現(xiàn)代科技與足球運動協(xié)同發(fā)展的現(xiàn)狀與啟示

摘要：足球作為備受體育迷關(guān)注的世界第一大運動早已經(jīng)走在了體育與科技融合發(fā)展的前沿。球員裝備的個性化、足球場的智能化、訓(xùn)練方法的監(jiān)控與創(chuàng)新等，都無不體現(xiàn)著科技在足球運動中的滲透與影響。21世紀(jì)以來，我國大力發(fā)展足球運動，力爭實現(xiàn)舉辦世界杯，參加世界杯，贏得世界杯冠軍的目標(biāo)，愿望的實現(xiàn)離不開多元化的科技在背后的大力支持，因此，充分認識科技進步對足球的影響，探究科技進步與足球水平發(fā)展的關(guān)系是剖析當(dāng)前我國足球水平停滯不前原因以及提出相應(yīng)解決對策的重要一環(huán)。

關(guān)鍵詞：足球運動" 現(xiàn)代科技" 協(xié)同發(fā)展

科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力。自古以來，人類社會的每一次巨大變革都伴隨著科技進步的影響。科技的進步不僅改變了人們的生活方式，同時也不斷地加深著人們對世界的認識。在科技融入生活的今天，現(xiàn)代體育也借助科技之風(fēng)，迎來了巨大的變革，在激烈的體育競爭中，科技力量對訓(xùn)練與比賽的影響已愈發(fā)顯著。科學(xué)技術(shù)在運動訓(xùn)練和比賽中的運用，以及體育科技的創(chuàng)新已成為提高競技體育核心競爭力的關(guān)鍵。同樣足球作為世界第一運動，科技的力量早已在足球運動的蓬勃發(fā)展中推波助瀾，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，大量的科技成果被運用到足球領(lǐng)域中，但目前我國足球領(lǐng)域科技的利用與創(chuàng)新還無法與世界足球發(fā)達國家比擬。因此，本文對現(xiàn)代科技在足球運動中的應(yīng)用情況進行了概述，旨在探索科技元素在我國足球運動中的應(yīng)用現(xiàn)狀，從而發(fā)現(xiàn)我國足球科技利用現(xiàn)狀的不足，然后對其未來的發(fā)展前景和方向進行探索，提出相應(yīng)的建議。

1、研究對象與研究方法

1.1、研究對象

本文研究針對足球與科技發(fā)展的相關(guān)文獻，對科技在足球領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀進行概述，以便為我國足球事業(yè)與科技協(xié)同發(fā)展提供參考建議。

1.2、研究方法

（1）文獻資料法。

本文通過在陜西服裝工程學(xué)院圖書館查找與現(xiàn)代足球科技相關(guān)的資料以及在中國知網(wǎng)、萬方等各大網(wǎng)站以“足球運動”、“現(xiàn)代科技”為關(guān)鍵詞匯進行搜索，閱讀、分析其他學(xué)者的研究成果，并對所看相關(guān)書籍以及相關(guān)學(xué)者的研究成果進行整理、歸納，為本文的順利撰寫提供理論支撐。

（2）專家訪談法。

本文通過與西安體育學(xué)院、西北民族大學(xué)足球教研室6位足球?qū)ｍ椑蠋熯M行深度訪談，對我國足球發(fā)展現(xiàn)狀、當(dāng)前足球科技利用情況以及足球科技的發(fā)展前景與展望進行了訪談討論。

