3d打印在造型設計教學中的應用探索

姚敬旭

【摘 要】隨著3d打印技術的成熟和發展，將3d打印技術引入造型設計教學中，改進教學效果，對于培養目以創新為出發點，去探索3d打印對于造型設計教學的影響與推動，并通過這種實踐教學活動，進而思考在新科技環境下，如何將創新教學與實踐應用相結合，推動設計教學與時俱進，探索新科技在設計課程中的應用，直至達到設計教育的核心目標——培養創新型設計應用人才。

【關鍵詞】3d打印；造型設計教學；實踐；創新；設計應用人才

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打印隨著技術的成熟——桌面式打印機從簡單的FDM（熔融沉積成型技術）到精密的SLA（立體光固化成型技術），3d打印可以說已經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服務，例如2015年山東省人民政府辦公廳發布《關于改革省屬高校科研院所科技成果使用處置和收益管理制度的意見》中多次提到科技創新成果轉化的問題。在創新的大戰略主題下，設計教學更應與前沿的3d打印技術結合，讓學生能用、會用3d打印技術，體會3d打印技術在實踐過程中的作用。

利用3d打印制造技術與設計類學科中基礎的造型設計課程結合，探索3d打印對于造型設計教學的影響和推動，并通過實踐教學活動將虛擬的三維圖像具現化，將二維圖形立體化，讓學生在體驗3d打印同時，實現體驗現實美學，探索創新設計，推動設計教學與時俱進，實現科技創新與思維創意的統一，使設計教學與時代接軌并最終達到培養創新型人才的目的。

2 3d打印在國內外設計教學中的發展

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

以美國為例，阿拉巴馬州萊姆斯通職業技術中心的高中生即可利用設計和建模操作計算機直接修改模型并通過3d打印技術快速實現現實模型的制造，并可將制造出來的模型與工程師探討，并相對應改進其參數和性能。較之傳統模型，3d打印模型不但節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打印應用于設計、計算機科學和工程等課程，分析3d打印介入多學科應用的可行性，并取得較好的效果。

國內外多所院校在以“人類學習可以通過制造和分享過程產生”的理念下，將3d打印融入教學過程中，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打印在教學應用中的成果經驗，而且將3d打印這種技術突破以往教學模式取得更多的成果。

2 3d打印在造型設計教學中理論和實踐層面的應用

2.1 教學理論層面：

在造型設計教學中引入3D打印，即可獲得：

1）做的經驗。將3D打印引入造型設計教學中，通過3D打印機快速的把要學習、掌握和創新設計的造型形態轉換為立體模型，即是直觀的做的經驗。

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

3）抽象的經驗。目前造型設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計引入現實世界的過程中總有 “可意會不可言傳”的尷尬。而在造型設計教學中使用3D打印技術可成功的將抽象形態呈現于三維空間，增加可視化展現程度，豐富學生對于造型形態的認知，這種從抽象到具象的造型設計認知過程，能有效的提高學生對于抽象造型符號的理解度，并可調動除視覺以外的其它感官去理解三維形態，多層次的提高造型設計思維的創新能力，使抽象符號轉換為可視元素。endprint

2.2 教學應用層面：

3D打印技術能快速化、智能化和直觀化的呈現真實的三維造型效果，將3D打印技術應用于造型設計教學中，能實現設計思路與設計成果的結合，美學屬性與科技因素的結合，并達到設計的最終目標——美學與科學的統一，即設計與實踐應用的統一。

3D打印可進入造型設計教學的各個領域，如以設計學院為例，3D打印可進入產品設計專業——模型制作、產品原型機測試；家具設計專業——家具結構制作、家具模型建立；環境設計專業——建筑和景觀模型制作、微小室內模型制作；陶瓷設計專業——陶瓷翻模、陶瓷模型制作；工藝美術專業——手工藝品的模型制作、材料重量質感的模擬測試等等。

3 3d打印對于造型設計教學的意義

3.1 從學生的角度來說是“做中學”。

現有的學院各專業的造型設計教學多通過語言講授與平面媒體結合的模式進行教學，由于造型形態語言的空間性與抽象性，學生普遍反映造型教學過程中存在難理解、內容枯燥、不易溝通等問題。造型設計教學的學習成果只能靠學生通過傳統的多看，多思——“悟”的過程，卻降低了教師的引導性、示范性和交流性。

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

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

3.2 從教師的角度來說是“做中講”。

傳統的造型設計教學都是以教師的造型經驗語言講授為主，語言的講授并不能直觀的體現造型設計的魅力，這大大降低了學生對于造型設計教學的興趣，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模型，將非語言信息通過3d模型的造型形態的表現出來，提高學生的理解力，并便于教師在課程教學過程中幫助和引導學生展開學習活動，增強教師在教學過程中的凝聚力。

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

4 總結

國家教育實力的最終體現為STEM教育的推行，（即科學、技術、工程、數學四方面），其中教育創新是其中的重中之重，其中涉及幾個方面，即學生的積極參與、民眾的理解、培養學生的創新思維及解決問題的思維及交流、協作、合作等的實現。

以此為出發點，3D打印在造型設計教學中的應用即可做到：

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

2）激發學生的造型學習的積極性。3D打印能快速將學生心中想法以立體方式展現出來，并實物化，學生可直觀判斷和理解自己設計的優劣并可與老師及同學進行交流，亦可在后期對打印模型進行處理，以獲得相應的表面處理知識以及理順造型形態之間的主次結構關系。

3）開拓學生思維，加強學生的創意能力。3D打印依靠快速的成型技術，制作出基礎模型，提供現實的實物體驗，結合視覺、觸覺等多種感官感受，可直接提高學生的設計創意能力、實際制作能力，從而使學生的創新思維得到全面的提高和發展。endprint