運動員的技術與科學:運動員體能訓練與檢測
運動的能量主要由脂肪、蛋白質與碳水化合物提供。從血液中的葡萄糖直接供應運動時肌肉的需求是最快速的,但是會在肌肉中產生乳酸,這是造成疲勞的主因之一。
標籤: 科學
運動的能量主要由脂肪、蛋白質與碳水化合物提供。從血液中的葡萄糖直接供應運動時肌肉的需求是最快速的,但是會在肌肉中產生乳酸,這是造成疲勞的主因之一。
可以提高身體的負荷強度與大範圍訓練,卻不會造成身體疲勞或傷害,是所有運動員追求的目標,也是所有教練與運動科學家追求的目標。當我們的身體活動時,使肌肉的能量消耗,若這時身體本身的自我恢復再生速度太慢,就形成疲勞。
運動的能量主要由脂肪、蛋白質與碳水化合物提供。從血液中的葡萄糖直接供應運動時肌肉的需求是最快速的,但是會在肌肉中產生乳酸,這也是造成運動中疲勞的主要因素之一。肌肉在無氧狀態下所產生的乳酸越多,消耗肝臟儲存的肝糖量也越大。但是肝糖的下降並不直接引起疲勞的反應,其主要來自碳水化合物的中間產物乳酸的堆積。
當肌肉產生的乳酸進入血液循環時,立即引起身體組織系統壓力反應。因為血液中乳酸濃度上升會改變血液酸鹼值、血液含氧量及血糖濃度,而這些反應作用最後引起(腎上腺)皮質醇(cortosil,又稱壓力荷爾蒙(註1))、促腎上腺皮質刺激素(adrenocorticotropic hormone,簡稱ACTH)及胰島素(insulin)上升,造成免疫系統下降(註1)。而體能狀態是決定恢復再生能力與增強免疫系統的主要因素。
運動員體能
運動競賽有夏季與冬季奧運。2012倫敦夏季奧運有26個項目,2010溫哥華冬季奧運則包含7個運動項目。在這麼多的運動項目中,運動員需要的體能各有其特殊性。因此教練在訓練選手體能時,分為基礎與專項體能兩項。而體能的模型與訓練目的,又可分為力量、速度、耐力與柔軟度4項。
基礎體能訓練 基礎體能是建構運動員專項體能的基礎,主要分為全身性的力量耐力與有氧耐力兩項,但是有些運動項目也包含最大力量。過去運動訓練著重在恢復期的身體組織修補功能,近年來則強調運動中就具備恢復再生的機制,避免運動後需要較長的恢復時間而影響隔天的訓練。基礎體能培養的時間著重在準備期,這個階段的基礎體能訓練占總訓練量的80%。因此在年度訓練計畫中,就分為準備期、專項期、比賽期等訓練階段。在每個訓練階段,基礎與專項體能有不同的訓練要求。
力量耐力 過去許多人認為力量訓練會造成肌肉橫斷面變大,因此國內很多女性運動員對於力量訓練並不積極。力量訓練增加肌肉橫斷面,主要在於訓練方式,而不是所有力量負荷都會造成肌肉肥大。力量耐力是著重全身性肌肉能力訓練,它是以低負荷(30~40% 1RM)(註2),多次的重複頻率進行。
而準備期如何進行力量耐力訓練呢?在準備期,運動員每周必須從事3次力量耐力訓練,每次3~4組,每組6~8個動作,每個動作必須重複20~30次。執行方式以循環式為最佳,動作從手部開始,再進行下肢的訓練。動作與動作之間不休息,8個動作完成後間歇1分鐘,立即進行下一組。
循環式除了上肢與下肢交互進行外,主要著重在肌肉的拮抗作用(註3)。例如上肢-1是坐姿手推舉,上肢-3則必須進行滑輪下拉。其訓練適應效果主要呈現在肌肉能量代謝效率,改善有氧與無氧能量提供路徑和增加肌肉周邊微血管數量、恢復再生能力。
有氧閾值耐力(2 mmol∕l)(註4及註5) 有氧閾值的閾值耐力訓練效果顯現在心臟循環系統、細胞組織與穩定荷爾蒙3項中。運動員或一般人有氧閾值耐力能力佳的,呈現較低的安靜值心跳率與最大負荷結束的心跳率快速恢復。球類與技擊運動項目選手,在運動中ATP-PC(註6)能量再恢復,也是依據有氧閾值耐力。比賽情境提高運動員壓力,主要來自壓力荷爾蒙的提升。而具備高有氧耐閾值力的,有較佳穩定壓力荷爾蒙的能力。
大部分從事有氧耐力訓練時都採用持續跑方式進行,但是很多教練與選手都用錯負荷強度,因此浪費很多訓練時間,又沒有改善真正的有氧耐力。所謂真正的有氧耐力是呈現在身體活動時,不管是快速跑步或快走,其血液乳酸濃度都沒有超過2 mmol∕l。能夠提高到達 2 mmol∕l 的速度,表示運動員能夠承受較高負荷強度。運動員的有氧閾值耐力速度必須高於2.8 m∕s (公尺∕秒),才能夠應付每天從事訓練,並快速解除疲勞。
因此欲提高個人有氧閾值耐力,訂定最佳負荷強度是個人閾值速度。在個人閾值速度範圍內進行20分鐘持續跑,這時血液乳酸濃度也不會呈現上升趨勢,才能真正提升有氧閾值耐力。其訓練運用例如有氧閾值速度是2.8 m∕s,若在400 m 運動場上跑步20分鐘,可控制在每圈時間大約是143秒的速度(約8.4圈)。
專項體能 各項運動項目的專項體能結構,因比賽型態與負荷不同,要求也不一樣。例如技擊與球類項目的專項耐力,主要著重在無氧非乳酸耐力訓練,有些則需要無氧耐力與無氧非乳酸耐力,如柔道、角力項目。
專項體能訓練的時間都安排在專項期,在這個階段,運動員的體能要求以接近比賽負荷的強度進行。在無氧非乳酸耐力訓練中,其特徵是短時間高負荷強度運動模式。例如折返跑訓練方式,以10 m的距離訓練。欲提升無氧非乳酸耐力,則以個人最大速度進行2次10 m折返跑步。而折返訓練範圍(量)在9次(3 × 3 × 10 m,2次折返),每次間歇休息40秒。如欲改善無氧耐力,則以個人最大速度進行4次10 m折返跑步(3 × 3 × 10 m,4次折返),每次折返跑結束休息時間是60秒。
運動員專項最大力量與快速力量訓練,主要在於增進比賽肌肉對抗來自對手的防守與進攻所產生的阻力,並維持選手在各種不同強度比賽中,其個人運動技術表現的穩定。而專項力量訓練時間,主要著重在訓練周期的專項階段。
快速力量訓練方法以重複方式進行,負荷的擬定則以個人最大力量(1RM)的30~50%做為訓練強度,進行的動作節奏強調高速度的肌肉收縮方式。最大力量訓練強調只會提高肌肉力量,而不增加肌肉橫斷面(肥大),其負荷強度是個人最大力量的100%,重複頻率則是1~2次。
適應與體能診斷
運動員透過周期化有系統的體能訓練,身體對負荷強度與型態就產生適應。何謂適應?即身體肌肉組織系統習慣負荷刺激的模式。因此當身體習慣於某種程度的負荷時,生理對這刺激負荷呈現穩定狀態,體能結構不再改變。但是運動訓練就是不斷增進體能,才能具有比對手強的能力。
如何知道體能產生穩定狀態?因此才有所謂的「運動能力診斷」,其主要功能在於進行訓練效果評估與擬定下一個訓練周期的負荷強度,以避免造成體能的停滯,運動員也不會因為不適合的負荷強度,而造成過度疲勞影響運動能力。
運動能力診斷分為基礎與專項兩項。基礎診斷在準備期進行,診斷著重在有氧-無氧閾值耐力與力量耐力能力。專項期的體能診斷,則以運動項目的專項體能為主。
基礎耐力有氧-無氧閾值診斷,以階梯式負荷上升方式進行。其診斷數據可用簡單的曲線呈現,以清楚地了解運動員是否進步、退步,或呈現穩定沒有改變的狀態。
專項耐力受基礎無氧閾值耐力(4 mmol∕l)影響,其主要因素在於身體活動呈現無氧狀態,肌肉能量提供路徑以碳水化合物為主。又因許多運動項目的活動型態介於急跑、急停之間,這種負荷模式相對地增加肌肉的缺氧,而造成乳酸堆積反應。無氧閾值耐力佳的運動員,則不會產生這種症狀。其生理調節機制的調節,主要在於無氧閾值耐力的訓練效果,也就是增加肌肉粒線體與周邊微血管數量。
透過專項與基礎無氧閾值耐力診斷,再以四象限分析,就可清楚了解運動員在這兩項運動能力的優點與缺點,再針對其能力進行訓練改善練習。
速度是所有運動項目必須具備的主要能力,但是要呈現最高的速度,必須具備良好的力量。因此在評估運動員速度能力時,都結合下肢力量進行分析,才能確定選手為什麼速度能力沒有獲得改善,或速度呈現下降與停滯症狀。
競技運動訓練必須是一個系統性模式,在每個訓練階段(準備期、專項期、比賽期)都有其體能訓練要求,而訓練效果的呈現在於體能的改善。每個訓練周期能夠了解運動員的體能情況,就越能改善與穩定其競技能力。而要能夠了解運動員體能情況,只有透過診斷分析,由數據呈現其反應症狀,再依據數據進行訓練改善計畫。
註1:皮質醇是由腎上腺分泌的一種荷爾蒙,用來調節身體對外來刺激的反應,在應付壓力中扮演重要角色。皮質醇有提升血糖、血壓和產生免疫抑制作用,壓力狀態下需要皮質醇來維持正常生理機能,因此又稱作「壓力荷爾蒙」。
註2:RM是repetition maximum的縮寫,意思是最大反覆次數,指在同一負荷量下所能完成的最高次數。假設某人蹲舉重量100公斤是他的1 RM,則低負荷(30~40% 1 RM)指只蹲舉30~40公斤重量。
註3:肌肉的拮抗作用,是指屈肌、伸肌時是成對的肌肉,運動時互相配合的情形。
註4:閾值:一個領域或一個系統的界線稱為閾,其數值稱為閾值。
註5:mmol∕l是表示每公升含有多少毫莫爾,是濃度單位。
