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運動生理週訊運動生理週訊電子報
Online ISSN : 1814-7712
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主題:跑步訓練問題的創新觀點與立場方案
發言 : scwang 時間 : 22/06/21(11:07:04) From : 114.40.233.249 分類 : 訓練概論
運動生理週訊(第492期)

跑步訓練問題的創新觀點與立場方案(June.21.2022)

王順正、林玉瓊

「做個有智慧的跑者」序文  對於喜愛跑步的人,如果以健康的觀點來看,每天都快樂的跑一段,可能比弄懂應該怎麼跑還重要。但是,採用科學化跑步訓練,才能夠確實提升訓練的效率、發展整體的跑步實力。只要能夠理解「做個有智慧的跑者」書中系統性的跑步科學知識,並且實際的去體驗與應用,就能夠更輕鬆的參與跑步訓練,確實提升跑步的樂趣與效益 (王順正、林玉瓊,2020)。

  「做個有智慧的跑者」與運動生理學網站,還提供線上的跑步訓練程式讓跑者使用 (王順正等,2020。跑步訓練線上程式的使用)。如果你弄清楚怎麼進行這些線上程式,就是科學化跑步訓練的實際應用。透過攜帶裝置所記錄的跑步數據,剛好可以用在跑步訓練程式的執行,進而獲得實用的跑步訓練資訊。

  「做個有智慧的跑者」與運動生理學網站,提出了很多跑步訓練問題的創新觀點與立場方案,期望透過科學化訓練知識提供、線上程式執行,讓更多跑者理解與體驗科學的跑步訓練。

1. 評量跑步能力的四種速度指標與等級分析

  最大攝氧量評量跑步能力的最大問題,在於這種單一最大有氧運動能力指標,並無法呈現人體運動過程的有氧與無氧能力整體狀況。運動生理週訊第432期「最大攝氧量的謬見」一文中指出,透過跑步成績的推算,可以獲得評量跑步能力的四種速度指標,Vmax (最大瞬間速度)、vVO2max (最大攝氧量速度)、VT2 (換氣閾值2、4 mM乳酸閾值)、VT1 (換氣閾值1、2 mM乳酸閾值),分別代表跑者的速度性無氧跑步能力 (5-10秒的平均跑步速度)、最大攝氧量跑步速度 (5-10分鐘的跑步速度)、30-50分鐘的最大跑步速度、以及可以1-2小時長時間跑步的最大跑步速度。

  同時,跑步運動生理能力的四種速度指標評量結果,進一步進行能力的等級分類,讓檢測結果有參考比較的基礎。當能力等級達到10,代表擁有極佳的跑步運動生理能力 (五千公尺成績14分以下);能力等級7時,代表具備一般的跑步運動生理能力 (五千公尺成績18-20分);能力等級3-4時,代表跑步運動生理能力較差 (五千公尺成績25分以上) (運動生理週訊第441期。跑步能力的生理指標等級分析)。

跑步能力的生理指標等級分析表
能力
等級
預估五千
公尺成績
Vmax (m/s)
速度性無氧運動能力
vVO2max (m/s)
最大攝氧量速度
VT2 (m/s)
換氣閾值2
4 mM乳酸閾值
VT1 (m/s)
換氣閾值1
2 mM乳酸閾值
1014' 以下大於 7.6大於 6.2大於 5.3大於 5.1
916' - 14' 7.0 - 7.65.4 - 6.24.6 - 5.34.4 - 5.1
818' - 16'6.4 - 7.04.8 - 5.44.1 - 4.63.9 - 4.4
720' - 18'5.8 - 6.44.3 - 4.83.7 - 4.13.5 - 3.9
622' - 20'5.2 - 5.83.9 - 4.33.4 - 3.73.2 - 3.5
525' - 22'4.4 - 5.23.5 - 3.93.0 - 3.42.8 - 3.2
428' - 25'3.6 - 4.43.1 - 3.52.6 - 3.02.5 - 2.8
328' 以上小於 3.6小於 3.1小於 2.6小於 2.5

  評量跑步能力的四種速度指標與等級分析,是「做個有智慧的跑者」與運動生理學網站,建立的簡單、新穎跑步能力評量方法,不但可以避免最大攝氧量評量的謬見,還能夠有效率的瞭解跑者跑步能力特徵。

2. 評估跑步訓練狀況 - sprint distance index (SDI)

  預測馬拉松成績的預測服務,都是以專業的馬拉松選手與路跑愛好者的成績為基礎,透過特定數學模式的推算方法,計算出長跑選手的馬拉松成績預測。但是,一般社會大眾並不是專業訓練的跑者,直接以專業跑者的成績模式進行推算,其實並無法符合實際的跑步表現趨向。

