现代体育工程学的应用与发展

王太生

1 概述

现代体育工程学起源于上世纪90年代末期西欧的英、法、德和澳大利亚等国家[1]，成立有国际体育工程学协会(International Sports Engineering Association，简称ISEA)，同时还创办有《体育工程学》杂志(Sports Engineering)。ISEA的主要任务是作为一个论坛和平台，促使体育工程学研究人员及学者们共同讨论和交流有关体育工程学的技术问题，进行相关项目和课题的研究，至今已有十多年的发展历史。我国“体育工程学”概念提出源于2002年大连“全国体育仪器器材学术报告会”《论体育工程学与人才培养问题》的专题论文[2]，与国际体育工程学协会的诞生同步。2006年4月在浙江大学“全国体育仪器器材与体育系统仿真学术报告会”和同年11月在北京举办的首届“中、英体育工程研讨会”上，我国的体育工程学科发展有了更加清晰的思路。会议重点讨论了体育工程学的学科内容、学科教育及其应用与实践等；讨论了与体育仪器器材学和体育系统仿真学的关系等问题，为现代体育工程学在我国的建立和快速发展，尽早与国际体育工程学接轨提供了理论支持。目前，国内体育工程学研究单位有武汉体育学院体育工程学研究中心[3]、沈阳理工大学体育工程装备专业和华东理工大学体育科学与工程学院[4]等，他们已取得很多项研究成果。

2 现代体育工程学的应用方向

现代体育工程学是以综合应用运动医学、体育学和工程技术的理论、方法和技术，注重从生命科学、人体运动的特征和工程技术相结合的视角去发现、提出、设计和解决在运动训练与竞技比赛、大众体育、健身娱乐及人才培养和体育产业中相关应用问题的一门边缘学科，是以研制和生产竞技体育和健身娱乐、康复等体育用品为研究目标和方向的学科。

现代体育工程学的应用在我们的社会和生活中可以说是无处不及的。它所涉及的应用领域包括：竞技体育中各类比赛用的设备器材、大众体育健身娱乐活动器具、国民体质检测评价仪器、智能化场馆的各种设施及装备，以及种类繁多的各类体育运动器材、用具和器械、各类运动鞋帽及服装等。今天，我们已经针对竞技运动员比赛的一些高技术产品，已越来越广泛地被应用于老百姓的日常生活当中。现代体育工程学的发展正在潜移默化地推动着社会的发展和人们生活质量水平的提高。

3 现代体育工程学的应用技术

现代体育工程学是以现代机电工程技术、计算机技术、虚拟化训练、遥测传感、仿真模拟、可视化、新技术、新材料、风洞与水动力、流体力学、智能分析、检测评价、GPS技术和信号与信息处理等工程技术为方法和手段，应用于体育运动的装置与设备、器材与仪器的开发和研制上。现代体育工程学的应用技术，有的是对相关学科成果、方法和手段的有机改造、移植和嫁接；有的是发挥专业所长运用当今各种先进的工程技术和理论，针对不同运动项目的训练和比赛、大众体育的特点及发展需要，独立自主的创新、设计和研发的技术。

现代体育工程学的应用技术涵盖多个不同学科，从基础理论研究到工程技术的实施，注重工程技术与各前沿科学技术在发展竞技体育和国民体质运动事业中的应用；注重和体现学科的交叉、知识层面的多源性、涵盖范围广技术应用。

