3D打印技術(shù)在高中美術(shù)教育中的應(yīng)用研究

蘇杉 孫麗娟

摘 要：近年來(lái)，3D打印技術(shù)——新型的物象快速成型技術(shù)——逐漸走進(jìn)人們視野并成為人們關(guān)注的熱點(diǎn)，尤其是在教育領(lǐng)域，在教育領(lǐng)域中應(yīng)用3D打印技術(shù)可以有效激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)動(dòng)力、激發(fā)想象力與創(chuàng)造力等，大大提高教學(xué)質(zhì)量，在美術(shù)教育中更是如此。因此，本文就高中美術(shù)教育中如何應(yīng)用3D打印技術(shù)作應(yīng)用對(duì)策研究。

關(guān)鍵詞：3D打印技術(shù)；高中美術(shù)；美術(shù)教育

一、前言

隨著電子信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，越來(lái)越多的新興文化出現(xiàn)在人們視野中，如近年來(lái)的熱點(diǎn)——3D打印技術(shù)。3D打印技術(shù)作為一種以數(shù)字模型為基礎(chǔ)，運(yùn)用可黏合的材料，逐層打印成三維實(shí)物的技術(shù)，近幾年被廣泛應(yīng)用于工業(yè)制造、建筑、汽車、航天航空、醫(yī)療等領(lǐng)域，并取得了一定的成效。與此同時(shí)也引起了教育界的廣泛重視，許多教師在各學(xué)科間進(jìn)行了試探性的應(yīng)用，也取得了顯著的收效。從某種程度而言，3D打印技術(shù)已經(jīng)被納入學(xué)科教育領(lǐng)域的學(xué)科建設(shè)體系中，其對(duì)于刺激學(xué)生的感官認(rèn)識(shí)有著難以取代的作用，另外，還能有效提高學(xué)習(xí)效率、教學(xué)效率，3D打印技術(shù)與教育的結(jié)合是教育進(jìn)步的一大寫(xiě)照。

二、3D打印技術(shù)概述

3D打印技術(shù)是產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù)與電子信息技術(shù)相互碰撞、相互結(jié)合的衍生物。3D打印技始于20世紀(jì)90年代中期，工作原理是利用光固化和紙層疊等技術(shù)實(shí)現(xiàn)三維實(shí)物快速成型，制作流程一般為：三維建?！Ｐ头謱印饘哟蛴　笃诩庸?，但應(yīng)用在教育領(lǐng)域可以簡(jiǎn)化流程，即建?！蛴。源嗽趯?shí)際教學(xué)中可以更加快速成像。與傳統(tǒng)打印技術(shù)不同的是，3D打印技術(shù)在操作過(guò)程中無(wú)需刀具、模具等，只需利用計(jì)算機(jī)構(gòu)建的三維模型與3D打印機(jī)即可快速成型，且無(wú)論是顯色度、精準(zhǔn)度、細(xì)節(jié)上都是傳統(tǒng)打印技術(shù)無(wú)可比擬的。在高中美術(shù)教學(xué)中可以通過(guò)3D設(shè)備快速成像，以此達(dá)到實(shí)物教學(xué)的良好效果。

三、3D打印技術(shù)教學(xué)應(yīng)用的理論依據(jù)

正如上文所述，3D打印技術(shù)一開(kāi)始只是為制造業(yè)而生，是產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù)提升的體現(xiàn)，這就意味著，要在教育領(lǐng)域中應(yīng)用3D 打印技術(shù)其實(shí)是缺乏可行性的理論支撐的，但經(jīng)過(guò)多年的實(shí)踐與探討，國(guó)內(nèi)外已踐行、總結(jié)了一系列支撐3D打印技術(shù)應(yīng)用于教學(xué)的理論依據(jù)，即構(gòu)建主義理論、多元智力理論以及“經(jīng)驗(yàn)之塔”理論。