註6:ATP-PC是三磷酸腺苷(adenosine triphosphate,簡稱ATP)和磷酸肌酸(phosphocreatine,簡稱PC)。剛開始運動時,肌肉收縮所需要能量的主要來源是由分解ATP而釋出。當進行激烈運動時,儲在體內的ATP很快會消耗掉。這時肌肉細胞內儲存的PC就會迅速分解,並釋放能量以重新合成ATP,ATP再度分解提供能量。由於肌肉細胞中PC的儲存量很少,ATP-PC產生的能量只能維持8至10秒的激烈運動。ATP-PC的重要性,在於迅速地供應能量給需要爆發性和快速的運動(如百公尺賽跑、跳躍及投擲項目),而不在於供應能量的多寡。
含有營養素的食物與治療疾病的藥物都是經口服用的物質,體育界研究食物和藥物的學門分別稱為運動營養與運動禁藥,但二者對運動員的意義卻是相反的。
人們經口攝取食物以得到營養素,維持生命與健康。一般飲食之外攝取的物質,則稱為營養補充劑。除了食物與營養補充劑外,人們也會經口服用預防、診斷與治療疾病的藥物,目的仍是維護健康。
運動員與一般人相同,為了健康會經口攝取食物與藥物,更進一步則希望藉此提升運動表現。但運動營養與運動禁藥對運動員的意義卻是相反的,國際運動禁藥管制機構(World Anti-doping Agency, WADA)為了維護運動員的健康及比賽的公平性,訂有運動員禁止使用的藥物規範,稱為運動禁藥。因此,經口服以提升運動表現的物質中,運動禁藥是運動員不得使用的物質,不在這規範中的則可稱為營養補充劑。
運動營養學
營養指的是自外界攝取的適當有機體物質,主要包括醣類、蛋白質、脂質、維生素、礦物質、水等營養素,使組織生長、代謝與修復,以維持正常生理功能與發育,進而維持生命一連串的新陳代謝過程。
營養學就是一門研究食物成分以及這些成分的代謝過程的科學。運動營養學則是探討與運動相關的營養問題,藉由飲食攝取適當的營養,以維持運動期間的體能或加速運動後身體的恢復,達到提升體能、健康及運動表現的最終目的。
運動營養學所探討的議題,涵蓋了一般與運動時的適當營養、飲食模式、營養與運動的交互作用、代謝、肥胖與體重控制、巨量與微量營養素需求、氧化壓力、疲勞、組織修復與生長、生命期營養及營養素與補充劑的安全等。透過不同運動期的飲食與液體攝取,可使競技運動員維持良好的營養狀態,而能持續從事運動與訓練;另外,適當使用營養增補劑可輔助及促進訓練的效果,進而提升體能與運動的表現。
運動營養學的應用
運動營養學對運動員的協助是建立在營養評估的基礎上,營養評估的內容包括體位測量(身高、體重、腰圍、臀圍、體脂率,並計算身體質量指數及腰臀比)、生化檢測(血液的紅血球數、血色素、血比容等血液像值及肝功能指標、腎功能指標、血脂質、尿酸及肌酸激酶等血液生化值)、臨床評估(由頭髮、皮膚、指甲、臉色等外觀判斷可能的營養問題)與飲食評估。
透過逐步的營養評估,可了解運動員的營養狀況,並給予適當的飲食指導與營養教育,以提升運動員的營養知識,建立良好的飲食習慣與行為,進而維持最佳的身體狀況,發揮最佳的運動表現。因此,運動營養學家的運動科學協助內容,主要包括飲食評估、營養教育、營養增補劑的使用建議,以及特殊身體狀況的飲食指導4個部分。
飲食評估是以飲食回憶或飲食記錄的方式,了解運動員平日的飲食形態與內容,進而計算出運動員平日飲食的熱量,以及醣類、脂質與蛋白質3大營養素的含量。再依據分析結果與運動員的需求及現況,提出飲食修正建議;預計達成目標是協助運動員了解自己平日的飲食形態及其缺失,進一步修正飲食行為。
營養教育主要是以團體教育(必要時可進行個別諮詢)的方式,教導運動員均衡營養、食物熱量與份量換算、不同賽期的飲食與液體補充方式等基本營養知識,以指導運動員能由現有飲食中選擇適合自己的食物與份量,並了解自己在不同訓練階段的飲食需求。
營養增補劑的使用建議則配合運動員個別營養評估的結果、其他運動科學領域的檢測結果,了解運動員的營養缺失,擬訂適當的營養增補劑使用建議。近年來,國家運動選手訓練中心曾提供給運動員的營養補充劑,包括維他命B群、綜合維他命、乳清蛋白、高蛋白、鈣片、支鏈胺基酸、麩醯胺酸、肌酸、冬蟲夏草、能量營養棒、代餐粉末、運動飲料等。
特殊身體狀況的飲食指導,則就醫學與生化檢驗有異常的情況如痛風、貧血、高血脂等,另行給予個別的營養衛教及建議可選用的營養品,目的在改善運動員異常的身體狀況,且使運動員能了解這狀況的防止或改善方式,避免復發或惡化。
運動禁藥
運動禁藥是指運動員使用的有害健康或增進運動表現的藥物及方法。1967年起,國際奧林匹克委員會的醫學委員會公告運動禁藥清單並執行運動禁藥檢驗,但因運動員違規使用藥物的問題日益嚴重,該會於1999年成立WADA,專責辦理國際藥檢實驗室認證及公告運動禁藥清單。
為了確認運動員並未違規使用運動禁藥,也就是其優異的運動表現是來自於自我努力,這個機構會在比賽結束時依賽會的規章對運動員進行尿液採集,以做運動禁藥的檢測分析,這種時間點的運動禁藥檢測稱為賽內檢測。而除了比賽前、比賽時使用藥物以提升運動表現外,部分運動員會企圖在平時訓練期使用藥物來增加訓練效果,例如用同化性類固醇增加肌肉量及肌力,提升競賽時的成績。為了徹底杜絕運動員使用運動禁藥,現在各項國際運動總會也在非比賽期間進行運動禁藥檢測,這時期的禁藥檢測稱為賽外檢測。
運動禁藥的內容
運動禁藥可分為禁用的藥物、禁用的方法及特定運動項目禁用藥物3種。2013年,WADA公告的禁用方法,包括促進氧氣的運送、化學和物理性的操縱,以及違規使用基因製劑3項,特定運動項目禁用藥物則包括β阻斷劑及酒精。
禁用的藥物則依藥物特性,分為賽內與賽外都禁用,以及僅賽內禁用兩種。「賽內及賽外都禁用」代表只要是運動員都不得使用的藥物,包括未經核可的藥物、同化性物質、胜肽類荷爾蒙、生長因子及相關物質、β2致效劑、荷爾蒙與代謝調節劑、利尿劑與其他遮蔽劑7類,這些藥物對運動表現有明顯提升的效果,但會傷害運動員的健康。WADA對每一類的藥物都列出數種至數十種不等的藥品名稱。
然而,有些會提升運動表現的藥物對運動僅有短暫的增強效果,在賽外期使用對運動競賽成績的影響並不大,且運動員也和一般人一樣可能需要服用藥物,以減緩身體不適或治療疾病。因此,WADA把部分藥物列為「僅賽內禁用」,給予運動員部分使用藥物的空間,包括興奮劑、麻醉藥品、大麻類、腎上腺糖皮質類固醇。在賽外期的運動禁藥檢測,並不會針對這些類別的藥物進行分析。
另外, 對於部分食品或藥物中會存在的咖啡因 (caffiene) 則被WADA列為監視計畫中的物質,WADA僅檢測以了解運動員使用的情形,並不會對被驗出的運動員做任何的處罰。
運動科學人員的角色
部分巿售藥品或醫師處方藥就含有運動禁藥,最常見的是部分感冒藥中會含有麻黃素(ephedrine)或甲基麻黃素(methylephedrine)的興奮劑。歷年來,國內運動禁藥檢驗呈現陽性反應的案例中,就有運動員是因為自行購買感冒藥或服用醫師處方藥所導致的。另外,曾有一位棒球運動員在奧運會前被驗出尿液呈陽性反應,雖然那是醫生開立的藥物處方,但屬於運動員都不得使用的荷爾蒙與代謝調節劑,即使是在賽外期做的檢驗,這名運動員還是被禁賽。因此,運動員不論是就醫或自行購買藥品,都可能誤用運動禁藥。
依據運動禁藥管制的規定,當運動禁藥檢驗呈陽性反應時,不論是蓄意或誤用,運動員都會被處以取消成績及禁賽的懲罰。前環法自行車賽「七冠王」阿姆斯壯今年(2013)也因運動禁藥事件而退出體壇,甚至被要求歸還先前獲得的獎金。因此,運動科學人員所做的運動禁藥教育及運動禁藥訊息的提供,對避免運動員誤用是很重要的。
為了加強運動員與教練對運動禁藥的認識,中華奧會每年會依WADA的運動禁藥清單,印製包括運動禁藥項目、種類與藥物名稱的運動禁藥宣導小卡片,方便運動員就醫時提供給醫師做為開立藥物的參考。中華奧會運動禁藥管制網站(http://www.antidoping.org.tw/)上就提供最新的運動禁藥清單、適用治療藥物查詢等資訊,也有線上諮詢,可提供相關人員直接詢問欲服用的藥品是否含有運動禁藥。這些都是為了加強運動員及教練對運動禁藥的認知,並避免運動員誤服。
透過運動營養與運動禁藥知識的學習,可以提供運動員正確及有效的營養補充方式,並避免誤服運動禁藥。運動科研人員除了學習基本的營養及運動營養知識外,也需不斷研究更有效的營養補充方式與營養配方,以維持運動員的體能及提升運動表現。另外,必須持續學習新的運動禁藥規範,甚至開發運動禁藥的分析方法,協助運動員在健康與公平的條件下繼續追求人類的極限。
隨著心理技能訓練在國際運動賽事使用的普遍化,運動心理學的介入已成為當代運動科學化的訓練中,達到顛峰表現不可或缺的關鍵。雖然國內已開始起步,但仍有可進展的空間。
隨著各國對於運動的重視與投入,現今運動員需面對比過去更嚴峻的競技挑戰。為呈現完美的顛峰表現,運動員必須在比賽當時把技術發揮到自我的極限。不幸地,經常見到的是選手在面臨比賽高壓力下,不但無法發揮最佳表現,反而產生重大的失誤。這樣的情勢使得運動員與教練重新思索,影響運動顛峰表現的因素是否只有技術訓練?
