陳方婧 徐姍姍

摘 要：被稱為第三次工業(yè)革命標志性生產工具的3D打印技術，由于其生產、運用領域的廣泛性，隨之帶來的生產方式的變革性，引入高校教育教學的必然性，已逐步替代傳統(tǒng)制造技術，成為行業(yè)關注的焦點。在《中國制造2025》規(guī)劃中明確提到，3D打印將成為實現智能化制造的重要手段。因此，將高職教育的鮮明特色與3D打印技術教學的科學結合實為高職教育發(fā)展的大勢所趨，在產品設計教學中引入3D打印實踐技術是改革創(chuàng)新的必然結果，在產品藝術設計實踐教學中有著現實需求及重要意義。

關鍵詞：3D打印技術;產品藝術設計;高職教育

本文以3D打印技術引入實踐性教學為研究對象，從武漢交通職業(yè)學院藝術學院的實際情況出發(fā)，對高職教育中基于3D打印技術的實踐教學進行探討與研究，從而構建合理的教學體系，建立科學的教學模式，完善相關的課程規(guī)范，將現有的教學系統(tǒng)、教學資源與人才培養(yǎng)計劃科學對接，將教學目標明確化、設置安排合理化、教學實施多元化、教學效果最優(yōu)化，從而培養(yǎng)高職教育體系下的高素質、高技能的應用型人才。促使教師在教學中不斷更新設計工具，完善設計流程，尋求校企合作的機會，聘用企業(yè)專家指導，講授更多緊扣時代及市場需求相關知識的同時，提供給學生更多實習就業(yè)機會。在教學設施方面，學院引進最新的電子手繪屏、3D打印機器，積極完善3D打印實訓室、實訓機房及陶藝模型實訓室的建設，不斷更新設備的配置，讓學生有更多的實際操作場所，去實踐教學項目，提升三維建模能力、產品造型能力、動手實操能力。

一、3D打印技術現狀與人才需求分析

近年來，被廣泛運用的3D打印技術逐步走下神壇，進入到建筑、醫(yī)療、航空航天、汽車、工程施工、珠寶設計、餐飲及教育等領域。3D打印技術又名“增材制造技術”，因其運用逐層疊加的方式打印生產而得名，3D打印技術將三維模型經由切片軟件的處理，使用特定的3D打印材料將產品打印出來。根據其技術原理不同又可分為FDM、SLA、3DP、SLS等。因打印原理的不同，導致打印材料、打印精度、制作成本都不盡相同。武漢交通職業(yè)學院3D打印實訓室的五臺3D打印設備為四臺FDM絲材熔融擠壓成型技術設備和一臺SLA光固化成型技術設備。因其桌面型設備體積小巧，材料經濟，成型快速，安全無毒，成為我們3D打印技術課程的主要操作設備。

通過大量的資料收集與分析，市場調研與走訪，筆者發(fā)現因為整個3D打印行業(yè)處在起步階段，所以行業(yè)對人才的需求沒有一個較明確的劃分，大致可分為三類：技術研究及材料開發(fā)的企業(yè)，需要能熟悉3D打印技術的機械類人才，能運用計算機軟件開發(fā)核心技術的人才及精通三維數據建模的人才;設備研發(fā)機構及工業(yè)設計部門，需要的是熟悉機械制造且掌握3D打印技術，具備一定產品設計能力的人才;3D打印設備的零售營銷企業(yè)，需要的是能夠熟悉3D打印工作原理，具備一定營銷溝通能力，能夠為客戶提供配套服務的人才，包括能夠為客戶提供宣傳、咨詢、培訓、售后等服務的人才。了解市場對3D打印技術相關人才的需求之后，我們在制定人才培養(yǎng)方案及教育教學過程中，能有的放矢地將人才培養(yǎng)與企業(yè)、社會的需求掛鉤，不斷完善課程目標、課程設計及教學實施。

二、教學實踐方案與研究

（一）教學方面

3D打印課程在實際教學中與創(chuàng)意思維課程結合，采用項目制的教學方法，作為產品藝術設計專業(yè)學生大一下學期的考查課程。該門課程要求學生在結合創(chuàng)意思維去設計產品的同時，理解并掌握3D打印技術的理論知識，運用三維軟件進行建模，學會安裝及使用3D打印設備附帶的模型分層軟件，并且能將分層處理后的模型用3D打印設備打印出來，做好模型后期的修復及處理打磨、噴涂工作，進而滿足基于3D打印技術的設備使用、設備調試、設備維護要求。將該門技術與創(chuàng)意思維課程結合，以項目式教學為方式，目標是培養(yǎng)學生的發(fā)散思維能力、動腦動手能力、獨立完成完整設計流程的能力，激發(fā)產品設計的初學者們的學習興趣，養(yǎng)成開闊創(chuàng)新的思維能力，培養(yǎng)正確科學的設計思路與流程，快速將“所想”變?yōu)椤皩崿F”，為學生的后續(xù)學習提供理論知識與技術保障。