構(gòu)建主義理論核心是以學(xué)生為中心（這一點(diǎn)與核心素養(yǎng)理念下的基礎(chǔ)教育出發(fā)點(diǎn)不謀而合），強(qiáng)調(diào)學(xué)生對(duì)知識(shí)的主觀能動(dòng)性，及主動(dòng)發(fā)現(xiàn)、主動(dòng)探索、主動(dòng)構(gòu)建知識(shí)。在高中美術(shù)教育中應(yīng)用3D打印技術(shù)可以有效激發(fā)學(xué)生主動(dòng)探索知識(shí)的欲望，并進(jìn)一步主動(dòng)分析、解決問(wèn)題，在此過(guò)程還能在教師的引導(dǎo)下構(gòu)建、豐富自身的知識(shí)體系。

多元智力理論認(rèn)為人的智能是多元化的，即語(yǔ)言智能、數(shù)學(xué)邏輯智能、空間智能、身體運(yùn)動(dòng)智能、音樂(lè)智能、人際關(guān)系智能、自我認(rèn)識(shí)智能及自然觀察者智能。而在高中美術(shù)教育中利用3D打印技術(shù)正是充分利用空間智能、自然觀察者智能的的體現(xiàn)，并在發(fā)展這兩者智能的過(guò)程中帶動(dòng)其他智能的發(fā)展，以此實(shí)現(xiàn)激發(fā)多元智能發(fā)展、促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展的作用。

“經(jīng)驗(yàn)之塔”理論認(rèn)為教學(xué)活動(dòng)可以從“理論之塔”的最底部（如圖1所示）入手，及具體經(jīng)驗(yàn)——具體經(jīng)驗(yàn)是最容易獲得的經(jīng)驗(yàn)，逐步上升至抽象經(jīng)驗(yàn)，以此彌補(bǔ)觀察經(jīng)驗(yàn)不足的效果，在高中美術(shù)教學(xué)中大多以“觀察”的模式為出發(fā)點(diǎn)進(jìn)行教學(xué)，如此學(xué)生容易陷入“兩難”的窘境，即抽象經(jīng)驗(yàn)及直接經(jīng)驗(yàn)都發(fā)展不足。而在教學(xué)中應(yīng)用3D打印技術(shù)能夠使學(xué)生在感官體驗(yàn)中增長(zhǎng)直接經(jīng)驗(yàn)，從而在感受中發(fā)展空間思維與創(chuàng)造思維，并在此基礎(chǔ)上發(fā)展抽象思維經(jīng)驗(yàn)，促進(jìn)了思維的進(jìn)一步發(fā)展。

四、3D打印技術(shù)在高中美術(shù)教育中的應(yīng)用

（一）優(yōu)化教學(xué)模式

在傳統(tǒng)高中美術(shù)教學(xué)中，僅靠一張畫(huà)紙是無(wú)法承載學(xué)生豐富的天馬行空的想象力的，功能性、展開(kāi)性單一的傳統(tǒng)教學(xué)反而會(huì)成為限制學(xué)生發(fā)揮空間的“枷鎖”，因此，改變傳統(tǒng)的教學(xué)模式可以說(shuō)是勢(shì)在必行的教學(xué)優(yōu)化策略。3D打印技術(shù)作為新時(shí)代科技的結(jié)晶，其可以將創(chuàng)意變成現(xiàn)實(shí)的三維產(chǎn)物的特色功能，對(duì)于急切打開(kāi)限制學(xué)生發(fā)揮空間“枷鎖”的教學(xué)模式而言具有強(qiáng)大的優(yōu)化效果，此外，3D打印技術(shù)作為一種新型的科技，也能為學(xué)生提供更好的創(chuàng)作平臺(tái)和更開(kāi)闊的創(chuàng)作空間，以數(shù)字化的創(chuàng)作模式進(jìn)行更多的突破，豐富更多的傳統(tǒng)教學(xué)無(wú)法提供的教學(xué)教材，構(gòu)建出以學(xué)生為中心，為學(xué)生提供能夠在教學(xué)中完成構(gòu)思實(shí)際應(yīng)用、模型設(shè)計(jì)成果、藝術(shù)鑒定賞析、整體成果評(píng)述等過(guò)程，使抽象的美術(shù)概念變得“有跡可循”，以更生動(dòng)、更形象的效果呈現(xiàn)給學(xué)生。簡(jiǎn)而言之，3D打印技術(shù)是一項(xiàng)可以為高中美術(shù)學(xué)生提供一個(gè)更好的素質(zhì)教育，更能培養(yǎng)其綜合能力的教學(xué)平臺(tái)，可以讓美術(shù)教育課程結(jié)構(gòu)更加豐富，課程實(shí)施更為便捷，教學(xué)展開(kāi)更為開(kāi)闊的教學(xué)模式優(yōu)化技術(shù)。

