ตัวอย่างการพัฒนาเทคนิค วิธีการ และทักษะกีฬาโดยใช้หลักทางชีวกลศาสตร์

5.1 ความสัมพันธ์ระหว่างทักษะการเล่นกีฬากับเทคนิคกีฬา

การที่จะวางแผนในการสร้างนักกีฬาอะไรขึ้นมาสักอย่าง ควรเริ่มจากการวิเคราะห์ให้ละเอียดลงไปว่ากีฬาชนิดนั้นๆ ต้องอาศัยปัจจัยอะไรบ้างที่จะให้ได้ชัยชนะ และมีปัจจัยที่สำคัญมากน้อยตามลำดับอย่างไร เช่น ปัจจัยภายในมีอะไรบ้างที่จะให้ได้ชัยชนะ และมีปัจจัยที่สำคัญมากน้อยตามลำดับอย่างไร เช่น ปัจจัยภายในมีคุณสมบัติของจิตใจ (mental ability) พรสวรรค์ (talent) สุขภาพ องค์ประกอบของร่างกายและสมรรถภาพทางกาย เช่น ความแข็งแรง ความเร็ว ความอ่อนตัว และความอดทน ทนทาน เป็นต้น กีฬาแต่ละชนิดจะเล่นได้ดีจะต้องอาศัยคุณสมบัติเด่นต่างกันไป เช่น มาราธอนอาศัยความอดทนสูง นักยกน้ำหนักอาศัยพละกำลัง/ความแข็งแรงสูง อย่างไรก็ตามนักกีฬาส่วนใหญ่จะมีคุณสมบัติที่จำเป็นปนกันหลายอย่าง เช่น นักวิ่งต้องอาศัยทั้งความเร็ว ความแข็งแรง ความอดทน และมีเทคนิคการวิ่งที่ดีจึงจะเป็นนักวิ่งที่ดี กีฬากลุ่มที่เรียกว่า เกมส์ นักกีฬาต้องมีการใช้สติปัญญาและไหวพริบดี และมีสมรรถภาพร่างกายที่ดีจึงจะประสบความสำเร็จ เช่น นักฟุตบอล นอกจากจะต้องไหวพริบดีแล้ว ความสามารถทางกาย เช่น ความอดทน ความคล่องแคล่วในการบังคับบอลให้มีทิศทางและความเร็วที่เหมาะสมก็จำเป็นมาก สิ่งแวดล้อมภายนอกก็มีความสำคัญเป็นอย่างยิ่ง เช่น การสร้างสิ่งแวดล้อมที่ต้องมีการแข่งขันเป็นอย่างมาก เช่น สร้างองค์กรกีฬาและสถาบัน การมีอุปกรณ์การฝึกที่ดีก็เป็นสิ่งจำเป็น แต่ถ้ามีอุปกรณ์ในการฝึกที่ดีแล้วใช้ประโยชน์ไม่เหมาะสม หรือไม่เต็มที่ก็จะไม่ได้ผลเสมอไป การฝึกแบบแผนการเคลื่อนไหวของนักกีฬาให้ดีก็เป็นสิ่งจำเป็นสำหรับชัยชนะในกีฬาหลายประเภท เช่น ยิมนาสติก กระโดดน้ำ สเก็ตสวยงาม นักกีฬาจะต้องแสดงเทคนิคให้เป็นที่พอใจของกรรม การประสานงานในทีมก็เป็นสิ่งสำคัญ เช่น ในฟุตบอล (soccer) ความสามารถยืดหยุ่นและปรับตัวของนักกีฬาในด้านต่างๆ เช่น การเล่นในสนามที่เปียกแฉะได้ สามารถเล่นเมื่อการต่อระยะเวลาการเล่นออกไป นักกีฬาประเภทต่อสู้จะต้องฝึกทักษะทางกายและทางใจให้ดีและสามารถวิเคราะห์ความรู้สึกนึกคิดและจุดอ่อนของคู่ต่อสู้และแก้ไขให้ได้ชัยชนะ

