3D打印與數(shù)字造型在藝術(shù)設(shè)計中的教改應(yīng)用及反思

張華

摘 要：通過數(shù)字造型與3D打印在藝術(shù)設(shè)計教學(xué)中的重要意義，剖析數(shù)字化造型的類型以及與3D打印結(jié)合在設(shè)計教學(xué)領(lǐng)域的運(yùn)用探究。得出此類應(yīng)用更應(yīng)側(cè)重數(shù)字藝術(shù)在創(chuàng)新方面的探索與繼承，而非僅僅停留在傳統(tǒng)思維模式，同時這也是在市場中差異化優(yōu)勢的體現(xiàn)。而這一探究應(yīng)用成功與否有賴于數(shù)字化造型方式的選擇及教學(xué)實(shí)踐的改革。

關(guān)鍵詞：數(shù)字造型;藝術(shù)設(shè)計;教改;3D打印

中圖分類號：G40文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：2096-0905（2020）10-0-02

一、課題研究背景

（一）基于“互聯(lián)網(wǎng)+”大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽項(xiàng)目的拓展性教學(xué)改革

2015年，組織同學(xué)參加首屆四川省“互聯(lián)網(wǎng)+”大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽，并通過“國際大學(xué)生設(shè)計作品交流平臺與交易集市”的創(chuàng)意項(xiàng)目，在2016年1月份獲得了省級銅獎。該創(chuàng)業(yè)計劃的想法最初是基于以下兩點(diǎn)：第一，信息化環(huán)境促進(jìn)了當(dāng)代大學(xué)生渴求能夠有更專業(yè)的交流平臺，并通過互聯(lián)網(wǎng)連接工作室與市場進(jìn)行協(xié)同;第二，這種以學(xué)生為主要對象的集實(shí)踐創(chuàng)業(yè)與作品交流為一體的綜合新平臺，將有利于國內(nèi)大學(xué)生有更平等機(jī)會與各種優(yōu)質(zhì)資源對接。[1]

然而，筆者在研究應(yīng)用的過程中發(fā)現(xiàn)國外設(shè)計學(xué)生以計算機(jī)的工作方式是自下而上的進(jìn)行設(shè)計，從而生成可供選擇的多種類型，并通過3D打印進(jìn)行精細(xì)化的研究;而國內(nèi)大學(xué)生雖然也借助計算機(jī)進(jìn)行輔助設(shè)計，但是大部分依然通過線性設(shè)計方式進(jìn)行傳統(tǒng)模式制作，對于傳統(tǒng)藝術(shù)的傳承也缺乏精細(xì)化的工具配合，往往流于紙面設(shè)計。因此，抓住機(jī)遇，有計劃的分步進(jìn)行教學(xué)改革顯得尤為重要。

（二）信息化時代的加速促使創(chuàng)意設(shè)計教學(xué)手段的改革加速

工業(yè)時代往往通過設(shè)計數(shù)張圖紙，進(jìn)行各產(chǎn)業(yè)鏈的配合就能完成交接。信息化時代需要大量的數(shù)據(jù)，使得傳統(tǒng)的設(shè)計方式無法完成高端物品的設(shè)計研發(fā)。我國政府發(fā)布的“中國制造2025”計劃，明確了智能制造為主要發(fā)展方向，其本質(zhì)上是信息化技術(shù)與制作業(yè)的深度融合。越是強(qiáng)調(diào)智能化、數(shù)字化、信息化，就越依賴于軟件應(yīng)用與數(shù)字制造的結(jié)合應(yīng)用。因此，我們也從數(shù)字創(chuàng)意造型的應(yīng)用方面與3D打印數(shù)字制造兩方面進(jìn)行結(jié)合實(shí)踐。[2]

二、教改方案實(shí)施情況

3D打印與數(shù)字造型在藝術(shù)設(shè)計中的教改應(yīng)用主要包含了研究內(nèi)容，研究方法，以及研究成果幾個方面。研究內(nèi)容是目的，研究方法是手段，研究成果為下一步繼續(xù)研究提供有利依據(jù)，從而可以系統(tǒng)的確立教改計劃，為將來的創(chuàng)意智能化設(shè)計的教學(xué)教改打下堅實(shí)的基礎(chǔ)。

（一）研究內(nèi)容

該應(yīng)用研究內(nèi)容主要包含兩個部分：第一，數(shù)字造型的創(chuàng)意與實(shí)踐結(jié)合可以使設(shè)計思維產(chǎn)生變化，由原來的自上而下的設(shè)計方式轉(zhuǎn)化為自下而上的設(shè)計方式，或者讓兩者有機(jī)結(jié)合。第二，數(shù)字藝術(shù)結(jié)構(gòu)的研究內(nèi)容有利于精細(xì)化的研究傳統(tǒng)藝術(shù)的細(xì)節(jié)結(jié)構(gòu)，從而使得傳統(tǒng)以上的研究與傳承能更有效地與數(shù)字化結(jié)合。