4 现代体育工程学的应用成就

任何竞技体育的比赛总是会与先进的运动器材、设施和服装等有着密切的联系，影响着运动员的成绩与表现。在每一届奥运会上总会有一些新式装备和器材出现，这些新型器材与设备极大地提高了运动训练的效果、水平和成绩。因此，良好的体育设施是运动员取得优异成绩的必要保证。在现代体育工程学的应用中，一项很重要的工作就是试图通过创新改变现有的运动设施和运动器材与材质的性质，来进一步帮助运动员提高他们的成绩，其中很重要的一个方面就是对器械材料学的研究。体育工程学中关于材料学的研究，更多的是关心体育运动设施在竞技体育运动中与运动员身体的有机结合，以便提高运动员在各项大赛中的比赛成绩。如奥运会项目中撑竿跳的运动成绩，在某种程度上也许是由于体育设施的材料没有取得新的发展而停滞不前了许多年，一直被保持在4.8米左右。直到上世纪六十年，撑竿的材质由竹子、钢、铝金，演变和发展为纤维合成材质，撑竿跳成绩才有了很大的提高，直到创下6.14米(布波卡，1994年7月31日在赛斯特里尔)的最好成绩。这个新的世界记录从上世纪九十年代设定，一直被保持到现在未能再被刷新突破。又如在游泳项目中的鲨鱼皮泳衣、自行车运动项目中碳钢轻型自行车、田径运动场上智能跑鞋等的出现，都在很大程度上改变着运动员的比赛成绩，甚至对提高运动员的成绩起到至关重要的作用。除了为专业运动员提供一些比赛使用的器材外，普通大众也使用一些高科技材料产品，如各类球拍、高尔夫球杆、仿真练球仪和智能运动服饰等。可以说，现代体育工程学的应用所惠及到的是全社会。

此外，体育比赛场馆建设中各种高科技产品的应用，为防止过度训练和大脑疲劳研制生产的各种专项训练与监控评判仪器，为发现和纠正运动员训练中的技术动作问题的各类生物电测试、动作解析仪，为提高效率、方便训练、减轻体力消耗的各种发球仪和回收设备，为国民体质检测和健康活动、丰富大众的文化与体育生活所提供的各类检测设施与健身路径、健身娱乐器材，无不体现着现代体育工程学的应用。

5 现代体育工程学在应用中的问题与规则

将先进的体育工程学研究成果及新型器材和材料应用于竞技体育运动的各项比赛中，必定会引起参赛者能否公平竞争参赛的道德与伦理问题，因此现代体育工程学在发展中应遵循的以下原则：

首先，是安全标准，保证使用新成果和新器材的人不会受到任何的伤害。主要依据是由国家政府相关部门和生产企业共同制定安全和防止伤害方面的规则、规定。比如说：某些运动项目对地表的硬度是有具体要求的，如地面不能太硬，摔倒的时候不能受伤；又比如，比赛所使用的任何器材任何时候都不允许造成运动员的机体损伤等。这就要求我们在对任何一种体育设施、器材进行设计时，要保证设计出的新产品符合国家的标准。

其次，作为现代体育工程学的研究人员和制定竞赛规则的人，有责任和义务来保证运动竞赛的公平性。由于项目设立和参与运动竞赛的人未必对一些新技术都很了解，在某些情况下也不一定知道目前存在的一些新技术。作为现代体育工程学的研究人员和体育工作者，尤其是制定竞赛规则的人之间要相互沟通、交流和学习。作为比赛规则的制定者或者是管理层来说，他们的责任和义务，就是要保证比赛的公平性。要做到这一点，就应时刻保持对现代体育工程学发展所带来的一些效应的高度关注，更多地掌握这方面的知识和原理。在技术上应避免由于新技术、新材料和新成果的发展所导致的不公平现象的出现。

另外，我们还要考虑到一些设计和做法在很多产品中存在和涉及到的成本问题，如果由于成本的原因，不能够做到和采取非常严格的标准，或者说不能遵循严格的标准制度或规则的话，同样是不允许、不道德、不可取的。

6 现代体育工程学的发展趋势

现代竞技体育场上的各项竞争，在一定程度上体现着现代体育工程学科技术研究成果的发展和应用程度，今天的高科技正在帮助运动员向人类体能的极限进行挑战。各类体育运动的竞赛与发展，也标志着科学技术的综合应用在运动场上的竞争。如果说运动营养学是保证运动员体能训练与恢复的软件工程的话，现代体育工程学则是保证运动训练科学化和现代化的硬件工程。

