王孿琤+袁莎莎

摘 要：3D打印技術(shù)是現(xiàn)在的一個流行用語，它出現(xiàn)在人們生活的各個方面，影響著人們觀察世界、認(rèn)知世界的種種想法和行為，并且它對大學(xué)教學(xué)也產(chǎn)生了一定的影響。在課改的過程中，將3D打印技術(shù)運(yùn)用到人機(jī)工學(xué)的學(xué)習(xí)中，有利于擴(kuò)充和豐富課程的內(nèi)容、對未來設(shè)計的各方面產(chǎn)生影響，讓學(xué)生擁有更清晰、更真切的認(rèn)知和體驗。此外，由于3D打印技術(shù)本身就是一項重大的設(shè)計改革，作為未來要成為設(shè)計師的各位同學(xué)，更早地接觸這種技術(shù)并運(yùn)用于設(shè)計中是非常有必要的。

關(guān)鍵詞：3D打印技術(shù)；人機(jī)工程；設(shè)計創(chuàng)新；教學(xué)改革

在教育部頒發(fā)的《全國普通高等學(xué)校公共藝術(shù)課程指導(dǎo)方案》中，提到了“了解、吸納中外優(yōu)秀的藝術(shù)成果，理解并尊重多元文化，發(fā)展形象思維，培養(yǎng)創(chuàng)新精神和實踐能力”等的要求。并且，人機(jī)工程學(xué)作為一切公共藝術(shù)課程的基礎(chǔ)學(xué)科，是與人相關(guān)的科學(xué)信息在對對象、體系和環(huán)境進(jìn)行設(shè)計中的應(yīng)用，它涉及人類生活的方方面面，理想的設(shè)計應(yīng)當(dāng)在工作體系、運(yùn)動、休閑、健康和安全等諸多方面充分體現(xiàn)人機(jī)工程學(xué)的原理。隨著全球一體化的發(fā)展，民俗、文化、科技、經(jīng)濟(jì)等方面越來越多地進(jìn)行了撞擊和融合，由此也帶來了更多新的技術(shù)與觀念。3D打印技術(shù)是創(chuàng)新技術(shù)的產(chǎn)物，它作為對未來生活具有顛覆性作用的科技創(chuàng)新產(chǎn)品，同樣在人機(jī)工程學(xué)中起到了非常重要的作用。

3D打?。▽W(xué)名“增材制造”），就是從毫米級的微細(xì)粉末開始，通過逐層累積的方式制造出立體的物體。它的研發(fā)大大縮短了產(chǎn)品的研制周期，節(jié)約了成本，提高了生產(chǎn)率，被多領(lǐng)域、行業(yè)引入并運(yùn)用，如醫(yī)療、建筑、交通、工業(yè)產(chǎn)品、消費(fèi)品、航天航空、文化創(chuàng)意、文物保護(hù)等。這為全球科技的進(jìn)步發(fā)展作出了極大的貢獻(xiàn)，相信在不久的將來，3D技術(shù)會逐步普及、進(jìn)入家庭，為人類的生活帶來更多驚喜。

