张华
摘 要：通过数字造型与3D打印在艺术设计教学中的重要意义，剖析数字化造型的类型以及与3D打印结合在设计教学领域的运用探究。得出此类应用更应侧重数字艺术在创新方面的探索与继承，而非仅仅停留在传统思维模式，同时这也是在市场中差异化优势的体现。而这一探究应用成功与否有赖于数字化造型方式的选择及教学实践的改革。
关键词：数字造型;艺术设计;教改;3D打印
中图分类号：G40文献标识码：A文章编号：2096-0905（2020）10-0-02
一、课题研究背景
（一）基于“互联网+”大学生创新创业大赛项目的拓展性教学改革
2015年，组织同学参加首届四川省“互联网+”大学生创新创业大赛，并通过“国际大学生设计作品交流平台与交易集市”的创意项目，在2016年1月份获得了省级铜奖。该创业计划的想法最初是基于以下两点：第一，信息化环境促进了当代大学生渴求能够有更专业的交流平台，并通过互联网连接工作室与市场进行协同;第二，这种以学生为主要对象的集实践创业与作品交流为一体的综合新平台，将有利于国内大学生有更平等机会与各种优质资源对接。[1]
然而，笔者在研究应用的过程中发现国外设计学生以计算机的工作方式是自下而上的进行设计，从而生成可供选择的多种类型，并通过3D打印进行精细化的研究;而国内大学生虽然也借助计算机进行辅助设计，但是大部分依然通过线性设计方式进行传统模式制作，对于传统艺术的传承也缺乏精细化的工具配合，往往流于纸面设计。因此，抓住机遇，有计划的分步进行教学改革显得尤为重要。
（二）信息化时代的加速促使创意设计教学手段的改革加速
工业时代往往通过设计数张图纸，进行各产业链的配合就能完成交接。信息化时代需要大量的数据，使得传统的设计方式无法完成高端物品的设计研发。我国政府发布的“中国制造2025”计划，明确了智能制造为主要发展方向，其本质上是信息化技术与制作业的深度融合。越是强调智能化、数字化、信息化，就越依赖于软件应用与数字制造的结合应用。因此，我们也从数字创意造型的应用方面与3D打印数字制造两方面进行结合实践。[2]
二、教改方案实施情况
3D打印与数字造型在艺术设计中的教改应用主要包含了研究内容，研究方法，以及研究成果几个方面。研究内容是目的，研究方法是手段，研究成果为下一步继续研究提供有利依据，从而可以系统的确立教改计划，为将来的创意智能化设计的教学教改打下坚实的基础。
（一）研究内容
该应用研究内容主要包含两个部分：第一，数字造型的创意与实践结合可以使设计思维产生变化，由原来的自上而下的设计方式转化为自下而上的设计方式，或者让两者有机结合。第二，数字艺术结构的研究内容有利于精细化的研究传统艺术的细节结构，从而使得传统以上的研究与传承能更有效地与数字化结合。
1.数字造型的创意与实践结合使得设计思维的引导产生根本性变化
所谓“自上而下”的设计，往往从一个抽象的层次开始定义出几种基本的设计元素，再逐渐增加细节的层次以及其他的设计元素。而“自下而上”的设计则始于细节再向一般性延伸，最后从细节之中生成对象以及基本类型。前者适合在对事物的认识和推理存在困难时， 进而通过简化方式， 去掉一些次要因素将复杂系统简单化， 以便能从认识上进行还原，比如从传统的设计图纸演绎出设计结果。而后者则可避免设计思维方式的简单、还原和机械的局限性， 能从整体上对事物的变化规律进行剖析， 最终找到事物的本质。但由于细节衍生与规律寻找需要借助计算机的大量演算，这种计算作为大脑运算方面能力的不足而进行智能深化并与其合作，从而也使得数字制造和3D打印的连接过程更加紧密，避免数据在传递、转译和表达过程中出现信息损失。[3]
2.数字艺术结构与传统艺术造型可进行对比研究，便于传统技艺的研究与传承。
3D打印与数字艺术造型的结合将现代数字技术用于艺术与传统文化的解读与再创作，用当代语言传递过去的信息，用技术的手段讲述文化的故事，挖掘出艺术与文化遗产的时代意义。
（二）研究方法、特色手段及创新成果
教改过程中一边通过调查数字平台的可行性，一边对其结果导向性进行分析，从而优化选择。另一方面，通过结合案例教学法、项目驱动法与虚拟仿真法定义课程设计任务书进行引导性、启发式教学，形成成果汇报总结。
1.数字平台调查研究与实验
数字平台主要分为作品交易平台与数字造型平台两类。
