影响优秀剑道选手攻击时间之关键因素
摘自《体育学报》，作者：许君恒、陈安宝、蔡镛申
东莞剑道 赛剑社整理分享摘要
目的：透过运动生物力学的方式，分析剑道选手打击动作的肢体表现，找出影响打击时间的重要因素。
方法：使用三度空间电磁场动作分析系统及 MotionMonitor 软件分析 8 位 3-7 段的男性剑道选手（年龄：25.5 ± 8.2 岁，剑龄：15.0 ± 7.6 年）采取中段架式看到模拟攻击对象面罩内的指示灯亮起后之打击动作资料，以同步整合的方式搭配测力板测量攻击时下肢动作起始时间，和使用自制电子讯号开关记录打击动作之总攻击时间。
以皮尔森相关系数探讨上肢和打击动作的反应时间及动作时间、上肢关节最大角速度及所需要的时间等参数与总攻击时间的相关性。
结果：打击反应时间 (r = .80, p = .02) 、肘关节动作起始时间 (r = .85, p = .01) 及肩关节动作起始时间 (r = .83, p = .01) 和打击动作的总攻击时间有高度相关性；腕关节 (r = .95, p< .001) 和肘关节 (r = .79, p= .02) 达到最大角速度所需的时间与打击动作的总攻击时间有高度相关性。
结论：应加强选手的反应能力，缩短上肢关节达到最大角速度所需的时间，并作为评估打击能力的依据。
一、绪 论
「剑道」这个名词在距今2300年前的战国时代就已经出现，是一项起源于中国，发扬于日本的运动。对日本人而言，剑道是项能提升精神层面、锻炼体魄，藉此获得完美人格的运动；在中国台湾地区，剑道为日据时期学生必修的运动项目之一，因此老一辈的人普遍接触过这项运动。目前全世界有40多个国家、1000多万人参与这项运动，中国台湾曾多次在世界杯剑道赛获得季军，名列世界三强之一，就运动人口与面积来看，实在难能可贵 (徐维联、杨汉琛，2003) 。
剑道比赛以有效的打击为胜负的判决，而有效的打击位置有四处，其中以面部的攻击最为常见。（巽申直 (1989) ） 分析日本选手权优胜大会的打击资料发现，面部的有效打击占所有攻击的59 .4%，进一步分析历年日本选手的打击资料，结果也以面部最高，其次是手部。陈安宝 (1997)分析第十届世界杯剑道赛之国手选拔、1996年中日剑道邀请赛及第二十届全国中正杯剑道锦标赛等打击资料也获得相同的结果。
有效的打击除了打击位置之外，打击时的竹剑速度和动作时间的长短也是影响胜负的关键之一 (陈安宝，1993) 。惠土孝吉与大崎雄介 (1988) 分析 2-4 段的剑道选手面部打击的动作时间，结果发现打击的动作时间最快为0.45秒，最慢为1.04秒，整体平均为0.69秒。陈安宝 (1994) 分析不同段位的选手以及男女性在面部进击与退击动作上的差异，结果发现不同段位的选手平均进击的动作时间为0.89 秒，退击的动作时间为 0.93 秒，高段和低段者之间并没有显著上的差异，而男性面部打击的动作时间都较女性来得快。
由这些研究探讨的内容可推知，正确又迅速的面部打击将是比赛胜负的关键，总攻击时间越短，越能在攻击时机和打击效果上取得优势。所以，如何缩短剑道选手的总攻击时间，是教练与选手们最关心的课题。然而，打击动作的能力除了动作速度与总攻击时间外，应把总攻击时间更细分成反应时间和动作时间，原因是每一位选手在不同的阶段也许有不同的表现，有些选手动作速度较不优异，却具备敏锐的反应能力。以跆拳道运动为例，王翔星、李文娟与相子元 (2007) 分析不同量级跆拳道选手的旋踢动作，发现轻量级选手旋踢动作的反应时间 (0.43 秒) 及动作速度 (8 .32公尺/秒) 比中量级 (0.48 秒，7.55 公尺/秒) 和重量级 (0.56秒，6.90公尺/秒)的选手来得快；中量级选手旋踢动作的反应时间比重量级选手快，但动作速度无显著上的差异，而不同量级的选手在旋踢踢击末端速度上无显著的差异。黄昊均、宁玉麟、李家达与吕东武 (2012)分析不同层级空手道选手的左右逆击动作，发现国家队选手左右两侧逆击的反应时间略快于甲组选手 (0 . 