3D打印在三維動(dòng)畫設(shè)計(jì)的應(yīng)用論文
2015年8月21日，總理主持召開了國務(wù)院“先進(jìn)制造與3D打印”專題講座，引發(fā)國內(nèi)各行各業(yè)對(duì)3D打印技術(shù)的廣泛關(guān)注。在這樣的時(shí)代背景下，河北政法職業(yè)學(xué)院嘗試將3D打印技術(shù)植入三維動(dòng)畫設(shè)計(jì)專業(yè)，探索第一課堂與第二課堂相結(jié)合、創(chuàng)新實(shí)踐與專業(yè)技能相結(jié)合、創(chuàng)業(yè)幫扶與文化引領(lǐng)相結(jié)合的方式，開發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)思維，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、探索問題、解決問題的能力，不斷提高三維動(dòng)畫設(shè)計(jì)專業(yè)的人才培養(yǎng)質(zhì)量，為“中國制造2025”提供人力和智力支持。
一、3D打印簡介
3D打印是快速成形技術(shù)的一種，先把人們需要的物件通過三維制作軟件在電腦中形成虛擬三維圖形，運(yùn)用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過3D打印機(jī)的多層打印方式，將“圖形”進(jìn)行累積，形成一個(gè)三維物體。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們的物質(zhì)生活水平越來越高，在滿足基本生活需求后，追求個(gè)性化和訂制服務(wù)逐漸成為一種消費(fèi)趨勢和消費(fèi)時(shí)尚。服裝鞋帽可訂制生產(chǎn)、居室裝修可訂制生產(chǎn)、交通工具也可訂制生產(chǎn)等。這些個(gè)性化產(chǎn)品的生產(chǎn)對(duì)傳統(tǒng)制造工業(yè)的大批量標(biāo)配流水線的生產(chǎn)模式提出了挑戰(zhàn)。如果用傳統(tǒng)的機(jī)器設(shè)備和生產(chǎn)工藝只加工一件產(chǎn)品，不僅浪費(fèi)資源，成本也會(huì)十分昂貴。而3D打印技術(shù)恰恰為個(gè)性化生產(chǎn)提供了方便，它通過電腦設(shè)計(jì)，可以最大限度的滿足客戶的要求，而且3D打印是增材制造，能夠最經(jīng)濟(jì)的使用原料，其原材料的利用率比傳統(tǒng)的減材制造方式要高得多。3D打印技術(shù)已經(jīng)成為當(dāng)前“增材制造”技術(shù)的主要存在形態(tài)，其在教育領(lǐng)域中的應(yīng)用也日益凸顯。國外3D打印技術(shù)已經(jīng)成為高等教育應(yīng)用中主流技術(shù)，國外的很多院校通過開設(shè)3D打印課程與培訓(xùn)、組建興趣社團(tuán)、舉辦創(chuàng)新大賽等形式提升學(xué)生對(duì)3D打印技術(shù)的認(rèn)知,培養(yǎng)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力。
二、3D打印在國內(nèi)外教育應(yīng)用現(xiàn)狀
英國教育部門開展了為期一年的試驗(yàn)項(xiàng)目，以21個(gè)學(xué)校為試點(diǎn)，將3D打印技術(shù)應(yīng)用到數(shù)學(xué)、物理、計(jì)算機(jī)科學(xué)、工程和設(shè)計(jì)等課程中，探索3D打印的教學(xué)應(yīng)用，推動(dòng)教學(xué)創(chuàng)新。美國國防高級(jí)研究計(jì)劃局（DAPRA）制作實(shí)驗(yàn)和拓展（MENTOR）項(xiàng)目計(jì)劃在美國高中推廣使用3D打印機(jī)。該項(xiàng)目旨在培養(yǎng)高中生的工程技術(shù)，培養(yǎng)學(xué)生的技能，激發(fā)他們對(duì)工程、設(shè)計(jì)、制造和科學(xué)等相關(guān)課程的興趣，促進(jìn)高中學(xué)生協(xié)作完成一系列的設(shè)計(jì)和制作方案，以幫助他們未來面對(duì)設(shè)計(jì)和工程方面的挑戰(zhàn)。國內(nèi)近期持續(xù)掀起3D打印熱，許多高校都成為技術(shù)的先行者，包括清華大學(xué)、華中理工大學(xué)以及哈工大、華中科大、西安交通大學(xué)等等重點(diǎn)院校，都非常重視打印技術(shù)理論、成型工藝、成型新材料及其應(yīng)用方面的研究。三、3D打印的就業(yè)前景和人才需求2014年，科技部首次將3D打印編入《國家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃(863計(jì)劃)、國家科技支撐計(jì)劃制造領(lǐng)域2014年度備選項(xiàng)目征集指南》。盡管國內(nèi)3D打印行業(yè)起步較晚，但近年來發(fā)展勢頭迅猛。