随着科学技术的进步和各学科新技术的不断融入，各类新的工程技术与成果会不断被应用和移植于竞技体育运动与大众健身体育市场，这些都将直接影响着体育工程学发展的现在和未来。现代体育工程学也将对体育产业的发展和社会经济的繁荣起到非常积极的推动作用。现代体育工程学不仅是竞技体育发展的保障，也将为解决我们身边所面临的各种健康和健身问题承担起非常重要的作用与使命。

(1)奥运竞技体育方面。计算机仿真模拟、生物芯片、纳米材料、虚拟化训练、运动机器人、GPS应用技术、身份识别技术、训练技术的分析诊断和新材料的应用，会继续成为研究的热点。

(2)大众健身娱乐方面。例如在解决全球越来越多的因缺乏运动、懒散生活方式和不当饮食引发肥胖人的健康和大多数人的健身娱乐问题上，将会有更多的智能化健身娱乐器材得以普及应用。运动服饰与运动鞋袜也将会向着更加舒适、更具有多功能性与特异性的方向发展。

(3)体育产业方面。将会有吸纳各学科最前沿的高精尖技术、不断推陈出新的新型体育运动训练、智能化测评仪器、器材与更加舒适的健身器材相继问世。

现代体育工程学的应用和研究，除了在为专业运动员的训练和比赛提供一些尖端的器材、设备之外，也为普通大众的健身娱乐、企业文化活动、学校体育和人民生活水准的不断提高，带来一些高科技物质产品的享受，因而也将大大吸引大批体育爱好者的参与兴趣和热情。这也是国家引导和开展全民健身运动，增强国民体质非常重要的一个目标。大众的广泛参与兴趣和市场的需求，又会极大地促进现代体育工程学应用研究的发展和进步，现代体育工程学的应用研究这门学科在与社会的相互作用和需求下，将会在促进社会繁荣和造福人类方面发挥越来越为重要的作用，并取得重大发展。

7 现代体育工程学的应用与发展策略

在我国现代体育工程学的应用与研究中，应充分发挥专家、学者的前导作用。在充分调查和分析的基础上，由相关部门和专家、学者共同研究和制定出该学科的长远发展规划与方向，以赶超世界体育发展的步伐，使我国的体育运动事业和现代体育工程学的发展站在世界体育前列。要注意发挥体育大专院校和科研院所，在人才培养、科学研究和服务社会中的作用，同时积极发挥专业学会学术交流平台和谏言献策的作用，大力推动和促进现代体育工程学学科在我国的发展。由此，提出如下一些个人观点与具体建议：

(1)现代体育工程学在应用研究中的立题与选项，不应只看立题项目的级别和大小，而应力求精、准和追求“经世致用”。要努力提高其应用成果的有效性和需求性，注重解决具体问题的效绩，注重社会及经济的双面效益。

(2)现代体育工程学攻关项目的起点，要力求站的高、看得远。研究课题应采用现代国际上最先进的前沿技术、方法、材料和工艺，努力提高其应用研究成果的潜发性和高水准。

(3)要注重不断提高和更新我国现代体育工程学研究人员的应用技术与学术水平，加强学科建设，注重培养和贮备后备人才。注重对新技术与体育运动项目需求应用的紧密结合。

(4)注重现代体育工程学科研成果与产品在延续生存与不断完善中的发展问题。应重视促进和推动科学技术研究成果的转化、生产与更新、换代工作。

(5)就国情而言，现代体育工程学在应用研究与生产中， 尽可能在优选的基础上做到有分工协作与布局上应有侧重，避免低水平的重复与资源浪费。

[1] 王太生，李承道，郝大明，等.论体育工程学与人才培养[A].2006年全国体育仪器器材与体育系统仿真学术报告会论文集[C]. 杭州，2006:24～26.

[2] 王太生.论体育工程学[A].2002全国体育仪器器材学术报告会论文集[C].大连：中国体育科学学会体育仪器器材分会，2002:8～10.

[3] 郑伟涛，邱冰，马勇，等.国内外体育工程学研究方向综述 [A].2006年全国体育仪器器材与体育系统仿真学术报告会论文集[C]. 杭州，2006:3～7.

[4] 陈林华，王跃.体育工程学创建之探索.[J]化工高等教育，2009(3):23～78.