14 秒 vs 0.15 秒) ，但无显著上的差异；左右两侧逆击的动作时间，国家队皆显著优于甲组 (左侧：0.29 秒 vs 0.33 秒，右侧： 0.30 秒 vs0.34 秒)。Gutierrez-Davila, Rojas, Antonio, 与 Navarro (2013) 探讨目标的不确定性对于优秀西洋剑选手长刺动作的影响，发现目标的不确定性越高，会造成反应时间越长 (2 个目标： 0.20 秒， 4 个 目标：0.22 秒) ，身体重心移动速度变慢 (2 个目 标： 1.97 公尺/秒， 4 个目标：1.80 公尺/秒) 以及刺剑速度变慢 (2 个目标： 2.56 公尺/秒， 4 个目标：2.37公尺/秒) 。黄冠中、陈安宝与陈亿成 (2011a)比较剑道选手使用由上往下挥击动作较大的跳击面与动作较小向前平推竹剑的出端面在反应时间及打击力量上的差异，结果发现跳击面和出端面的反应时间皆为0.28秒，跳击面的动作完成时间为1.12秒，出端面为1.02秒；打击力量方面两种动作无显著上的差异，但反应时间和动作完成时间较短者，打击力量较小；黄冠 中、陈安宝与陈亿成 (2011b) 也进一步分析剑道选手在跳击手和出端手的反应时间与打击力量上的差异，结果发现跳击手的反应时间为 0.28 秒，出端手为0.27 秒，跳击手的动作完成时间 为1.12秒，出端手为1.07秒，而打击力量无显著上的差异。
综合以上所述，打击位置、打击速度、反应时间及动作时间对于竞技比赛的胜负相当重要。剑道比赛中，面部打击为最基本也是最常见的技术，然而对于打击的肢体动作速度、反应时间和动作时间等参数对于剑道选手打击表现 (看到攻击机会到完成攻击动作的时间) 的影响则少有探讨。因此，本研究的目的是希望透过运动生物力学分析的方式，了解优秀剑道选手打击动作中的肢体表现，找出影响打击表现的因素，进而提出训练上的建议，以作为教练对选手运动技术指导的参考。
二、方 法
本研究对象为 8 位 3-7 段的男性剑道选手 (年龄：25.5 ± 8.2 岁、身高： 175.0 ± 4.9 公分、 体重： 82.4 ± 15.1 公斤、剑龄：15.0 ± 7.6 年) 。 所有受测者在测验时皆无疼痛或痠痛的现象，且测验前半年内无肌肉骨骼方面的疾病或伤害。开始本研究前，均向每位受测者说明研究目的及方法，并取得受测者同意，签署同意书。
本研究使用三度空间电磁场动作分析系统 (3D electromagnetic motion analysis system)及MotionMonitor(Polhemus Liberty, Polhemus Inc .,Colchester, VT, USA)软件来收取及分析受测者打击动作的资料，收取动作资料的频率为 240 Hz 。动作分析系统的感应器分别以双面泡棉黏附并用透气胶带固定在第一节胸椎、第一节荐 椎、左手肩峰和上臂与前臂外侧远端约三分之二处及第三根掌骨中间，最后使用固定带环绕在最外侧加以固定。因举剑和打击的动作是以左手为主，右手为辅，所以选择左手的动作来分析。利用 MotionMonitor 软件以受测者面向的方向为 X 轴正向，Y 轴正向朝上，Z 轴正向朝右的方式订定空间坐标系，定位时受测者背对磁场发射器 ( 置于约受测者第一节胸椎的高度)，双手紧贴大腿，直立不动，眼睛直视前方，然后以动作分析系统的定位笔针对骨头标的 (bony landmark) 进行定位，位置包括颈椎第七节、胸椎第八节、腰椎第一节，胸骨上切迹，剑突，髁骨前后上棘，左手之中指、尺骨、桡骨、 肱骨上髁、肩峰、肩胛骨内上缘及下缘，肩关节中心则使用 rotation method来定义 (Veeger, 2000) 。定位及动作分析方式依循国际生物力学会 (International Society of Biomechanics, ISB) 所建议的方法来进行。动作测验搭配测力板 (4060-NC-2000, Bertec corporation,Columbus, OH, USA, 1200 Hz)测量受测者攻击时下肢动作起始时间和推蹬的力量，以及使用自制电子讯号 开关记录受测者从看到模拟攻击对象面罩内的指示灯亮起 到竹剑击中面罩瞬间之总攻击时间。动作分析系统、测力板与自制电子讯号开关采同步整合的方式进行资料的收集。