在產(chǎn)業(yè)規(guī)模上，2012年中國3D打印行業(yè)產(chǎn)值為8至9億元；2013年中國3D打印行業(yè)產(chǎn)值為20億元。3D打印技術(shù)在當(dāng)前的創(chuàng)業(yè)熱潮下，已經(jīng)成為年輕人尤其是90后創(chuàng)業(yè)投資的新藍(lán)海。據(jù)資料統(tǒng)計(jì)，到2016年，中國3D打印市場規(guī)模將擴(kuò)大到100億元，是2012年的10倍，屆時(shí)中國將超越美國成為全球最大的3D打印機(jī)市場。同時(shí)專家估計(jì)，如果3D打印的應(yīng)用市場能夠打開，到2020年3D打印的市場有可能突破一千億元甚至兩千億元。當(dāng)前，3D打印已經(jīng)坐上了技術(shù)發(fā)展的高速列車，以3D打印技術(shù)為代表的快速成型技術(shù)被看作是引發(fā)新一輪工業(yè)革命的關(guān)鍵要素。各地方政府大力支持3D打印產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，紛紛出臺(tái)相關(guān)扶持政策，包括資金、人才、技術(shù)等各方面。依托各研究機(jī)構(gòu)、院校和相關(guān)企業(yè)，在武漢、西安、北京、深圳、廣州、上海、南京、珠海、青島等各大城市都規(guī)劃建立大規(guī)模的產(chǎn)業(yè)園區(qū)�；趪艺咧С忠约案鞯胤秸恼呒�(lì)和引導(dǎo)，在未來幾年乃至十幾年間3D打印行業(yè)會(huì)突破現(xiàn)有發(fā)展瓶頸，成為下一個(gè)千億元級(jí)別的產(chǎn)業(yè)。預(yù)計(jì)到2018年國內(nèi)3D打印行業(yè)產(chǎn)業(yè)規(guī)模將達(dá)到300億元，到2025年國內(nèi)3D打印行業(yè)產(chǎn)業(yè)規(guī)模將達(dá)到1000億元。隨著國內(nèi)3D打印行業(yè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，開發(fā)、應(yīng)用三維建模軟件的人才將會(huì)出現(xiàn)大的缺口，具備創(chuàng)新精神的三維模型創(chuàng)意設(shè)計(jì)人才將會(huì)極度緊缺。
四、3D打印在河北政法職業(yè)學(xué)院的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)
河北政法職業(yè)學(xué)院三維動(dòng)畫設(shè)計(jì)專業(yè)一直在深化教育教學(xué)改革，逐步由傳統(tǒng)的辦學(xué)模式轉(zhuǎn)向“校企合作+項(xiàng)目教學(xué)”和“提高技能+培育工匠”為導(dǎo)向的辦學(xué)模式。根據(jù)數(shù)字媒體行業(yè)職業(yè)素質(zhì)能力需求和應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展，將專業(yè)人才培養(yǎng)的核心技能由二維向三維領(lǐng)域拓展，逐步打造以“3D動(dòng)畫師”為核心的主要就業(yè)崗位。近幾年，該專業(yè)生源充足、報(bào)到率高，學(xué)生數(shù)量穩(wěn)步發(fā)展，就業(yè)質(zhì)量不斷提高，有效帶動(dòng)了區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展。2016年，該專業(yè)獲批河北省高等職業(yè)院校立項(xiàng)建設(shè)骨干專業(yè)。（一）第一課堂與第二課堂相結(jié)合第一課堂，利用三維動(dòng)畫設(shè)計(jì)專業(yè)在建模上的優(yōu)勢，采用案例教學(xué)和項(xiàng)目教學(xué)，向?qū)W生展示國內(nèi)外三維建模和三維動(dòng)畫設(shè)計(jì)的優(yōu)秀案例和特色作品，讓學(xué)生開闊眼界、把握前沿。同時(shí)，把有關(guān)三維建模的知識(shí)點(diǎn)融合在每節(jié)課上的小項(xiàng)目中，讓學(xué)生帶著問題學(xué)習(xí)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高第一課堂學(xué)習(xí)效果。與河北虹天電氣科技有限公司開展校企合作、協(xié)同育人。河北虹天主要經(jīng)營業(yè)務(wù)是研發(fā)、生產(chǎn)3D打印機(jī)，并進(jìn)行技術(shù)培訓(xùn)。利用專業(yè)教育周或第一、第二課堂，帶領(lǐng)創(chuàng)客空間人員深入到虹天科技有限公司進(jìn)行實(shí)地考察，通過公司技術(shù)人員的講解，更直接的獲得關(guān)于3D打印的相關(guān)知識(shí)。