2、現(xiàn)代科技在足球中的運用

2.1、比賽設(shè)備

（1）足球。

世界上最早的足球，是由兩片牛皮包著一個充氣的豬膀胱制成的。到了中世紀(jì)，工匠們開始在豬膀胱外縫制上一層厚厚的牛皮，以此制成堅固耐用的圓球，這也是最早的足球雛形。但這樣的足球因為材料取自豬的膀胱，所以它的尺寸大小往往缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。這一問題在Charles Goodyear爵士發(fā)明硫化膠后得到了解決，足球不再使用豬的膀胱，取而代之的是使用橡膠進行統(tǒng)一規(guī)格的制造。至此，足球的外形也開始往“完美的圓”發(fā)展。隨著時間的推移，在1970年墨西哥世界杯之后，足球的外形才被逐漸定格為我們熟悉的黑白相間的樣子。而每屆世界杯的比賽用球也都包含了當(dāng)代最新的科技。1970年世界杯是第一次通過衛(wèi)星向全世界進行直播，也正是為了紀(jì)念衛(wèi)星轉(zhuǎn)播這一偉大的科技進步，本次世界杯用球以“電視之星”命名。“電視之星”采用了全新的構(gòu)造，由32塊手縫的嵌面組成，完全由真皮制作，這也使得足球擁有更加渾圓的外形。另一個不得不提的世界杯用球便是1986年墨西哥世界杯的官方用球“阿茲特克”，它不僅擁有精美的外觀，同時它也是有史以來第一個用合成皮革制作的比賽用球，這種材料不僅增加了球的耐用性，同時也擁有防水功能，避免了球因雨天吸水變得沉重，使得球在硬地、高海拔以及潮濕環(huán)境下兼具良好的性能。接下來的1990年意大利世界杯用球“伊特魯尼亞人”和1994年美國世界杯用球“Questra”分別采用了黑色聚氨酯泡沫內(nèi)層和白色聚氨酯泡沫內(nèi)層，使得比賽用球的防水性能進一步得到了提升，同時讓球更佳柔軟也更好操控。進入新時代后，科技飛速進步，隨之帶來的是世界杯比賽用球的制作工藝、科技含量的不斷更新。2002年韓日世界杯比賽用球“飛火流星”開創(chuàng)了復(fù)合泡沫層結(jié)構(gòu)的運用；2006年德國世界杯比賽用球“團隊之星”的異形拼接和無縫壓合技術(shù)帶來了外形的變化和足球性能的提升；2010年“普天同慶”的熱粘合技術(shù)使得足球的外形更加圓潤，運行也更加精準(zhǔn)；2014年“桑巴榮耀”僅僅運用了六片材料進行十字拼接制作；2018年世界杯比賽用球中更是開創(chuàng)性地植入了“NFC”芯片，也就是近場無線通訊技術(shù)，這種短距離通訊技術(shù)可以讓足球的使用者通過手機、平板等設(shè)備實時了解到足球的飛行速度、距離、軌跡等數(shù)據(jù)，同時還能在線上進行分享、挑戰(zhàn)與互動，大大增加了足球與使用者之間的交互體驗。2022年世界杯許多科技創(chuàng)新元素的加入更是讓人眼前一亮，賽事足球植入智能芯片和智能越位追蹤設(shè)備，無疑讓比賽判罰更具有公正性，數(shù)據(jù)更透明，判罰更準(zhǔn)確。

（2）場地。

更好的比賽場地除了能帶給球迷更加舒適的觀賽體驗，同時也能在一定程度上影響球員的發(fā)揮。在體育商業(yè)化的時代，足球場和其他體育場館也不再僅僅是運動員競賽的舞臺，而是多功能兼具，以球迷為中心，并且將環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展作為目標(biāo)的現(xiàn)代化場館。

位于倫敦北部的托特納姆熱刺隊的新主場“白鹿巷”球場在建筑結(jié)構(gòu)上采用了可伸縮的全新設(shè)計，在草地下隱藏有168個輪子和68個電動機來驅(qū)動草坪進行滑動，在一個多小時的時間里可完成由足球場地到橄欖球場地的自由切換。同時俱樂部與計算機技術(shù)公司惠普公司達成了合作，通過Aruba技術(shù)在場地內(nèi)為球迷提供了免費的高密度Wi-Fi和移動數(shù)據(jù)服務(wù)。

卡塔爾世界杯決賽場地盧塞爾體育場，可謂是備受關(guān)注，它是當(dāng)今世界上標(biāo)準(zhǔn)最高、技術(shù)工藝最先進、設(shè)施功能最完善的足球場之一。草坪運用了目前世界最先進的地下通風(fēng)排水系統(tǒng)、草坪錨固技術(shù)和草坪生長補光技術(shù)。地下通風(fēng)排水系統(tǒng)可通過真空模式快速排除球場的積水，避免因球場積水影響比賽效果。草坪錨固技術(shù)采用PE和PP結(jié)合的抗拉伸草絲，使草坪壽命大大延長。草坪生長補光技術(shù)彌補了冬季草種生長緩慢甚至枯黃的情況，好的草坪使運動員踢球體驗拉滿，觀眾也會有好的視覺享受。

