3d打印在造型設(shè)計教學(xué)中的應(yīng)用探索

姚敬旭

【摘 要】隨著3d打印技術(shù)的成熟和發(fā)展，將3d打印技術(shù)引入造型設(shè)計教學(xué)中，改進教學(xué)效果，對于培養(yǎng)目以創(chuàng)新為出發(fā)點，去探索3d打印對于造型設(shè)計教學(xué)的影響與推動，并通過這種實踐教學(xué)活動，進而思考在新科技環(huán)境下，如何將創(chuàng)新教學(xué)與實踐應(yīng)用相結(jié)合，推動設(shè)計教學(xué)與時俱進，探索新科技在設(shè)計課程中的應(yīng)用，直至達到設(shè)計教育的核心目標——培養(yǎng)創(chuàng)新型設(shè)計應(yīng)用人才。

【關(guān)鍵詞】3d打??；造型設(shè)計教學(xué)；實踐；創(chuàng)新；設(shè)計應(yīng)用人才

中圖分類號： TB472 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2017）23-0118-002

【Abstract】With the maturity and development of 3d printing technology，3d printing technology is introduced into the teaching of shape design to improve the teaching effect.For the purpose of training innovation，the paper explores the influence and promotion of 3d printing on the teaching of design，This practical teaching activity then considers how to combine innovative teaching and practical application under the new technological environment to promote design education with the times and to explore the application of new science and technology in design courses until it reaches the core goal of design education-Cultivate innovative design and application talents.

【Key words】3d printing；Modeling design teaching；Practice；Innovation；Design and application of talents

0 背景

近幾年來，3d打印隨著技術(shù)的成熟——桌面式打印機從簡單的FDM（熔融沉積成型技術(shù)）到精密的SLA（立體光固化成型技術(shù)），3d打印可以說已經(jīng)走入普通消費者之中，而打印耗材價格的不斷下降也為3d打印技術(shù)的使用掃除了最后的障礙。

在政府層面，國家一直鼓勵在高校使用和吸納先進的科技為教學(xué)服務(wù)，例如2015年山東省人民政府辦公廳發(fā)布《關(guān)于改革省屬高?？蒲性核萍汲晒褂锰幹煤褪找婀芾碇贫鹊囊庖姟分卸啻翁岬娇萍紕?chuàng)新成果轉(zhuǎn)化的問題。在創(chuàng)新的大戰(zhàn)略主題下，設(shè)計教學(xué)更應(yīng)與前沿的3d打印技術(shù)結(jié)合，讓學(xué)生能用、會用3d打印技術(shù)，體會3d打印技術(shù)在實踐過程中的作用。

利用3d打印制造技術(shù)與設(shè)計類學(xué)科中基礎(chǔ)的造型設(shè)計課程結(jié)合，探索3d打印對于造型設(shè)計教學(xué)的影響和推動，并通過實踐教學(xué)活動將虛擬的三維圖像具現(xiàn)化，將二維圖形立體化，讓學(xué)生在體驗3d打印同時，實現(xiàn)體驗現(xiàn)實美學(xué)，探索創(chuàng)新設(shè)計，推動設(shè)計教學(xué)與時俱進，實現(xiàn)科技創(chuàng)新與思維創(chuàng)意的統(tǒng)一，使設(shè)計教學(xué)與時代接軌并最終達到培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的目的。

2 3d打印在國內(nèi)外設(shè)計教學(xué)中的發(fā)展

3d打印技術(shù)自誕生以來，國外各院校、科研院所迅速將其列為實踐項目、教學(xué)實驗室、實踐基地必備采購項目，并不斷在實踐研發(fā)3d打印與設(shè)計創(chuàng)新和設(shè)計教育新的結(jié)合點。

以美國為例，阿拉巴馬州萊姆斯通職業(yè)技術(shù)中心的高中生即可利用設(shè)計和建模操作計算機直接修改模型并通過3d打印技術(shù)快速實現(xiàn)現(xiàn)實模型的制造，并可將制造出來的模型與工程師探討，并相對應(yīng)改進其參數(shù)和性能。較之傳統(tǒng)模型，3d打印模型不但節(jié)省時間并且快速準確。

