3D打印在三维动画设计专业中的应用

徐 丽，张剑波

（河北政法职业学院， 河北 石家庄 050061）

3D打印在三维动画设计专业中的应用

徐 丽，张剑波

（河北政法职业学院， 河北 石家庄 050061）

在“中国制造2025”推动下，3D打印迎来高速发展期，技术瓶颈不断突破，市场空间巨大。河北政法职业学院尝试将3D打印植入三维动画设计专业，第一课堂与第二课堂相结合、创新实践与专业技能相结合、创业帮扶与文化引领相结合，开发学生的创新创业思维，培养学生发现问题、探索问题、解决问题的能力。

3D打印；三维动画设计；教学应用

2015年8月21日，李克强总理主持召开了国务院“先进制造与3D打印”专题讲座，引发国内各行各业对3D打印技术的广泛关注。在这样的时代背景下，河北政法职业学院尝试将3D打印技术植入三维动画设计专业，探索第一课堂与第二课堂相结合、创新实践与专业技能相结合、创业帮扶与文化引领相结合的方式，开发学生的创新创业思维，培养学生发现问题、探索问题、解决问题的能力，不断提高三维动画设计专业的人才培养质量，为“中国制造2025”提供人力和智力支持。

一、3D打印简介

3D打印是快速成形技术的一种，先把人们需要的物件通过三维制作软件在电脑中形成虚拟三维图形，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过3D打印机的多层打印方式，将“图形”进行累积，形成一个三维物体。

随着社会经济的发展，人们的物质生活水平越来越高，在满足基本生活需求后，追求个性化和订制服务逐渐成为一种消费趋势和消费时尚。服装鞋帽可订制生产、居室装修可订制生产、交通工具也可订制生产等。这些个性化产品的生产对传统制造工业的大批量标配流水线的生产模式提出了挑战。如果用传统的机器设备和生产工艺只加工一件产品，不仅浪费资源，成本也会十分昂贵。而3D打印技术恰恰为个性化生产提供了方便，它通过电脑设计，可以最大限度的满足客户的要求，而且3D打印是增材制造，能够最经济的使用原料，其原材料的利用率比传统的减材制造方式要高得多。

3D打印技术已经成为当前“增材制造”技术的主要存在形态，其在教育领域中的应用也日益凸显。国外3D打印技术已经成为高等教育应用中主流技术，国外的很多院校通过开设3D打印课程与培训、组建兴趣社团、举办创新大赛等形式提升学生对3D打印技术的认知,培养创新创业能力。

二、3D打印在国内外教育应用现状

英国教育部门开展了为期一年的试验项目，以21个学校为试点，将3D打印技术应用到数学、物理、计算机科学、工程和设计等课程中，探索3D打印的教学应用，推动教学创新。

美国国防高级研究计划局（DAPRA）制作实验和拓展（MENTOR）项目计划在美国高中推广使用3D打印机。该项目旨在培养高中生的工程技术，培养学生的技能，激发他们对工程、设计、制造和科学等相关课程的兴趣，促进高中学生协作完成一系列的设计和制作方案，以帮助他们未来面对设计和工程方面的挑战。

国内近期持续掀起3D打印热，许多高校都成为技术的先行者，包括清华大学、华中理工大学以及哈工大、华中科大、西安交通大学等等重点院校，都非常重视打印技术理论、成型工艺、成型新材料及其应用方面的研究。

三、3D打印的就业前景和人才需求

2014年，科技部首次将3D打印编入《国家高技术研究发展计划(863计划)、国家科技支撑计划制造领域2014年度备选项目征集指南》。尽管国内3D打印行业起步较晚，但近年来发展势头迅猛。在产业规模上，2012年中国3D打印行业产值为8至9亿元；2013年中国3D打印行业产值为20亿元。3D打印技术在当前的创业热潮下，已经成为年轻人尤其是90后创业投资的新蓝海。据资料统计，到2016年，中国3D打印市场规模将扩大到100亿元，是2012年的10倍，届时中国将超越美国成为全球最大的3D打印机市场。同时专家预测，如果3D打印的应用市场能够打开，到2020年3D打印的市场有可能突破一千亿元甚至两千亿元。

