徐杰 劉菁

（武漢紡織大學(xué)紡織科學(xué)與工程學(xué)院 湖北·武漢 430200）

“服裝結(jié)構(gòu)設(shè)計”課程是紡織服裝類專業(yè)的主干課程，該課程教授的是如何將立體的服裝進行分解，并展開成二維平面，最終繪成紙樣以便于生產(chǎn)制造，以及其對偶過程，即通過調(diào)整紙樣結(jié)構(gòu)和參數(shù)會對服裝造成何種影響。課程的本質(zhì)是解決的是平面的面料與立體的服裝之間的對應(yīng)關(guān)系。

該課程教學(xué)過程中，主要以服裝平面結(jié)構(gòu)理論與紙樣繪制方法為出發(fā)點，逐步在學(xué)生的腦海中建立平面紙樣與立體服裝之間映射關(guān)系。但由于現(xiàn)有的課程教學(xué)過程中缺乏二維與三維之間的可視化轉(zhuǎn)化手法，導(dǎo)致部分學(xué)生難以理解平面結(jié)構(gòu)與最終成衣效果之間的對應(yīng)關(guān)系，從而降低教學(xué)效果，這種現(xiàn)象在眾多紡織服裝類院校中普遍存在。從另一方面來講，二維與三維可視化轉(zhuǎn)化手法的缺失，也增加了教師的講解難度，在教學(xué)過程中需結(jié)合更多的口述與手繪來進行闡述，且難以取得較好的效果，導(dǎo)致整體的教學(xué)效率降低。在教學(xué)過程中，部分老師會通過樣衣來進行講解，但由于樣衣已經(jīng)是一個完整的實體，無法展示制作過程，對學(xué)生理解映射關(guān)系所起到的作用依然有限。為了解決該問題，東華張文斌教授提出該類課程教學(xué)應(yīng)與立體剪裁相結(jié)合，鼓勵學(xué)生從實踐中理解二維至三維的轉(zhuǎn)換，增加直觀性，該方法是一種能夠顯著提升教學(xué)效果的有效方式，但有一定局限性，首先，該方法在實操中會涉及到課程的體系結(jié)構(gòu)調(diào)整，而這是一個系統(tǒng)工程。再者，非服裝專業(yè)類學(xué)生（例如紡織專業(yè)學(xué)生）選修此課程時，該類學(xué)生沒有足夠的立體剪裁的知識基礎(chǔ)和操作能力，導(dǎo)致難以推行。另一方面，在后疫情時代，從國家到院校進一步提升了網(wǎng)絡(luò)課程的重要性，而該方法難以應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)教學(xué)。

隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，虛擬仿真技術(shù)逐漸成熟，該技術(shù)是通過建立目標對象的可視化模型間接地還原對象實體特征，替代或減少在設(shè)計或研究過程中的對象實體，達到提效率，降成本，跨空間的效果。該技術(shù)的發(fā)展，為克服“服裝的結(jié)構(gòu)設(shè)計”課程教學(xué)中的上述難點提供了技術(shù)手段，同時也能夠適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)趨勢，因此，在本課程的教學(xué)改革中，我們借助服裝虛擬仿真技術(shù)，改進教學(xué)手段，提升教學(xué)效率。

1 計算機技術(shù)在服裝設(shè)計領(lǐng)域應(yīng)用的現(xiàn)狀與發(fā)展

計算機輔助設(shè)計（CAD）技術(shù)的發(fā)展一直推動著相關(guān)行業(yè)的變革。在服裝設(shè)計行業(yè)中，服裝紙樣設(shè)計已由最初的手繪逐步過渡到二維CAD繪圖，該技術(shù)重點解決了紙樣繪制過程中的繪制效率和繪圖精度問題，使得整體設(shè)計效率大幅提高。然而，服裝二維CAD并沒有解決圖樣是否正確以及能否達到預(yù)期效果的問題，該問題在實際操作中主要通過所繪制的紙樣來制作樣衣，觀察效果后調(diào)整紙樣，再制作樣衣并調(diào)整，這樣一個反復(fù)迭代的過程來解決，迭代次數(shù)越多，設(shè)計周期就越長，整體效率就越低。造成迭代次數(shù)較多的原因在于設(shè)計師無法通過紙樣在思維中準確地映射出立體服裝形態(tài)，這在本質(zhì)上與學(xué)生碰到的無法在腦海中映射紙樣與服裝關(guān)系的難點相似，只是程度不同。