而英國教育部以政府背景選擇20多所院校作為試點，推廣3d打印試驗項目，將3d打印應(yīng)用于設(shè)計、計算機科學(xué)和工程等課程，分析3d打印介入多學(xué)科應(yīng)用的可行性，并取得較好的效果。

國內(nèi)外多所院校在以“人類學(xué)習(xí)可以通過制造和分享過程產(chǎn)生”的理念下，將3d打印融入教學(xué)過程中，隨時跟蹤這些試驗項目所取得的階段性成果，不但獲取了更多3d打印在教學(xué)應(yīng)用中的成果經(jīng)驗，而且將3d打印這種技術(shù)突破以往教學(xué)模式取得更多的成果。

2 3d打印在造型設(shè)計教學(xué)中理論和實踐層面的應(yīng)用

2.1 教學(xué)理論層面：

在造型設(shè)計教學(xué)中引入3D打印，即可獲得：

1）做的經(jīng)驗。將3D打印引入造型設(shè)計教學(xué)中，通過3D打印機快速的把要學(xué)習(xí)、掌握和創(chuàng)新設(shè)計的造型形態(tài)轉(zhuǎn)換為立體模型，即是直觀的做的經(jīng)驗。

2）觀察的經(jīng)驗。通過3D建模獲得造型設(shè)計，并利用3D打印機呈現(xiàn)出來，既能獲得立體形態(tài)的感性認識，又能通過立體形態(tài)的演示與展覽加深對造型的認知與理解，加強學(xué)生間的交流與合作，加深對造型創(chuàng)新的理解力。

3）抽象的經(jīng)驗。目前造型設(shè)計課程的講解多通過語言描述和平面媒體展示，在將抽象的造型概念和設(shè)計引入現(xiàn)實世界的過程中總有 “可意會不可言傳”的尷尬。而在造型設(shè)計教學(xué)中使用3D打印技術(shù)可成功的將抽象形態(tài)呈現(xiàn)于三維空間，增加可視化展現(xiàn)程度，豐富學(xué)生對于造型形態(tài)的認知，這種從抽象到具象的造型設(shè)計認知過程，能有效的提高學(xué)生對于抽象造型符號的理解度，并可調(diào)動除視覺以外的其它感官去理解三維形態(tài)，多層次的提高造型設(shè)計思維的創(chuàng)新能力，使抽象符號轉(zhuǎn)換為可視元素。endprint

2.2 教學(xué)應(yīng)用層面：

3D打印技術(shù)能快速化、智能化和直觀化的呈現(xiàn)真實的三維造型效果，將3D打印技術(shù)應(yīng)用于造型設(shè)計教學(xué)中，能實現(xiàn)設(shè)計思路與設(shè)計成果的結(jié)合，美學(xué)屬性與科技因素的結(jié)合，并達到設(shè)計的最終目標——美學(xué)與科學(xué)的統(tǒng)一，即設(shè)計與實踐應(yīng)用的統(tǒng)一。

3D打印可進入造型設(shè)計教學(xué)的各個領(lǐng)域，如以設(shè)計學(xué)院為例，3D打印可進入產(chǎn)品設(shè)計專業(yè)——模型制作、產(chǎn)品原型機測試；家具設(shè)計專業(yè)——家具結(jié)構(gòu)制作、家具模型建立；環(huán)境設(shè)計專業(yè)——建筑和景觀模型制作、微小室內(nèi)模型制作；陶瓷設(shè)計專業(yè)——陶瓷翻模、陶瓷模型制作；工藝美術(shù)專業(yè)——手工藝品的模型制作、材料重量質(zhì)感的模擬測試等等。

3 3d打印對于造型設(shè)計教學(xué)的意義

3.1 從學(xué)生的角度來說是“做中學(xué)”。

現(xiàn)有的學(xué)院各專業(yè)的造型設(shè)計教學(xué)多通過語言講授與平面媒體結(jié)合的模式進行教學(xué)，由于造型形態(tài)語言的空間性與抽象性，學(xué)生普遍反映造型教學(xué)過程中存在難理解、內(nèi)容枯燥、不易溝通等問題。造型設(shè)計教學(xué)的學(xué)習(xí)成果只能靠學(xué)生通過傳統(tǒng)的多看，多思——“悟”的過程，卻降低了教師的引導(dǎo)性、示范性和交流性。

