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，引發國內各行各業對3D打印技術的廣泛關注。在這樣的時代背景下，河北政法職業學院嘗試將3D打印技術植入三維動畫設計專業，探索第一課堂與第二課堂相結合、創新實踐與專業技能相結合、創業幫扶與文化引領相結合的方式，開發學生的創新創業思維，培養學生發現問題、探索問題、解決問題的能力，不斷提高三維動畫設計專業的人才培養質量，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。隨著社會經濟的發展，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、居室裝修可訂制生產、交通工具也可訂制生產等。這些個性化產品的生產對傳統制造工業的大批量標配流水線的生產模式提出了挑戰。如果用傳統的機器設備和生產工藝只加工一件產品，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，能夠最經濟的使用原料，其原材料的利用率比傳統的減材制造方式要高得多。3D打印技術已經成為當前“增材制造”技術的主要存在形態，其在教育領域中的應用也日益凸顯。國外3D打印技術已經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、舉辦創新大賽等形式提升學生對3D打印技術的認知,培養創新創業能力。
二、3D打印在國內外教育應用現狀
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。該項目旨在培養高中生的工程技術，培養學生的技能，激發他們對工程、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。國內近期持續掀起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打印行業起步較晚，但近年來發展勢頭迅猛。在產業規模上，2012年中國3D打印行業產值為8至9億元；2013年中國3D打印行業產值為20億元。3D打印技術在當前的創業熱潮下，已經成為年輕人尤其是90后創業投資的新藍海。據資料統計，到2016年，中國3D打印市場規模將擴大到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打印已經坐上了技術發展的高速列車，以3D打印技術為代表的快速成型技術被看作是引發新一輪工業革命的關鍵要素。各地方政府大力支持3D打印產業的發展，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，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劃建立大規模的產業園區。基于國家政策支持以及各地方政府的政策激勵和引導，在未來幾年乃至十幾年間3D打印行業會突破現有發展瓶頸，成為下一個千億元級別的產業。預計到2018年國內3D打印行業產業規模將達到300億元，到2025年國內3D打印行業產業規模將達到1000億元。隨著國內3D打印行業規模不斷擴大，開發、應用三維建模軟件的人才將會出現大的缺口，具備創新精神的三維模型創意設計人才將會極度緊缺。
四、3D打印在河北政法職業學院的應用經驗
河北政法職業學院三維動畫設計專業一直在深化教育教學改革，逐步由傳統的辦學模式轉向“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。根據數字媒體行業職業素質能力需求和應用技術的發展，將專業人才培養的核心技能由二維向三維領域拓展，逐步打造以“3D動畫師”為核心的主要就業崗位。近幾年，該專業生源充足、報到率高，學生數量穩步發展，就業質量不斷提高，有效帶動了區域經濟發展。2016年，該專業獲批河北省高等職業院校立項建設骨干專業。（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在建模上的優勢，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課上的小項目中，讓學生帶著問題學習，激發學生的學習興趣，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、協同育人。河北虹天主要經營業務是研發、生產3D打印機，并進行技術培訓。利用專業教育周或第一、第二課堂，帶領創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，讓學生體驗工業級、桌面級3D打印技術和3D打印筆，由企業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，讓學生體驗專業的制作方法和實戰工作經驗。在項目創作過程中，學生們既鍛煉了實踐技能，又培養了項目所需的團結合作、協同工作的職業素養，讓學生在興趣和樂趣中開發創新思維，提高專業技能，為將來實現行業內高質量就業奠定了堅實的基礎。
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，通過組建與專業有關的學生社團或興趣小組，組成創客空間，激發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競爭力。（二）創新實踐與專業技能相結合河北政法職業學院建有一個創新創業導師師資庫，三維動畫設計專業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。這些創新創業導師結合三維動畫設計專業特點，積極引導學生廣泛開導創新創業活動。依托該專業成立的三維動畫設計工作室、創客3D打印夢工廠等學生創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，將真實的商業項目植入教學過程，培養學生的創新意識、開發學生的創新思維。引入了該公司“數字城市建設”真實的商業項目，讓學生參與設計和制作，讓學生手腦并用，創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學院“三維校園情景漫游”動畫短片的制作。在“創客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創意作品，通過3D打印機轉化成實體物品，發送到客人手中，實現了創意、制作、轉化的創新性過程中，提高了學生們三維建模核心技能和創新性思維。（三）創業幫扶與文化引領相結合河北政法職業學院成立了創新創業教研室，通過帶領學生到企業參觀考察、參加會議或培訓，培養學生創業意識；通過創新創業教育和創新創業實踐，對學生進行創業幫扶，開發學生創業思維；通過創建創新創業基地或創客空間，陶冶學生創業情操，培育學生創業興趣。學院為學生涉足創業活動和開展創業實踐提供了場地與設備。投資建設了近3000平方米的創新創業基地，通過特色裝修、文化建設、創業培訓等內容點燃學生創業激情。學生如有好項目，可免費入駐基地，由創新創業教研室的導師指導學生開展創新創業活動。在創新創業基地有3D打印體驗中心、3D打印夢工廠、3D打印創客空間，這里匯集了大量在3D打印領域志同道合、有創業夢想的青年學俊，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，充分發揮想象力，創作出各種形狀、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，創建好的三維模型也可拿到網上出售。只要有好的創意、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的機會，也是學生創業的一條有效的途徑。發展快的同學已經在校外建立了自己的創業基地，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打印創新創業項目的主要瓶頸。實踐證明，把領先的3D打印技術引進河北政法職業學院三維動畫設計專業的教學過程是一種非常有效的激發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現自己在建模過程中的問題并加以改正，培養了學生發現問題、分析問題和解決問題的能力，開發了學生的創新思維，點燃了學生的創業激情，有效提高了三維動畫設計專業的人才培養質量。
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