隨著計算機技術(shù)的進一步發(fā)展，虛擬仿真技術(shù)的成熟為解決該問題提供了新的手段。該手段的實質(zhì)是通過計算機技術(shù)模擬服裝實體制作過程，將傳統(tǒng)的樣衣制作過程中的依據(jù)紙樣進行裁片，縫合，試穿過程轉(zhuǎn)為數(shù)字化處理，利用虛擬縫合技術(shù)將數(shù)字化樣片縫合，通過物理引擎模擬在數(shù)字化人臺上的試穿效果并可視化展示，解決了紙樣驗證過程中實體樣衣制作流程多，周期長的問題。正如前述，該技術(shù)所解決的產(chǎn)業(yè)界問題也是課堂教學(xué)中所面臨的問題，即在課堂教學(xué)中難以針對每一部分教學(xué)內(nèi)容實現(xiàn)服裝的實體制作過程，從而無法讓學(xué)生在思維中有效地形成紙樣到成衣的映射關(guān)系。因此，將服裝虛擬仿真技術(shù)引入課堂必然是一個有效的教學(xué)手段。

2 虛擬仿真技術(shù)在“服裝結(jié)構(gòu)設(shè)計”課程教學(xué)中的應(yīng)用

針對“服裝結(jié)構(gòu)設(shè)計”課程在我校紡織學(xué)院屬于選修類課程，且學(xué)生服裝設(shè)計基礎(chǔ)知識薄弱的現(xiàn)狀，為了使學(xué)生更好地理解服裝的結(jié)構(gòu)其與紙樣之間的映射關(guān)系，并提升學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，我們將虛擬仿真技術(shù)引入到該課程教學(xué)中。

圖1：本課程教學(xué)過程中所歸納出的知識難點

在該課程教學(xué)改革項目實施的過程中，我們首先從過往的教學(xué)過程中總結(jié)相關(guān)難點，由于本課程面向的是非服裝專業(yè)的學(xué)生，所以在難點總結(jié)時，會考慮到學(xué)生相關(guān)基礎(chǔ)知識的薄弱等問題，難點的選取相對于服裝專業(yè)的學(xué)生的課程更偏向于廣泛性和基礎(chǔ)性，所歸納的難點如圖1所示。

針對上述難點，我們首先根據(jù)教學(xué)內(nèi)容選定相應(yīng)款式，并用服裝二維CAD繪制對應(yīng)款式數(shù)字化紙樣或者直接選用已有的相關(guān)數(shù)字化紙樣，該工作主要為課堂教學(xué)工作和三維虛擬試衣做鋪墊。在每一件已繪制好的二維數(shù)字化紙樣基礎(chǔ)上，我們利用韓國 CLO三維虛擬試衣軟件對數(shù)字化紙樣在數(shù)字人臺上進行虛擬縫合，并利用其中的物理引擎模擬穿著效果。該過程能夠清晰的展示二維裁片之間的相互結(jié)合關(guān)系，以及在形成三維服裝過程中裁片立體化變形過程，同時也很好地表達了紙樣上的關(guān)鍵點與人體之間的對應(yīng)關(guān)系。另一方面，我們通過設(shè)置不同紙樣參數(shù)，并反復(fù)仿真，從而展現(xiàn)了關(guān)鍵設(shè)計參數(shù)調(diào)整所導(dǎo)致設(shè)計效果的差異，使同學(xué)對各種紙樣的內(nèi)涵理解更加深刻。我們在備課過程中，會對上述仿真過程結(jié)合講解需求進行視圖調(diào)整，使同學(xué)能以最清晰的視角了解相關(guān)內(nèi)容，并進行錄制或?qū)﹃P(guān)鍵步驟進行截圖，將該信息插入到教學(xué)過程中，使學(xué)生理能教容易的理解相關(guān)內(nèi)容。