  透過sprint distance index (SDI) 數值的推算,可以用來評估一般跑者的跑步訓練狀況。SDI代表跑步距離增加時,跑步速度的降低狀況,專業跑者的SDI約1.06,休閒跑者的SDI約1.08 (Vickers & Vertosick, 2016)。當開始跑步訓練跑者的SDI數據高於1.1時,代表需要更多的耐力訓練來提升跑步表現;當SDI的數據在1.06至1.1之間,但是跑步的成績不佳時,代表需要更多進一步的速度提升訓練。「做個有智慧的跑者」與運動生理學網站,透過個別化的SDI數值,可以依據跑者的耐力表現特性,更準確預測一般跑者的馬拉松成績,釐清跑步訓練的狀況 (王順正、林玉瓊,2020)。

3. 理解訓練處方的訓練效果

  進行有氧耐力訓練的處方設計時,通常會以高強度間歇訓練、間歇訓練 (採用最大攝氧量速度 vVO2max)、節奏跑 (tempo run,採用無氧閾值或臨界速度強度) 訓練、以及輕鬆跑 (easy run,低於無氧閾值或臨界速度強度) 訓練,來進行運動處方規劃與訓練 (王順正、林玉瓊,2020)。

  依據我個人55歲的年齡,騎車30分鐘運動過程的心跳率資料,平均心跳率136 bpm、最大心跳率150 bpm (右圖),訓練效果顯示有氧維持2.3、無氧訓練<1.0的資料 (右圖),顯然不正確。攜帶裝置業者,可能誤解運動時的有氧與無氧代謝狀況,就是訓練效果;再加上沒有考量使用者年齡的情況下,造成訓練效果的推算失準。

  間歇訓練與持續耐力訓練都可以使健康的青年、中年人的VO2max顯著提高,與耐力訓練相比,間歇訓練後VO2max的增加會提高一些。訓練前能力較差的參與者,訓練造成的增進效果更明顯 (運動生理週訊第442期。間歇訓練與持續訓練的效果差異)。衝刺間歇訓練與耐力訓練,都是提高有氧跑步能力、間歇耐力表現、30秒溫蓋特無氧性運動能力的有效訓練方法 (運動生理週訊第484期。衝刺間歇訓練與耐力訓練效果比較)。有關訓練效果的評估,顯然不能由訓練過程的有氧、無氧參與狀況來確認。建議跑步參與者或跑步教練,應該規劃多樣化的跑步訓練處方,才能提升全面性的跑步能力。

  「做個有智慧的跑者」與運動生理學網站,提供有氧耐力訓練的處方設計線上程式,使用者可以依據不同距離的跑步成績,線上取得智慧設計的訓練處方 (跑步速度),期望跑步愛好者可以多多利用跑步成績預測、訓練處方服務。

4. 監控跑步訓練的心跳變化特徵

  透過攜帶裝置的協助,以心跳監控跑步過程的狀況,已經相當容易進行。而且,心跳控制跑步訓練具有可依年齡與個別差異設定、可依據臨場的身體狀況調整、隨著訓練者能力改變、可不受場地與器材限制、......的優點。實際應用時,則可以發現心跳會隨著運動時間增加的現象。右圖即以80%最大心跳,進行10分鐘心跳控制跑步的測驗,跑者會因為心跳上升而需要調降跑步速度,能力較差的跑者,調降跑步速度的次數更多 (王順正、林玉瓊,2020)。

  在長時間運動時,心跳隨運動時間增加的現象,則稱為心血管循環轉變 (CVdrift) 或稱為心臟循環轉變 (cardiac drift)。運動時心血管循環轉變的原因,跟皮膚血流量、交感神經活動、身體的核心溫度、總血量的變化有關,進而造成心臟每跳輸出量與平均動脈壓降低,形成運動心跳的上升現象 (王順正、林玉瓊,2020)。在熱環境下運動時,運動心跳評量運動強度的百分比顯然會有高估現象,而且運動時間越長高估的幅度越明顯。這就是為什麼馬拉松跑者,在比賽後段運動心跳都偏高的原因。

  心臟成本轉變 (cardiac cost and drift) 是評量跑步過程中心臟成本 (cardiac cost) 與心臟循環轉變 (cardiac drift) 的整合變項,用來評量跑步過程的心臟機能變化 (透過心跳除以跑步速度來代表心臟成本) (運動生理週訊第480期。心臟成本轉變 (cardiac cost drift) 與馬拉松表現)。研究發現,馬拉松比賽成績越好的跑者,心臟成本轉變愈小。由於比賽距離到達25公里之後,心臟成本轉變的現象更明顯,因此,未來心臟成本轉變,可能是心跳監控跑步訓練與比賽的重要變項。

5. 理解跑步最佳步頻

  採用「每分鐘180步的步頻跑步」,其實是優秀跑者的跑步平均步頻。對於馬拉松跑步速度可能只有優秀跑者一半的休閒跑者,用這麼快的步頻、跑很慢的速度,跑步經濟性反而會比較差。

  跑步的最佳步頻會受到跑步速度的影響,每增加1 m/s大約會提高4%,能力越佳跑者的最佳步頻越高。除此之外,跑步時間增加可能會降低跑者的最佳步頻,跑步坡度提高可能會增加跑者的最佳步頻。對於跑者來說,似乎應該先確認參與比賽的最佳跑步速度,再依據最佳跑步速度進行最佳步頻的選定。一般休閒跑者的跑步速度較慢,最佳步頻約在每分鐘145至160步,跑步選手的跑步速度較快,最佳步頻約每分鐘在170至185步。

