3D打印在三維動畫設計的應用論文
2015年8月21日，總理主持召開了國務院“先進制造與3D打印”專題講座，引發(fā)國內各行各業(yè)對3D打印技術的廣泛關注。在這樣的時代背景下，河北政法職業(yè)學院嘗試將3D打印技術植入三維動畫設計專業(yè)，探索第一課堂與第二課堂相結合、創(chuàng)新實踐與專業(yè)技能相結合、創(chuàng)業(yè)幫扶與文化引領相結合的方式，開發(fā)學生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)思維，培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)問題、探索問題、解決問題的能力，不斷提高三維動畫設計專業(yè)的人才培養(yǎng)質量，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，運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過3D打印機的多層打印方式，將“圖形”進行累積，形成一個三維物體。隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，人們的物質生活水平越來越高，在滿足基本生活需求后，追求個性化和訂制服務逐漸成為一種消費趨勢和消費時尚。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。這些個性化產(chǎn)品的生產(chǎn)對傳統(tǒng)制造工業(yè)的大批量標配流水線的生產(chǎn)模式提出了挑戰(zhàn)。如果用傳統(tǒng)的機器設備和生產(chǎn)工藝只加工一件產(chǎn)品，不僅浪費資源，成本也會十分昂貴。而3D打印技術恰恰為個性化生產(chǎn)提供了方便，它通過電腦設計，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打印技術已經(jīng)成為當前“增材制造”技術的主要存在形態(tài)，其在教育領域中的應用也日益凸顯。國外3D打印技術已經(jīng)成為高等教育應用中主流技術，國外的很多院校通過開設3D打印課程與培訓、組建興趣社團、舉辦創(chuàng)新大賽等形式提升學生對3D打印技術的認知,培養(yǎng)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力。
二、3D打印在國內外教育應用現(xiàn)狀
英國教育部門開展了為期一年的試驗項目，以21個學校為試點，將3D打印技術應用到數(shù)學、物理、計算機科學、工程和設計等課程中，探索3D打印的教學應用，推動教學創(chuàng)新。美國國防高級研究計劃局（DAPRA）制作實驗和拓展（MENTOR）項目計劃在美國高中推廣使用3D打印機。該項目旨在培養(yǎng)高中生的工程技術，培養(yǎng)學生的技能，激發(fā)他們對工程、設計、制造和科學等相關課程的興趣，促進高中學生協(xié)作完成一系列的設計和制作方案，以幫助他們未來面對設計和工程方面的挑戰(zhàn)。國內近期持續(xù)掀起3D打印熱，許多高校都成為技術的先行者，包括清華大學、華中理工大學以及哈工大、華中科大、西安交通大學等等重點院校，都非常重視打印技術理論、成型工藝、成型新材料及其應用方面的研究。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《國家高技術研究發(fā)展計劃(863計劃)、國家科技支撐計劃制造領域2014年度備選項目征集指南》。盡管國內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打印技術在當前的創(chuàng)業(yè)熱潮下，已經(jīng)成為年輕人尤其是90后創(chuàng)業(yè)投資的新藍海。據(jù)資料統(tǒng)計，到2016年，中國3D打印市場規(guī)模將擴大到100億元，是2012年的10倍，屆時中國將超越美國成為全球最大的3D打印機市場。同時專家估計，如果3D打印的應用市場能夠打開，到2020年3D打印的市場有可能突破一千億元甚至兩千億元。當前，3D打印已經(jīng)坐上了技術發(fā)展的高速列車，以3D打印技術為代表的快速成型技術被看作是引發(fā)新一輪工業(yè)革命的關鍵要素。各地方政府大力支持3D打印產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，紛紛出臺相關扶持政策，包括資金、人才、技術等各方面。依托各研究機構、院校和相關企業(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忠约案鞯胤秸恼呒詈鸵龑В谖磥韼啄昴酥潦畮啄觊g3D打印行業(yè)會突破現(xiàn)有發(fā)展瓶頸，成為下一個千億元級別的產(chǎn)業(yè)。預計到2018年國內3D打印行業(yè)產(chǎn)業(yè)規(guī)模將達到300億元，到2025年國內3D打印行業(yè)產(chǎn)業(yè)規(guī)模將達到1000億元。隨著國內3D打印行業(yè)規(guī)模不斷擴大，開發(fā)、應用三維建模軟件的人才將會出現(xiàn)大的缺口，具備創(chuàng)新精神的三維模型創(chuàng)意設計人才將會極度緊缺。
四、3D打印在河北政法職業(yè)學院的應用經(jīng)驗
河北政法職業(yè)學院三維動畫設計專業(yè)一直在深化教育教學改革，逐步由傳統(tǒng)的辦學模式轉向“校企合作+項目教學”和“提高技能+培育工匠”為導向的辦學模式。根據(jù)數(shù)字媒體行業(yè)職業(yè)素質能力需求和應用技術的發(fā)展，將專業(yè)人才培養(yǎng)的核心技能由二維向三維領域拓展，逐步打造以“3D動畫師”為核心的主要就業(yè)崗位。近幾年，該專業(yè)生源充足、報到率高，學生數(shù)量穩(wěn)步發(fā)展，就業(yè)質量不斷提高，有效帶動了區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展。2016年，該專業(yè)獲批河北省高等職業(yè)院校立項建設骨干專業(yè)。（一）第一課堂與第二課堂相結合第一課堂，利用三維動畫設計專業(yè)在建模上的優(yōu)勢，采用案例教學和項目教學，向學生展示國內外三維建模和三維動畫設計的優(yōu)秀案例和特色作品，讓學生開闊眼界、把握前沿。同時，把有關三維建模的知識點融合在每節(jié)課上的小項目中，讓學生帶著問題學習，激發(fā)學生的學習興趣，提高第一課堂學習效果。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)務是研發(fā)、生產(chǎn)3D打印機，并進行技術培訓。利用專業(yè)教育周或第一、第二課堂，帶領創(chuàng)客空間人員深入到虹天科技有限公司進行實地考察，通過公司技術人員的講解，更直接的獲得關于3D打印的相關知識。同時，讓學生體驗工業(yè)級、桌面級3D打印技術和3D打印筆，由企業(yè)項目負責人和設計人員帶領學生參與到實際項目的學習和制作中去，由淺入深，由簡單到復雜，讓學生體驗專業(yè)的制作方法和實戰(zhàn)工作經(jīng)驗。在項目創(chuàng)作過程中，學生們既鍛煉了實踐技能，又培養(yǎng)了項目所需的團結合作、協(xié)同工作的職業(yè)素養(yǎng)，讓學生在興趣和樂趣中開發(fā)創(chuàng)新思維，提高專業(yè)技能，為將來實現(xiàn)行業(yè)內高質量就業(yè)奠定了堅實的基礎。
