虛擬仿真技術(shù)在服裝工藝教學(xué)中的應(yīng)用

蘇燕璇

（廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院 服裝學(xué)院，廣東 佛山 528000）

0 引言

虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用，為服裝專業(yè)教育提供了新的思路和方法。通過將虛擬仿真軟件嵌入虛擬平臺(tái)，學(xué)生可以在不受時(shí)間、空間和教學(xué)條件限制的情況下，完成實(shí)驗(yàn)和操作[1]。例如：在服裝工藝教學(xué)中，服裝工藝課往往以老師示范、學(xué)生跟做的模式為主，由于操作的不可逆，在課程中教師需要準(zhǔn)備較多試樣，以便可以分組示范。在示范中，由于觀察角度不同，不能保證每位同學(xué)都能全方位看到老師的準(zhǔn)確手法和縫制要點(diǎn)，并且一旦學(xué)生縫錯(cuò)，只能拆除或重新準(zhǔn)備裁片，既浪費(fèi)時(shí)間又浪費(fèi)材料。利用虛擬仿真技術(shù)可以讓教師和學(xué)生都反復(fù)操作，在模擬中分析服裝工藝縫制的順序和裁片的組合關(guān)系，促進(jìn)實(shí)際動(dòng)手能力的提升，并且能模擬各種服裝的縫紉制作，解決了課時(shí)緊張無法涉及所有服裝款式教學(xué)和學(xué)校工藝室縫制設(shè)備受限的瓶頸問題。這不僅提高了教學(xué)效率，還讓學(xué)生在實(shí)踐中掌握了更多的技能和總結(jié)更多經(jīng)驗(yàn)。

1 服裝工藝與智能設(shè)備實(shí)訓(xùn)教學(xué)背景

隨著時(shí)代的發(fā)展，服裝行業(yè)也在不斷地變革和創(chuàng)新。智能制造技術(shù)的應(yīng)用，讓服裝制造變得更加高效、精準(zhǔn)和智能化。而這也對(duì)服裝專業(yè)教育提出了更高的要求。但由于服裝智能設(shè)備比較昂貴，設(shè)備占地大，教學(xué)成本和學(xué)生單位操作時(shí)間均無法滿足實(shí)踐課程建設(shè)需求。如何讓學(xué)生在學(xué)習(xí)中掌握數(shù)字化技術(shù)、智能設(shè)備操作等能力，成為適應(yīng)新形勢(shì)下服裝智能制造的人才，是服裝專業(yè)教育亟待解決的問題。

將服裝智能設(shè)備操作與服裝工藝教學(xué)專業(yè)人才培養(yǎng)相結(jié)合，圍繞服裝工藝流程與服裝智能設(shè)備認(rèn)知環(huán)節(jié)、操作流程和考核標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)腳本，再根據(jù)腳本通過3D 仿真、動(dòng)畫等技術(shù)建設(shè)虛擬實(shí)訓(xùn)室，從而模擬根據(jù)服裝工藝流程操作服裝智能設(shè)備的過程，讓學(xué)生更直觀更充分的理解，掌握模擬操作服裝智能設(shè)備，將服裝從設(shè)計(jì)到成品的整個(gè)工藝流程，從而提高學(xué)生的專業(yè)知識(shí)與設(shè)備操作技術(shù)儲(chǔ)備，助力服裝專業(yè)的學(xué)生成為智能制造人才培養(yǎng)[2]。

2 服裝智能制造教學(xué)平臺(tái)建設(shè)與實(shí)踐

2.1 服裝工藝智能制造教學(xué)平臺(tái)建設(shè)

如何提高教學(xué)效益，是教學(xué)實(shí)踐中至關(guān)重要的措施。激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和創(chuàng)造性是至關(guān)重要的。所以只有再創(chuàng)造教學(xué)情景，才能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和輕松愉快的課堂氣氛，使學(xué)生有身臨其境之感。觸發(fā)學(xué)生的真實(shí)情感，由此促進(jìn)學(xué)生實(shí)際操作能力的不斷提高。虛擬仿真教學(xué)模式，通過模擬服裝企業(yè)的生產(chǎn)情景，為學(xué)生提供的實(shí)驗(yàn)情景更加真實(shí)，使學(xué)生對(duì)于服裝生產(chǎn)過程的每一個(gè)環(huán)節(jié)真正熟悉和了解，能夠在虛擬的情景模擬中，對(duì)服裝企業(yè)的生產(chǎn)氛圍更好的感受，以進(jìn)一步提高實(shí)際動(dòng)手操作能力。