事實上,當代的運動訓練體系中已提出,「體能、技術、心理、戰術」4個因素是創造顛峰表現的基礎,而這些因素可進一步歸納為生理、訓練,以及心理層面。有鑑於心理層面同時影響心理與戰術二個主要因素,運動員心理能力的重要性不言可喻。為有效增進運動員競技場上的心理能力,「運動心理學」因應而生,並與運動生理學、運動訓練學、運動生物力學成為運動科學的4大主軸。
運動心理學與其發展
運動心理學是探究在運動情境中人及其行為的科學研究,並運用知識實務的專業學問。歷經1890年代的創立與其後一百多年的發展,這一專業已經衍生出許多議題,例如:運動員人格的特徵,運動員的動機、情緒、壓力、焦慮與表現的關係,團隊動力學,領導,溝通,心理技能訓練等。其中,「心理技能訓練」更成為使運動員邁向顛峰表現的重要基石,而傳授這專業的運動心理學家或運動心理諮詢師,已在許多重要賽會中扮演關鍵的角色。
事實上,美國奧運委員會1980年就成立了運動心理諮詢委員會,並在1985年正式聘用專職的運動心理學家。除此之外,美國的職業運動聯盟如美國國家籃球協會(NBA)、職棒大聯盟(MLB),甚至職業橄欖球聯盟(NFL)等,為增進頂尖運動員的表現,都曾尋求運動心理學家及諮詢師的協助與諮詢。
在我國,運動心理學也受到相當程度的重視。除了2000年的臺灣運動心理學會的成立,以及大專運動相關系所對運動心理課程的開授外,舉凡國家運動選手訓練中心、各大型運動培訓計畫中,都有針對運動心理學所實施的分項計畫。臺灣運動心理學會更在2008年舉辦第一屆「運動心理諮詢老師」的培訓,學員結訓後不僅服務於國家專業隊,更深耕於國高中體育班級,以及大專院校的運動團隊,從事運動員專業的協助與輔導。
心理技能訓練與實務運用
在諸多運動心理學的議題中,心理技能訓練與增進運動表現最為相關,也成為運動心理學的核心。它是指一種系統性、持續性的心理練習,目的在增進運動表現、增加樂趣,並達到運動上自我滿足。筆者曾於2004年「雅典奧運會」擔任國家射箭隊運動心理諮詢的工作,目前則是教育部「培育優秀原住民青少年運動人才」、「教育部區域運動科學研究中心輔導專案」等多項計畫的運動心理學分項計畫的主持人。在計畫實施之中,首要目的就是教導選手熟練地使用心理技能。
現今心理技能雖然已分化得十分詳細,種類多達數十項以上,然而多不脫離於「放鬆訓練」、「目標設定」、「自我對話」,以及「意象訓練」的範疇,或可稱它們是心理技能訓練的「四大天王」!以下就這四大天王做實務運用上的說明。
放鬆訓練
壓力與運動員宛如不可分割的孿生兄弟,在競賽表現中,過大的壓力常常使得運動員過度緊張,甚至造成焦慮的負面心理狀態。也許你曾看到場邊的運動員有盜汗、四肢僵硬、目光失焦或頻頻上廁所的現象;或許你自身也可能在比賽或考試前體會過心跳加速、呼吸急促或腦袋一片空白,這些都代表運動員或你正面臨著焦慮情緒。
這些緊張或焦慮不僅導致舉重、田徑等需要大肌肉群爆發力的動作項目無法順利完成,對於如射箭、射擊等需要小肌肉群穩定控制的項目也頗有影響。根據經驗,每分鐘超過或低於最佳心跳率值2下的些微心跳差異,就會造成單支箭得分超過3分的差距,進而對成績產生絕對的影響。
在擔任2004年雅典奧運國家射箭隊運動心理諮商員時,筆者為控制壓力所導致的身心變化,採用了「漸進肌肉放鬆法」,教導運動員如何控制在競技場上的緊張與焦慮。漸進肌肉放鬆法是美國埃德蒙.雅各布森醫生提出的,為減輕病患肌肉緊張病徵所發展出的放鬆法。這方法要求個體有意識地在各肌肉群上進行緊繃與放鬆,藉由感受肌肉逐漸緊繃與逐漸放鬆的差異,察覺自身壓力並釋放緊張。
在初始,運動員進行完整的放鬆大約需要30分鐘。然而透過一周3次,每次約20分鐘的縮減版課程,運動員逐漸可以在賽前以數分鐘,甚至數秒鐘的時間達到快速放鬆,進而長時間維持自身最佳的運動表現。
事實呈現,臺灣國家射箭隊榮獲2004年雅典奧運男子射箭團體銀牌,其中陳詩園選手更在個人賽中刷新奧運紀錄,創下我國在射箭項目中最佳的成績。雖然選手卓越表現的影響因素眾多,但據陳詩園所述,在比賽中能夠放鬆、穩定及專注地完成射箭動作,是幫助他在奧運個人賽中取勝的至要關鍵。
目標設定
臺灣之光曾雅妮是聞名國際的世界球后,19歲時就在世界最頂尖的女子高爾夫賽事、女子職業高爾夫巡迴賽(LPGA)中奪得冠軍頭銜。然而任誰都沒有想到,隔年曾雅妮便經歷她在運動生涯中的低潮,不但在該年度第一場LPGA僅拿到17名,其後每一個小失誤都造成她內心與行為很大的起伏,甚至導致她在記者與球迷面前當場痛哭的窘態。
所幸在拜訪心理醫生德博拉.格雷厄姆後,他為曾雅妮設立了一個新的「目標」—「活在當下」。也就是要求曾雅妮從過去重視揮杆的結果,轉換為專注於每一次的揮桿。換句話說,每一次的揮桿是可以由自己控制,而她欲求的結果(冠軍)則是受到場地、選手等許多不可控制因素的影響。既然無法掌控環境與他人因素,選手應該著重於自己所能控制的部分去發揮,一步一腳印地把「當下」完成,勝利自然會在不遠處!
在接受這樣的指導與其後持續的努力,21歲的曾雅妮再度站上LPGA的冠軍舞臺,並締造LPGA史上最年輕二度奪冠球員的歷史紀錄,在她高爾夫生涯上站上新的至高點。
自我對話
沒有人願意失敗,也沒有人可以不歷經失敗。失敗所帶來的失望、傷心、低潮、自責及難過是無法避免的,但是成功的運動員可以改變他對於失敗的看待、改變失敗所帶來的頹廢,反而藉由失敗轉化為對自我的肯定。
被公認是歷史上最優秀的籃球明星麥可.喬丹就曾說過:「在我的職業籃球生涯中,有超過9,000球沒投進,輸了近300場球賽,有26次被球隊寄予厚望進行最後一擊的致勝關鍵球卻失手,我的生命中充滿了一次又一次的失敗,但正因為如此,我才得以成功。」麥可.喬丹利用正面的自我對話,激勵自己持續練習,他說服自己,失敗就是成功的基石,而他也真正地在運動上獲得榮耀的回饋。
在協助我國「培育優秀原住民青少年運動人才」的計畫中,筆者曾經利用自我對話技巧協助一位優秀的張姓跆拳道選手(姓氏是代稱),克服他所懼怕的情境。這位選手說他最害怕的是對上曾經讓他失敗過的黃姓選手,有趣的是,即使教練指出他的能力遠優於黃姓選手,害怕、緊張、驚慌等負面思潮仍一直縈繞在張姓選手心中,使得他在賽場中無法全面地發揮技術。有鑑於此,筆者採用名為「停止思考法」的自我對話來協助改善這一情況。
「停止思考法」是在面臨特定情況(如遇到不想看到的對手或負面思緒開始)時,心中馬上浮現一個巨大的「停止標誌」,並在浮現的同時心中大聲默唸「停!」。我們可以把它想像為電腦中「重新刷新」的功能,意即每當選手心中浮現這個標誌時,他須停止目前正在擔憂的事並重新開始,藉此阻絕了隨後不斷衍生的負面思潮。
在經過幾次的練習與情境模擬訓練後,張姓選手高興地說,停止思考法不但可以幫助他面對黃姓選手,熟練後還可以用來幫助自己克服不願意面對的各種情況,藉著每次的重新開始,塑造出自己不同的未來!
