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)右為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年,

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人真的非常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為

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,

但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,普通房車可能就要多出幾倍的時間!

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三中,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上

(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”或”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”

及”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的訓練比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)及

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,

在這邊只是簡單描述,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)為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傷,

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 “跑”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 weight及Weightlifting 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
 圖片出處:


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 )

及落地後的抓地動作,當進行到最大速度時需要的抬腿動作

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

(圖六下)  通稱  B skip

與(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 flexion+knee extension+Hip 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)為一個標準的跑姿,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球(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)的動作叫做 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.


(圖七右下)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 strength、Power、RDF 

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)是一個 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,

做front lunge都知道跨步很重要,

但相對於後腳Push動作(Hip, Knee, ankle的 

Triple extension),更是身體往前推進的力量來源.


(圖九)
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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…等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性訓練. 

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)是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
圖片出處:


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來增加步幅,

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,

但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)是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)及(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度)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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