在第一課堂學習三維建模和三維動畫的.基礎上，加強第二課堂實踐活動，通過組建與專業(yè)有關的學生社團或興趣小組，組成創(chuàng)客空間，激發(fā)學生們三維建模的學習熱情。引進3D打印機，把模型導入3D打印軟件中進行設置，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，從而提高學生的建模能力。課余時間，對學生專門開放機房，供學生們自由建模，通過3D打印實現(xiàn)實體模型。手腦并用，培育了學生們的工匠精神，有效提高了學生們的核心技能，增強了學生們的就業(yè)競爭力。（二）創(chuàng)新實踐與專業(yè)技能相結合河北政法職業(yè)學院建有一個創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)導師師資庫，三維動畫設計專業(yè)的教學團隊因年齡結構、學歷結構、學緣結構、職稱結構合理，團隊成員理論扎實、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)導師結合三維動畫設計專業(yè)特點，積極引導學生廣泛開導創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)活動。依托該專業(yè)成立的三維動畫設計工作室、創(chuàng)客3D打印夢工廠等學生創(chuàng)新項目深受學生喜愛，并引起了家長、社會的廣泛關注與贊譽。在三維動畫設計工作室，與石家莊深度動畫科技有限公司合作，將真實的商業(yè)項目植入教學過程，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識、開發(fā)學生的創(chuàng)新思維。引入了該公司“數(shù)字城市建設”真實的商業(yè)項目，讓學生參與設計和制作，讓學生手腦并用，創(chuàng)新性完成公司安排的教學任務。學生們獨立完成了“三維建筑漫游”設計，完成了河北政法職業(yè)學院“三維校園情景漫游”動畫短片的制作。在“創(chuàng)客3D打印夢工廠”，學生們利用三維建模技術和逆向工程技術，設計、制作自己喜歡的創(chuàng)意作品，既可自己收藏，又可當作禮品送給親朋好友；還可為校內外學生和社會訂制獨具特色、個性十足的3D創(chuàng)意作品，通過3D打印機轉化成實體物品，發(fā)送到客人手中，實現(xiàn)了創(chuàng)意、制作、轉化的創(chuàng)新性過程中，提高了學生們三維建模核心技能和創(chuàng)新性思維。（三）創(chuàng)業(yè)幫扶與文化引領相結合河北政法職業(yè)學院成立了創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教研室，通過帶領學生到企業(yè)參觀考察、參加會議或培訓，培養(yǎng)學生創(chuàng)業(yè)意識；通過創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐，對學生進行創(chuàng)業(yè)幫扶，開發(fā)學生創(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，陶冶學生創(chuàng)業(yè)情操，培育學生創(chuàng)業(yè)興趣。學院為學生涉足創(chuàng)業(yè)活動和開展創(chuàng)業(yè)實踐提供了場地與設備。投資建設了近3000平方米的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)基地，通過特色裝修、文化建設、創(chuàng)業(yè)培訓等內容點燃學生創(chuàng)業(yè)激情。學生如有好項目，可免費入駐基地，由創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教研室的導師指導學生開展創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)活動。在創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)基地有3D打印體驗中心、3D打印夢工廠、3D打印創(chuàng)客空間，這里匯集了大量在3D打印領域志同道合、有創(chuàng)業(yè)夢想的青年學俊，他們一起談理想、談技術，為提前融入社會做足了準備工作。依托三維動畫設計技術，學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。從實用性小物品入手，逐漸發(fā)展向社會提供服務。完成的作品用3D打印機打印出來，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、精細的制作，就可以獲得可觀的收入，這不僅增加了大學生就業(yè)的機會，也是學生創(chuàng)業(yè)的一條有效的途徑。發(fā)展快的同學已經(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打印技術上的發(fā)展狀況，由于機器和技術限制，目前只能帶領學生設計、制作一些玩偶或是動漫周邊的商品。2.亟需了解國外如何把3D打印技術和教學進行融合，提高學生的動手、動腦能力。3.由于材質的熱性能不同，對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)項目的主要瓶頸。實踐證明，把領先的3D打印技術引進河北政法職業(yè)學院三維動畫設計專業(yè)的教學過程是一種非常有效的激發(fā)學生學習興趣的方式，在學習過程中，學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)了學生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力，開發(fā)了學生的創(chuàng)新思維，點燃了學生的創(chuàng)業(yè)激情，有效提高了三維動畫設計專業(yè)的人才培養(yǎng)質量。
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