测验开始前，所有受测者给予足够的暖身，并于研究设备完成装置于身上后有足够的练习与适应，帮助选手熟悉并完全了解测验的方法与步骤后才开始测验。正式测验时 (图 1) ，告知受测者看到模拟攻击对象面罩内的指示灯亮瞬间启动打击面罩，测验者先喊一声预备并 开始录制，记录受测者采取中段架式打击架设 在距离250公分，高160公分三角架上的面罩，指示灯由测验者随机控制，避免受测者有预期性的动作。
图 1 中段打击动作测试
透过动作分析系统、测力板及电子讯号开关，从指示灯亮起到测力板推蹬力量开始增加 的瞬间定义为受测者打击动作的反应时间，测力板推蹬力量开始增加的瞬间则以推蹬力量大 于 5 牛顿作为定义；从测力板推蹬力量开始增 加的瞬间到击中面罩的瞬间定义为受测者打击 动作的动作时间；而指示灯亮起到击中面罩的 瞬间则为打击动作的总攻击时间。并依据动作分析系统的资料计算打击动作中，肩膀、手肘、手腕关节从指示灯亮到动作起始的时间、动作起始到击中面罩的动作时间、各关节动作最大角速度，以及达到最大角速度所需要的时间。收取五次的打击动作，取三次资料完整的打击 动作作为选手打击能力的分析与统计。
本研究使用 SPSS 12.0 (SPSS Inc ., Chicago, IL) 统计软件作分析，以皮尔森相关系数探讨上 肢和打击动作的反应时间及动作时间、上肢关 节最大角速度及所需要的时间等参数与总攻击 时间的相关性，显著水平α值设定为.05。
三、结 果
本研究受测选手中段架式打击动作的总攻 击时间为 1.18 ± 0.11 秒，反应时间为 0.68 ± 0.13 秒，动作时间为 0.50 ± 0.08 秒 (表 1) 。打击动 作的顺序，依序为后脚开始推蹬 (0 .68 ± 0.13 秒)，左手肩关节 (0 .75 ± 0.10 秒)，腕关节 (0 .78 ± 0.13 秒) ，最后是肘关节 (0 .93 ± 0.13 秒) (表 1) 。打击动作中，腕关节最大角速度为 571.55 ± 90.19 °/ 秒，肘关节最大角速度为 385.39 ± 101.85 °/秒，肩关节最大角速度为 29.11 ± 38.73 °/秒 ，达到最大角速度的时间点依序为肩关节 (0 .72 ± 0.21 秒) ，肘关节 (1 .07 ± 0.13 秒) ，腕关 节 (1 . 15 ± 0.10 秒) (表 2) 。
打击反应时间 (r = 0.80, p = .02) 、肘关节动 作起始时间 (r = 0 .85, p = .01) 及肩关节动作起 始时间 (r = 0 .83, p = .01) 和打击动作的总攻击 时间有高度的相关性，而打击的动作时间及左手关节的动作时间与打击动作的总攻击时间没有 相关性存在 (表 1) 。腕关节 (r = 0.95, p < .001) 和肘关节 (r = .79, p = .02) 达到最大角速度所 需的时间与打击动作的总攻击时间有高度的相 关性，但各个关节的最大角速度与打击动作的总 攻击时间没有相关性存在 (表 2) 。
四、讨 论