การฝึกเทคนิคต่างๆ เพื่อให้การเล่นกีฬาดีขึ้น เช่น ในกรีฑาประเภทลู่และลาน การฝึกเทคนิคจะต้องพัฒนานักกีฬาให้มีขีดความสามารถสูงสุดโดยมีขีดจำกัดน้อยที่สุด เช่น ใช้เวลาน้อยที่สุดเมื่อต้องใช้ความเร็วและความเร่ง และให้ได้ระยะทางมากที่สุดเมื่อใช้ระยะทางเป็นสถิติ เทคนิคบางอย่างต้องมีจังหวะการแสดงออกที่ดี จึงได้ผลดี เช่น จังหวะการกระโดด ขว้างวัตถุ (เช่น ขว้างค้อน พุ่งแหลน ทุ่มน้ำหนัก) เทคนิคทางการกีฬาส่วนใหญ่จะเป็นแบบแผนการเคลื่อนไหวที่ได้ทดลองในทางปฏิบัติแล้วว่าได้ผลดี แต่เทคนิคการกีฬาที่ออกแบบโดยอาศัยความรู้ทางชีวกลศาสตร์โดยตรงยังมีไม่มากนัก แต่ก็พยายามใช้การวิเคราะห์ทางชีวกลศาสตร์ในการศึกษานักกีฬาที่มีความสามารถระดับต่างๆ และหาเหตุผลว่าการมีความสามารถที่ไม่เท่ากันมีสาเหตุมาจากชีวกลศาสตร์ที่ต่างกันอย่างไร การศึกษากฎกติกาการกีฬาต่างๆ แล้วพยายามปรับเทคนิคการฝึกกีฬาให้เข้ากับกติกาก็จะเป็นหนทางหนึ่งให้หนึ่งให้ได้ชัยชนะมากขึ้น เทคนิคทางการกีฬามีการเปลี่ยนแปลงอยู่ตลอดเวลาขึ้นอยู่กับข้อมูลทางวิทยาศาสตร์ และผลทางการปฏิบัติแล้วได้ผลออกมาอย่างไร ดังนั้นเทคนิคทางการกีฬาจะต้องมีการปรับปรุงเปลี่ยนแปลงให้ดีขึ้นเรื่อยๆ อยู่ตลอดเวลา

5.2 การฝึกเทคนิคกีฬา

การฝึกนักกีฬา (Training) คือการนำเอาวิธีการฝึกต่างๆ มาให้นักกีฬาลองฝึกซ้อมและปฏิบัติแล้วติดตามผลการฝึก และปรับปรุงอยู่ตลอดเวลาจนได้ขีดความสามารถสูงสุดของนักกีฬาแต่ละคนการวางแผนการฝึกในเบื้องต้นจะเริ่มจากวิเคราะห์คุณสมบัติขณะเริ่มต้นของกีฬาและวางแผนว่าจะมีจุดหมายการพัฒนาการเป็นอย่างไร เมื่อทำการฝึกไปก็จะมีการติดตามประเมินผล แล้วนำผลนั้นไปปรับปรุงวิธีการฝึกซ้อมเป็นระยะๆ จนได้ผลดีที่สุด ดังนั้นกระบวนการฝึกนักกีฬาจึงเป็นกระบวนการทดลองปฏิบัติและประเมินผลอย่างต่อเนื่อง

การจะใช้วิธีการอะไรในการฝึกนักกีฬาจะต้องเริ่มจากการทำความเข้าใจและวิเคราะห์ให้รู้ชัดเจนว่า ปัจจัยทางเทคนิคอะไรที่จะเป็นตามลำดับมาก-น้อย ต่อความสามารถทางการกีฬา บางอย่างก็วิเคราะห์ได้โดยอาศัยความรู้ทางฟิสิกส์ และคณิตศาสตร์ แต่บางอย่างต้องอาศัยการเก็บข้อมูลทางสถิติ วิเคราะห์ปัจจัยต่างๆ ที่มีผลต่อความสามารถ แล้วสรุปออกมา การฝึกฝนนักกีฬาระยะยาวสามารถแบ่งออกเป็น 4 ช่วงใหญ่ๆ ตามลำดับเวลาที่ควรจะเป็ฯคือ

1. การฝึกพื้นฐาน (basic traning) 2-4 ปี

2. การฝึกขั้นสูง (advanced training) 2-4 ปี

3. การฝึกทักษะเฉพาะ (performance training) 2-4 ปี

4. การฝึกทักษะเฉพาะชั้นสูง (top performance training) 4-7 ปี

การฝึกพื้นฐานมีจุดประสงค์ให้นักกีฬามีทักษะทางการกีฬาทั่วไปดี และมีการประสานงานกันของส่วนต่างๆ ของร่างกายเป็นอย่างดี ขณะแสดงออกทางการกีฬาพื้นฐานเวลาที่เหมาะที่จะฝึกเทคนิคคือ 2-3 ปีก่อนวัยหนุ่มสาว (puberty) ซึ่งเป็นระยะที่ระบบประสานส่วนกลางมีการพัฒนาเต็มที่และร่างกายมีสัดส่วนคงที่ ซึ่งผลการฝึกจะให้ผลดีที่สุด

