杜 磊，王來(lái)力，朱海峰，劉 正，鄒奉元

(浙江理工大學(xué) a.服裝設(shè)計(jì)國(guó)家級(jí)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心;b.服裝國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心; c.服裝學(xué)院, 浙江 杭州 310018)

“新工科”建設(shè)是以創(chuàng)新型、綜合化、全周期、開(kāi)放式工程人才培養(yǎng)為理念，以全面踐行“以學(xué)生為中心、產(chǎn)出導(dǎo)向教育”質(zhì)量理念，對(duì)高校人才培養(yǎng)提出了新的挑戰(zhàn)[1]。實(shí)驗(yàn)教學(xué)是人才培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)，對(duì)提高學(xué)生解決復(fù)雜工程問(wèn)題的創(chuàng)新意識(shí)、實(shí)踐操作能力具有決定性作用[2]。虛擬仿真方法的引入可彌補(bǔ)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的不足，有效地將現(xiàn)代信息技術(shù)融入傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，拓展實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的廣度和深度，提升實(shí)驗(yàn)教學(xué)的質(zhì)量和水平[3]。成衣工業(yè)化生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)課程受到硬件條件及時(shí)空的制約，導(dǎo)致學(xué)生在學(xué)習(xí)中難以對(duì)全流程進(jìn)行實(shí)踐操作。我校(浙江理工大學(xué))服裝學(xué)院結(jié)合課堂教學(xué)，依據(jù)“虛實(shí)結(jié)合、以虛補(bǔ)實(shí)”的原則，按照OBE教學(xué)理念，運(yùn)用虛擬仿真等技術(shù)創(chuàng)建虛擬場(chǎng)景，將理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)深度融合，實(shí)現(xiàn)理論教學(xué)形象化，實(shí)驗(yàn)教學(xué)可推理化，“理論—仿真—實(shí)驗(yàn)”一體化，將理論問(wèn)題展示得更加形象，讓學(xué)生理解得更加透徹，有效提高了成衣工業(yè)化生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)效果和人才培養(yǎng)質(zhì)量[4]。

一、 “現(xiàn)代成衣生產(chǎn)工藝”虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)建設(shè)目的

時(shí)尚產(chǎn)業(yè)是滿足人民群眾對(duì)美好生活向往的產(chǎn)業(yè)，服裝產(chǎn)業(yè)是時(shí)尚產(chǎn)業(yè)的重點(diǎn)發(fā)展領(lǐng)域，創(chuàng)新服裝專業(yè)人才培養(yǎng)模式是推動(dòng)時(shí)尚產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要舉措?！俺梢鹿に噷W(xué)”是服裝專業(yè)人才培養(yǎng)的核心課程，由于成衣的工業(yè)化生產(chǎn)流程長(zhǎng)、工序多且復(fù)雜、生產(chǎn)設(shè)備多且占地面積大，在課程教學(xué)中學(xué)生難以進(jìn)行全流程實(shí)踐操作，導(dǎo)致學(xué)生對(duì)該部分理解不夠深入透徹?；诖?，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)運(yùn)而生。我?！艾F(xiàn)代成衣生產(chǎn)工藝”虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)建設(shè)以培養(yǎng)具有自主學(xué)習(xí)能力和專業(yè)實(shí)踐能力的創(chuàng)新應(yīng)用型人才為目標(biāo)，依據(jù)“虛實(shí)結(jié)合、以虛補(bǔ)實(shí)”的原則，以典型成衣產(chǎn)品為切入點(diǎn)，貫穿成衣模塊化生產(chǎn)工藝全流程。采用3D建模、虛擬仿真、人機(jī)交互等技術(shù)，自主研發(fā)成衣模塊化生產(chǎn)工藝虛擬仿真實(shí)驗(yàn)，通過(guò)模擬成衣工業(yè)化生產(chǎn)全流程，讓學(xué)生系統(tǒng)掌握成衣生產(chǎn)核心模塊和關(guān)鍵工藝技術(shù)，培養(yǎng)學(xué)生分析和解決成衣工藝技術(shù)問(wèn)題的能力和創(chuàng)新意識(shí)。

二、 “現(xiàn)代成衣生產(chǎn)工藝”虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)的設(shè)計(jì)思路