意象訓練
在眾多的心理技能訓練中,意象訓練也許是最令人著迷的技術。很難想像僅憑著在大腦創造的意象畫面,就可實質上幫助選手的運動表現。不過不需要質疑,研究已經證實,在正確的使用下,結合運動訓練與運動意象訓練計畫的運動員,不但運動表現可以明顯提升,且其效益遠大於僅接受運動訓練的運動員。
在意象訓練中,運動心理學家會指導運動員如何在沒有身體動作的狀況下,利用大腦想像自身運動的狀況。彷彿你正在觀看一個內心的小舞臺上,小小的你正在執行你所從事的運動。這樣的冥想使得運動員可以在毫不費力的情況下增加運動的練習,這對於身體疲憊甚至受傷無法進行活動的運動員尤有助益。
意象訓練還可以幫助從未經驗過的行為,例如運動員可利用多樣化的意象,製造不同情緒、賽會特徵進行比賽策略或情境模擬,並達到建立因應策略的目的。
造成全球「林來瘋」現象的另一臺灣之光林書豪就曾說過,在擔任板凳球員那一段低潮的日子,他並沒有坐著發呆,而是在每一場比賽中,想像自己是其中一個上場隊員,並在心中圖繪著一幅幅的意象畫面,模擬若是他遭遇了這種情況,會有怎樣相同或不同的舉動。為此,雖然並未上場,林書豪已在內心經歷了無數的賽事,並在機會來臨時,準備好的他順勢颳起了在運動歷史上無法抹滅的「林來瘋」旋風。
運動心理學的未來
隨著心理技能訓練在國際運動賽事使用的普遍化,運動心理學的介入已成為當代運動科學化的訓練中,達到顛峰表現不可或缺的關鍵。雖然國內已經開始起步,相較於國際上的使用與運用,仍有可積極進展的空間。
另一方面,運動心理學家或運動心理諮商員的需求層面也有逐漸多樣化的趨勢。事實上,不僅是運動選手與教練,只要是與「人類動作表現」有關的場景,運動心理都可能對其有所助益。包括極地訓練的科學家、美國太空總署的太空人、一級方程式賽車的賽車手,甚至是外科手術的醫生,由於其工作環境充滿著高壓力,以及具有一出錯就可能導致生命危險的特質,使得其訓練中都會邀請運動心理專業人員參與,期望給予這些身處極限(或醫事)場域人員協助,成果也都獲得好評。
日前在新聞中看到參加對岸〈我是歌手〉敗部復活賽,奪得參加最後總決賽門票臺灣歌手楊宗緯的報導。記者詢問他,當面對林志炫、彭佳慧、辛曉琪等超級對手時,誰是他最大的威脅?楊宗緯說:「我是一個要求完美但比賽容易緊張的人,因此最大敵人是自己。」也許這個時候,也是運動心理學家可以大展所長的時候!
只要妥善運用力學、營養、生理、心理等的科學與技術,去偵測、評估一個人,並給予適合的訓練、飲食和生活作息處方,任何人的潛能和運動表現都可以提升。
一般而言,只要妥善運用力學、營養、生理、心理等的科學與技術,去偵測、評估一個人,並給予適合的訓練、飲食和生活作息處方,任何人的潛能和運動表現都可以因而提升。然而,專業運動員和一般人運動最大的差別在於,運動訓練或競賽過程中一個人身體和心理的綜合能力,在當下的運動環境中面對目標與挑戰,必須能夠發揮強度、精確度、速度、恢復、應變和創新表現的水準。專業運動員所要求的,就是更高,更快,更強(higher, faster, stronger)。
不同的運動項目所要求的素質要件並不相同,要有卓越的表現,個人的天分特質和運動專項要求的條件必須密切搭配,才能在經過訓練之後有卓越出眾的表現。因此,必須透過經驗和科學篩選人才,參與適合的運動項目。此外,在訓練和競賽過程中,經常超過一般的負荷,因此,運動傷害的預防以及醫療照護是確保運動員能夠持續安全訓練和競賽的基礎。
運動員的科學與技術範圍當然不限於這期的6篇文章,這次聚焦在專業運動員較常接觸到的科學和技術課題。受邀撰稿的教授都已從事競技運動應用性研究多年,兼具學理、實務與臨床經驗,協助過國內頂尖運動員;他們也經常參加國際專業團體組織,發表並吸收相關經驗、知識與技術。
例如:湯文慈教授運用力學科技蒐集並分析、歸納出曾雅妮擊球距離比較遠的關鍵因素;鄭世忠教授針對棒球投手常見的手臂傷害,找出關鍵原因與預防或復健方法;世界桌球雙打冠軍陳建安有一陣子腳踝受傷持續腫脹,黃啟煌教授與壢新醫院醫師合作找出原因並協助復原;張嘉澤教授已經協助超過1,000位以上優秀運動員,針對其訓練前後血液乳酸值評估其體能狀態,做為訓練模式調整的參考;詹貴惠教授協助我國舉重和跆拳道國家選手選擇正確適當的飲食,控制體重,以保持最佳狀態;張育愷教授運用心理測驗和諮商技術,協助運動員提高其堅韌性、抗壓力、積極奮鬥、忍受傷痛等的心理素質。
期望這系列文章能夠讓更多人了解競技運動員在訓練競賽生涯中,常見的問題以及運用哪些科學與技術可以協助運動員發揮其潛力、提升其表現,讓這些科學與技術應用到更多運動員身上,進而累積並提升運動員科學和技術本土性的研究與應用。
自然界所有的秘密,都藏在表象的背後;而科學的根源,就源於「觀察」。所以,台南市「家齊高中科學服務社」的學生志工與指導老師,即以「下鄉科學營」為引,帶領偏鄉的孩子透過「觀察」來探索對科學的好奇與想像,啟迪他們對科學的熱情。
哥白尼(Nicolas Copernicus)在1543年出版了《天體運行論》,該書大膽地推翻了「地心說」的理論,撼動了整個歐洲的天文學界。牛頓(Sir Isaac Newton)繼之於1687年以《自然哲學的數學原理》闡述「萬有引力」和「三大運動定律」,其後成為近代「力學」與「工程學」的根基。這些不同世代的偉大科學家都有個共通的特點,就是熱愛「觀察」。
自然界所有的秘密,都藏在表象的背後;而科學的根源,就源於「觀察」。所以,台南市「家齊高中科學服務社」的學生志工與指導老師,即以「下鄉科學營」為引,帶領偏鄉的孩子透過「觀察」來探索對科學的好奇與想像,啟迪他們對科學的熱情。
學生自發下鄉服務
「家齊高中科學服務社」的創社成員都是「科學實驗班」的學生。這群數理資優生在高一時,便從老師那裡學到了「科學需與人連接,才有意義」的觀念;因此,升二年級後,他們自發性地組成科學服務社,在老師的輔導下,學習規劃科學下鄉的活動。2013年9月,學生志工們啟動了「齊幻之旅」,他們設計了一些生動有趣的科學實驗,帶領偏鄉的孩子一邊玩、一邊學習科學相關的知識,並體驗學習科學的樂趣。
服務社的同學以愛因斯坦的話,「知識始於驚奇。」,為指導原則,為了讓孩子們樂於「觀察」,得先啟發他們的驚奇感,故設計了一些有趣的實驗,使孩子們樂於浸淫在這些趣味活動中,並萌發興趣與探究動機,進而主動的去鑽研。指導老師坦言,多數的實驗其實都來自網路,並非他們原創,但他們的確創造了一種學習的情境,即將一些科學現象帶到小朋友的面前,讓他們知道科學是隨時會發生在身邊的事,是可親的,並非高不可攀的神秘事件。
「家齊高中科學服務社」成立之初即鎖定濱海的偏鄉小學為服務的對象,因為那裡的教育資源與深山偏遠學校同樣的貧瘠。儘管立意良善,但是,要去偏鄉服務,第一個面臨的問題就是經費哪裡來?在取得科技部科學志工火車頭計劃的補助後,他們終能實現下鄉活動的計畫。但是,經費仍然有限,指導老師們不得不積極思考如何輔助營隊的運作、如何節省開支。因此,營隊活動所使用的每一種教具,其素材都源自於日常生活,甚至垃圾也拿來廢物利用,如手搖飲料的塑膠杯、吸管、寶特瓶……等皆是大塊文章。
使用隨手可得的日常素材來作教具,除了可節省活動成本外,最重要的是,這些素材其實也存在於偏鄉孩子的日常生活中。當孩子們參與完活動、回到自己的家以後,也能在生活中找到相同的素材而自己動手做、「重現」營隊活動中的實驗;甚至可以與朋友或家人分享,科學精神的火焰因此得以傳承下去,彷彿有了自己的生命。
多樣化的下鄉科學營
科學服務營初試啼聲便成果豐碩,獲得許多好評。儘管如此,他們並未自滿,仍然持續調整活動內容。譬如再加入「科學闖關」,就是想進一步了解哪些實驗內容最能引起孩子的興趣。「假日科學闖關活動」共設計了十項關卡。每個關卡均透過串連三項科學活動來介紹一個科學原理,並融入一項科學閱讀。闖關活動的目的除了介紹科學原理與製作科學玩具外,最主要的是找出孩子們的最愛,並由學生志工共同挑選五項活動,來納入寒假科學營隊的課程中。
除了用「假日科學闖關活動」選出較受歡迎的實驗外,他們也將活動擴展到「非自然科學」的領域,譬如把國文、公民、英文等科目納入活動內容中,用意無非是要實踐「科學即生活」的理念,讓「科學」自然的融入日常生活中。以國文科為例,指導老師構思了「說書人」節目,劇本由學生發想、老師從旁指導,內容即圍繞在自然科學的範疇裡,如「國王的超級特派員」,即透過聽看故事來進行數學乘法運算的遊戲。同時,學生志工也藉由「演出」與「說故事」來增進自己的表達能力。
又如,在公民科方面,指導老師和學生志工特別將科學與社會議題融入戲劇中,透過短劇方式來呈現具有「道德衝突」、「是非利害」關係的小故事。活動進行中,會要求參加的人須針對故事中相衝突的地方進行思考並作出決定;還必須解說作此抉擇的理由為何。這些帶有「道德兩難」性質的情節,其實藏有哲學思辨的意涵,希望能埋下小朋友思辨的種苗。
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埋下種子靜待發芽
科學營每一次的下鄉,都是服務社全體人員的心血呈現。社團指導老師說,基本上,每次的活動內容都由學生志工自發性的規劃與創作,指導老師的角色就只是訓練這些學生志工,讓他們能發揮出最好的自己。訓練內容包括「創意思考」、「科學知識」、「演講表達」、「課程設計」、「組織訓練」等方面,希望參加的學生,最終都能學會如何安排課程、實驗與活動內容,並帶領偏鄉孩子體驗科學活動。
指導老師表示,籌備過程的艱辛,往往會獲得活動結束後大把感動眼淚的回饋,因為無論是學生志工,或是參與活動的孩子們,大家都會哭成一團。因為,「付出」和「收穫」的界線不再是那麼地涇渭分明。表面看來,學生志工去偏鄉小學是付出,讓孩子們得以獲得一個充實又愉快的科學時光;但活動結束後,雙方無論在知識與情感的交流上卻又都獲得了難以言喻的滿足。
譬如學生志工以「戳不破的氣球」來表現科學原理時,有位小朋友十分害怕氣球會爆炸;但經過志工細心的解說與鼓勵後,小朋友終能克服自身的「恐懼」,不再害怕那個氣球會爆炸,甚至可以去幫助其他恐懼的小朋友。此外,由於營隊活動的教學內容與進行方式,往往不同於正規學校的課程,所以一些在校成績優異的小朋友,未必可以在營隊活動中勝出;反之,平時表現普通的小朋友,可能會在營隊活動中表現出色。這些例證突顯了正規教育可能未必適合每個孩子,而活潑的營隊活動或許可以重拾平時表現不佳的孩子學習的自信。
科學服務社的學生志工在參加營隊後,個人心智也會潛移默化發生微妙的改變。例如在一次營隊活動開幕前夕,他們被校方告知,原定開幕用的禮堂另有他用,請他們轉移至另個空間。學生志工們起初很氣憤,怨聲此起彼落,但指導老師把握機會,告訴他們:服務不應有高調的姿態,下鄉服務本就會遭遇非常多的變數,大家有多少資源與能力,就去做多少事情。諸如這種價值觀與處事態度上的「機會教育」,對這些天資聰穎、深具「科學人」特質的學生來說,更是格外的重要。「畢竟我們不希望培育出一群『科學怪人』啊!」指導老師半開玩笑地說。
「家齊高中科學服務社」成立至今已有數年,成員的背景,也從初期偏重數理的實驗班學生,逐漸加入許多普通班的新血,甚至還有社會組的同學。這種質變,對於指導老師來說,無疑是個挑戰。因為他們除了要讓營隊活動能順利進行外,更優先的是須得教會這些充滿服務熱誠但數理程度卻偏低的志工。此外,指導老師們也體認到,現階段營隊活動仍偏重於「知識給予」的方式。未來,他們期望能進行更接近科學本質的工程,即除了讓孩子們習得科學知識之外,能否進一步幫助他們培養「邏輯推演」的能力呢?