（二）激發(fā)想象空間

3D打印技術(shù)所具有的真實(shí)性、具現(xiàn)性可以很好地從視覺(jué)、觸覺(jué)等多方面刺激學(xué)生感官，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)有機(jī)形、異形、生物肌理等知識(shí)的想象與創(chuàng)作靈感，如：在教學(xué)肌理概念時(shí)，教師可以通過(guò)3D打印技術(shù)制作出肌理模型教材，通過(guò)三維空間將概念具現(xiàn)化的展現(xiàn)，彌補(bǔ)了二維平面所難表全的肌理概念，讓學(xué)生不受現(xiàn)實(shí)技術(shù)限制，充分地發(fā)揮其自身的主觀能動(dòng)性，給學(xué)生想象能力開(kāi)拓更大的空間。此外，教師還可以利用3D打印技術(shù)對(duì)美術(shù)創(chuàng)作的想象現(xiàn)實(shí)化的能力能讓學(xué)生的想象成果變得“看得見(jiàn)”、“摸得著”，如：在學(xué)生進(jìn)行虛擬生物創(chuàng)作時(shí)，可以利用3D打印技術(shù)將學(xué)生的創(chuàng)作思路打印成模型，讓學(xué)生進(jìn)行更直觀的靈感感悟，讓學(xué)生輕松而迅速地發(fā)現(xiàn)自身值得肯定的優(yōu)勢(shì)和有必要及時(shí)更改的劣勢(shì)，使得學(xué)生在得到更好的想象肯定的同時(shí)也起到了給學(xué)生提供更多的大膽想象的鼓舞效果，拓展學(xué)生的思維能力和創(chuàng)造能力，對(duì)學(xué)生大膽嘗試、無(wú)懼失敗起到顯著的鼓舞作用，可以說(shuō)，3D打印技術(shù)不僅具有讓學(xué)生美術(shù)學(xué)習(xí)中的想象“枷鎖”得到打開(kāi)，還能發(fā)揮出激發(fā)學(xué)生想象力和創(chuàng)造力的強(qiáng)大效果。

（三）激發(fā)學(xué)習(xí)動(dòng)力

新鮮事物無(wú)論何時(shí)都能引起最大的關(guān)注，這在高中學(xué)生群體中也是如此。3D打印技術(shù)作為新型的科技產(chǎn)物，對(duì)于獵奇心強(qiáng)烈、征服心高昂的高中年紀(jì)有著非同尋常的吸引力從而能引起學(xué)生極大的探究興趣，所謂興趣是學(xué)習(xí)最好的導(dǎo)師，教師可以通過(guò)學(xué)生對(duì)3D打印技術(shù)的征服心理，讓學(xué)生組成相應(yīng)的興趣小組，鼓勵(lì)學(xué)生結(jié)合探究的積極性，通過(guò)團(tuán)隊(duì)協(xié)作的高效性，讓學(xué)生在自主動(dòng)手完成藝術(shù)作品并進(jìn)行賞析的實(shí)踐活動(dòng)開(kāi)展的同時(shí)也能感受到藝術(shù)的魅力和3D打印技術(shù)的多功能性，使學(xué)生能夠在3D打印技術(shù)給其帶來(lái)的視覺(jué)與觸覺(jué)這雙重體驗(yàn)效果下，能夠更主動(dòng)地參與到高中美術(shù)教學(xué)中，激發(fā)其自主學(xué)習(xí)動(dòng)力，并通過(guò)對(duì)3D打印技術(shù)的掌握，使其在加工和制造的過(guò)程中對(duì)自身知識(shí)水平進(jìn)行真實(shí)的肯定和知識(shí)盲區(qū)的及時(shí)彌補(bǔ)，提高學(xué)生對(duì)藝術(shù)作品整體設(shè)計(jì)能力和美術(shù)賞析能力的程度，拓展學(xué)生的發(fā)散思維，激發(fā)學(xué)生深入探究美術(shù)的學(xué)習(xí)欲望，積極實(shí)現(xiàn)3D打印技術(shù)在高中美術(shù)教育中的應(yīng)用效果。