美國的科技人員還開發(fā)出一種新穎的“室內(nèi)草坪”，草坪的草種先在充足的陽光下生長，在比賽前把草盒子運進室內(nèi)，鋪設(shè)成足球場，據(jù)表明，這種草盒子40天之內(nèi)也不會出現(xiàn)枯萎現(xiàn)象，在上面連續(xù)進行十多場比賽后，草坪仍完好無損。

作為大運會核心場館之一的，坐落于四川成都的“鳳凰山”足球場則是世界范圍內(nèi)使用最大面積可持續(xù)建筑材料乙烯四氟乙烯（ETFE）的體育場館。ETFE作為覆層，它的碳足跡比同類系統(tǒng)低得多，重量也只有傳統(tǒng)覆層材料的1%-3%，既減低了球場覆蓋層的整體重量，又達到了環(huán)保的要求。

（3）VAR技術(shù)。

足球賽場上另一個備受關(guān)注的技術(shù)更新，便是視頻助理裁判（VAR）系統(tǒng)的運用。2016年日本鹿島鹿角和哥倫比亞國民競技在世俱杯半決賽中，裁判使用VAR判罰了一個點球，這是VAR技術(shù)在洲際比賽中的初次亮相。2018年俄羅斯世界杯是VAR技術(shù)在世界杯比賽中的正式使用，新興技術(shù)加入足球運動帶來歷史性、革命性的創(chuàng)新。VAR主要依靠足球場上的多個攝像機鏡頭的多個機位、多個角度來捕捉可能被忽略的細節(jié)，或者球員隱蔽的細小動作，幫助裁判員進行公平、公正的判罰。作為最具代表性的高新技術(shù)，VAR系統(tǒng)旨在以較小的干擾來保證比賽中的判罰公平。VAR技術(shù)作用原理是基于賽場上幾乎無死角覆蓋的高速攝像機等設(shè)備的信息取樣，通過在必要情況下回放視頻向主裁判提供信息協(xié)助裁判員糾正能改變比賽走勢清晰明顯的錯判和漏判，從而保證比賽的公平。此系統(tǒng)類似于網(wǎng)球賽場中的鷹眼技術(shù)，都具有輔助裁判員判罰的功能。然而VAR在實際比賽運用中一直存在不小的爭議，一方面它的使用一定程度上破壞了比賽的流暢性，另一方面VAR作為一個AI系統(tǒng)只能依照人們的需求進行圖像的處理與劃線，并不能進行自主分析，所以判罰的最終決定權(quán)依然在裁判。但是不可否認的是VAR系統(tǒng)與門線系統(tǒng)一樣，為足球技術(shù)的快速發(fā)展帶來了良好的推動作用。

2.2、運動員裝備

（1）比賽服。

體育科技的創(chuàng)新與進步同樣體現(xiàn)在足球選手穿著的新式球衣上，科技元素的加盟不僅為球員帶來了更加舒適的穿著體驗，同時也提升了球員在比賽中的運動表現(xiàn)。一款優(yōu)秀的現(xiàn)代化球衣在外觀炫酷、用料環(huán)保的基礎(chǔ)上，還要求在比賽中能給予球員科技的助力。德國阿迪達斯公司生產(chǎn)的“全新動力層概念世界杯戰(zhàn)袍”使用了動力層原料，隊員穿著這種服裝，不必再特意穿吸汗的T恤，服裝的材料是一種在浸漬、透氣、通風(fēng)、導(dǎo)汗、散熱、抵抗疲勞、減少運動損傷等方面都有獨特功效的最新高科技產(chǎn)品。另一家運動品牌耐克則在球衣中融入了其獨創(chuàng)的Vaporknit科技，作為耐克公司一種專屬的球衣排汗技術(shù)，它不僅為球衣帶來了更加輕便的材質(zhì)，同時吸濕排汗的效率更高。球隊的隊標(biāo)采用立體壓膠技術(shù)和避免走線的熱粘合鎖邊設(shè)計，有效地降低了傳統(tǒng)刺繡工藝穿刺面料摩擦皮膚導(dǎo)致的不適感。此外，球員版球衣采用的修身Slim Fit剪裁，在球衣上身后會更加凸顯球員身材。我們也能在另一家運動品牌彪馬公司的球衣中看到此種技術(shù)。除了球衣，球褲和球襪也都由一種高彈力纖維制作而成，這種纖維可以有效緩沖比賽中球員肌肉的震動，給球員提供更舒適的穿著體驗。

