3D打印技術在高校藝術設計專業教學中的應用初探

卞昱婷，季 瑩

（1.安徽大學 藝術與傳媒學院；2.安徽廣播影視職業技術學院，安徽 合肥 230011）

3D打印技術在高校藝術設計專業教學中的應用初探

卞昱婷1,2，季 瑩1,2

（1.安徽大學 藝術與傳媒學院；2.安徽廣播影視職業技術學院，安徽 合肥 230011）

近年來，隨著3D打印技術在國內的廣泛應用，越來越多的人開始關注其重要性及方便性.由此3D打印技術從技術性探索進而發展至各個專業領域，大規模的研究同樣也引起了教育系統的關注.對于高校教育領域而言，一些院校尚未開始應用3D打印技術，一些院校處于剛剛起步的階段，無論是針對教學，還是使用方面，3D打印技術的使用仍然存在較大的局限性，有待進一步探究.

3D打印；藝術設計；專業教學

1 3D打印技術原理

3D打印屬于快速成型技術的一類，它主要基于數字模型文件以及粉末狀金屬或塑料等可黏合材料基礎上，并借助于逐層打印成功構造出相應的物體.

一般而言，3D打印必須建立于數字技術材料的打印機基礎之上得以發揮應有的功能.通常所應用的領域為工業設計或者模具制造方面，隨著時間的推移，也逐漸應用于生產一些具體的產品.該技術有著十分廣泛的應用領域.如工業設計、醫療產業、地理信息系統、土木工程、汽車、航空航天、教育、槍支以及其他領域都有所應用.[1]

我們生活里一般見到的打印機，屬于普通類的打印機，它只可以輸出電腦設計的平面作品和文檔，相比較于普通打印機，3D打印機有著與其相似的工作原理，只是所使用的材料略有不一.普通打印機一般使用紙張與墨水等材料，而3D打印機一般使用的材料比較特殊，包括金屬、塑料、陶瓷、砂等，一旦電腦連接起3D打印機，基于專業的電腦控制程序能夠有效地疊加起所使用的“打印材料”，從而構造出具體所需要的實物產品.[7]簡而言之，3D打印機可以根據人們的需求，打印出現實里所需要的3D物體，如玩具模型、金字塔等3D實物等.整個打印過程需通過電腦三維設計、切片處理、完成打印三個步驟來完成.

2 3D打印現狀

19世紀末，美國的一名工程師查克·赫爾首次提出3D打印的思想，通過其反復試驗，進而制造出第一臺以樹脂為打印材料的3D打印機.1994年，由美國的科研專家發明了三維打印技術并申請了專利.3D打印技術的開始和逐步廣泛應用始于20世紀90年代.截至目前，它已經被廣泛應用于生活的各個方面，已然成為當今一種最受歡迎的新興技術.[4]

2013年5月30日,在北京成功舉辦了第一屆世界3D打印技術產業大會，并建立了世界3D打印技術產業聯盟，從此標志著3D打印技術正式開始得到廣泛的研究與應用.

2014年9月5日，來自全球的建筑師一心致力于第一棟3D打印建筑，主要圍繞著房屋定制和容納能力展開研究.在荷蘭的阿姆斯特丹，一棟名為“運河住宅（Canal House）”（圖1所示）的房屋孕育而生，它是全球首棟用可再生的生物基為打印材料的建筑，由13間房屋組成.這個項目已經成了公共博物館，美國總統奧巴馬也曾經到那里參觀.

圖1 運河住宅

圖2 新材料別墅

2015年7月17日，基于3D打印技術而誕生的模塊新材料別墅正式在西安與大家見面（圖2所示）.搭建整個別墅只耗費了3個小時的時長，按照建造方的說法，這是棟能拎包入住的精裝別墅.

大規模的3D打印技術研究，同樣也引起了教育系統的關注.2013年，《地平線報告》中第一次把3D打印的教育應用放于“待普及”的新技術清單范疇，同時針對3D打印技術做出了具體的說明，將于4到5年的時間里實現該技術的正式普及.[4]

3 高職院校設計類專業現狀

3.1 專業設置特點

高職院校設計類專業主要是為了培養復合型人才而建立的，人才必須具備如下能力：集理論與核心技能于一體，針對各個專業具備相應的實踐能力，可以再學習和適應藝術類專業，具有合作團隊精神，快速適應市場需求.

藝術設計專業包括的有環境藝術設計專業、動畫專業、平面廣告設計專業、裝潢藝術設計專業、服裝設計、工業設計等.

通常高職院校的藝術設計專業的課程體系中，設計效果均體現在平面二維空間中，例如環藝專業中室內設計、展示設計、辦公設計、賓館設計等專業設計課程均體現在利用3D MAX制圖軟件，最終去表現室內外空間的三維效果圖；動畫專業中MAYA角色設計、三維動畫、插畫設計等專業課程也是利用相關工具或制圖軟件去表現動畫人物、場景的設計效果；廣告專業中品牌包裝、書籍裝幀等專業課程同樣利用相關材料及制圖軟件表現平面設計效果.

