3D打印技术运用在体育教学训练中的前景分析

姚灿国 廖勇胜 周鸿雁

摘 要：3D打印技术是一门新兴的制造技术，在医疗、航空航天、制造等领域得到较广泛运用。文章主要运用文献资料法、田野法等研究方法对3D打印技术运用到体育教学与训练中的前景进行了研究，结果是前景一片光明.要达到普及推广的运用水平，还需解决产品价格昂贵、3D打印技术缺陷等问题。

关键词：3D打印技术;体育教学与训练;前景

中图分类号：TH16;G434

文章编号：2095-624X（2019）06-0153-02

3D打印技术（3DP）又称增材制造（AM），它是20世纪80年代一位叫查克·赫尔的美国人发明的，是一种与传统制造技术相反的制造工艺，根据计算机辅助设计3D模型，通过增材装备逐层添加材料来制造三维物品的技术。

一、运动人体标本的制造前景一片光明

目前广泛使用的运动人体标本由两类组成，一类来源于人类尸体，一类来源于塑料等材质的仿生品。它们的最大缺点是失真，不仅形状与活体有差异，尤其是颜色差异显著。此外，来源于人类尸体的标本还存在不易获取、不易储藏与保管等缺点。在教学过程中，学生因从小受传统孝文化熏陶，对人类尸体有一种非常强烈的敬畏之心，往往对教学效果产生一定负面影响。运用3D打印技术制造的运动人体标本就非常好地解决了这个问题，高仿真给学生带来的视觉冲击，能起到很好的教学效果。在个案性强的人体标本的普及方面，3D打印技术都有独到的优势。

用3D打印技术制造运动人体标本，目前无论软硬件均无技术障碍。2015年7月，日本筑波大学和大日本印刷公司组成的联合科研团队，运用CT等医疗检测设备获取人体肝脏数据，依据该数据建模并通过3D打印技术成功制造出可以看清血管等结构的人体肝脏全尺寸、立体模型。美国Stratasys公司生产的J735与J750全彩多材料3D打印机，可以同时混合6种材料，实现50万种颜色，产品高仿真再现物体的纹理、透明度和软硬度。试想，在体育与健康课程中让学生看到用这台打印机打印出来的高仿真吸烟者的肺，所产生的教育学生养成不吸烟的良好生活习惯的作用是当前标本难以企及的。

2019年1月21日，笔者专门走访了我国3D打印技术最权威的“粤港澳3D打印产业创新中心”的专家。专家认为，将感应芯片内置于3D打印人体标本，制成全息人体仿真标本从技术层面来讲问题不大。如果全息人体仿真标本一旦进入运动医学类课程，将会使不易量化有点玄乎的教学内容具体化、直观化、数值化，比如，推拿与按摩中的力度，针灸中的穴位准度与进针深度;散打、拳击等搏击类课程中的击打部位的准确度与击打力度等，这无疑有利于提高学生学习兴趣与教师的教学质量，丰富教学评价手段，增加教学评价结果的可信度。

二、个性化体育装备的制造前景广阔

这个世界上的每一个人都是独一无二的，抛开高深莫测、精彩纷呈的意识层面，仅拿人体形态指标来说，人与人之间就存在或多或少的差异。这种差异导致我们在使用工厂流水线上生产的运动服装、运动鞋、帽以及运动器材时的舒适度就存在不同，这与新技术、新材料无不用到极致的竞技体育发展趋势相悖。阿迪公司很早就把3D打印技术运用到运动服装与运动鞋等體育装备制造上。我国许多散打、拳击运动员在比赛时不喜欢佩戴保护牙齿的护齿，其主要原因是购买的靠大数据生产的护齿与本人的牙齿不太配套，舒适性较差。如果运用3D打印技术制造的护齿就能分分钟解决问题。此外，增强握持稳定性与舒适度的个性化球拍、水上项目的划桨、武术套路的刀与剑等，都能通过使用3D打印技术实现。

3D打印技术在体育装备研发中同样具有广阔的前景，它因为具有把电脑中宏伟蓝图变成实实在在的物品的功能，可以大大缩短体育新装备研发周期，可以预见，3D打印技术将会被越来越多的体育装备企业运用，尤其在开发满足个性化装备需求方面，优势显著，市场前景十分乐观。

三、在体育教学与训练中广泛使用存在的主要问题

1.产品价格昂贵

3D打印技术，以美国、德国为首的西方国家起步早，核心技术与高端3D打印装备均为他们所垄断。我国不仅起步晚，而且目前生产的3D打印机整体来说比较低端，为了满足体育教学与训练需要就需要大量引进国外动辄几百万的高端3D打印装备，这无疑使制造成本大大提高，影响广泛使用。

2.3D打印技术目前自身技术缺陷

3D打印技术的主要工作流程是：首先获取被打印物体的三维数据，其次通过计算机建模软件建模，最后由3D打印机分区或逐层打印出物体。这种技术的最大特点在于几乎可以制造出任何形状的静态物品，但是，对运动中的动态物体就不能清晰打印出来。而这恰恰是体育教学与训练中评价教学与训练效果、诊断技术动作所需要的。另外，产品的生产周期较长，目前还不能采用传统的流水线生产方式来大批量生产。

3.相关法律的缺失

3D打印技术在我国还处于普及推广阶段，因为其几乎可以把物品包括人（形态、外观）能够一模一样地打印出来。打印出来的物品、人体器官等还具有一定功能，这就容易涉及道德方面的问题，涉及知识产权、肖像权等法律方面的问题，目前我国还没有出台相关法律来约束、规范3D打印技术的使用。

四、在体育教学与训练中广泛使用的建议

（1）国家与民间加大3D打印技术研发投入，打破以美国为首的西方国家对3D打印核心技术的垄断，提高高端3D打印机的制造能力，降低客户使用成本。

（2）改进生产工艺，提高产能;自主创新，突破4D乃至5D打印技术，解决3D打印技术不能清晰打印动态物体的难题。

（3）加快规范使用3D打印技术的法律、法规出台，为3D打印技术的普及推广保驾护航。

3D打印技术运用到体育教学与训练，前景一片光明。第一，3D打印技术给运动人体标本带来一场革命性改变，因其几乎与活体标本一模一样的颜色、形状、质感，可以加深学生印象，激发学生的学习兴趣，提高教学效果。第二，随着科技水平不断发展，3D打印技术不断完善与突破，新的打印产品不断涌现，这势必大大丰富教师教学仪器、教具、教学与训练手段的选择内容，同时让教学与训练效果的评价更加科学、客观。当然，目前3D打印技术大量运用到体育教学与训练中，还存在一些亟待解决的问题。国内缺乏核心技术、3D打印技术自身技术缺陷、新技术带来的道德和法律层面的问题等，这都是当前制约3D打印技术在体育教学与训练中广泛运用的因素。

纵观古今，任何一项具有划时代意义的新技术诞生后，对我们学习、工作、生活的影响都是经过由小到大、由弱到强的过程。随着3D打印技术不断改进完善，其产品将会大量运用到体育教学与训练中，让体育教学与训练变得更加科学、高效。

参考文献：

[1]周伟民，夏张文，王涵，等.仿生增材制造[J].微纳电子技术，2018（6）：438-449.

[2]李青，王青.3D打印：一种新兴的学习技术[J].远程教育杂志，2013（4）：29-35.