（2）球鞋。

足球鞋作為足球運動員征戰(zhàn)綠茵場最重要的利器，其科技含量水平的高低直接影響著球員在賽場上的奔跑、變向，甚至是傳球、射門。一雙足球鞋光是在制作的材質(zhì)上就有著不同的區(qū)別。日本的運動品牌美津濃，在2019年推出的莫雷拉系列球鞋憑借其170g的單只重量成功問鼎史上最輕。而這一切都歸功于其采用了超輕、超薄的袋鼠皮材質(zhì)作為鞋面，同時在球鞋中段使用了織物技術(shù)，再配合碳纖維材質(zhì)的鞋底，一雙涵蓋多重科技的現(xiàn)代球鞋便應(yīng)運而生。而NIKE公司的刺客系列足球鞋則是速度、抓地力、貼合感的代名詞，其獨特的Vaporposite鞋面科技為鞋面帶來了更好的摩擦和強力支撐，使得球員在高速中也能完成對球的精準(zhǔn)控制，此外，球鞋搭載的Nike Aerotrak大底則帶來了更加靈敏的動態(tài)響應(yīng)，幫助球員更快地完成變向與加速。另一大運動品牌Adidas公司最具特色的球鞋當(dāng)屬獵鷹系列。除了針織面料與熱熔涂層的使用外，其革命性的在球鞋表面加入了Power Pulse技術(shù)，也就是磨擦條技術(shù)，來額外增加球員對足球的控制。

（3）可穿戴設(shè)備。

在現(xiàn)代的足球訓(xùn)練和比賽中，我們時常能看到球員身著一件黑色小馬甲，而這件“小馬甲”其實是眾多可穿戴設(shè)備的一種。澳大利亞Catapult Sports公司制造的可穿戴背心在后背處安置有一塊高精度GPS傳感器，同時背心內(nèi)部附帶一條心率帶，通過架設(shè)在場邊的微型無線基站，教練員能實時監(jiān)控球員的跑動總距離、沖刺跑次數(shù)、不同強度跑動占比、心率等身體數(shù)據(jù)，并及時給出分析，使得教練員可以了解到每名球員的訓(xùn)練狀況，科學(xué)調(diào)控訓(xùn)練計劃，這樣既提高了訓(xùn)練的效率又降低了球員受傷的風(fēng)險。國內(nèi)智能穿戴設(shè)備動量MT-Sports足球運動監(jiān)控系統(tǒng)，利用GPS和HRM心率監(jiān)測背心或臂帶監(jiān)測運動員外部負荷和內(nèi)部負荷，現(xiàn)已開始廣泛應(yīng)用于中小學(xué)足球訓(xùn)練和比賽中。除了足球，在其他運動項目中，可穿戴設(shè)備的應(yīng)用也十分廣泛。尤其是在當(dāng)前大數(shù)據(jù)時代下，人工智能的長足發(fā)展與應(yīng)用，使得可穿戴設(shè)備的應(yīng)用更加廣泛與普及。運用科技助力訓(xùn)練，這也是現(xiàn)代體育發(fā)展的不可逆趨勢。

3、我國足球科技的啟發(fā)

現(xiàn)代體育的進步離不開科技的支持，科技元素的加入為足球運動注入新活力，同時增加了視覺享受和公平公正的判罰效果。隨著世界范圍內(nèi)科學(xué)技術(shù)在足球領(lǐng)域的應(yīng)用不斷加深，我國足球想要實現(xiàn)長足進步就必須借助科技的力量進行多方面的創(chuàng)新性研究與實踐。

3.1、足球選材

足球選材方面，應(yīng)當(dāng)根據(jù)最新的運動生理與生物化學(xué)研究，結(jié)合亞洲人的基因特點，在原有的體型選材法、年齡選材法的基礎(chǔ)上，深入探究基因選材法的科學(xué)性與時效性，利用先進的測量儀器進行潛力球員的篩選，不讓“中國梅西”遺落在民間。基因選材法是未來體育運動項目選材的重要研究方向，特別是了解運動相關(guān)素質(zhì)基因的結(jié)構(gòu)和功能，對運動能力的預(yù)測、評定以及科學(xué)選材系統(tǒng)的建立將有十分重要的意義。以此為我國優(yōu)秀青年球員的培養(yǎng)奠定良好的基礎(chǔ)，實現(xiàn)我國足球事業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