3D打印技術(shù)作為當(dāng)今社會的尖端科技還有一個很大的潛力，即教育，而中國傳統(tǒng)文化對教育是非常重視的。作為高校教師，有義務(wù)和責(zé)任不再只限于理論講解，而是要大量地運(yùn)用理論聯(lián)系實際，只有這樣才能更好地培養(yǎng)出應(yīng)用型人才。提到“實踐教學(xué)”，其實際上只是提高應(yīng)用型教學(xué)質(zhì)量的輔助手段，要想真正提高應(yīng)用型教學(xué)的質(zhì)量，關(guān)鍵還是要提高課堂教學(xué)應(yīng)用的品質(zhì)。比如，本科生是最富有創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力與活力的社會群體，我們應(yīng)該提高大學(xué)生的專業(yè)創(chuàng)新能力，逐步實現(xiàn)大學(xué)生專業(yè)學(xué)習(xí)從以教師“灌輸、傳授”為主向以學(xué)生“內(nèi)化、運(yùn)用”為主的轉(zhuǎn)型，而3D打印技術(shù)為我們提供了這個絕佳條件。一是作為提高教學(xué)成果的載體，3D技術(shù)可以讓學(xué)生繪制的草圖在直觀的視覺、知覺上的效果得以增強(qiáng)，提高作品的合理性與美觀性，使其可以在常規(guī)圖紙上（如形體的結(jié)構(gòu)比例）、細(xì)節(jié)微部適宜度的把握上有更好的空間掌控能力；把繁瑣的圖紙線條轉(zhuǎn)化為簡單的視覺成品，提高學(xué)生把握空間邏輯性的能力，使學(xué)生對作品形成直觀的觀察和認(rèn)識，從而便于深入修改等。二是增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的自信心，激發(fā)創(chuàng)造力。3D打印可以快速展現(xiàn)創(chuàng)意方案，人機(jī)工程學(xué)課程本身就是一個邊緣學(xué)科，所謂邊緣學(xué)科不是說它冷門，恰恰相反，邊緣學(xué)科與兩種或兩種以上不同領(lǐng)域的知識體系有著密切的聯(lián)系，并借助它們的成果而發(fā)展起來的綜合性科學(xué)門類。對于環(huán)境藝術(shù)設(shè)計專業(yè)來說，人機(jī)工學(xué)課程是一個基本學(xué)科，加之要想快速地印證方案的合理性等其他問題，除了使用平面推敲的手法外，使用更直觀、更快捷的三維圖像并加以研究，會帶來更好的效果。3D打印技術(shù)與傳統(tǒng)的造型手法完全不同，是一種“失控”的設(shè)計狀態(tài)，不僅可以實現(xiàn)完全自由的設(shè)計，還可以制造出以往連電腦建模都難以實現(xiàn)的設(shè)計方案，充滿未知的驚喜感，并且還可以讓我們真實地觸摸到和感受到。在這個過程中，我們與方案之間的相互作用會更加明顯，這是一種全新的學(xué)習(xí)體驗，能夠?qū)?gòu)思變?yōu)楝F(xiàn)實，學(xué)生也可近距離地觸摸自己的方案成品，從而激發(fā)其對于作品的完美追求，愿意花更多的時間去學(xué)習(xí)、探索，在潛移默化中成為學(xué)習(xí)的主動方，在提高學(xué)習(xí)興趣的同時增強(qiáng)了創(chuàng)作的熱情。三是3D打印技術(shù)可以使用不同材料進(jìn)行打印，如PLA、樹脂、金屬粉末、Poly Wood等，這為學(xué)生的研究設(shè)計方案提供了更多的可能性。學(xué)生可以在不同材料的選擇和比較中設(shè)計出更合心意的方案，從而提高課程專業(yè)整體水平。四是3D打印技術(shù)有助于制作教學(xué)輔助模型，特別是在人機(jī)工程學(xué)的教學(xué)過程中，教師多采用幻燈片講解法，學(xué)生只能從圖片和文字中去了解知識，并不能親身感受，并且學(xué)習(xí)資料是枯燥的、抽象的，不利于學(xué)生進(jìn)行認(rèn)知，同時也不利于培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維。對此，就需要將其轉(zhuǎn)化成具體的、形象的。眾所周知，知識是在實踐中不斷地進(jìn)行否定與肯定而發(fā)展的，這就需要我們具有開拓精神。3D打印技術(shù)可以把課堂上單一的畫面轉(zhuǎn)化為生動的場景或?qū)嵲诘漠a(chǎn)品，不僅能夠加深學(xué)生對理論知識要點(diǎn)的理解，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，還能豐富教師的教學(xué)手段。因此，將3D打印技術(shù)作為人機(jī)工程學(xué)的教學(xué)資源顯得尤為重要。