本研究所测得打击动作的总攻击时间为1.18秒，反应时间为0.68秒，相较于剑道选手跳击面和出端面的总动作时间 (跳击面： 1.12 秒，出端面： 1.02 秒) 及反应时间 (跳击面：0.28 秒，出端面：0.29 秒) (黄冠中等，2011a) ，本研究所测得的时间较长，所造成的差异可能是因为本研究所取的反应时间是以测力板产生推蹬力量的时间点来看，而不是以肌肉开始收缩的时间点来算。相关性方面，打击动作的反应时间及肩膀和手肘的动作起始时间与打击动作的总攻击时间有中度到高度的正相关。其中以打击动作的反应时间扮演着相当重要的角色，因 为打击动作的反应时间越快，肩膀和手肘的动作起始时间都会变快，进而缩短打击动作的总攻击时间。本研究所测得的打击动作时间为0.50秒，与惠土孝吉与大崎雄介 (0 .69 秒) 及陈安宝 (0 . 89 秒) 的研究结果相比 ( 陈安宝， 1994 ；惠土孝吉、大崎雄介，1988) 皆比较快。
本研究受测者段位为 3-7 段，过去研究的段位为2-6 段，受测者的段位和动作熟练度可能影响动作时间的长短。从打击动作的反应时间和动作时间来看，反应时间的标准差比动作时间的标准差来得大，显示受测者的反应能力差异较 大，但打击动作上在3 段到7段的选手之间，差异似乎不明显。此结果显示，打击的动作时间和关节的最大速度似乎对打击动作的总攻击时间影响较小，所以对三段以上的选手来说，动作时间和动作速度可能不是影响比赛胜负的主要因素。
中段架式的打击动作，从打击动作和左手关节的反应时间可推知，受测者看到指示灯亮起后，后脚准备向前推蹬，左手以肩膀为中心
将竹剑举起，最后以手肘为中心，前臂为半径，向前作打击的动作，这样的动作能减少打击的动作幅度，达到先发制人的效果。打击动作中，手腕最大速度为571.55°/秒，手肘最大速度为385.39 °/秒，肩膀最大弯曲速度为 29.11 °/秒，研究结果与陈安宝 (1994) 分析剑道选手面部进击的上肢关节速度有所不同 (手腕最大速度 为678.2 °/秒，手肘最大速度为357.2 °/秒，肩膀最大伸直速度为 506.1°/秒)，本研究认为是研究设计所造成的差异，本研究要求受测者看到指示灯亮起后，迅速打击到面罩，而陈安宝分析剑道选手面部进击时的打击力量，这是上肢关节最大角速度有所差异，也是造成肩膀最大角速度差异较大的原因。而左手关节达到最大角速度的时间依序是肩膀，手肘，手腕 (表 2) ，这结果符合动力链原理，有助于挥击竹剑的表现。但是，肩膀达到最大角速度的时间相当早，显示肩膀的最大角速度是出现在举剑的动作中，所以上肢的挥剑动作并不是像鞭子一样地甩出，而是以手肘为支点，类似杠杆原理的方式将竹剑击出，加上小幅度的打击动作，有利于快速击中对方，取得有效打击。 惠土孝吉 (1986) 也提到面部打击动作必须要有快速的摆振及向前、向下的打击动作，如要增加挥剑速度，以剑柄为中心的半径要缩小。透过相关性分析，本研究发现手腕 (r = .95, p < .001) 和手肘 (r = .79, p = .02)达到最大角速度所需要的时间与打击动作的总攻击时间有高度的相关性，说明了前臂的动作及表现将会影响打击动作的快慢。
由本研究的结果可以推知打击动作的反应时间将是剑道比赛过程中决胜负很重要的关键。对剑道运动而言，较长的反应时间将会影响选手的动作效率以及判断的准确性(Borysiuk & Waskiewicz, 2008; Czajkowski, 2009) 。根据结果，打击的动作时间和关节的最大角速度似乎无法缩短打击动作的总攻击时间。也就是说选手发现攻击机会时，除了自身的技巧外，反应时间是重要的关键。在瞬息万变的比赛过程中，些微的差距将导致不同的结果，尤其在近距离、节奏快速的进攻当中，更是显得重要。而这与剑道讲求打击动作顺畅和快速的原则相符合。因此，本研究建议教练与运动训练人员除了训练比赛常使用的打击动作，使选手在动作技巧更臻成熟外，应多加强选手的反应能力，并用以作为打击能力的评估项目。此外，能够预测对手动作的发展，似乎亦是一种有利的进攻策略，高技术水平的选手能够预测对手的动作以及什么时候发生，并即早准备防守或进攻。未来若能进一步分析剑道选手的动作预期能力对于打击动作、反应时间和动作时间的影响，将能获得更多、更具代表性的信息。
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