“新工科”背景下虛擬仿真課程設(shè)計(jì)是基于課堂教學(xué)的延伸，在整體設(shè)計(jì)上充分考慮到學(xué)生對(duì)內(nèi)在原理的理解和實(shí)踐操作層面的探索[5]?！艾F(xiàn)代成衣生產(chǎn)工藝”虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)目的就是讓學(xué)生理解并掌握成衣工業(yè)化生產(chǎn)的全流程工藝技術(shù)，分析和解決成衣工藝過(guò)程中可能出現(xiàn)的技術(shù)問(wèn)題。同時(shí)充分考慮到學(xué)生的參與深度和沉浸式體驗(yàn)，讓學(xué)生在類似游戲的場(chǎng)景中，以主角視角完成對(duì)“現(xiàn)代成衣生產(chǎn)工藝”全流程的交互學(xué)習(xí)。設(shè)計(jì)思路為：構(gòu)建“理論—仿真—實(shí)驗(yàn)”一體化框架，基于現(xiàn)代成衣生產(chǎn)工藝流程，要求學(xué)生在虛擬環(huán)境下通過(guò)資料、模型、視頻進(jìn)行認(rèn)知學(xué)習(xí)，并設(shè)置可操作的交互性實(shí)驗(yàn)，促進(jìn)學(xué)生掌握成衣模塊化生產(chǎn)工藝；同時(shí)根據(jù)學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作情況進(jìn)行測(cè)評(píng)，在測(cè)評(píng)后對(duì)實(shí)驗(yàn)操作進(jìn)行解析，使學(xué)生鞏固學(xué)習(xí)成效。

“現(xiàn)代成衣生產(chǎn)工藝”虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)的整體架構(gòu)如圖1所示，主要包括生產(chǎn)準(zhǔn)備工程、裁剪工程、黏合工程、縫制工程、整理包裝工程。在各工程中，對(duì)于比較抽象或者平時(shí)學(xué)生不易注意到的加工過(guò)程和技術(shù)細(xì)節(jié)以模塊化的形式充分展示。例如通過(guò)成衣縫制部位的深入分析，可選擇匹配的縫型種類和線跡類別進(jìn)行成衣的虛擬縫制，并觀察縫制效果，加強(qiáng)對(duì)成衣縫制工藝知識(shí)的掌握。但虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)的真正意義不僅僅是展示，而是讓學(xué)生能夠更多地參與解決復(fù)雜工程問(wèn)題，使他們?cè)诔梢律a(chǎn)的流程中從工程師的角度針對(duì)不同成衣產(chǎn)品進(jìn)行工藝流程設(shè)計(jì)和生產(chǎn)模塊工藝技術(shù)參數(shù)選擇，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，強(qiáng)化教學(xué)效果。

圖1 “現(xiàn)代成衣生產(chǎn)工藝”虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)的整體架構(gòu)

三、 “現(xiàn)代成衣生產(chǎn)工藝”虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)施

成衣工業(yè)化生產(chǎn)加工包括生產(chǎn)準(zhǔn)備工程、裁剪工程、黏合工程、縫制工程、整理包裝工程，每個(gè)工程又包括多個(gè)工序和多種生產(chǎn)工藝技術(shù)，工藝流程復(fù)雜。該實(shí)驗(yàn)教學(xué)通過(guò)虛擬仿真技術(shù)，對(duì)生產(chǎn)工藝流程、生產(chǎn)工序和生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行3D模擬，全方位再現(xiàn)典型成衣產(chǎn)品(如襯衫、裙裝、西服等)的工業(yè)化生產(chǎn)真實(shí)場(chǎng)景。同時(shí)重點(diǎn)構(gòu)建邏輯關(guān)系，使學(xué)生在交互體驗(yàn)中通過(guò)對(duì)生產(chǎn)工藝關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)進(jìn)行選擇、仿真，掌握典型成衣產(chǎn)品模塊化生產(chǎn)工藝，進(jìn)而深入理解課程教學(xué)中的原理性知識(shí)和復(fù)雜工程問(wèn)題[6]。

1. 生產(chǎn)準(zhǔn)備工程

生產(chǎn)準(zhǔn)備工程是成衣生產(chǎn)流程的起點(diǎn)，是做好整個(gè)成衣生產(chǎn)工作的基礎(chǔ)，關(guān)系到生產(chǎn)中的裁剪、黏合、縫制、整燙一系列后續(xù)工作能否順暢地進(jìn)行。首先在材料選擇時(shí)就把材料的配用原則作為一個(gè)考察點(diǎn)。學(xué)生在選擇面輔料等時(shí)，要充分考慮材料、質(zhì)感、色彩等的配伍關(guān)系。其次是前期選擇與后續(xù)加工參數(shù)的關(guān)聯(lián)性。不同材料和不同結(jié)構(gòu)參數(shù)的面料，其性能如縮水率、熱縮率、耐熱度、強(qiáng)度、手感、質(zhì)感等各不相同，這些性能均會(huì)對(duì)服裝造型、形態(tài)穩(wěn)定性以及服裝加工工藝參數(shù)有較大的影響，需要慎重選擇。