第一，目前国内外以3D打印数字作品交易为主的服务平台，主要有美国的Shapeways公司、3D systems公司的cubifycapture、新西兰的Ponoko 。国内有广东省工业设计中心、广州市文搏实业有限公司的D客商城、杭州先临快速成型技术有限公司设立的3D打印服务中心等等。但这些平台大多是面向企业或者个人消费者，而不是学生和高校。通过对比分析，D客商城更具优势条件，其一，他们可以资助大学搞科研。通过提供资金援助并与其建立永久合作;其二通过产学研结合，从中发现和形成新的研究方向， 开辟新的研究领域。扩大学生的知识视野， 使学生的主动性、创造性得到更好的发展。
第二，三维造型平台。目前市场主流的平台主要分为建筑、工业与影视类。前者有Rhino、Alias、Solidworks等侧重数据的提取并嵌套于施工图，后者如3dmax、C4D、Maya等侧重于视觉呈现并嵌套于数字媒体表现。
这些平台主要以多边形建模、雕刻细分建模，参数化建模、nurbs建模等为造型方式。而从设计思维的角度，我们将其分为适合自上而下和自下而上的两种建模思路。其中前者主要以多边形建模，nurbs建模方式为主，通过定义设计元素的基本细节，从而建立三角面、四边面确定造型趋势的走向，进一步确定形体的空间位置与面积。该方法对使用者的建模技能要求较高。但随着计算机性能的提升和软件的智能化，该方法对网格拓扑的限制越来越低，从而增加了更贴近传统艺术造型的数字雕刻模式。该方式更依赖设计者的美术造型基础，因此越来越适合艺术学院学生的需求。后者主要以参数化建模，程序化建模为主，从具体的细节逐渐延伸出对整个设计元素的思考，寻找规律进行对比调节，但其需要计算机很强的运算能力，也需要设计者对造物规律的深层次理解，例如对混沌、分形、干涉等自然现象的原理理解，并能将其转化为程序可认知的数学表达式，从而建立直观的视觉形象。
通过对比研究，我们选择了Cinema4D，简称C4D。该软件不仅拥有以上的优点，同时该软件的工作流程是以一种非线性的方式完成，大部分造型命令可以随时改变物体各个部分的顺序，而直观影响到运算的造型结果，这十分符合艺术设计中需要实时观察的设计需求。
2.不同设计领域实验应用对比及教学研究创新方法下的成果
该类型课程的实操性很强，很早便于学校的翻转课堂结合。通过课前的视频案例进行设计方法的引导与启发，并通过设定课前作业和任务点，与线上讨论，增加学生与不同单元的学习黏性;线下课堂则通过以项目为单位，建立课程设计任务书完成不同类型的实践，再通过建立模拟虚拟数字市场平台的方式，建立模拟结果。针对不同年级，分别从自下而上与自上而下两种基本思路进行教学实验。
2017级，以康养产品设计为项目驱动，通过自下而上的方式研究数字艺术与3D打印方式，研究传统艺术结构的可持续性。例如残障老人的传送装置设计，其中传送带的编织结构，由最初的十字形，演化成不规则三角形网格，再到泰森多边形，从舒适度与美观度上进行了大幅度提升。
2018级，以传统文化与当代结合的项目驱动，通过自上而下的方式研究数字艺术与3D打印方式，研究汉服文化与陈设艺术结合成汉服瓶的可能性。例如大鱼海棠瓶的设计中，瓶身的水纹通过二维数字纹理产生了不同于常规陶瓶纹路的多样可能性，完成了传统艺术雕刻到数字艺术雕刻的精准化，多样化提升。
在《教育创新创业改革与实践-3D打印在艺术设计学研产中的教学成果展示》画册中，许多同学的作品都以数字市场挂牌的形式，进行了呈现汇报。
三、结束语
3D打印与数字造型结合对于艺术设计有很大的启发作用。但与此同时，目前学校主要使用的桌面3D打印机的使用效率与材料类型还很有限。另外，数字造型工具的选择存在争议，这个问题主要是行业公司，技术发展与学生要为未来做好准备三者的矛盾。新技术带来的新思想，可以很快融合到高校中，却很难快速融合到行业中，其原因与学习成本，人员成本，市场配套资源都有密切关系。在未来的信息化社会，一名大学生从大一到大四，有可能经历从想象到现实的整个技术跨度。因此，我们在这方面的教改之路还任重而道远。
参考文献：
[1]延相东，苏晓毅.园林设计中的线性与非线性思维[J].西南林业大学学报（社会科学），2018，2（03）：54-57.
[2]朱炜.试析首饰参数化设计与3D打印技术的关系[J].科技创新与应用，2017（31）：115-116.
[3]刘雪梅，黄剑锋.面向教育的3D打印及其网络化交流平台的研究[J].中国工程机械学报，2015，13（01）：82-87.
