3d打印在造型设计教学中的应用探索

姚敬旭

【摘 要】随着3d打印技术的成熟和发展，将3d打印技术引入造型设计教学中，改进教学效果，对于培养目以创新为出发点，去探索3d打印对于造型设计教学的影响与推动，并通过这种实践教学活动，进而思考在新科技环境下，如何将创新教学与实践应用相结合，推动设计教学与时俱进，探索新科技在设计课程中的应用，直至达到设计教育的核心目标——培养创新型设计应用人才。

【关键词】3d打印；造型设计教学；实践；创新；设计应用人才

中图分类号： TB472 文献标识码： A 文章编号： 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

近几年来，3d打印随着技术的成熟——桌面式打印机从简单的FDM（熔融沉积成型技术）到精密的SLA（立体光固化成型技术），3d打印可以说已经走入普通消费者之中，而打印耗材价格的不断下降也為3d打印技术的使用扫除了最后的障碍。

在政府层面，国家一直鼓励在高校使用和吸纳先进的科技为教学服务，例如2015年山东省人民政府办公厅发布《关于改革省属高校科研院所科技成果使用处置和收益管理制度的意见》中多次提到科技创新成果转化的问题。在创新的大战略主题下，设计教学更应与前沿的3d打印技术结合，让学生能用、会用3d打印技术，体会3d打印技术在实践过程中的作用。

利用3d打印制造技术与设计类学科中基础的造型设计课程结合，探索3d打印对于造型设计教学的影响和推动，并通过实践教学活动将虚拟的三维图像具现化，将二维图形立体化，让学生在体验3d打印同时，实现体验现实美学，探索创新设计，推动设计教学与时俱进，实现科技创新与思维创意的统一，使设计教学与时代接轨并最终达到培养创新型人才的目的。

2 3d打印在国内外设计教学中的发展

3d打印技术自诞生以来，国外各院校、科研院所迅速将其列为实践项目、教学实验室、实践基地必备采购项目，并不断在实践研发3d打印与设计创新和设计教育新的结合点。

以美国为例，阿拉巴马州莱姆斯通职业技术中心的高中生即可利用设计和建模操作计算机直接修改模型并通过3d打印技术快速实现现实模型的制造，并可将制造出来的模型与工程师探讨，并相对应改进其参数和性能。较之传统模型，3d打印模型不但节省时间并且快速准确。

而英国教育部以政府背景选择20多所院校作为试点，推广3d打印试验项目，将3d打印应用于设计、计算机科学和工程等课程，分析3d打印介入多学科应用的可行性，并取得较好的效果。

国内外多所院校在以“人类学习可以通过制造和分享过程产生”的理念下，将3d打印融入教学过程中，随时跟踪这些试验项目所取得的阶段性成果，不但获取了更多3d打印在教学应用中的成果经验，而且将3d打印这种技术突破以往教学模式取得更多的成果。

2 3d打印在造型设计教学中理论和实践层面的应用

2.1 教学理论层面：

在造型设计教学中引入3D打印，即可获得：

1）做的经验。将3D打印引入造型设计教学中，通过3D打印机快速的把要学习、掌握和创新设计的造型形态转换为立体模型，即是直观的做的经验。

2）观察的经验。通过3D建模获得造型设计，并利用3D打印机呈现出来，既能获得立体形态的感性认识，又能通过立体形态的演示与展览加深对造型的认知与理解，加强学生间的交流与合作，加深对造型创新的理解力。

3）抽象的经验。目前造型设计课程的讲解多通过语言描述和平面媒体展示，在将抽象的造型概念和设计引入现实世界的过程中总有 “可意会不可言传”的尴尬。而在造型设计教学中使用3D打印技术可成功的将抽象形态呈现于三维空间，增加可视化展现程度，丰富学生对于造型形态的认知，这种从抽象到具象的造型设计认知过程，能有效的提高学生对于抽象造型符号的理解度，并可调动除视觉以外的其它感官去理解三维形态，多层次的提高造型设计思维的创新能力，使抽象符号转换为可视元素。endprint