2. 裁剪工程

裁剪也是成衣生產(chǎn)的基礎(chǔ)性工作，它不僅直接影響成衣質(zhì)量，而且決定著用料的消耗，從而直接影響成衣生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益。在裁剪工程中，學(xué)生要合理制訂裁剪方案，根據(jù)服裝款式、面料性能選擇合適的鋪料和排料方式。如學(xué)生在制訂裁剪方案時(shí)，要根據(jù)生產(chǎn)條件和經(jīng)濟(jì)效益等因素考慮裁剪床數(shù)、每床層數(shù)、不同規(guī)格搭配以及每床各規(guī)格件數(shù)；又如學(xué)生前期對(duì)于款式是否對(duì)稱、面料是否為倒順花的選擇，都會(huì)影響到后續(xù)排料和鋪料。這里如果選擇錯(cuò)誤，系統(tǒng)不予提示，而是直接進(jìn)行下去，造成較大的生產(chǎn)錯(cuò)誤和經(jīng)濟(jì)損失，讓學(xué)生能夠更加深刻地記憶知識(shí)點(diǎn)，在日后的學(xué)習(xí)和工作中更加慎重地選擇各項(xiàng)工藝參數(shù)(如圖2所示)。

圖2 材料選擇、鋪料方式和排料方式配伍

3. 黏合工程

對(duì)于黏合工程，學(xué)生通過(guò)內(nèi)容提要掌握黏合機(jī)理、工藝參數(shù)的確定以及黏合襯的配伍與選用。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，學(xué)生首先要根據(jù)所選定的面料來(lái)選配合適的黏合襯，并確定匹配的黏合工藝參數(shù)(溫度、壓力、時(shí)間)，同時(shí)還要根據(jù)款式確定用襯的位置。在此階段可以導(dǎo)入黏合機(jī)理和剝離強(qiáng)力測(cè)試視頻，以加深學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解(如圖3所示)。

圖3 黏合工藝參數(shù)及黏合襯剝離強(qiáng)力測(cè)試

4. 縫制工程

在縫制工程實(shí)驗(yàn)中，可以對(duì)選定成衣進(jìn)行縫制工序分析。通過(guò)線跡形成動(dòng)畫分析不同的線跡類型，選擇匹配的線跡。通過(guò)縫型形成動(dòng)畫分析不同的縫型類別，選擇匹配的縫型，并進(jìn)行虛擬縫制。從多個(gè)角度虛擬重現(xiàn)各類線跡和縫型的縫制細(xì)節(jié)，以加深學(xué)生對(duì)其形成原理和適用范圍的理解。在交互環(huán)節(jié)，重點(diǎn)考察學(xué)生根據(jù)成衣不同部位縫口特點(diǎn)選擇線跡和縫型的能力。最后，還可分析影響縫口強(qiáng)度的因素，根據(jù)前期基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)所建立的縫口多因素模型預(yù)測(cè)所選參數(shù)的縫口強(qiáng)度(如圖4所示)。

圖4 虛擬縫制演示及縫口強(qiáng)度測(cè)試

5. 整理包裝工程

在整理包裝工程中，讓學(xué)生充分理解整燙定型機(jī)理和工藝條件，分析熨燙工藝參數(shù)和黏合工藝參數(shù)的異同點(diǎn)，通過(guò)對(duì)比形成知識(shí)點(diǎn)關(guān)聯(lián)記憶，并展示典型成衣熨燙定型的工藝方法和過(guò)程，掌握各整燙工序細(xì)節(jié)和技術(shù)要求(見(jiàn)圖5)。在后續(xù)的包裝環(huán)節(jié)中，讓學(xué)生根據(jù)不同的款式選擇不同包裝方式，完成整個(gè)成衣生產(chǎn)。

圖5 襯衫整燙定型工藝流程

四、 結(jié)語(yǔ)

“現(xiàn)代成衣生產(chǎn)工藝”虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)構(gòu)建了“理論—仿真—實(shí)驗(yàn)”一體化框架，將成衣生產(chǎn)流程進(jìn)行模塊化分解，借助虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，讓學(xué)生以主角視角實(shí)現(xiàn)對(duì)工序、設(shè)備、視頻、虛擬動(dòng)畫沉浸式多維學(xué)習(xí)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)習(xí)效率。同時(shí)，讓學(xué)生對(duì)各模塊中的實(shí)驗(yàn)參數(shù)進(jìn)行交互式選擇，最終形成反饋評(píng)分，以強(qiáng)化學(xué)生的記憶，提高學(xué)生解決現(xiàn)代成衣實(shí)際生產(chǎn)中復(fù)雜工程問(wèn)題的能力。