当前，3D打印已经坐上了技术发展的高速列车，以3D打印技术为代表的快速成型技术被看作是引发新一轮工业革命的关键要素。各地方政府大力支持3D打印产业的发展，纷纷出台相关扶持政策，包括资金、人才、技术等各方面。依托各研究机构、院校和相关企业，在武汉、西安、北京、深圳、广州、上海、南京、珠海、青岛等各大城市都规划建立大规模的产业园区。基于国家政策支持以及各地方政府的政策激励和引导，在未来几年乃至十几年间3D打印行业会突破现有发展瓶颈，成为下一个千亿元级别的产业。预计到2018年国内3D打印行业产业规模将达到300亿元，到2025年国内3D打印行业产业规模将达到1000亿元。

随着国内3D打印行业规模不断扩大，开发、应用三维建模软件的人才将会出现大的缺口，具备创新精神的三维模型创意设计人才将会极度紧缺。

四、3D打印在河北政法职业学院的应用经验

河北政法职业学院三维动画设计专业一直在深化教育教学改革，逐步由传统的办学模式转向“校企合作+项目教学”和“提高技能+培育工匠”为导向的办学模式。根据数字媒体行业职业素质能力需求和应用技术的发展，将专业人才培养的核心技能由二维向三维领域拓展，逐步打造以“3D动画师”为核心的主要就业岗位。近几年，该专业生源充足、报到率高，学生数量稳步发展，就业质量不断提高，有效带动了区域经济发展。

2016年，该专业获批河北省高等职业院校立项建设骨干专业。

（一）第一课堂与第二课堂相结合

第一课堂，利用三维动画设计专业在建模上的优势，采用案例教学和项目教学，向学生展示国内外三维建模和三维动画设计的优秀案例和特色作品，让学生开阔眼界、把握前沿。同时，把有关三维建模的知识点融合在每节课上的小项目中，让学生带着问题学习，激发学生的学习兴趣，提高第一课堂学习效果。

与河北虹天电气科技有限公司开展校企合作、协同育人。河北虹天主要经营业务是研发、生产3D打印机，并进行技术培训。利用专业教育周或第一、第二课堂，带领创客空间人员深入到虹天科技有限公司进行实地考察，通过公司技术人员的讲解，更直接的获得关于3D打印的相关知识。同时，让学生体验工业级、桌面级3D打印技术和3D打印笔，由企业项目负责人和设计人员带领学生参与到实际项目的学习和制作中去，由浅入深，由简单到复杂，让学生体验专业的制作方法和实战工作经验。在项目创作过程中，学生们既锻炼了实践技能，又培养了项目所需的团结合作、协同工作的职业素养，让学生在兴趣和乐趣中开发创新思维，提高专业技能，为将来实现行业内高质量就业奠定了坚实的基础。

在第一课堂学习三维建模和三维动画的基础上，加强第二课堂实践活动，通过组建与专业有关的学生社团或兴趣小组，组成创客空间，激发学生们三维建模的学习热情。引进3D打印机，把模型导入3D打印软件中进行设置，通过3D打印得到自己建立的模型，更加直观的展示模型在建立过程中可能出现的问题，从而提高学生的建模能力。课余时间，对学生专门开放机房，供学生们自由建模，通过3D打印实现实体模型。手脑并用，培育了学生们的工匠精神，有效提高了学生们的核心技能，增强了学生们的就业竞争力。

（二）创新实践与专业技能相结合

河北政法职业学院建有一个创新创业导师师资库，三维动画设计专业的教学团队因年龄结构、学历结构、学缘结构、职称结构合理，团队成员理论扎实、思想活跃、富有朝气、敢拼敢闯，被全部纳入该师资库。这些创新创业导师结合三维动画设计专业特点，积极引导学生广泛开导创新创业活动。依托该专业成立的三维动画设计工作室、创客·3D打印梦工厂等学生创新项目深受学生喜爱，并引起了家长、社会的广泛关注与赞誉。