近幾年黑心油問題、毒澱粉事件、竄改食品效期和重金屬污染的事件層出不窮,導致社會上人心惶惶,不知所措。為此悲天憫人的東海大學應用物理學系黃家逸老師不斷地思考,自己的「液晶與超穎材料實驗室」團隊能為社會做些什麼?
近幾年黑心油問題、毒澱粉事件、竄改食品效期和重金屬污染的事件層出不窮,導致社會上人心惶惶,不知所措。為此悲天憫人的東海大學應用物理學系黃家逸老師不斷地思考,自己的「液晶與超穎材料實驗室」團隊能為社會做些什麼?
培養志工社會道德
黃老師想到,那些做出不法情事的大老闆其實很有錢,可惜他們只關心自己的荷包,卻忽略了自己該對社會大眾負起更大的道德責任。繼而想到,自己實驗室裡的學生會是未來的社會菁英,應該教導他們重視社會道德,為社會盡一份心力,甚至必要時也能挺身而出,發揮作用。於是他開始集結學生成立科學志工團推廣科普服務,希望透過這種服務來培養學生的社會道德意識,讓他們體驗社會道德所能發揮的正面力量。
另方面,黃老師也希望能將實驗室的研究成果簡化為生活科普知識,讓社會大眾得以這些知識來保護自己的方法。為朝此方向運作,參與科技部「科學志工火車頭計畫」的「健康蔬果好生活科學營」。
科學步入尋常百姓家
食品內含有各種色素,透過儀器檢測可以知道各種色素成分的含量。「健康蔬果好生活科學營」的活動方式,即是利用實驗室的研究題目「兆赫波光譜儀技術」,再搭配電磁學與光學知識來為食品做色素成分與其對應含量的檢測分析,判斷是否有不良成分的存在,以保護消費者的健康。
活動結束後黃老師並未跟著休息,反而加快腳步,著手開發可以隨時檢測食品安全的液晶晶片,其目的就是要讓消費者在購買食品時,可以方便快速的以其做檢測後再決定是否採購。他更期望可以讓這種產品走入尋常百姓家裡。
鼓勵年輕人學物理
黃老師推動科學志工團的第二目標是希望:只要有需要,志工團就該提供服務。要達到這個目標,最方便的做法就是架設一個網站,讓有需求的人可以將自己所要的協助如科普題材、活動設備或人力支援等訊息傳到網上,志工可就此提供他們做各種的科普服務。
而其第三目標則是要向下紮根,培養年輕人對物理產生興趣。黃老師表示,現在選擇念物理的人愈來愈少,可能是大家對物理有誤解,覺得物理只是一些理論,很困難又不實用。而那些放棄物理跑去念化學的人則會說:「化學反應可以被看見,比較好玩。」黃老師甚為訝異,他說:「物理中的光學和力學實驗也可以被看見啊,只是物理人沒那麼積極推廣物理罷了。」
黃老師指出,物理系的學生未來可朝光電、電機、電子領域發展,若是沒人念物理,將來這方面人才就會缺乏。而許多產業也需要物理做基礎研究,如開發產品前的模擬,或利用物理做計算評估後才知道打算開發的產品究竟能有多少成功機率。為破解大眾對於物理的迷思,黃老師遂積極的在科普活動中玩物理,努力的向下紮根,就是要引起年輕人學習物理的興趣。
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幼稚園小朋友學科普
而科學志工們在活動中所扮演的角色則以教學與輔導者為主,惟在教學相長的過程中,他們也會學到其他領域的知識。譬如有一次約有200名的幼稚園小朋友參加了「毛根蟲運動」教學,一開始大家扯著嗓門與小朋友「比大聲」,可是效果不佳,後來改唱小朋友熟悉的兒歌—小蘋果,終於大家全安靜下來了,可以專心的聽大哥哥、大姐姐帶活動,並對毛根蟲運動表現出高度的興趣。
活動結束後志工們雖然非常疲憊,但是心中卻充滿喜悅與成就感,他們說:「很有趣,很好玩,很有意思,和待在實驗室的感覺不一樣。」有些人甚至羨慕的表示,如果自己小時候能有大哥哥、大姐姐帶領該有多好!那次的經驗讓志工們體認到:小朋友的心很柔軟,要讓他們安靜下來必須用對方法,硬做蠻幹是行不通的。
讓小朋友聽你說話
又有一次,志工們接受嘉義縣梅山鄉梅北國小邀請,前去輔導學童做科普展覽。他們選用一些液晶元件與一片玻璃做成了電子窗簾,在不通電時玻璃是霧狀不透明的,但通電以後玻璃就明亮多了,可以透光,不易藏污納垢,而且較傳統窗簾乾淨許多。此一作品後來贏得第三名與節能獎狀各一張。
就在那次活動中黃家逸老師有一發現。他說:「其實小朋友都很聰明,做什麼題目並不重要,只要教法正確,就算大學知識也行。」「關鍵在於讓小朋友聽你說話,只要引出興趣,他們就會自己找答案。」他又想到,推廣科普的老師大都著眼在國、高中運作,較少是針對國小區塊,事實上仍有一些國小是很積極在推廣科普教育的,所以他也將國小學童納為自己服務的對象。
對於活動時間的安排,黃老師也有自己的看法。例如針對高三學生舉辦的科普活動原訂於學期中的每星期三下午,如果遇到暑假就停辦。原因有三,其一,高三學生在暑假中會有自己想要參加的活動,如出國、旅遊、暑期課業輔導等,所以報名參加科普活動的人不多。其二,暑假中的活動容易被人以玩票性質對待,這種心態並不利於學習。其三,學期中可以找到實驗室全員皆有空的時間,可讓每位學生都能參與科普服務,落實黃老師的團體服務教育。這是一種「經過仔細思考與規劃後再做決定」的做事模式,對他的學生來說,也是一種很好的行為示範。
科技與社會道德並重
身為大學教師,黃老師的行為內斂,說話不多,然其表現卻點滴透露了他的熱情、關懷與積極的人格特質。由於現行實驗室的研究大都以生活應用為主,所以他決定把實驗室的研究成果推廣到校園外,只是能申請到的經費並不多,但他仍樂觀的表示,小錢可以做小事情,重點是要能付諸行動。
「培養學生的社會道德」是黃老師成立科學志工團的宗旨,他期盼自己的學生進入社會後能成為保護社會的堅實後盾,也因此在他提供的科普服務中,除了實事求是的科學精神外,也多了一些以關懷、愛心與熱情為層面的柔性情懷。
對於社會道德,黃老師的定義是:將心比心,放下自私自利,做一些有益於社會大眾的事。消極的做法是做事時不傷害他人,積極做法則是要盡力幫助他人。這是一份崇高理想,也是我們所有的人都該重視的情操。
在高雄鳳山,「陸軍軍官學校」是一所帶有濃厚軍旅色彩的大學;大多數人,認為這裡應該只是教授軍事相關專業知識,培育軍事人才的地方,但實際上,這裡仍會教授一般大學都有的基礎科目,例如「物理」;而更令人意想不到的,是該校物理系的師生,都是發展偏鄉「科普教育」的重要種子。
在高雄鳳山,「陸軍軍官學校」是一所帶有濃厚軍旅色彩的大學;大多數人,認為這裡應該只是教授軍事相關專業知識,培育軍事人才的地方,但實際上,這裡仍會教授一般大學都有的基礎科目,例如「物理」;而更令人意想不到的,是該校物理系的師生,都是發展偏鄉「科普教育」的重要種子。
無心插柳的開始
出身陸軍官校,洪偉清教授在1989年博士學成後,回到母校服務,念茲在茲的,便是如何教好這些年輕學子。他發現年輕一輩的大學生,仍仰賴課堂上「教與授」的模式,非常缺乏「主動學習」的概念;為了改善學生偏頗的學習情況,他在1990年,自行規劃舉辦了一個極小型,約10人左右,的「生物物理研習營」,期望物理系的學生們,能試著建立自主學習的能力。
出人意外的這麼一個單純的小活動,成效卻出奇的良好;幾年後,他擴大舉辦這個物理研習營,以陸軍官校物理系學生為「輔員」,而中正預校的高中生為「學員」。擔任輔員的官校學生,不僅在準備活動的過程中,對物理科學產生了興趣,開始自主學習,更在與學員的互動之間,大幅提升了表達能力,無形中也建立了自信心,這都是洪教授始料未及的意外收獲。
來自官校 走向偏鄉
當初洪教授的物理研習營是針對陸軍官校物理系與中正預校的學生所設計;其後逐漸擴大舉辦,成為開放給全國普通高中學生都能參加的「科學研習營」,而「輔員」的徵選,也由僅限官校物理系的學生,擴大到全校各系學生都可參加。
洪教授的「科學研習營」雖廣受各界好評;但這些活動的經費,卻大多是由陸軍官校物理系的老師自掏腰包,熱心奉獻,所以經辦情況十分艱困。2012年,洪教授當綱在陸軍官校舉辦「第一屆全國物理教育聯合會議」;期間,他加入「中華民國物理教育學會」,結識了許多熱衷物理教育並奉獻己身於科普教育的教授,也深受這群前輩的作為所感動。恰於此時,洪教授又獲得科技部的補助,於是在陸軍官校物理系師生的支援下,擴大規劃了百人以上的大型科學營隊,並走向花蓮、台東、澎湖等離島,期能為這些偏鄉學校的輔助教育,儘一分心力。