3.2 藝術設計類專業的改革難度

無論是基于學分制改革，抑或采用選修課的方式，大多數高職院校都最大化地想培養“通才”.最終使學生在掌握好所學專業的同時，擁有更多方面的知識與技能.

從目前看來，各設計類專業的教學改革難度較大.一方面各設計類專業雖然都各自掌握相關軟件技術，但技術核心都是利用電腦，是虛擬的；另一方面市場上軟件更新技術層出不窮，技術門檻越來越高，高職院校的教學并不能及時更新，這樣就導致學生在就業方面的壓力越來越大，想成為“專業人士”的難度變大.[6]

高職院校的教學想要跟上時代進步的腳步，必須改變傳統思路，抓住技術的本源和發展趨勢，以不變應萬變，才能培養出合格的復合型人才.

4 3D打印對各專業的促進作用

通過把3D打印技術應用到各個專業設計課程中，讓學生更直觀地感受到虛擬與現實教學中實踐的對比.基于教師的指導，學生可以實現自主學習，建立于無數的實踐之上，使學生擁有更多的理性實踐意識，從而更好地指導感性認識.基于該實踐活動，不但可以有效增強學生的觀察能力、動手能力，更主要的是鍛煉了其獨立思考的能力，同時培養了學生探索的科學精神、求實的科學態度.

例如：環境藝術設計專業中的室內空間設計課程，通過軟件三維建模后，用3D打印機形成具體的空間模型，幫助學生更直接的感受空間設計，對后期設計的矯正和表現也有積極的作用.動畫專業的角色設計中的結構、表情、動作及服裝設計，運用3D打印技術，可以把基本的角色設計模型打印出來，從而提高動畫設計與制作的效率.平面設計專業將平面的二維空間，直接用3D打印出實際作品，讓學生能更加直觀地看到自己的作品.

（1）3D打印技術有助于激發學生的創新思維.

3D打印機能夠將學生的三維設計想法快速地生成原型，可以及時的發現設計初始階段的不足之處，從而可以讓教師第一時間給出正確有效的針對意見.對于復雜模型的設計而言，可采取分組設計的方式，每完成一組模型，就圍繞其展開討論.這不但可以增強各個學生的團隊合作觀念，還可以最大限度挖掘出學生的創新能力.

（2）3D打印技術有助于提高教學效果.

基于3D打印的基礎上，可以有效彌補傳統教學的弊端，將最真實形象的三維效果展現于學生面前，也十分有利于教師達到更好的教學效果.制作3D打印期間，學生的學習積極性與創造性會不斷地被激發，最終使教學效果達到更高的程度.

（3）3D打印技術有助于營造愉快的學習體驗.

通過3D打印，學生可以及時看到自己設計的效果.設計作品能夠快速地實現，這更有利于激發學生的設計靈感，豐富想象空間，讓學習成為愉快的學習體驗.

5 3D打印在教學中會出現的問題及發展趨勢

5.1 3D打印在教學中會出現的問題

（1）3D打印技術雖然在市場中越來越來趨于成熟，但在高職院校設計專業教學中，還有大多數的教學工作者并不太了解其原理及相關知識.如果要想達到良好的教學效果，需要一部分教學工作者進行短期培訓.

（2）3D打印的耗材價格較高，在教學中，高職院校應該同時使用進口高端機器與國內的普通機器，從而達到教學里的目標.另外打印時所需的材料限制比較明顯，具有高性價比的是塑料類設備.

5.2 3D打印在教學中的發展趨勢

通過3D打印技術，教師與學生們的互動比傳統教學更緊密，這樣促進了學校管理者和老師提高新的教學方法，以達到良好的教學效果.以項目式教學方法不僅提高了學生的學習興趣，同時也培養了學生的團隊合作意識，讓學生在未來的職場中能快速進入角色.

3D打印鍛煉學生的動手能力，能讓他們解答復雜的開放式問題，以三維的方法展現答案.3D打印技術還積極的創造了新的文化氛圍，不同專業的學生，通過3D打印機快速實現設計理念，讓虛擬的作品成為具體的實物，為他們的主動學習開辟了一條新的陽光大道.

〔1〕張瑩.打印出一個三維世界—談3D打印的發展和工業設計的關系［J］.天津美術學院學報，2013（02）：86-87.

〔2〕周韻之，陳笑天.淺談3D打印技術在室內設計中的應用［J］.文藝生活雜志，2015（01）:277.

〔3〕王雪瑩.3D打印技術與產業的發展及背景分析［J］.中國高新技術產業，2012（26）:3-5.

〔4〕鄧富強，馬選民.3D打印技術在虛擬現實教學中的應用［J］.電子世界，2014（10）:275.

〔5〕吳孜淳.未來三維打印技術在室內設計中的應用［J］.大眾文藝，2013（13）:114-115.

〔6〕兀旦暉，趙晨飛.3D打印技術在教學中的應用研究［J］.課程教育研究，2013（21）:185-186.

〔7〕王萍.3D打印及其教育應用初探［J］.中國遠程教育，2013（08）:83-87.

G40-057

A

1673-260X（2017）11-0199-02

2017-09-02

安徽廣播影視職業技術學院教學質量與教學改革項目（2015jy05）