1.數(shù)字造型的創(chuàng)意與實(shí)踐結(jié)合使得設(shè)計思維的引導(dǎo)產(chǎn)生根本性變化

所謂“自上而下”的設(shè)計，往往從一個抽象的層次開始定義出幾種基本的設(shè)計元素，再逐漸增加細(xì)節(jié)的層次以及其他的設(shè)計元素。而“自下而上”的設(shè)計則始于細(xì)節(jié)再向一般性延伸，最后從細(xì)節(jié)之中生成對象以及基本類型。前者適合在對事物的認(rèn)識和推理存在困難時， 進(jìn)而通過簡化方式， 去掉一些次要因素將復(fù)雜系統(tǒng)簡單化， 以便能從認(rèn)識上進(jìn)行還原，比如從傳統(tǒng)的設(shè)計圖紙演繹出設(shè)計結(jié)果。而后者則可避免設(shè)計思維方式的簡單、還原和機(jī)械的局限性， 能從整體上對事物的變化規(guī)律進(jìn)行剖析， 最終找到事物的本質(zhì)。但由于細(xì)節(jié)衍生與規(guī)律尋找需要借助計算機(jī)的大量演算，這種計算作為大腦運(yùn)算方面能力的不足而進(jìn)行智能深化并與其合作，從而也使得數(shù)字制造和3D打印的連接過程更加緊密，避免數(shù)據(jù)在傳遞、轉(zhuǎn)譯和表達(dá)過程中出現(xiàn)信息損失。[3]

2.數(shù)字藝術(shù)結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)藝術(shù)造型可進(jìn)行對比研究，便于傳統(tǒng)技藝的研究與傳承。

3D打印與數(shù)字藝術(shù)造型的結(jié)合將現(xiàn)代數(shù)字技術(shù)用于藝術(shù)與傳統(tǒng)文化的解讀與再創(chuàng)作，用當(dāng)代語言傳遞過去的信息，用技術(shù)的手段講述文化的故事，挖掘出藝術(shù)與文化遺產(chǎn)的時代意義。

（二）研究方法、特色手段及創(chuàng)新成果

教改過程中一邊通過調(diào)查數(shù)字平臺的可行性，一邊對其結(jié)果導(dǎo)向性進(jìn)行分析，從而優(yōu)化選擇。另一方面，通過結(jié)合案例教學(xué)法、項(xiàng)目驅(qū)動法與虛擬仿真法定義課程設(shè)計任務(wù)書進(jìn)行引導(dǎo)性、啟發(fā)式教學(xué)，形成成果匯報總結(jié)。

1.數(shù)字平臺調(diào)查研究與實(shí)驗(yàn)

數(shù)字平臺主要分為作品交易平臺與數(shù)字造型平臺兩類。

第一，目前國內(nèi)外以3D打印數(shù)字作品交易為主的服務(wù)平臺，主要有美國的Shapeways公司、3D systems公司的cubifycapture、新西蘭的Ponoko 。國內(nèi)有廣東省工業(yè)設(shè)計中心、廣州市文搏實(shí)業(yè)有限公司的D客商城、杭州先臨快速成型技術(shù)有限公司設(shè)立的3D打印服務(wù)中心等等。但這些平臺大多是面向企業(yè)或者個人消費(fèi)者，而不是學(xué)生和高校。通過對比分析，D客商城更具優(yōu)勢條件，其一，他們可以資助大學(xué)搞科研。通過提供資金援助并與其建立永久合作;其二通過產(chǎn)學(xué)研結(jié)合，從中發(fā)現(xiàn)和形成新的研究方向， 開辟新的研究領(lǐng)域。擴(kuò)大學(xué)生的知識視野， 使學(xué)生的主動性、創(chuàng)造性得到更好的發(fā)展。

第二，三維造型平臺。目前市場主流的平臺主要分為建筑、工業(yè)與影視類。前者有Rhino、Alias、Solidworks等側(cè)重數(shù)據(jù)的提取并嵌套于施工圖，后者如3dmax、C4D、Maya等側(cè)重于視覺呈現(xiàn)并嵌套于數(shù)字媒體表現(xiàn)。