2.2 教学应用层面：

3D打印技术能快速化、智能化和直观化的呈现真实的三维造型效果，将3D打印技术应用于造型设计教学中，能实现设计思路与设计成果的结合，美学属性与科技因素的结合，并达到设计的最终目标——美学与科学的统一，即设计与实践应用的统一。

3D打印可进入造型设计教学的各个领域，如以设计学院为例，3D打印可进入产品设计专业——模型制作、产品原型机测试；家具设计专业——家具结构制作、家具模型建立；环境设计专业——建筑和景观模型制作、微小室内模型制作；陶瓷设计专业——陶瓷翻模、陶瓷模型制作；工艺美术专业——手工艺品的模型制作、材料重量质感的模拟测试等等。

3 3d打印对于造型设计教学的意义

3.1 从学生的角度来说是“做中学”。

现有的学院各专业的造型设计教学多通过语言讲授与平面媒体结合的模式进行教学，由于造型形态语言的空间性与抽象性，学生普遍反映造型教学过程中存在难理解、内容枯燥、不易沟通等问题。造型设计教学的学习成果只能靠学生通过传统的多看，多思——“悟”的过程，却降低了教师的引导性、示范性和交流性。

3D打印进入造型设计教学中，便能把造型设计教学变成一种“做中学”，以一种活动或项目模式推进造型设计教学，使其从理论的片面讲授——“按图索骥”，转换成形态创建、真实塑造、感官体验与思维设计同步进行，在造型形态的创建中领会到造型的形态语言，并通过做来提高学生在设计教学中的主观能动性。

另一方面，3D打印对于造型的立体塑造，可将形态语言从二维带入三维空间，教师与学生可针对实际的三维造型形态进行探讨、交互和交流，真实的造型形态也能将设计教学中的评价机制直观呈现，增进了学生之间、师生之间的“讲——学”模式的融合，进一步提高造型设计教学的效率和有效性。

3.2 从教师的角度来说是“做中讲”。

传统的造型设计教学都是以教师的造型经验语言讲授为主，语言的讲授并不能直观的体现造型设计的魅力，这大大降低了学生对于造型设计教学的兴趣，而“兴趣是最好的老师”（爱因斯坦）。通过3D打印可方便教师制作针对性的教学模型，将非语言信息通过3d模型的造型形态的表现出来，提高学生的理解力，并便于教师在课程教学过程中帮助和引导学生展开学习活动，增强教师在教学过程中的凝聚力。

另一方面来说，3D打印精确的反映教师的设计理念，传达教师的设计思想，反过来要求教师的造型设计能力，努力创新，与时代同步，造型设计经验与立体实物的“即时反馈”促进教师的教学水平的提高。

4 总结

国家教育实力的最终体现为STEM教育的推行，（即科学、技术、工程、数学四方面），其中教育创新是其中的重中之重，其中涉及几个方面，即学生的积极参与、民众的理解、培养学生的创新思维及解决问题的思维及交流、协作、合作等的实现。

以此为出发点，3D打印在造型设计教学中的应用即可做到：

1）提高学生造型学习的动手能力和参与能力。学生的积极参与是教学目标实现的动力，学生从思维设计到模型打印制作，每个過程都可参与进来，可大大提高学习的主动性和学习兴趣。

2）激发学生的造型学习的积极性。3D打印能快速将学生心中想法以立体方式展现出来，并实物化，学生可直观判断和理解自己设计的优劣并可与老师及同学进行交流，亦可在后期对打印模型进行处理，以获得相应的表面处理知识以及理顺造型形态之间的主次结构关系。

3）开拓学生思维，加强学生的创意能力。3D打印依靠快速的成型技术，制作出基础模型，提供现实的实物体验，结合视觉、触觉等多种感官感受，可直接提高学生的设计创意能力、实际制作能力，从而使学生的创新思维得到全面的提高和发展。endprint