（二）實踐方面

實踐安排如表1，在實踐方面需要以小組分組的方式完成課程任務，并且需要把工作量及具體責任落實到人，以保證每位同學的學習效果。以“先學帶后學”的方式，讓思維更活躍、掌握知識更快的同學幫助稍慢的同學，既能提高學生們的學習熱情與興趣，深化同學友誼，也能提高學生們的溝通表達能力。實施分組時應當每組都能安排兩位態(tài)度認真、細心的女生，能夠幫助其他組員的學習;分組時也應當安排有良好學習習慣的男生，能夠改善整個組的學習氛圍，并且男生可以操作需要體力才能完成的工作;分組時也應當將不同性格的學生安排到一起，提升他們的適應能力及溝通能力。在實踐中也應當因材施教，不斷從學生的反饋中汲取經驗，不斷調整教學方式，以適應教學，使得教學效果最優(yōu)。

（三）考核及成果方面

根據市場調研與走訪得出的人才需求結論，來調整我們的考核方式。將明晰生產流程、了解安全生產要求、熟知操作規(guī)范及實訓室規(guī)章制度、合理科學的使用設備，也納入課程考核中去，因為這些也是企業(yè)實際生產中所重視的。除完成主導項目外，將能夠自主自發(fā)地完成拓展項目，也納入課程考核中，作為加分項來鼓勵學生?？己说淖罱K落腳點在于強調學生的綜合能力及平衡發(fā)展。結合課堂表現、考勤、團隊協(xié)作表現、平時作業(yè)，最終作品等綜合評估的結果才是課程的最終考核結果。成果方面將會辦課程展覽、出版學生作品集、建設精品在線課程。

三、課程整體設計

（一）課程預期目的

1.知識目標

希望通過3D打印技術的教學，使學生掌握相關理論知識，熟知3D打印技術的應用背景與現狀，熟悉打印材料，能熟練操作、調試、維護設備。課程與創(chuàng)意思維知識點結合起來，培養(yǎng)學生的發(fā)散思維能力，希望學生能較好地完成思維的“發(fā)散”與“甄選”過程，能掌握三維軟件的基本操作方法，能將所學知識進行全面的分析與比較，完成課程任務。

2.能力目標

要求學生們能根據項目方案的要求，進行項目資料的收集與分析;帶著問題去聽課程，在課程中能根據所看所學，舉一反三，不斷拓展思路，較好完成自己的創(chuàng)意點子;能運用繪畫工具完成創(chuàng)意草圖的繪制，運用Rhino等三維軟件進行簡單模型的制作與修改;能有自主學習的能力，通過互聯(lián)網搜索、給教師提問、同學互助等方式完善自己的知識體系，豐富知識儲備。

3.素質目標

要求學生們能較好的對設計的產品進行闡述說明，提升表達溝通能力;在分組練習的情況下，既能獨立思考，又善于學習別人的經驗;在項目進行的過程中，能發(fā)揚團隊精神，培養(yǎng)組織協(xié)作能力，解決問題的能力，創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的能力;在操作設備的過程中，牢記安全第一，嚴苛遵守實訓室規(guī)則，培養(yǎng)經濟成本、時間管理、規(guī)范操作的意識。

（二）課程設計

課程流程：用游戲導入課程—講授課程計劃及考核要求（讓學生們帶著目的去聽課）—創(chuàng)意思維理論概述—聯(lián)想練習及設計賞析—3D打印理論概述—rhino軟件工具的講解—解讀紅星獎（或課程展要求）—根據大賽要求跟所學知識設計一款書寫類工具—rhino建?！?D模型打印及后期—提交大賽作品（或布置課程展）—項目匯報，自評、互評—課程總結。

課程背景：隨著經濟的發(fā)展，在滿足了人類的基本需求后，我們對文化及精神層面的需求達到了一個新的高點。文創(chuàng)產業(yè)是在經濟全球化背景下出現的以創(chuàng)造創(chuàng)新為主要驅動力的產業(yè)。筆者曾經就職于一家已經上市多年的中國著名文具創(chuàng)意產品公司，擔任產品中級設計師的職務，對書寫類產品的設計與研發(fā)有著企業(yè)實踐經驗，也有著自己的理解。故在此門課程中，希望以書寫類工具設計為課程項目，強調學生主體發(fā)現美、升華美的能力，將文化因素融入作品，通過設計及3D打印技術實現創(chuàng)意。

課程項目：設計一款書寫類工具。

課程對象：武漢交通職業(yè)學院藝術學院產品藝術設計專業(yè)大一學生。

（三）教學方法

教學中以項目式教學方法貫穿始終，要求學生完成一款書寫類工具的設計。運用講解法，用信息化技術進行演示并進行適當板書，講授理論知識;講授多個實際設計案例，讓學生們對此案例進行討論，運用研討法的教學方式，加固學生對案例的理解，通過討論拓展思維，去蕪存精。教師動手制作定格動畫，用逐幀講解的方式給學生講解3D打印技術的原理;演示法的方式給學生們演示如何正確安全的操作3D打印設備。在整個教學活動中，將講授與討論結合，理論與游戲結合，以期望到達最好的教學效果。