同時(shí)，讓學(xué)生體驗(yàn)工業(yè)級(jí)、桌面級(jí)3D打印技術(shù)和3D打印筆，由企業(yè)項(xiàng)目負(fù)責(zé)人和設(shè)計(jì)人員帶領(lǐng)學(xué)生參與到實(shí)際項(xiàng)目的學(xué)習(xí)和制作中去，由淺入深，由簡單到復(fù)雜，讓學(xué)生體驗(yàn)專業(yè)的制作方法和實(shí)戰(zhàn)工作經(jīng)驗(yàn)。在項(xiàng)目創(chuàng)作過程中，學(xué)生們既鍛煉了實(shí)踐技能，又培養(yǎng)了項(xiàng)目所需的團(tuán)結(jié)合作、協(xié)同工作的職業(yè)素養(yǎng)，讓學(xué)生在興趣和樂趣中開發(fā)創(chuàng)新思維，提高專業(yè)技能，為將來實(shí)現(xiàn)行業(yè)內(nèi)高質(zhì)量就業(yè)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
在第一課堂學(xué)習(xí)三維建模和三維動(dòng)畫的.基礎(chǔ)上，加強(qiáng)第二課堂實(shí)踐活動(dòng)，通過組建與專業(yè)有關(guān)的學(xué)生社團(tuán)或興趣小組，組成創(chuàng)客空間，激發(fā)學(xué)生們?nèi)S建模的學(xué)習(xí)熱情。引進(jìn)3D打印機(jī)，把模型導(dǎo)入3D打印軟件中進(jìn)行設(shè)置，通過3D打印得到自己建立的模型，更加直觀的展示模型在建立過程中可能出現(xiàn)的問題，從而提高學(xué)生的建模能力。課余時(shí)間，對(duì)學(xué)生專門開放機(jī)房，供學(xué)生們自由建模，通過3D打印實(shí)現(xiàn)實(shí)體模型。手腦并用，培育了學(xué)生們的工匠精神，有效提高了學(xué)生們的核心技能，增強(qiáng)了學(xué)生們的就業(yè)競爭力。（二）創(chuàng)新實(shí)踐與專業(yè)技能相結(jié)合河北政法職業(yè)學(xué)院建有一個(gè)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)導(dǎo)師師資庫，三維動(dòng)畫設(shè)計(jì)專業(yè)的教學(xué)團(tuán)隊(duì)因年齡結(jié)構(gòu)、學(xué)歷結(jié)構(gòu)、學(xué)緣結(jié)構(gòu)、職稱結(jié)構(gòu)合理，團(tuán)隊(duì)成員理論扎實(shí)、思想活躍、富有朝氣、敢拼敢闖，被全部納入該師資庫。這些創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)導(dǎo)師結(jié)合三維動(dòng)畫設(shè)計(jì)專業(yè)特點(diǎn)，積極引導(dǎo)學(xué)生廣泛開導(dǎo)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)活動(dòng)。依托該專業(yè)成立的三維動(dòng)畫設(shè)計(jì)工作室、創(chuàng)客3D打印夢(mèng)工廠等學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目深受學(xué)生喜愛，并引起了家長、社會(huì)的廣泛關(guān)注與贊譽(yù)。在三維動(dòng)畫設(shè)計(jì)工作室，與石家莊深度動(dòng)畫科技有限公司合作，將真實(shí)的商業(yè)項(xiàng)目植入教學(xué)過程，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)、開發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維。引入了該公司“數(shù)字城市建設(shè)”真實(shí)的商業(yè)項(xiàng)目，讓學(xué)生參與設(shè)計(jì)和制作，讓學(xué)生手腦并用，創(chuàng)新性完成公司安排的教學(xué)任務(wù)。學(xué)生們獨(dú)立完成了“三維建筑漫游”設(shè)計(jì)，完成了河北政法職業(yè)學(xué)院“三維校園情景漫游”動(dòng)畫短片的制作。在“創(chuàng)客3D打印夢(mèng)工廠”，學(xué)生們利用三維建模技術(shù)和逆向工程技術(shù)，設(shè)計(jì)、制作自己喜歡的創(chuàng)意作品，既可自己收藏，又可當(dāng)作禮品送給親朋好友；還可為校內(nèi)外學(xué)生和社會(huì)訂制獨(dú)具特色、個(gè)性十足的3D創(chuàng)意作品，通過3D打印機(jī)轉(zhuǎn)化成實(shí)體物品，發(fā)送到客人手中，實(shí)現(xiàn)了創(chuàng)意、制作、轉(zhuǎn)化的創(chuàng)新性過程中，提高了學(xué)生們?nèi)S建模核心技能和創(chuàng)新性思維。