การฝึกขั้นสูงเป็นการฝึกที่เน้นการปรับปรุงเทคนิคที่จำเพาะบางอย่างให้ดีขึ้น การฝึกกล้ามเนื้อและระบบประสาท (conditioning work) ซึ่งควรคล้ายหรือเลียนแบบไคแนแมติค (kinematics) และไคเนติค (kinetics) ของเทคนิคที่ต้องการให้เกิดขึ้น การฝึกเทคนิคให้คล่องแคล่งและชำนาญในขณะอายุยังไม่มากจะทำให้การฝึกกล้ามเนื้อและระบบประสาทสอดคล้องและมีประสิทธิภาพในการเล่นกีฬาสูงมากขึ้น การฝึกทักษะเฉพาะ (performance training conditioning) มีการฝึกกล้ามเนื้อและระบบประสาทรวมถึงกลยุทธในการพยายามเอาชนะคู่ต่อสู้ (tactics) และเทคนิคจำเพาะต่างๆ ที่จำเป็นในการเล่นกีฬาให้ดีที่สุด การฝึกทักษะเฉพาะชั้นสูง (top performance training) เป็นการฝึกเพื่อแก้ไขจุดที่ต้องปรับปรุงในนักกีฬาเป็นรายบุคคล (individualization) เพื่อให้เกิดผลสมบูรณ์ที่สุด

เวลาที่ดีที่สุดในการฝึกเทคนิคการกีฬารูปแบบต่างๆ คือ ช่วง 3 ปีก่อนการเข้าสู่วัยหนุ่มสาว (puberty) ในขณะนั้นระบบประสาทพัฒนาเต็มที่แล้ว ร่างกายมักจะมีสัดส่วนที่เหมือนผู้ใหญ่ ช่วงเวลานี้เป็นเวลาที่มีความไวต่อการฝึกอย่างมาก เมื่อฝึกในช่วงนี้จะให้ผลดีมากเนื่องจากวัยนี้จะมีความสามารถเรียนรู้ทางการเคลื่อนไหว (motor learning) ดีที่สุด

5.3 การวิเคราะห์เทคนิคของนักกีฬาขณะแข่งขัน

การฝึกทางสรีรหรือการฝึกสมรรถภาพทางกายจะส่งผลให้การเล่นกีฬาแต่ละชนิดของนักกีฬาให้ได้ผลดีขึ้น ปัจจุบันโค้ชและนักวิทยาศาสตร์การกีฬายังพยายามทดลองศึกษารูปแบบการฝึกกล้ามเนื้อและระบบประสาทต่างๆ (specific strength training) ซึ่งถือว่าเป็นหน้าที่ของผู้ฝึกสอนกีฬาที่จะต้องนำมาใช้ไม่ว่าจะเป็นเครื่องมือหรือวิธีการก็ตาม ในประเทศที่เจริญเช่น เยอรมนี มีการนำเครื่องมือทางวิทยาศาสตร์มาช่วยในการฝึกคือ

5.3.1 มีเครื่องช่วงให้นักวิ่งชินต่อการวิ่งความเร็วสูง เช่น ใช้ลมเป่าข้างหลัง วิ่งโดยใช้รถลากด้วย ความเร็วเร็วกว่าธรรมดา หรือให้วิ่งลงเขาหรือพื้นลาดลง

5.3.2 การฝึกแรงต้านให้นักวิ่งลากวัตถุคล้ายเลื่อนที่มีน้ำหนักถ่วงที่ได้ทดสอบว่าเหมาะสมสำหรับแต่ละคนโดยมการเพิ่มน้ำหนักในการลากทีละน้อยในแต่ละช่วงการฝึกที่เหมาะสม เช่น ใช้น้ำหนัก 2.5, 5, 10, 20,30, 35 กิโลกรัม สำหรับผู้ชายและ 2.5, 5, 7.5 กิโลกรัมสำหรับผู้หญิง วิ่งลากด้วยความเร็วสูงสุดเท่าที่จะทำได้

