面兩個動作都是腿後肌群的功能性訓練,

這就是所謂的功能性,並非一般體適能業界中

所提到利用抗力球不穩定平面的那種功能性訓練,

而是以腿後肌的功能,為屈膝和伸髖的兩個功能訓練

講到這邊就一定要提一下,我所認知的功能性訓練,

這個名詞有點被過度的誇大,關於這個名詞的解釋,

我自己是比較贊同Coach Radcliff 的詮釋,

所謂的”Functional”就是”Functional Path 

training”,例如一個選手需要爆發力,

那給他爆發力型式的訓練,便符合這種運動的功能性,

所以這些訓練可利用不同的訓練工具,

如藥球、槓啞鈴等等器材,

只要符合訓練原則和生理的適應,

就可以算是好的功能性訓練

而非一般所認知的,拿了一個新的器材就稱做功能性訓練,

所以回到跑步的動作模式,

腿後肌的功能是幫助伸髖動作,

因此只要能夠做出動作,都可以算是腿後肌的功能性訓練

(RDL尤其可同時訓練到向心與離心的肌力).


(圖十)
圖片出處:

關於推蹬的力量(Hip projection),

除了前面forward lunge之外,

也可以利用登階(Step up)動作來做訓練,

會比單純在平面上感受更多股四頭肌、臀大肌、及腿後肌

共同參與的感覺及協調,當然也可以把動作加上登階,

另一腳抬膝或是增加爆發的動作(圖十的中圖/右圖).


(圖十一100公尺的短跑選手的課表


(圖十一)100公尺的短跑選手的課表,

大家可看到畫圈圈的部份,

這些動作是不是都很熟悉呢

也證明這些動作的確是屬於跑者在阻力訓練上

應該優先選擇的動作.


(圖十二) Plyometric Training
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對於跑者而言,增強式訓練的目的在於增加下肢肌群

快速收縮的能力(SSC),

如此一來不但可產生Power增加步幅,

更可減少與地面接觸的時間.

理論上,與跑步動作越相似的增強式訓練,

可以產生更好的轉移效應,

不要忘記設計課程時需考量選手訓練的狀態

(training status, 接受這種模式訓練的經驗),

並確定選手可以有好的落地策略時才漸漸增加

動作的難度及複雜度

更多關於增強式訓練課程設計的介紹

請參閱教科書第十九章.


(圖十三) Resistance Speed Training
圖片出處:


阻力式的速度訓練是

一種發展速度時很普遍的訓練方式,

(圖十三左上)由同伴提供一個阻力,

這個力量不用很大且時間約3~5秒,

重點是被訓練者要維持良好姿勢的能力,

所以在同伴將阻力釋放時,做加速的動作;

相同道理同樣也可適用於(圖十三左下)(圖十三右邊),

這個阻力可以是拖著一個負荷(槓片、輪胎等等負荷)

或拉降落傘來產生風阻,

根據相關的研究成果發現,

負荷的大小若介於5~15%體重,

將對於速度訓練有最佳的效果,

如果負荷過大(甚至大於體重),可能會造成執行動作時,

動作不正確或是產生代償性動作(駝背),

而失去這項訓練的意義(好的力學知識).

前面文章中有提到,

步頻(Stride rate)是目前研究認為比較難去訓練的部份,

若試著用助力式的速度訓練,希望藉由增加最大速度,

來提高步頻的次數,而非加速度的能力;

這樣的訓練方式,是希望身體肌肉藉由一個比自身速度

還要快的環境達到適應效果,

因此訓練上可採用拉力帶起跑或下坡跑(坡度約為2)方式,

或者是在跑步機上做超越自己速度的衝刺,

希望達到強迫適應的生理機制,

不過這部分研究仍然太少,缺乏一致的論點.

現今體能訓練界非常流行一句話:

We are training the movement, not muscles!! 

從此篇分析跑的動作模式中可發現,

人在運動中的動作是非常複雜的,

且不同的運動項目都有不同的特殊專項動作;

教練除了要理解運動專項的能量系統之外,

更必須具備解剖學、肌動學相關知識,

更精準的設計出訓練課表,達到提升運動表現的目的!


希望本篇文章能夠對於藉由速度訓練,

來提升運動表現的教練/選手們有些幫助,

也請各界先進/同好們,可以給與我寶貴的意見~

謝謝!


文獻出處:

Bompa, T. O., & Haff, G. G. (2009). Periodization: Theory and methodology

of training. Champaign, IL: Human Kinetics


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