在人機(jī)課堂的教學(xué)中，本文將重點(diǎn)放在了對殘疾人使用的衛(wèi)生間潔具的研究上。其之所以成為此次課改的重點(diǎn)研究的對象，是它針對的人群比較特殊。這樣涉及的人機(jī)問題就會要求學(xué)生更多地考慮：首先是創(chuàng)意的暢想。一是心中有把尺。對于尺寸的敏感度，是作為環(huán)境藝術(shù)設(shè)計專業(yè)學(xué)生的看家本領(lǐng)，尤其是要熟記各類家具的尺寸數(shù)值。在做到心中有尺的同時就要考慮如何運(yùn)用好這把尺，充分結(jié)合課題的特殊性，即衛(wèi)生間潔具的尺寸如何適用上肢殘障或者下肢殘障的人群。對于環(huán)境藝術(shù)設(shè)計師來說，熟記各類尺寸是基本能力，一個衛(wèi)生間的長、寬、高是多少，以及一個使用輪椅或拄拐的人士要用多少空間，包括其使用、轉(zhuǎn)身的空間等都需要進(jìn)行精確的尺寸核算。采用3D技術(shù)打印出來的模型正是這種二維圖紙的體現(xiàn)，其在比例上的直觀表達(dá)可以讓同學(xué)們對于尺寸問題牢記在心。二是造型設(shè)計的實用性與美觀性。在滿足基本功能尺度的基礎(chǔ)上進(jìn)行造型設(shè)計，學(xué)生在調(diào)研測量和資料收集的基礎(chǔ)之上提出各自的想法，畫出草圖并進(jìn)行討論。比如，殘疾人使用的呼叫器的高度是250mm高好，還是400mm高好；面盆的盆檐弧形造型是否既美觀又符合人體使用的要求等。類似這樣的討論有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，拓寬其思路，從而發(fā)掘更多的設(shè)計靈感，使其真正體會到設(shè)計的本源。此外，3D打印的首要功效就是讓學(xué)生更真實地體會到自己所做的設(shè)計是什么樣的，因為圖紙是二維的表達(dá)，只有長與寬。要求學(xué)生在自己繪制的CAD基礎(chǔ)上利用3D Max、Maya、犀牛（Rhino）、Blender，還有簡單一些的Z Brush等三維建模軟件構(gòu)建三維模型，切實將平面圖轉(zhuǎn)化為3D效果圖，再根據(jù)3D立體圖進(jìn)行局部效果的修改，最終達(dá)到自己滿意的效果；再通過STL文件格式的數(shù)據(jù)文件支持，輸入模型數(shù)值，選擇匹配的打印介質(zhì)和打印機(jī)參數(shù)后快速地呈現(xiàn)三維實體。隨后，還需要對其進(jìn)行后期處理，如去支撐，很多模型會有支撐；將模型打磨拋光等。這樣，一件3D打印作品才完成了，其不僅能很好地表達(dá)設(shè)計者的意圖，促使設(shè)計者更好地體會自己的設(shè)計、真切地研究設(shè)計的優(yōu)點(diǎn)與不足。整個過程都需要學(xué)生的全程參與和實踐，讓學(xué)生在“學(xué)中做，做中學(xué)”，體會學(xué)習(xí)的樂趣。再者，快速打印的3D效果可以及時給出課程反饋，讓學(xué)生在與教師的交流中更好地表達(dá)自己的主要意圖（圖1、圖2、圖3均為學(xué)生的課堂作業(yè)）。

在人機(jī)工程學(xué)課程中引入3D打印技術(shù)是非常有必要的，其有利于學(xué)生接觸新事物，不斷地拓寬眼界，培養(yǎng)創(chuàng)新思維與提高自身的專業(yè)能力。對于教師而言，其更要與時俱進(jìn)，時刻關(guān)注新思維、新技術(shù)。3D打印技術(shù)在教學(xué)上的前驅(qū)性作用是有目共睹的，但在教學(xué)實施的過程中也會遇到諸多困難，如打印的材料的價格比較昂貴，若每門專業(yè)課作品都采用3D打印技術(shù)，以學(xué)生正常的經(jīng)濟(jì)能力來說是很難支付得起的。并且，一般的打印機(jī)精度不高，學(xué)生在后期還需要花一定的時間進(jìn)行工藝處理。因此，隨著3D打印技術(shù)的普及，筆者希望可以更多地降低材料的成本，增加材料的類型，提高3D打印的精確度與速度，增設(shè)更多3D打印的功能部件。只有這樣，其才能更好地為教學(xué)服務(wù)，真正成為環(huán)境藝術(shù)設(shè)計專業(yè)必備的專業(yè)手段之一。

參考文獻(xiàn)：

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