5.3.3 ใช้ร่มชูชีพผูกลากให้ต้านลมขณะวิ่ง

เทคนิคเหล่านี้มีการใช้ในการฝึกนักวิ่งอยู่บ้าง แต่วิธีใดให้ผลดีที่สุดคงต้องมีการวิจัยต่อไป มีการวิเคราะห์ชีวกลศาสตร์ของการขว้างจักรของนักกีฬาชั้นเยี่ยมในงานแข่งขันกีฬาโลกที่สตุดการ์ด (1993) เกี่ยวกับมุมของการปล่อยจัก (angle of release) และความสูงของจักรจากพื้นขณะปล่อย (height of release) ความเร็วต้น (release velocity) ได้ข้อสรุปว่า มีความแตกต่างของเทคนิคการขว้างจักในนักกีฬาแต่ละคนมาก ขณะที่ความแตกต่างในแต่ละครั้งของการขว้างของนักกีฬาคนเดียวมีไม่มากนัก แต่ก็ไม่สัมพันธ์กับระยะทางของการขว้างมากนัก ข้อมูลที่ได้แสดงให้เห็นว่า ระยะทางที่ขว้างได้จะขึ้นอยู่กับความเร็วขณะปล่อยจักรถึง 80 % ระยะทางที่ขว้างได้มีความสัมพันธ์กับความเร็วในการปล่อยจักรเป็นเส้นตรงถึงระดับที่เหมาะสม (optimum) ค่าหนึ่ง แต่ถ้าความเร็วในการปล่อยจักรมากเกินความเหมาะสมอาจทำให้การควบคุมจักรไม่ดี จึงไม่ทำให้ระยะทางที่ทำได้เพิ่มเป็นเส้นตรงกับความเร็ว

5.4 วิธีการในการศึกษาชีวกลศาสตร์ของการกีฬา

การหาข้อมูลทางคิเนแมติคของนักกีฬาชั้นเยี่ยมเป็นจำนวนมากให้เห็นว่า นักกีฬาแต่ละคนมีความแตกต่างกัน เมื่อนำข้อมูลนั้นมาคำนวณแรงกลและกำลังจะแสดงถึงความแตกต่างของเทคนิคของนักกีฬาแต่ละคน ประกอบกับข้อมูลอื่นๆ ให้รู้ว่านักกีฬาชั้นเยี่ยมแต่ละคนมีคุณลักษณะทางชีวกลศาสตร์และเทคนิคที่ต่างกันในรายละเอียด ดังนั้นการฝึกนักกีฬาชั้นสูงโดยโค้ชกำหนดการฝึกเลียนแบบนักกีฬาคนใดคนหนึ่งอาจจะไม่ทำให้การแสดงออกทางเขาดีที่สุด จึงต้องพยายามค้นหาความเหมาะสมของนักกีฬาแต่ละคนบนพื้นฐานของหลักการทางชีวกลศาสตร์ที่อิงวิชาฟิสิคส์ที่ยอมรับกันมา

การวิจัยทางคิเนแมติคของนักกีฬาแต่ละคน จะมีส่วนทำให้เข้าใจว่าผลการแสดงออกทางการกีฬาว่ามีสาเหตุอย่างไร และผู้เชี่ยวชาญอาจใช้ข้อเสนอแนะในการฝึกเพิ่มเติมให้ผลออกมาดียิ่งขึ้นแต่การจะเลียนแบบเทคนิคของนักกีฬาอื่นๆ ทุกอย่าง อาจจะไม่ได้ผลเต็มที่ ดังนั้นวิธีการฝึกนักกีฬาชั้นเยี่ยมจะต้องอาศัยประสบการณ์ มีการติดตามผลและแก้ไขข้อบกพร่องเป็นรายบุคคลโดยโค้ชผู้เชี่ยวชาญ

5.5 การวิเคราะห์การฝึกและการแข่งขันกรีฑาโดยใช้วิดีโอและเครื่องมือวิทยาศาสตร์ต่างๆ

การบันทึกการแข่งขันหรือการฝึกซ้อมด้วยวิดีโอจัดว่าเป็นสิ่งสำคัญในการฝึกซ้อมกีฬาในปัจจุบัน วิดีโอมีไว้ใช้ในการให้ข้อมูลย้อนกลับ (feedback system) และใช้เก็บข้อมูล (documentation) เพื่อปรับปรุงเทคนิคในการเล่นกีฬาให้ดีขึ้น ปัจจุบันการศึกษารายละเอียดของเทคนิคของการกีฬาใช้วิธีการหลายอย่าง เช่น การวิเคราะห์โดยวิดีโอเพื่อให้ได้ข้อมูลไคเนแมติค (kinematics) หรือใช้เครื่องวัดแรงต่างๆ เพื่อให้ได้ข้อมูลไคเนติก (kinetics) และวัดคลื่นกล้ามเนื้อ (EMG) เพื่อวิเคราะห์จังหวะการทำงานของกล้ามเนื้อแล้วนำข้อมูลมาประมวลเข้าด้วยกัน เพื่อวิเคราะห์ว่านักกีฬาที่มีความสามารถระดับต่างๆ กันมีความแตกต่างกันอย่างไร ตลอดจนใช้วิเคราะห์ความก้าวหน้าของการฝึกฝน