五、3D打印技術(shù)在高中美術(shù)教育中的局限性

雖然3D打印技術(shù)對(duì)高中美術(shù)教育而言的優(yōu)化效果不勝枚舉，但是就目前而言，3D打印課程還處于沒(méi)有同意標(biāo)準(zhǔn)，缺乏頂層設(shè)計(jì)與系統(tǒng)規(guī)劃的階段，對(duì)于3D打印技術(shù)對(duì)高中美術(shù)教育的正式運(yùn)用而言，還需要更周全的新型理念和成熟思想將科學(xué)、藝術(shù)、工藝等學(xué)科進(jìn)行有效結(jié)合才能真正發(fā)掘3D打印技術(shù)在教育方面的實(shí)用性。其次，就操作技術(shù)而言，操作運(yùn)用對(duì)于美術(shù)教師而言也過(guò)于復(fù)雜，對(duì)于3D打印技術(shù)的引入還需要經(jīng)過(guò)對(duì)教師的了解到熟悉到掌握的階段的專業(yè)培訓(xùn)，才能讓教師能夠熟練使用3D技術(shù)進(jìn)行制作展示的同時(shí)還能幫助學(xué)生展開(kāi)學(xué)習(xí)活動(dòng)。最后，造價(jià)昂貴、消耗代價(jià)高是新型技術(shù)的通病，3D打印技術(shù)也不例外，3D打印技術(shù)的設(shè)備引進(jìn)和材料消耗所需的代價(jià)過(guò)于高昂，并且相應(yīng)的支持工作與展示設(shè)備等方面的技術(shù)開(kāi)發(fā)還未成熟，難以實(shí)現(xiàn)大范圍的推廣。是以，高中美術(shù)教育對(duì)3D打印技術(shù)的引進(jìn)還需要經(jīng)過(guò)一段較長(zhǎng)的考核與磨合期，才能突破3D打印技術(shù)目前對(duì)高中美術(shù)教育的局限性，實(shí)現(xiàn)科學(xué)教育的又一步邁進(jìn)。

總而言之，在高中美術(shù)教學(xué)中應(yīng)用3D打印技術(shù)能夠優(yōu)化課堂教學(xué)，提高教學(xué)質(zhì)量，除此之外有利于培養(yǎng)學(xué)生的美術(shù)核心素養(yǎng)。但由于3D打印技術(shù)在美術(shù)教育中應(yīng)用發(fā)展尚未成熟，因此，這就需要美術(shù)教育工作者不斷提高個(gè)人職業(yè)素養(yǎng)，敢于創(chuàng)新、大膽實(shí)踐，以此開(kāi)拓新的教育模式，促進(jìn)美術(shù)教育向更深層次發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]王美，王良輝，劉中曉，陳淵淵.基于3D打印技術(shù)的特色課程研究——以“3D打印創(chuàng)意工作室”課程為例[J].現(xiàn)代教育技術(shù).2015，25（08）：120-126.

[2]李柯影，鄭燕林.3D打印技術(shù)在中小學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用——以英國(guó)中小學(xué)課堂引進(jìn)3D打印技術(shù)項(xiàng)目為例[J].現(xiàn)代教育技術(shù)2015，25（04）：108-114.

[3]史玉升，張李超，白宇，趙祖燁.3D打印技術(shù)的發(fā)展及其軟件實(shí)現(xiàn)[J].中國(guó)科學(xué)：信息科學(xué).2015，45（02）：197-203.

[4]陳溶溶.現(xiàn)代信息技術(shù)與高中美術(shù)教育的有效整合分析[J].美術(shù)教育研究.2014（02）：148.