3.2、訓(xùn)練與比賽

在日常的訓(xùn)練與比賽過程中，做到科學(xué)監(jiān)控，運用可穿戴設(shè)備、球場傳感系統(tǒng)實時了解球員的運動表現(xiàn)數(shù)據(jù)與身體狀態(tài)指標(biāo)，從生物化學(xué)的角度給予球員正確的運動評估分析，降低球員受傷的風(fēng)險。同時，更新訓(xùn)練理念，時刻關(guān)注當(dāng)前世界體育科技的研究前沿，對以往的大訓(xùn)練量、長周期的傳統(tǒng)訓(xùn)練方法進行改良，利用國際上先進的訓(xùn)練儀器，例如Footbonaut、360S Simulator設(shè)備進行練習(xí)，提高訓(xùn)練效率，同時結(jié)合足球?qū)ｍ椀奶攸c，研制出具有中國特色，符合中國球員需求的訓(xùn)練器材。利用高度精準(zhǔn)的GPS定位系統(tǒng)、HRM等可穿戴設(shè)備，實時監(jiān)測足球教學(xué)、比賽和球員生理等方面的實時數(shù)據(jù)信息，讓足球教練對球員跑動距離、速度、體能消耗、心率等數(shù)據(jù)進行全面的把控、掌握，以期為后續(xù)結(jié)果分析提供全方面的數(shù)據(jù)支撐，使球員在訓(xùn)練中的生理狀況和技術(shù)、戰(zhàn)術(shù)相應(yīng)指標(biāo)變得數(shù)字化、可視化，從而提升整體球隊水平。在比賽中利用電腦AI建立比賽數(shù)據(jù)分析模型，時刻掌握比賽。賽后也應(yīng)當(dāng)利用例如CWT冷水侵泡法等高效療法來消除疲勞，及時恢復(fù)體能。除了應(yīng)用于競技比賽中，足球科技元素也應(yīng)走進校園中，助力校園足球建設(shè)。依托大數(shù)據(jù)平臺，將校園足球開展情況數(shù)字化，為校園足球教學(xué)、人才培養(yǎng)等工作提供全方位科學(xué)的數(shù)據(jù)支撐。推動學(xué)校體育工作教學(xué)信息化，提升校園足球運動的教學(xué)質(zhì)量，促進體育教學(xué)的智能化、數(shù)字化。

3.3、其他

中國足球賽場的設(shè)計修建也應(yīng)當(dāng)參照世界著名足球場，在保證舒適與壯觀的同時，做到環(huán)保節(jié)能，同時包含更多的科技元素，從實際出發(fā)，從應(yīng)用出發(fā)，給足球運動員更好的賽事體驗，不要讓運動員因為基礎(chǔ)的場地問題發(fā)揮不出應(yīng)有的競技水平，球場的完善同時也給球迷觀眾提供更好的視覺盛宴。而國內(nèi)運動品牌公司應(yīng)當(dāng)加大在足球裝備科研方面的投入，進行服裝、鞋子、足球等生產(chǎn)工藝方面的創(chuàng)新，研發(fā)出具有中國特色，符合中國球員需求的訓(xùn)練器材和訓(xùn)練裝備。掌握核心科技，為中國足球運動員與廣大球迷愛好者提供我國自主生產(chǎn)研發(fā)的高科技足球裝備。

4、總結(jié)

21世紀(jì)是科學(xué)的世紀(jì)，科技助力體育發(fā)展，是我國由體育大國向體育強國轉(zhuǎn)換的有力推手。當(dāng)象征著突破與進步的體育競技與追求創(chuàng)新與發(fā)展的科技產(chǎn)業(yè)相遇，在現(xiàn)代足球中就表現(xiàn)為更精密的選材訓(xùn)練、更精準(zhǔn)的球員診斷、更精細的比賽分析。想要在現(xiàn)代足球中占據(jù)一席之地，我們需要付出更多的努力，科技正讓傳統(tǒng)足球打開新的大門，只有在科技時代中不斷地實踐創(chuàng)新，我們的足球水平才能真正得到提高。

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