我們以教學(xué)中的難點插肩袖為例來講解虛擬仿真在本課程教學(xué)中的應(yīng)用過程。在過往教學(xué)中，由于插肩袖紙樣（如圖2（a））在空間上需進行較大變形才能形成最終成衣效果（如圖2（c）），兩者之間在視覺上有較大差異。因此，非服裝專業(yè)學(xué)生很難理解插肩袖的紙樣為什么是如此形狀，以及與前后衣片如何對應(yīng)。我們通過對縫合過程虛擬仿真，將袖山弧與袖窿線的對縫關(guān)系展示出來（如圖2（b）），并結(jié)合簡單的講解，學(xué)生便能夠很容易理解相關(guān)結(jié)構(gòu)。

圖2：教學(xué)案例-插肩袖

3 教學(xué)效果調(diào)查

為了驗證本課程教學(xué)改革效果，本課題組向已上完相關(guān)課程的3個教學(xué)班共82名學(xué)生中發(fā)出調(diào)查問卷。問卷設(shè)計了3個單項選擇問題及1項評分題，包括：（1）通過看現(xiàn)有相關(guān)教材及參考書，你是否認為服裝結(jié)構(gòu)原理及相關(guān)紙樣容易理解？（2）相較于書上理論結(jié)合平面圖或手繪圖的展示方法，通過三維虛擬仿真展示是否讓人更容易理解結(jié)構(gòu)原理？（3）你是否認為在傳統(tǒng)的教學(xué)手段基礎(chǔ)上加上三維虛擬仿真方法，已經(jīng)足夠讓你了解教材上所提及的服裝基本結(jié)構(gòu)原理？（4）請評價你對本課程教學(xué)內(nèi)容與方法的滿意程度，0分—非常不滿意；1分—不滿意；2分—僅合格；3分—基本滿意；4分—滿意；5分—非常滿意。

此次調(diào)查共回收問卷56份，結(jié)果表明：其中13名學(xué)生（約占回收問卷總數(shù)23%）認為通過看書可以理解服裝結(jié)構(gòu)原理，其余學(xué)生均表示僅通過看書難以相關(guān)內(nèi)容；100%的學(xué)生認為通過三維虛擬展示更讓人更容易理解結(jié)構(gòu)原理；53名學(xué)生（約占回收問卷總數(shù)95%）的學(xué)生認為在傳統(tǒng)的教學(xué)手段基礎(chǔ)上加上三維虛擬仿真方法，已經(jīng)足夠理解教材上所提及的服裝基本結(jié)構(gòu)原理。針對整個課程的教學(xué)滿意度，其中14名學(xué)生給出了4分（滿意），42名學(xué)生給出了5分（非常滿意），平均得分4.75分。該項調(diào)查結(jié)構(gòu)表明，將虛擬仿真技術(shù)引入“服裝結(jié)構(gòu)設(shè)計”課程中的確起到了幫助學(xué)生理解教學(xué)內(nèi)容的作用，并且學(xué)生對該教學(xué)方法具有較高滿意度。

4 結(jié)語

現(xiàn)有“服裝結(jié)構(gòu)設(shè)計”課程的教學(xué)難點是難以可視化的建立二維紙樣與三維服裝之間映射關(guān)系，通過將虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用于“服裝結(jié)構(gòu)設(shè)計”課程教學(xué)中，學(xué)生能更好地理解平面結(jié)構(gòu)與立體成衣之間的映射關(guān)系，并更容易理解成衣結(jié)構(gòu)與參數(shù)的內(nèi)涵，大幅提升了學(xué)習(xí)效率與學(xué)習(xí)興趣。在后續(xù)課程教學(xué)持續(xù)改進過程中，我們力將虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用于該課程中所用能夠進行仿真的知識點，進一步提升教學(xué)效果。