（三）創(chuàng)業(yè)幫扶與文化引領(lǐng)相結(jié)合河北政法職業(yè)學(xué)院成立了創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教研室，通過帶領(lǐng)學(xué)生到企業(yè)參觀考察、參加會(huì)議或培訓(xùn)，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)業(yè)意識(shí)；通過創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)踐，對(duì)學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)業(yè)幫扶，開發(fā)學(xué)生創(chuàng)業(yè)思維；通過創(chuàng)建創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)基地或創(chuàng)客空間，陶冶學(xué)生創(chuàng)業(yè)情操，培育學(xué)生創(chuàng)業(yè)興趣。學(xué)院為學(xué)生涉足創(chuàng)業(yè)活動(dòng)和開展創(chuàng)業(yè)實(shí)踐提供了場地與設(shè)備。投資建設(shè)了近3000平方米的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)基地，通過特色裝修、文化建設(shè)、創(chuàng)業(yè)培訓(xùn)等內(nèi)容點(diǎn)燃學(xué)生創(chuàng)業(yè)激情。學(xué)生如有好項(xiàng)目，可免費(fèi)入駐基地，由創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教研室的導(dǎo)師指導(dǎo)學(xué)生開展創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)活動(dòng)。在創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)基地有3D打印體驗(yàn)中心、3D打印夢(mèng)工廠、3D打印創(chuàng)客空間，這里匯集了大量在3D打印領(lǐng)域志同道合、有創(chuàng)業(yè)夢(mèng)想的青年學(xué)俊，他們一起談理想、談技術(shù)，為提前融入社會(huì)做足了準(zhǔn)備工作。依托三維動(dòng)畫設(shè)計(jì)技術(shù)，學(xué)生可以利用三維制作軟件，充分發(fā)揮想象力，創(chuàng)作出各種形狀、各種顏色的物體。從實(shí)用性小物品入手，逐漸發(fā)展向社會(huì)提供服務(wù)。完成的作品用3D打印機(jī)打印出來，成品可以作為商品出售，創(chuàng)建好的三維模型也可拿到網(wǎng)上出售。只要有好的創(chuàng)意、精細(xì)的制作，就可以獲得可觀的收入，這不僅增加了大學(xué)生就業(yè)的機(jī)會(huì)，也是學(xué)生創(chuàng)業(yè)的一條有效的途徑。發(fā)展快的同學(xué)已經(jīng)在校外建立了自己的創(chuàng)業(yè)基地，有了自己的廠房車間。
五、3D打印在高職院校推廣中面臨的問題
1.亟需了解國外在3D打印技術(shù)上的發(fā)展?fàn)顩r，由于機(jī)器和技術(shù)限制，目前只能帶領(lǐng)學(xué)生設(shè)計(jì)、制作一些玩偶或是動(dòng)漫周邊的商品。2.亟需了解國外如何把3D打印技術(shù)和教學(xué)進(jìn)行融合，提高學(xué)生的動(dòng)手、動(dòng)腦能力。3.由于材質(zhì)的熱性能不同，對(duì)于用到不同材料的產(chǎn)品來說，3D打印只能分開打印，即只能先“打印”出各種形狀的零部件，然后做加工和組裝。需要了解國外的一次成型的產(chǎn)品制作工藝。4.打印速度、打印材料和打印顏色是目前制約3D打印創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目的主要瓶頸。實(shí)踐證明，把領(lǐng)先的3D打印技術(shù)引進(jìn)河北政法職業(yè)學(xué)院三維動(dòng)畫設(shè)計(jì)專業(yè)的教學(xué)過程是一種非常有效的激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的方式，在學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生能夠更加直觀的發(fā)現(xiàn)自己在建模過程中的問題并加以改正，培養(yǎng)了學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力，開發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)新思維，點(diǎn)燃了學(xué)生的創(chuàng)業(yè)激情，有效提高了三維動(dòng)畫設(shè)計(jì)專業(yè)的人才培養(yǎng)質(zhì)量。
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