3D打印與藝術融合對促進學生創新實踐能力提升的影響

朱繼娟 顧衛

摘? 要 將3D打印技術與藝術融合，構建貼近學生生活又富有創意的3D藝術作品，確是一個值得嘗試的創新實踐活動，既可以鞏固學生所學的知識與技能，更可以培養學生學以致用和創新實踐能力。以指導學生自制學校LOGO標牌為例，簡要介紹其培育過程。

關鍵詞 3D打印;創新思維;LOGO標牌;實踐課程

中圖分類號：G635.5? ? 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2019）03-0100-03

1 引言

“所見即所得，所想即所得”的3D打印技術，可以讓人們的想象變成現實。蘇州市第三十中學是蘇州古城區中一所生源96%為外來務工子女的公辦初中，從2017年開始將3D打印納入學校實踐課程學習之后，學生會用所學到的3D打印技術制作出創新的作品嗎？為此，筆者進行了嘗試，指導學生運用所學知識通過平面模仿、立體轉化、工藝創新等探究歷程，使其基本達到預期目標。2018年9月，在蘇州市第二屆青少年科技節系列活動之“我愛3D”創新模型設計比賽中，學生不畏強手、勇于拼搏，攬獲初中組團體一、二等獎，四位比賽選手均獲得市教育局、市科協等主辦單位的表彰。在此，筆者以制作具有個性化藝術特征的學校LOGO標牌為例，簡要敘述培育學生創新思維能力成長的過程。

2 創意啟動：貼近生活選方案，轉化思維謀創新

眾所周知，從模仿書本實例，到獨立思考創制出3D作品，是一個知識從認識到掌握再到會運用的思維轉化過程。2018年8月1日是蘇州市第三十中學建校48周年紀念日，為此，筆者利用這一契機，從年初新學期開學始，便在3D實踐課程上發出“我愛3D，給母校獻厚禮”的倡議，廣大學生聞訊后紛紛響應，各式各樣的3D方案先后出爐，而創制一個嶄新的學校立體LOGO標牌是呼聲最高的方案。

在教師幫助下，學生找來學校LOGO圖紙（圖1），運用所學過的123D Design軟件進行建模并生成STL格式文件，經過用MPrint軟件編譯，把3D打印機能識別的X3G文件存入打印機SD卡中，通過3D打印機春蠶吐絲般的層層打印，一個與圖紙相近似的3D模型（圖2）便呈現在大家面前。學生看著運用3D打印技術首創出的3D作品，一股成就感與自豪感油然升起，自主創制的自信心也更加充足。

如何讓創制出的作品更逼真、更漂亮、更豐富多彩呢？學生看著首創的3D作品模型開始思考。圍繞3D校牌創制，大家查資料閱書本做試驗，各類新創意、新點子源源不斷地涌現出來。創新思維的星星之火被點燃，從認識3D到思創3D，學生翻開學以致用、創新研發的新篇章。

3 奇思妙想：激勵創思無邊限，美觀實用硬道理

參照學校LOGO圖紙創制出首個3D學校LOGO標牌之后，學生發現作品似乎不怎么美觀，包含的內容似乎還不夠全。為此，改造原作品的欲望徒然升起，學生的新創意之旅開始了。

有位學習小組的學生率先做了嘗試，在原創設作品的外圍增加一圈中英文校名，在文字中間和校牌中央分別添加郵箱、樹葉和小蝴蝶圖案，寓意常聯系、綠色校園、環保校園之意。經建模后打印出的校牌看著效果不錯，還增添了幾分童趣（詳見圖3和圖4）。

該學生的創新作品使學校LOGO標牌的內容變得豐富起來，也啟發了伙伴們擺脫原圖束縛而去大膽設想的思路。如班上有幾位學生在你一言我一語的討論之后，創制出自己的新設計作品，使得校牌又有了新的展示方式（如圖5和圖6所示）。這樣設計之后，使校牌更漂亮了。

4 探索新技：3D與藝術融合，打印與技法謀新

創新“魔盒”被打開，不滿足現有成效的學生又想到讓3D打印的校牌作品在顏色方面來點兒革新，變單一為多彩，創制出更“美麗”的作品。然而一般的3D打印機通常只能打印單一色彩的作品，如MBot Grid II+ 3D打印機，要實現多色化校牌，該如何做呢？

在教師啟發引導下，學生不再局限于在電腦上建模、設計，圍繞3D打印機運用動起腦筋。受美術課上學習過的一些知識與技能的影響，學生提出不少解決的新辦法，如著色法、嵌套法、粘貼法等。學生經過試驗和制作工藝上的改進，最終擬定六種新技法，并逐一應用到各自設計的作品中去。

1）嵌套法。這個方法的創意來源于拼圖，學生在設計時會分出底板和每個零部件，底板上嚴格根據每個零部件的大小開好孔。最終所有對象打印好后，一個一個的部件嵌進底板的孔中。這樣的好處是不同顏色的部件可以分開打，每個部件可以用不同的顏色，最終組合在一起，構成一個完整的彩色作品（圖7）。

2）粘貼法。有的學生覺得嵌套法麻煩，因孔的大小較難把握，經過大家研討，又提出用AB膠粘貼的方式。這種方法的好處是不用在底板上開孔，也就不用擔心打印出的作品部件孔大或者孔小的問題，每個部件打印好之后，用膠粘一下就可以。這種方法經過反復多次實踐之后發現，確實可行且方便、實用，如圖8所示。

3）紐扣法。在底板和零部件上開個孔，打印好之后用細線縫起來，就跟在底板上釘紐扣一樣。這種方式可以不用膠粘，只是孔的位置一定要事先設計確定好。

4）換線法，即在3D打印機工作的時候，等打印到適當位置時，把原本3D打印機上的打印材料PLA線剪斷，換上其他顏色的PLA線接上，這樣可以讓作品的顏色一層一層地有變化。經實驗，確實讓校牌的底板與上面的圖案顏色被鮮明地區分開來，使整個作品對比更鮮明，造型更突出，如圖9所示。

5）亂線法。這種方法是在換線法的基礎上提出的，即在3D打印之前，把需用的各色打印耗材線依照構建的模型一段一段地事先計算好并依序一一融接好，構成一圈五顏六色的PLA線材，供3D打印機使用。

6）涂色法。這也是一些學習小組最常采用的方法，即對打印出的3D作品涂上相應的色彩;也有的是對上述方法運用中還有些較難做出的地方直接用涂顏料來處理，如郵箱、樹葉、蝴蝶等小模型的著色，不失為一種美化作品、解決問題的好思路。

5 結語

圍繞3D學校LOGO標牌的制作，筆者引導學生運用所學的3D打印技能進行藝術化再創作，通過一次又一次的技能、技法、工藝方面的改進，一次又一次地提出問題、思考問題、解決問題的實踐，使得學生的創新思維能力在實踐中不斷獲得鍛煉和體驗，不僅夯實了學生所學的知識與技能，更是結合實例培養了學生發現問題、分析問題、解決問題的能力。實踐證明，只要引導方法恰當，學生所蘊藏的創新潛能定能被極大地挖掘出來，而且實踐中所獲得的每一次成效更能堅定他們繼續創新、深入探究學習的信心。可以相信，這種被培育出的創新思維能力不僅能在3D打印實踐中獲得體現，也定會影響學生對其他學科知識的學習，甚至是一生的成長。■