6. 分析跑步型態類別

  跑者往往花費很多的時間與精神在確認跑步動作的正確性,可是跑步時的垂直震幅、手部動作、著地時的骨盆與腳位置、著地模式等,都是透過跑者腿部與地面接觸產生的反作用來推動向前,進而出現身體動作的配合與調整,沒有把焦點放在著地型態與方法,單純要由動作與技術來調整,結果可能無法如跑者預期改善表現。

  「做個有智慧的跑者」與運動生理學網站,發明一個評估跑步技術的新方法:Performers跑步技術科技 (Performers running technology, PRT)。依據跑步基礎技術變項 (步頻、步幅、著地時間、騰空時間),以及跑步進階技術變項 (著地指數、步幅角度、垂直硬度、腿部硬度),進行跑步技術的綜合評量 (右圖)。跑步技術科技的評量,具備創新跑步技術評量、即時修正跑步技術、創新訓練科技應用 (跑步機、攜帶式裝置、跑鞋鞋墊、...) 的實際應用價值。

  依據跑步技術科技的評量結果,瞭解自己跑步時的技術特徵,進行空中跑者 (aerial runner) 或地面跑者 (terrestrial runner) 的跑步型態確認,將有助於跑步技術方法的選擇,達成提升跑步表現、減少跑步傷害的效益 (右圖)。研究發現,跑步型態不同的空中跑者、地面跑者,雖然具備飛躍與彈跳、滾動與推送的跑步動作型態差異,但是跑步經濟性似乎不會有差別 (運動生理週訊第437期。跑步型態不同跑者的跑步經濟性)。

  跑步型態的分析也會受到跑步速度的影響。選定適合自己參加馬拉松比賽的跑步速度範圍 (VT2與VT1),再依據這個速度範圍進行跑步技術科技分析,才是分析跑步型態類別的基本流程。不是所有的跑者都應該以前腳掌著地,跑步時腳著地不一定要在重心下方,而是依據個人跑步技術科技分析結果,自然選定適合自己的跑步型態。

7. 選定馬拉松比賽配速方法

  馬拉松比賽的配速方法,重點在於配速範圍與配速策略。依據跑步參與者的五千、一萬公尺跑步表現,進行配速範圍的推算與選定,讓馬拉松比賽過程處於呼吸代償點 (RCP, VT2) 與換氣閾值 (VT, VT1) 跑步速度範圍中,將有助於馬拉松跑者創造馬拉松比賽的最佳表現。配速策略的部分,則建議採用先快後慢的正向配速策略 (positive pacing strategy),由VT2的跑步速度開始比賽,在比賽後半段降低跑步速度,但是跑步速度不要低於VT1,可能是最有效率的馬拉松配速策略 (台北馬拉松跑者的配速策略。王順正、林玉瓊,2020)。

  依據近年來馬拉松世界紀錄的分段成績分析,馬拉松比賽破紀錄的配速策略為等速配速、或者前慢後快 (1-2%變異) 配速。這樣的配速策略與創新個人最佳成績的配速方法類似,畢竟跑者如果在跑步剛開始就預估自己要創新紀錄,可能反而造成前段速度過快、累積疲勞的狀況出現,不利於25公里之後的跑步速度維持 (運動生理週訊第481期。馬拉松世界紀錄的配速策略)。  


  評量跑步能力的四種速度指標與等級分析、評估跑步訓練狀況、理解訓練處方的訓練效果、監控跑步訓練的心跳變化特徵、理解跑步最佳步頻、分析跑步型態類別、選定馬拉松比賽配速方法等,都是針對跑步訓練問題的創新觀點與立場方案,提供跑步愛好者參考與實際應用。

  除此之外,「做個有智慧的跑者」、運動生理學網站的內容,還有很多依據學術研究成果整理的運動訓練知識,值得跑步愛好者閱讀與理解。例如跑步選手的體型、身體特徵,跑步訓練方法的介紹,肌力訓練的重要性,影響跑步表現的各種課題介紹,鐵人三項運動表現與跑步表現的關連,線上訓練程式的應用、......等。充分理解跑步科學訓練的內容,並且實際應用在跑步訓練與參與比賽上,即是科學化跑步訓練的最佳呈現。期望,讀者能夠「做個有智慧的跑者」,真正的享受跑步的好處與樂趣。

引用文獻

王順正、林玉瓊 (2020)。做個有智慧的跑者。旗標,台北市。

王順正、林玉瓊、吳晨聖、路召薇、吳世傑 (2020)。跑步訓練線上程式的使用。運動生理週訊,411。http://www.epsport.net/epsport/week/show.asp?repno=411

Vickers, A. J., & Vertosick, E. A. (2016). An empirical study of race times in recreational endurance runners. BMC Sports Science, Medicine and Rehabilitation, 8, 26.

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