一切都從「有趣」開始
洪教授所舉辦的科學研習營,對象從高中生到幼稚園小朋友都有。面對這麼寬廣的年齡層,洪教授自有一套循序漸進的教學方法:他認為「科普教育」,首重「有趣」,即是活動內容要能引起學生的興趣,所以他最常用的做法,便是讓學生動手,借由實際「體驗」,讓對方留下深刻印象,即便是最老梗的內容,都能輕易收獲成效。接下來,活動的重點則是要製造「驚喜」與讓學生能夠「控制」;「驚喜」是讓學生在實作的過程,不會輕鬆如意的順遂,也許會遇到設計好的「意外」,借此引發學生的「好奇心」,最後再透過某些可以「控制」的變因,讓學生學習到真正的科學原理。
針對不同的年齡層,洪教授的團隊會加強不同的內容,以為因應:比如對於國小與幼稚園階段的小朋友,活動重心會放在「動手」與「體驗」;對於國中生,團隊會特別設計「引導式」的問題,讓學生練習「思考」;針對年齡更大的「高中生」,「觀察性」的描述,與「量化性」的表達,則是活動的重點,這又更接近真正的「科學實驗」了。
洪老師特別分享,在年齡層分佈這麼廣的眾多學生中,帶領「國小生」是最具挑戰性的:小朋友在這個階段,通常是最具「想像力」與「好奇心」;常發生的情況是,學生並不照預設的方式進行,而是自己創新出「另一套」更有趣的玩法。這時,帶領活動的老師,必須要能臨場應變,在這些充滿創意的「新玩法」中,導回預設要教給學生的物理知識。而這些「新玩法」,也能回饋給設計教材的教授一些創新的發想。
科普教育 深根家庭
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談及如何會對「物理」情有獨鍾,洪教授回憶起國小三年級時自然科的老師,常會帶全班同學到海邊認識岩石,由之引發了他對「自然科學」產生興趣,因為有感,所以自然科的成績明顯優於其他科目,也讓他更醉心於自然科學。另外一個關鍵因素是,他年幼時因常依賴在母親身邊,故得以獲致母親的殷殷教誨,母親會要他仔細「觀察」周遭,並思考其原因:例如,在廚房裡,洪教授曾被要求觀察豆子在湯裡煮沸前的「運動」過程;在海邊捕魚時,母親會教導如何辨識海浪拍打石頭的聲音,與魚尾拍打水面聲音間的差異,期能正確辨識魚隻的位置,提升捕獲機率。這些從日常生活培養起來的「觀察」習慣,不僅引導了洪教授日後走向物理科學,而與母親間的互動關係,更根植了他推廣科普教育的意念。
出身澎湖偏鄉的洪教授,深知偏鄉教育的困境,與資源的短缺。為了科學營隊要移師偏鄉,洪教授與陸軍官校物理系的教授們,無不挖空心思設計內容與教具務必要以日常生活中,隨手可得的東西為素材,為的就是讓偏遠地區的學生,日後能輕易的在家裡實作,以加深印象。
此外,在活動的設計上,他也刻意安排需要兩人以上合作,目的即是讓家長能參與並與子女一起學習;如此,即便活動結束回到家裡,「科學」仍能繼續散發揮其芬芳。洪教授認為,在正規的學校教育裡,都是一位老師同時教導數十位同學,為求整體進度,勢必無法兼顧每位同學的吸收情況;因此,離開學校後的「家庭教育」,便是能否補足學生學習不足的關鍵。洪教授非常感念母親當年的教導,所以特別重視「家庭教育」、「親子共同學習」的建立。
跨界合作 深耕地方
在加強「家庭科普教育」的同時,洪教授同時也思考著「科普教育」如何才能「深耕地方」:他認為,以陸軍官校師生為核心的科普營隊,應該可與各地的大專校院、機關團體,進行跨區域、跨計劃的合作;洪教授的團隊可以提供「活動教材」與「志工培訓」,各地的機構則提供以在地人為主的志工人員,及經費支援。透過這種合作,即使是資源有限,應該也能舉辦大型的科普活動,更重要的是,這群受過訓練的志工,日後將會留在當地,成為地方上繼續推廣科普教育的種子。
最後,洪教授也特別針對偏鄉地區的國中、國小教師,辦理了以「教師」為對象的研習營,積極分享「科普教育」的教材與內容,他期望能為教育資源貧困的偏鄉學校教師,提供一些教學內容上的實質協助與經驗交流。
旅遊3.0提升了觀光的情境!旅遊3.0的主要概念是旅遊者利用行動網路連接到旅遊網站上,與眾多的網友們互動並分享旅遊經驗,進而直接影響了網友的看法和決定。
旅遊3.0提升了觀光的情境
因經濟成長與教育程度的提升,國人生活水準逐年提高,對多樣性休閒旅遊活動的需求也與日俱增。尤其是近年來網際網路的興起,其便利性及資料的豐富,讓人們在旅遊諮詢服務的選擇上更是趨之若鶩。
在網路設備的快速更新下,國人已經大量使用寬頻上網,讓網路上的溝通更加快速。根據臺灣網路資訊中心2012年的「臺灣寬頻網路使用調查」報告,臺灣上網人口約有1,753萬,上網率是75.44%,顯示寬頻已經是全國網民的主要上網方式。調查資料也顯示民眾最常上網的目的,依序是「搜尋資訊」(49.5%)、「網路社群」(31.44%)及「看新聞氣象」(28.73%)。
民眾也常在網路上搜尋、諮詢及參與網路社群活動,顯見網路已跟生活形成莫大的關聯性。依據交通部觀光局2012年的「國人旅遊調查狀況」,國內遊客資訊來源主要是「親友同事」(占52.9%),其次是「電腦網路」(占36.6%),可見網路在旅遊資訊搜尋上具有相當的重要性。
觀光旅遊活動在如此發達的網路環境中逐漸轉變,尤其是WEB 2.0觀念的出現,加上雲端技術的成熟,現在觀光旅遊已經演進為旅遊3.0了。何謂旅遊3.0呢?主要的概念是旅遊者利用行動網路連接到旅遊網站上,與眾多的網友們互動並分享經驗,進而直接影響了網友的看法和決定。
旅遊3.0是遊客利用網路環境來計劃旅遊,因為網際網路的存在,所以任何時候都能連結旅遊目的地和旅遊產業的資訊,網路環境也能為遊客提供很好的互動體驗和必要的工具與資訊。它除了原有WEB 2.0中遊客能提供資訊至各大平臺,包含部落格、社群網站與BBS,讓所有人分享即時資訊的功能外,並可透過行動上網讓網路平臺能即時地活絡起來。尤其雲端計算能力更是強化了堅實的網路平臺,使得旅遊網路平臺可以提供更高的生產力、效率和競爭力的服務。
觀光旅遊跟資訊科技大有關係
觀光旅遊是一種大型的事業連結體,每一次的觀光旅遊活動都是經過許多的環節與產業鏈來整合與執行的。想像一下,現在你在法國塞納河畔的咖啡座,品嘗著服務生端來的美味咖啡,一邊不得閒地拿著智慧型手機或平板電腦,上網即時更新所蒐集的塞納河景點的資料,並把剛照好的住宿、餐廳、景點相片傳到社群網站,更新了你的部落格,也立刻記錄你當下的心境。旅遊後更可以把單眼相機所拍攝的美麗檔案製作成實體的相片簿。
這樣美妙的旅遊體驗要怎麼達成呢?依據世界觀光組織的說明,所謂觀光活動是遊客須離開原有居住地24小時以上,也就是必須過夜住宿,並到另一地點從事旅遊活動。因此觀光活動必須包含好多的產業,諸如飲食、住宿、交通、旅遊地、旅遊資訊、紀念品、遊樂園等,才能支援旅遊的順利完成。
這樣複雜的活動需要相當多的連結才能完成,從旅遊前的資料搜尋與規畫、旅遊中的活動與問題處理、旅遊後的回憶與滿足體驗等,都需要資訊科技的協助才能讓美好的回憶長留心中。
一次完整的旅遊活動可視需要採用多種資訊技術的輔助,尤其近年來各主要城市,包括美國的費城、紐約、洛杉磯、舊金山,以及英國的倫敦與香港等地,都開啟了無線網路城市系統。臺灣的無線網路也在都會區逐漸普及化,例如臺北市已廣布免費無線據點Taipei-Free,其他地區也使用iTaiwan在政府機關與公共區域提供免費無線網路,讓遊客在資訊搜尋與傳播上可以更方便。
到一個陌生的國度,往往須靠事前搜尋的資訊來應付實際狀況。在無線網路發達的環境中,旅遊活動可利用資訊科技串接起來,在不同的環節點上,有不同的資料系統提供更精準的旅遊資訊,讓旅遊前、中、後都能無縫連結。
雲端技術應用在觀光旅遊上
雲端的概念應用在觀光旅遊上非常廣泛而且多元,那何謂雲端呢?最簡單的意涵就是,讓網路上不同的電腦同時幫你做一件事,然後把資料儲存在網路雲端裡,本質上就是分散式運算的概念。你所需要的資料,再透過電腦、智慧型手機、平板電腦等裝置,只要有網路就可以讓使用者完成工作。雲端運算的目標就是沒有軟體的安裝,所使用的資料都來自雲端。