3D打印進入造型設(shè)計教學(xué)中，便能把造型設(shè)計教學(xué)變成一種“做中學(xué)”，以一種活動或項目模式推進造型設(shè)計教學(xué)，使其從理論的片面講授——“按圖索驥”，轉(zhuǎn)換成形態(tài)創(chuàng)建、真實塑造、感官體驗與思維設(shè)計同步進行，在造型形態(tài)的創(chuàng)建中領(lǐng)會到造型的形態(tài)語言，并通過做來提高學(xué)生在設(shè)計教學(xué)中的主觀能動性。

另一方面，3D打印對于造型的立體塑造，可將形態(tài)語言從二維帶入三維空間，教師與學(xué)生可針對實際的三維造型形態(tài)進行探討、交互和交流，真實的造型形態(tài)也能將設(shè)計教學(xué)中的評價機制直觀呈現(xiàn)，增進了學(xué)生之間、師生之間的“講——學(xué)”模式的融合，進一步提高造型設(shè)計教學(xué)的效率和有效性。

3.2 從教師的角度來說是“做中講”。

傳統(tǒng)的造型設(shè)計教學(xué)都是以教師的造型經(jīng)驗語言講授為主，語言的講授并不能直觀的體現(xiàn)造型設(shè)計的魅力，這大大降低了學(xué)生對于造型設(shè)計教學(xué)的興趣，而“興趣是最好的老師”（愛因斯坦）。通過3D打印可方便教師制作針對性的教學(xué)模型，將非語言信息通過3d模型的造型形態(tài)的表現(xiàn)出來，提高學(xué)生的理解力，并便于教師在課程教學(xué)過程中幫助和引導(dǎo)學(xué)生展開學(xué)習(xí)活動，增強教師在教學(xué)過程中的凝聚力。

另一方面來說，3D打印精確的反映教師的設(shè)計理念，傳達教師的設(shè)計思想，反過來要求教師的造型設(shè)計能力，努力創(chuàng)新，與時代同步，造型設(shè)計經(jīng)驗與立體實物的“即時反饋”促進教師的教學(xué)水平的提高。

4 總結(jié)

國家教育實力的最終體現(xiàn)為STEM教育的推行，（即科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)四方面），其中教育創(chuàng)新是其中的重中之重，其中涉及幾個方面，即學(xué)生的積極參與、民眾的理解、培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維及解決問題的思維及交流、協(xié)作、合作等的實現(xiàn)。

以此為出發(fā)點，3D打印在造型設(shè)計教學(xué)中的應(yīng)用即可做到：

1）提高學(xué)生造型學(xué)習(xí)的動手能力和參與能力。學(xué)生的積極參與是教學(xué)目標實現(xiàn)的動力，學(xué)生從思維設(shè)計到模型打印制作，每個過程都可參與進來，可大大提高學(xué)習(xí)的主動性和學(xué)習(xí)興趣。

2）激發(fā)學(xué)生的造型學(xué)習(xí)的積極性。3D打印能快速將學(xué)生心中想法以立體方式展現(xiàn)出來，并實物化，學(xué)生可直觀判斷和理解自己設(shè)計的優(yōu)劣并可與老師及同學(xué)進行交流，亦可在后期對打印模型進行處理，以獲得相應(yīng)的表面處理知識以及理順造型形態(tài)之間的主次結(jié)構(gòu)關(guān)系。

3）開拓學(xué)生思維，加強學(xué)生的創(chuàng)意能力。3D打印依靠快速的成型技術(shù)，制作出基礎(chǔ)模型，提供現(xiàn)實的實物體驗，結(jié)合視覺、觸覺等多種感官感受，可直接提高學(xué)生的設(shè)計創(chuàng)意能力、實際制作能力，從而使學(xué)生的創(chuàng)新思維得到全面的提高和發(fā)展。endprint