在三维动画设计工作室，与石家庄深度动画科技有限公司合作，将真实的商业项目植入教学过程，培养学生的创新意识、开发学生的创新思维。引入了该公司“数字城市建设”真实的商业项目，让学生参与设计和制作，让学生手脑并用，创新性完成公司安排的教学任务。学生们独立完成了“三维建筑漫游”设计，完成了河北政法职业学院“三维校园情景漫游”动画短片的制作。

在“创客·3D打印梦工厂”，学生们利用三维建模技术和逆向工程技术，设计、制作自己喜欢的创意作品，既可自己收藏，又可当作礼品送给亲朋好友；还可为校内外学生和社会订制独具特色、个性十足的3D创意作品，通过3D打印机转化成实体物品，发送到客人手中，实现了创意、制作、转化的创新性过程中，提高了学生们三维建模核心技能和创新性思维。

（三）创业帮扶与文化引领相结合

河北政法职业学院成立了创新创业教研室，通过带领学生到企业参观考察、参加会议或培训，培养学生创业意识；通过创新创业教育和创新创业实践，对学生进行创业帮扶，开发学生创业思维；通过创建创新创业基地或创客空间，陶冶学生创业情操，培育学生创业兴趣。

学院为学生涉足创业活动和开展创业实践提供了场地与设备。投资建设了近3000平方米的创新创业基地，通过特色装修、文化建设、创业培训等内容点燃学生创业激情。学生如有好项目，可免费入驻基地，由创新创业教研室的导师指导学生开展创新创业活动。在创新创业基地有3D打印体验中心、3D打印梦工厂、3D打印创客空间，这里汇集了大量在3D打印领域志同道合、有创业梦想的青年学俊，他们一起谈理想、谈技术，为提前融入社会做足了准备工作。

依托三维动画设计技术，学生可以利用三维制作软件，充分发挥想象力，创作出各种形状、各种颜色的物体。从实用性小物品入手，逐渐发展向社会提供服务。完成的作品用3D打印机打印出来，成品可以作为商品出售，创建好的三维模型也可拿到网上出售。只要有好的创意、精细的制作，就可以获得可观的收入，这不仅增加了大学生就业的机会，也是学生创业的一条有效的途径。发展快的同学已经在校外建立了自己的创业基地，有了自己的厂房车间。

五、3D打印在高职院校推广中面临的问题

1.亟需了解国外在3D打印技术上的发展状况，由于机器和技术限制，目前只能带领学生设计、制作一些玩偶或是动漫周边的商品。

2.亟需了解国外如何把3D打印技术和教学进行融合，提高学生的动手、动脑能力。

3.由于材质的热性能不同，对于用到不同材料的产品来说，3D打印只能分开打印，即只能先“打印”出各种形状的零部件，然后做加工和组装。需要了解国外的一次成型的产品制作工艺。

4.打印速度、打印材料和打印颜色是目前制约3D打印创新创业项目的主要瓶颈。

实践证明，把领先的3D打印技术引进河北政法职业学院三维动画设计专业的教学过程是一种非常有效的激发学生学习兴趣的方式，在学习过程中，学生能够更加直观的发现自己在建模过程中的问题并加以改正，培养了学生发现问题、分析问题和解决问题的能力，开发了学生的创新思维，点燃了学生的创业激情，有效提高了三维动画设计专业的人才培养质量。

[1]李 青，王 青．3D打印:一种新兴的打印技术[J].远程教育杂志,2013,（4）.

[2]祝智庭,雒 亮.从创客运动到创客教育:培植众创文化[J].电化教育研究，2015，（7）.

[3]王 萍.3D打印及其教育应用初探[J].中国远程教育，2013，（8）.

[4]刘柱栋.3D打印技术在高职院校专业教学中的应用[J].电子技术与软件工程，2016，（15）.

[5]王 娟.3D技术教育应用创新透视[J].现代远程教育研究，2015,（1）．

（责任编辑：卓 如）

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2016－11－10

徐 丽（1982-），女，河北石家庄人，讲师，研究方向:计算机应用及创新创业教育。E-mail:zfzjb@126.com．

河北省社会科学发展研究课题、民生调研专项课题“3D打印技术在高校创新创业教育中的应用研究”(201601018)

1671－802X(2016)06－0074－03