這些平臺主要以多邊形建模、雕刻細(xì)分建模，參數(shù)化建模、nurbs建模等為造型方式。而從設(shè)計思維的角度，我們將其分為適合自上而下和自下而上的兩種建模思路。其中前者主要以多邊形建模，nurbs建模方式為主，通過定義設(shè)計元素的基本細(xì)節(jié)，從而建立三角面、四邊面確定造型趨勢的走向，進(jìn)一步確定形體的空間位置與面積。該方法對使用者的建模技能要求較高。但隨著計算機(jī)性能的提升和軟件的智能化，該方法對網(wǎng)格拓?fù)涞南拗圃絹碓降停瑥亩黾恿烁N近傳統(tǒng)藝術(shù)造型的數(shù)字雕刻模式。該方式更依賴設(shè)計者的美術(shù)造型基礎(chǔ)，因此越來越適合藝術(shù)學(xué)院學(xué)生的需求。后者主要以參數(shù)化建模，程序化建模為主，從具體的細(xì)節(jié)逐漸延伸出對整個設(shè)計元素的思考，尋找規(guī)律進(jìn)行對比調(diào)節(jié)，但其需要計算機(jī)很強(qiáng)的運(yùn)算能力，也需要設(shè)計者對造物規(guī)律的深層次理解，例如對混沌、分形、干涉等自然現(xiàn)象的原理理解，并能將其轉(zhuǎn)化為程序可認(rèn)知的數(shù)學(xué)表達(dá)式，從而建立直觀的視覺形象。

通過對比研究，我們選擇了Cinema4D，簡稱C4D。該軟件不僅擁有以上的優(yōu)點(diǎn)，同時該軟件的工作流程是以一種非線性的方式完成，大部分造型命令可以隨時改變物體各個部分的順序，而直觀影響到運(yùn)算的造型結(jié)果，這十分符合藝術(shù)設(shè)計中需要實(shí)時觀察的設(shè)計需求。

2.不同設(shè)計領(lǐng)域?qū)嶒?yàn)應(yīng)用對比及教學(xué)研究創(chuàng)新方法下的成果

該類型課程的實(shí)操性很強(qiáng)，很早便于學(xué)校的翻轉(zhuǎn)課堂結(jié)合。通過課前的視頻案例進(jìn)行設(shè)計方法的引導(dǎo)與啟發(fā)，并通過設(shè)定課前作業(yè)和任務(wù)點(diǎn)，與線上討論，增加學(xué)生與不同單元的學(xué)習(xí)黏性;線下課堂則通過以項(xiàng)目為單位，建立課程設(shè)計任務(wù)書完成不同類型的實(shí)踐，再通過建立模擬虛擬數(shù)字市場平臺的方式，建立模擬結(jié)果。針對不同年級，分別從自下而上與自上而下兩種基本思路進(jìn)行教學(xué)實(shí)驗(yàn)。

2017級，以康養(yǎng)產(chǎn)品設(shè)計為項(xiàng)目驅(qū)動，通過自下而上的方式研究數(shù)字藝術(shù)與3D打印方式，研究傳統(tǒng)藝術(shù)結(jié)構(gòu)的可持續(xù)性。例如殘障老人的傳送裝置設(shè)計，其中傳送帶的編織結(jié)構(gòu)，由最初的十字形，演化成不規(guī)則三角形網(wǎng)格，再到泰森多邊形，從舒適度與美觀度上進(jìn)行了大幅度提升。

2018級，以傳統(tǒng)文化與當(dāng)代結(jié)合的項(xiàng)目驅(qū)動，通過自上而下的方式研究數(shù)字藝術(shù)與3D打印方式，研究漢服文化與陳設(shè)藝術(shù)結(jié)合成漢服瓶的可能性。例如大魚海棠瓶的設(shè)計中，瓶身的水紋通過二維數(shù)字紋理產(chǎn)生了不同于常規(guī)陶瓶紋路的多樣可能性，完成了傳統(tǒng)藝術(shù)雕刻到數(shù)字藝術(shù)雕刻的精準(zhǔn)化，多樣化提升。

在《教育創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)改革與實(shí)踐-3D打印在藝術(shù)設(shè)計學(xué)研產(chǎn)中的教學(xué)成果展示》畫冊中，許多同學(xué)的作品都以數(shù)字市場掛牌的形式，進(jìn)行了呈現(xiàn)匯報。

三、結(jié)束語

3D打印與數(shù)字造型結(jié)合對于藝術(shù)設(shè)計有很大的啟發(fā)作用。但與此同時，目前學(xué)校主要使用的桌面3D打印機(jī)的使用效率與材料類型還很有限。另外，數(shù)字造型工具的選擇存在爭議，這個問題主要是行業(yè)公司，技術(shù)發(fā)展與學(xué)生要為未來做好準(zhǔn)備三者的矛盾。新技術(shù)帶來的新思想，可以很快融合到高校中，卻很難快速融合到行業(yè)中，其原因與學(xué)習(xí)成本，人員成本，市場配套資源都有密切關(guān)系。在未來的信息化社會，一名大學(xué)生從大一到大四，有可能經(jīng)歷從想象到現(xiàn)實(shí)的整個技術(shù)跨度。因此，我們在這方面的教改之路還任重而道遠(yuǎn)。

參考文獻(xiàn)：

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