（四）項目授課過程

第一階段：任務的布置、理論課程的講授

在第一階段有兩個理論體系，即“創(chuàng)意思維概述”及“3D打印技術概述”需要講授，在此特別需要注意的是在講清楚每個理論體系內容的前提下，將兩個理論體系聯(lián)系起來，更好地安排課程，注重講授的邏輯性與科學性。

在十分了解學生已經掌握的知識及學生的興趣點后，教師用游戲來活躍課堂，用“碎片重組練習”、“一筆畫成”、奧數題“母雞下蛋”來導入課程，大大增加了學生的參與感，提升了學習興趣，并且補充知識點——5W1H分析法，幫助學生利用科學性邏輯性強的思維方式去剖析項目命題。接下來將設計任務提前布置下去，讓學生們清楚了解這門課該學習些什么？課程結束考核時要做些什么？讓學生們帶著問題去聽接下來的課程，每一個講授的案例及知識點都將成為靈感迸發(fā)的源泉。將知識體系中涉及到的知識點、重難點給學生們著重講解，實時互動，密切關注學生們的聽課反饋，根據反饋實時調整教師的授課方式及授課節(jié)奏。

第二階段：解讀紅星獎

將課程與設計大賽進行對接，將賽事的效用發(fā)展到課堂，是培養(yǎng)具備鮮明特色的高素質高技能人才的方式。本課程將與紅星獎進行對接，紅星獎的作品征集時間約為每年的3月15日至6月30日，而本門課程的授課時間為大一下學期末，約為每年的5月18日至6月8日。這樣的授課時間正好能與大賽對接，學生們可以在老師的指導下完成課程項目，并且將項目作品投稿參與設計比賽。在這樣的課程安排中，教師的指導與引導尤為重要，故將大賽的解讀專門列為課程安排中的一個課時，可以給學生們解讀大賽背景，賽事要求，解析獲獎作品。讓學生了解大賽要求的同時，可以作為一個案例分析，讓大家學習的同時，汲取經驗，豐富自己的設計。

第三階段：草圖、溝通

在教師的指導下完成頭腦風暴思維的拓展訓練后，學生們可以根據自己的意愿設計產品，繪制草圖。在繪制草圖的過程中，要考慮產品的色彩、結構、工藝及后期效果，盡量思慮周全。在繪制的過程中多與教師溝通交流，確定草圖方案。教師可以將較好的設計方案展示給全班同學，既能表揚態(tài)度認真、思維活躍的學生，使他們起到一個表率作用，也能激發(fā)其他同學的好勝心，更加努力地去做自己的設計方案。課堂上方案的交流跟展示能激發(fā)碰撞出更多的設計靈感。

第四階段：建模、修改

在草圖繪制完成，方案最終確定后，很重要的一步便是三維模型的制作與修改。電腦輔助設計是草圖設計完成后不可避免的過程，是設計概念的數字化呈現方式。雖然這個呈現方式對于大一新生來說存在一定難度，但也是可以通過科學的教學方式、專業(yè)的課程講授及同學們的耐心專研來攻克的。在這個階段，教師將講解Rhino軟件的基本操作，帶領學生們制作軟件模型，答疑解惑，也需要學生們互相學習、團隊協(xié)作。

第五階段：分層、3D打印、模型后期

3D打印模型前，需要對三維模型進行一些處理，需要使用打印設備專門配備的分層軟件進行分層。這里將講授分層軟件的安裝與使用，3D打印設備的使用、材料的更換、設備調試與保養(yǎng)，要求學生們嚴格遵守實訓室規(guī)范進行操作。這里還要注意時間的合理安排，因為我們使用的3D打印設備打印一支自動鉛筆的模型需要1.5至2小時，全為單色打印。不同的小組在打印時要合理安排時間，考慮不同顏色材料的更換問題。這時候需要組長與組員密切配合，共同完成工作。模型打印完成后，需要進行后期的打磨、噴漆、粘合。

第六階段：參賽作品整理、匯報、評價、總結

課程的最后一個階段，需要大家將設計好的模型拍照整理，投稿紅星獎比賽。在完成大賽作品提交后，要求以小組為單位，匯報本組設計的產品，從設計概念的甄選到最后模型完成的整個設計流程。課程結尾時，請大家自評、互評作品，教師給予課程總結。

四、結語

3D打印技術在產品藝術設計專業(yè)的教學中占有重要地位，產品藝術設計作為一門位于時代前沿，緊扣科學技術的實踐型學科門類，對從業(yè)者的審美與技術能力有著極高的要求。從創(chuàng)意概念的迸發(fā)與甄選到傳統(tǒng)手繪工具與手繪板的運用，草圖的技術性表現，三維模型的制作與效果圖渲染，再到實體模具的制作與后期，這些流程清晰、階段銜接緊密的設計過程，都對該專業(yè)學生提出了極高的要求。本門課程的設置對該專業(yè)學生的綜合設計能力的提高大有助益，課程結束后的成果豐碩，學生可以大量投稿大賽。課程結束后會有課程展覽展示學生作品，有助于設計經驗的總結，并將學生作品集結成作品集。相關課程的精品在線課程也正在籌備與建設中，預計2019年建設完成。

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作者單位：

武漢交通職業(yè)學院藝術學院