現有的各種雲端應用相當廣泛,在旅遊平臺應用上的架構已經發展出多種軟硬體與APPS,包含:
除了這麼多的應用外,還有更多與觀光旅遊相關的應用,以下簡要說明數種較廣泛使用的,如地理資訊系統、QR-Code、無線點餐系統、觀光地圖系統等。
地理資訊系統(GIS)的旅遊應用 地理資訊系統是一種綜合了資訊與空間分析技術,並利用電腦軟硬體輔助使用者蒐集、儲存、展示和分析地理資料的資訊系統。換言之,就是把空間資料轉換成資訊的工具。地理資訊系統中用到的地理資料,依內容分類成空間資料與屬性資料兩大類。
GIS是旅遊上相當強力的助手。首先,遊客在行前可在網路上利用Google map做行程規畫,完成旅遊路線圖的處理,並一併納入各種住宿餐飲資訊,且各點的經緯度也可導入智慧型手機或平板電腦的地圖系統,以方便旅程的進行。此外,GIS可以提供旅行紀錄,配備GPS的手機及相機可以提供經緯度資料,並把資料記錄在文件檔或照片資訊檔內。當使用Google map或 Google Earth時,也可以轉換成電腦內或網路上的旅遊景點路線及照片。
行動條碼(QR-Code)與餐旅產業應用 QR-Code(Quick Response Code)是一種二維條碼,是1994年日本Denso-Wave公司發明的。QR是「quick response」的縮寫,即快速反應的意思,源自發明者希望QR碼可讓其內容快速解碼,因此又稱為行動條碼或快速回應碼。QR碼比普通條碼可儲存更多資料,也不需像普通條碼般在掃描時須以直線對準掃描器。
QR碼在應用上可讓使用者把電子郵件、網址或資訊(圖片或文字)轉成二維條碼,使其易於隨著各種印刷媒體散播。當消費者對某些資料有興趣時,只要用智慧型照相手機對著二維條碼掃描,就可以下載資訊,並快速傳送資料到網站上。
QR碼在餐旅產業的應用上非常廣泛,舉凡地圖、菜單、廣告海報、店家資訊、網頁連結、旅遊手冊、遊覽車車體、遊客中心布告欄上都有QR碼的存在,使用者只要拿智慧型手機對著條碼掃描,經由軟體解碼後便可以直接獲得資訊。尤其現在社群網站互動快速,對餐旅店家的感受,遊客可直接掃描QR碼後回傳社群網站,免除了輸入網址的困擾,並可即時回應。
多功能旅遊地圖系統 觀光地圖系統是一種整合各種旅遊資訊的地圖系統,基於地理資訊系統的運算,可把動態或靜態的旅遊資訊呈現給遊客。在動態上,利用地理資訊系統,藉由地圖的基礎把各種旅遊資訊屬性,包含交通資訊、景點資料、天氣概況、即時影像現況等,利用WEB動態地傳送至資料庫系統,並藉由網路讓遊客存取。此外,可整合QR碼讓遊客透過智慧型手機快速取得旅遊資訊。靜態上,可把各種資訊轉換成印刷品,使遊客即使在沒有網路的環境中也能得到旅遊資訊。
觀光旅遊已經正式邁入雲端的時代,透過雲端的運算與資料的儲存,遊客可以即時獲取資訊,享受旅遊的樂趣,也消弭了以往因旅遊資訊的過時與當地資訊的缺乏,所造成業者的壟斷與資訊落差的遺憾。
雲端運算的出現讓觀光地圖、QR碼與地理資訊系統有了更好的整合與運作,遊客可藉以獲得正確且第一手的資料,業者也可提供更多元化的服務,讓遊客滿意度提升。未來雲端系統會整合更多元化的硬體,如Google Glass、iWatch,讓遊客可以更進一步即時地整合、傳遞、記錄與分享旅遊資訊,讓旅遊成為一件更有趣的活動。
這是一個出國及旅遊人數急遽上升的年代,但如何才能得知每位旅客的旅遊滿意度呢?旅行社唯有發展兼具實用與科學的測量方式,才能讓旅客的滿意度真實且即時地呈現。
猜一猜民國101年有多少人出國?又有多少人來臺灣旅遊呢?根據資料,出國有1,023萬9,760人次(前一年是958萬3,873人次),是歷史上出國人數首次突破千萬大關;而全年來臺的旅客也創下新高,累計達731萬1,470人次(前一年是608萬7,484人次)。
不管是個人旅行或是團體旅遊,大多數人出國都是透過旅行社的安排。但究竟這些旅客玩得開不開心?愉不愉快?滿不滿意他們的旅程?旅行社如何才能知曉呢?這是一門相當有趣的學問,也是一門可以量化的服務。
一般最常見於旅行業及觀光業的,是用顧客意見卡(英文一般稱為customer comment card)來衡量旅客開心、愉快或滿意的程度。中國文化大學觀光事業研究所針對833位參加過團體旅遊的消費者所做的研究調查發現,高達86.8%的消費者都很重視顧客意見卡,而這八成多的消費者中,更有高達65.1%相信旅行社會依照顧客意見卡所反映的意見改善。這意味著顧客意見卡的重要性是無庸置疑的。
不過不同的觀光產業別(如飯店業、航空業、旅行業等)及公司(如福華飯店、中華航空、鳳凰旅遊等),在設計顧客意見卡上卻有相當大的差異。
一般而言,目前業界所使用的顧客意見卡普遍有以下缺失:問項及尺度設計不良、外觀設計粗略、保密性不夠、問卷回收率低、缺乏資料分析的統計概念。
若進一步把上述五項缺失歸類,則可分為兩大類:前三項主要是設計方面的問題;後兩項則是管理配套的問題。而這二大類共五項缺失可歸因於以下二大因素:
顧客意見卡不能反映旅客真實的看法—若顧客意見卡的保密性不夠,顧客便很難放心地把心中最真實的想法表達出來。譬如就有旅客這樣反應:「上次去泰國,由於領隊的情緒及操守問題,玩得很不愉快。可是因為旅行社提供給客人的顧客意見卡沒有密封設計,寫什麼意見好像領隊都看得到,所以就不想寫了……」
的確,在實務操作上由於顧客意見卡多由領隊回國時繳回公司,在這個回收過程中,如果沒有保密設計,實難預料顧客的資料和意見是否會遭到篡改。
另外,在題項設計方面,目前旅行業所使用的顧客意見卡,題項內容及尺度大多模仿同業或由公司的員工自行設計而成。這兩者都缺乏較嚴謹的科學基礎,也無法精確反映旅客的真實感受。
不能有效率地處理數量龐大的顧客意見卡—旅行社在處理顧客意見卡的流程上,通常會牽涉到人力成本、工作效能等問題,而這又是經營上不太容易解決的。因此在處理顧客意見卡時,所遇到的困境便是:「目前公司是以人工key-in方式把顧客意見卡資料建檔,因此每逢旅遊旺季,面對堆積如山的顧客意見卡,常常是心有餘而力不足,往往是累積了好一陣子才有時間處理。」
針對以上的實務操作問題,可以用以下的思維解決。
題卡分離—以上述五項缺失做為顧客意見卡設計改善的重點,並兼顧創新原則,可採用「分離式」的顧客意見卡,把題項和答案分開,分別成為「題本」及「意見卡」。這設計考慮到,題本和意見卡分開後,題本可重複使用以降低成本。
弱黏膠貼紙—旅行社管理階層有時實在難以掌握和監控團體旅遊領隊的服務品質,原因大多出在顧客意見卡的保密及隱密問題上。在回收過程中,隱密性不夠的顧客意見卡的資料有被扭曲的可能。
針對這一點,可以把整份顧客意見卡設計為一個塑膠封套和一張弱黏膠貼紙。封套的功用在於保護整份顧客意見卡的完整性,弱黏膠貼紙則是增加保密性,一旦旅客填寫好顧客意見卡並密封後,只要有人嘗試撕掉弱黏膠貼紙,就會在貼紙上留下不可抹滅的痕跡。但由於弱黏膠貼紙本身屬不殘膠材質,旅行社在處理過程中不會損傷到題本表面,如此題本還可重複使用。
董事長∕總經理的照片—在顧客意見卡中置入董事長或總經理照片,藉這意象告知顧客:這顧客意見卡的用意是希望了解顧客意見,進而改善公司的服務品質,以提升顧客滿意度。此外,用照片除了增添幾分親切感外,更能夠讓顧客感受到旅行社的誠意,以及對顧客意見卡的重視,促使顧客有更強的意願認真填答。
題項的科學性設計—顧客意見卡題項及尺度的產生,必須經過科學的方法來設計,才能克服設計不良的缺失。
題項的產生可先回顧一些學術及實務的文獻,以了解旅遊服務品質衡量的重要問項,再收集一定數量的旅行社所使用的顧客意見卡,以及舉行消費者∕領隊的焦點團體訪談、深度訪談,廣納消費者的建議及看法。
藉由以上搜集程序,就可對題項的設計有深入的概念,再擬定題項初稿,進行初稿的內容效度評估,以建立預試題項。然後,經由預試刪除解釋力較低的題項後形成正式問題。最後,以正式問題施測,才能產生具科學性的題項。
當然,業者要透過如此繁複的程序產生顧客意見卡題項,實際上是有困難的,但至少可透過文獻的回顧,加上消費者∕領隊的團體訪談、深度訪談,讓顧客意見卡題項有一定的科學基礎。
善用網路的交流—目前網路使用普及,因此可以把旅客陳述的意見及結果公告在公司網站內,使顧客意見卡的資訊得以更公開、更透明化,藉以提升旅行社服務品質。顧客也可在旅遊行程結束後到公司網頁觀看評量結果,並可給予進一步的評論與建議。
光學讀卡設計—許多旅行社使用顧客意見卡來衡量顧客滿意度,但由於數量龐大,往往無法有系統地消化資料,以至於無法即時改善服務品質。
因此,可以利用讀卡技術讓顧客以「劃卡方式」填答,方便公司收回顧客意見卡後,直接交由光學讀卡機讀取,就可快速獲得顧客評量的實質數據。這做法不但能精簡人力,節省時間,更能快速且明確地針對顧客需求進行改善,是非常符合經濟效益的設計。
目前市場上已有廠商投入研發改進光學讀卡技術,不少讀卡機的進卡槽一次可容納數百張顧客意見卡,不但能減少放卡及停機次數,更可快速及大量地處理資料,節省人力成本。近幾年讀卡機的普及性越來越廣,市場售價也控制在一般廠商可以接受的範圍內(10萬元上下)。
條碼設計—在顧客意見卡上可以加上條碼設計。旅行社出團前,可先把這次出團的顧客意見卡放入條碼機內(條碼機須事先預設好所需的資訊),就可刷出屬於這一團的所有資料,例如可包含團名、出團日期、目的地、領隊姓名、導遊姓名等。
如此,當回收讀卡時,就可立即連結條碼的資料與顧客所填答的意見,旅行社便可以非常有效率地、更精確地掌握整個團體及顧客的意見。
一份設計良好的顧客意見卡可以為旅行社獲取許多寶貴的資訊。以往,囿於旅行社的人力與物力,顧客意見卡無法充分發揮其應有功能,管理決策多半依據直覺而非科學性資料來服務旅客。
不過,若能透過更科學性及功能性的設計,便可以強化這工具的功用。例如可以利用弱黏膠貼紙特殊的保密性,解決旅客擔心意見內容被其他人看見的問題;對於顧客認為公司可能不會重視並回應他們的意見及抱怨,則可透過意見卡題本的內頁,告知會在公司的網站設置專屬網頁公開顧客意見卡的資訊;為解決大量顧客意見卡的資料處理問題,可把意見卡設計成可透過光學讀卡機讀取。
未來,顧客意見卡若能進一步結合日益精進的資料探勘技術,則旅行社更能掌握旅客究竟玩得開不開心?愉不愉快?滿不滿意?現在是不是就讓我們出發吧!
入出境時,您是否曾遇見旅客大排長龍等候海關人員查驗通關的景象?您是否曾因為海關人員查驗通關的速度太慢而感到不耐煩?運用資訊科技,現在有更便捷的通關方式了。
證照查驗的今昔
出國旅遊過的朋友相信都曾在機場或港口等候海關人員查驗證照的經驗。證照查驗是防範旅客非法入出國境必要的保安程序,傳統方式是,各國在機場或港口設置入出境海關查驗櫃台,旅客必須在櫃台前排隊等候,由海關人員逐一查驗登機證、護照等,確認證照與本人的入出境合法性無誤後才放行。
然而,隨著出國旅遊逐漸普及,機場港口入出境人數逐年增加,入出境管制機關不可避免地經常面臨旅客大排長龍等候證照查驗的景象,除了徒增旅客的等候時間,延誤旅客行程外,甚至讓機場或港口的服務品質大打折扣,嚴重影響國家形象。即使入出境管制機關已增設查驗櫃台,增加海關人員加快證照查驗的速度,依舊無法因應暴增的入出境旅客人數。是不是有更便捷、有效,兼顧查驗便利性與國境保安的方法,可提供旅客通關服務呢?
由於資訊科技的發展,現在有更方便快速的選擇了。我國內政部入出國及移民署在2012年1月1日正式啟用了入出國自動查驗通關系統,旅客只要完成自動通關申請登錄註冊程序後便可立即使用。系統採用電腦全自動化查驗旅客身分,讓旅客能自助、快速、便捷地通關,使查驗時間由平均30秒縮短至12秒,大大縮短了通關的時間。
目前美國、澳洲、日本、韓國、新加坡、香港等也有類似的服務,而這個系統到底是怎麼運作的呢?
生物辨識技術
傳統由海關人員查驗證照的目的,除了檢查護照的真偽外,也確保入出境旅客確實是這本護照的持有者。而入出國自動查驗通關系統,就是採用生物辨識技術,取代海關人員來確認旅客與護照持有者是否一致的一種技術。
生物辨識技術是利用每個人身上獨特的生理或行為特徵,以科技來辨識使用者的身分。我們的身體就等同於一組密碼,不需要記憶,也不用擔心遺失,更不必害怕遭人盜用。目前常用來做為生物辨識的生理特徵,有人臉、指紋、靜脈、虹膜、DNA等,行為特徵有簽名、語音等。
在目前技術的限制下,生理特徵的辨識準確性與易用性優於行為特徵,其中以指紋辨識最高,簽名辨識次之,臉部、虹膜辨識再次之。就市場占有率而言,則以指紋辨識與臉部辨識最高,技術也最成熟。由於入出境自動查驗通關必須講求又快又準,若要選擇市場上最成熟可靠的技術,非臉部及指紋辨識莫屬。因此,國際民航組織規範生物特徵辨識系統的辨識方式,以臉部特徵為主,指紋或虹膜為輔。
晶片護照
晶片護照在入出國自動查驗通關系統中扮演重要的角色。與傳統護照不同,晶片護照除了在護照紙質資料頁上列印持照人照片及個人資料外,在護照封皮底與內襯裡頁間另植入一枚非接觸式的晶片。這晶片儲存了持照人基本資料及生物特徵(我國護照依國際民航組織規範僅儲存臉部影像),藉由無線射頻技術可讀取晶片中的資料,並透過電子憑證機制驗證護照真偽。
美國要求全球37個免簽證計畫會員國必須發行晶片護照,否則便喪失免簽證待遇。此外,自2004年9月開始,美國已著手蒐集入境旅客的臉部、指紋等生物特徵資訊。而日本自2007年11月20日開始,對入境日本的外國旅客,也同樣拍攝臉部影像和蒐集指紋。這些都是搭配生物特徵辨識,並與晶片護照結合,來強化防偽及保安的措施。
臉部辨識
欲使用自動查驗通關服務必須先申請。申請這項服務時,系統會要求錄存申請人臉部影像並儲存在晶片護照中。使用自動通關服務時,首先必須把護照置於讀取機上,系統會擷取預存在護照中的申請人臉部影像。當第一道閘門打開進入臉部識別區後,系統會要求旅客就定位拍照,數位攝影機捕捉現場人臉影像後,系統隨即對臉部影像進行多維圖形處理,也就是把臉部特徵予以圖形化,再與預存影像做成的臉部特徵圖形化資料比對,看兩者相似度是否達一定程度,便可鑑別出這人的身分是否與護照持有者一致。
難道臉部辨識不會發生錯誤嗎?任何生物辨識技術都可能發生兩種辨識錯誤,臉部辨識系統也不例外。一種是應該辨識通過卻沒通過的比率(false rejection rate, FRR),另一種是應該不能通過辨識卻通過的比率(false acceptance rate, FAR)。由於入出境的管制屬於高風險,因此應採用較保守的做法,就是系統應儘量降低FAR值,讓不該通過的旅客都無法通過辨識。但這做法同時會提高FRR值,也就是該通過辨識卻無法通過的比率也提高了。面對這樣的情形,該怎麼辦呢?
指紋辨識
我國入出國自動查驗通關系統採用指紋辨識做為臉部辨識失敗時的替代確認機制。若旅客在申請時選擇預存指紋,當臉部辨識失敗時,就可以採用指紋辨識通關。但相較於臉部辨識,按捺指紋容易讓國人覺得隱私權受到侵犯,因此我國指紋建檔是自願錄存項目,非必要項目。
指紋辨識也可能有一些不穩定性。例如,有手汗或乾手症者,指紋容易有不明顯的情況,造成辨識上的困難。或是經常使用手掌工作的人如農民、建築工人等,指紋也容易磨損而無法辨識。因此,當臉部與指紋辨識都失敗時,會有服務人員引導旅客至人工查驗臺,採用傳統人工方式查驗。
建立共識
主要國家已依據國際民航組織的要求陸續發行電子護照,並以生物特徵的比對機制提供旅客自動通關服務,提升機場或港口的服務品質。因此,把生物辨識技術導入出入境通關服務已成為國際趨勢。
然而,生物特徵建檔至今仍有許多隱私權的爭議,若過度強調違反個人隱私或侵犯人權,又會使得自動通關系統的推廣窒礙難行。因此,首先必須與民眾或團體進行雙向溝通,透過座談會或公聽會的方式消除民眾的疑慮,提升其對於生物特徵資料使用及保護機制的信賴感。在施行的對象上,也宜全面實施,避免因針對特定對象施行而產生族群歧視的疑慮。此外,應考慮所有的國境機場港口全面實施生物特徵採集,避免有心人士試圖闖關。
在消除民眾對於隱私權及人權的疑慮後,再談自動通關服務所帶給民眾的效益,便利、安全與個人隱私應可以兼顧。