目前大部分職業(yè)院校的教學(xué)模式都是采用“云平臺(tái)+虛擬仿真軟件”混合式教學(xué)的方法[3]。廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院服裝智能制造虛擬仿真教學(xué)平臺(tái)，是以國(guó)家教育部項(xiàng)目“基于紡織服裝全產(chǎn)業(yè)鏈的職業(yè)教育虛擬仿真實(shí)訓(xùn)基地”為依托建立起來的，將虛擬軟件嵌入虛擬平臺(tái)的教學(xué)平臺(tái)。平臺(tái)將服裝設(shè)計(jì)和工藝的課程資源整體設(shè)計(jì)，虛擬仿真資源與項(xiàng)目化教學(xué)相融合搭建的虛擬仿真平臺(tái)。將微視頻（知識(shí)點(diǎn)、技能點(diǎn)）、教學(xué)參考、習(xí)題測(cè)試等內(nèi)容，用動(dòng)畫形式生動(dòng)的在虛擬平臺(tái)上展現(xiàn)，使得學(xué)生更容易接受課程教學(xué)內(nèi)容，更有利于學(xué)生的分類分層教學(xué)和因材施教。結(jié)合服裝智能設(shè)備虛擬仿真資源，搭建一個(gè)虛實(shí)結(jié)合的教學(xué)平臺(tái)。加強(qiáng)了師生的互動(dòng)和考核評(píng)價(jià)，解決了課時(shí)緊張無法涉及所有服裝款式教學(xué)和學(xué)校工藝室縫制設(shè)備受限的瓶頸問題。這不僅提高了教學(xué)效率，還讓學(xué)生在實(shí)踐中掌握了更多的技能和經(jīng)驗(yàn)。目前已經(jīng)用于服裝生產(chǎn)性實(shí)踐、服裝精益管理、服裝專業(yè)項(xiàng)目實(shí)踐等課程，構(gòu)建了一個(gè)由課程教學(xué)動(dòng)畫分解演示工藝流程、虛擬仿真操作智能制造設(shè)備、實(shí)訓(xùn)綜合平臺(tái)。以男襯衫為例，智能款式設(shè)計(jì)的男襯衫款式設(shè)計(jì)到智能制造的虛擬仿真實(shí)訓(xùn)結(jié)構(gòu)體系，如圖1 所示。

圖1 男襯衫智能制造虛擬仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)平臺(tái)結(jié)構(gòu)體系

2.2 虛擬仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)模塊設(shè)計(jì)與實(shí)施

虛擬仿真系統(tǒng)包含學(xué)習(xí)系統(tǒng)、虛擬工廠、考核系統(tǒng)三大模塊。虛擬仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)采用模塊化，組件化設(shè)計(jì)，可以靈活的進(jìn)行各功能模塊的加載學(xué)習(xí)。學(xué)習(xí)系統(tǒng)主要包括虛擬工廠、設(shè)備認(rèn)知、工藝準(zhǔn)備、材料準(zhǔn)備、裁剪實(shí)驗(yàn)、縫紉實(shí)驗(yàn)、后整理實(shí)驗(yàn)八個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)K，學(xué)生根據(jù)課程需要，進(jìn)入不同實(shí)驗(yàn)?zāi)K進(jìn)行定向?qū)W習(xí)。

虛擬仿真系統(tǒng)通過動(dòng)畫、模型等虛擬方式構(gòu)建虛擬工廠。虛擬工廠包含智能款式設(shè)計(jì)和智能制造兩個(gè)模塊。智能款式設(shè)計(jì)模塊構(gòu)建設(shè)計(jì)場(chǎng)景，在虛擬模特上進(jìn)行襯衫領(lǐng)型、門襟、口袋、袖型、袖克夫、后背、面料、紐扣、圖案位置等的自由選擇和搭配，系統(tǒng)中含有各種零部件庫。這部分內(nèi)容主要針對(duì)提高學(xué)生在襯衫款式設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)面料和版型等方面的細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)的想象空間，學(xué)生在進(jìn)行制板及工藝設(shè)計(jì)與款式設(shè)計(jì)可在虛擬庫中尋找所需要的部件進(jìn)行款式設(shè)計(jì)，并可根據(jù)老師要求撰寫詳細(xì)的圖片及文字說明。智能款式設(shè)計(jì)模塊，以虛實(shí)結(jié)合的方法通過款式選擇自動(dòng)生成成衣，并實(shí)時(shí)顯示試衣效果及動(dòng)態(tài)展示場(chǎng)景。讓我們可以立刻看到成衣制作完成后的效果。老師可以在線講評(píng)學(xué)生作品，學(xué)生可及時(shí)修正并看到作品成功的樣子。減少了低年級(jí)學(xué)生由于對(duì)工藝不熟練，以至于在成品制作的過程中帶來的焦慮，大大提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)主動(dòng)性[4]。

智能制造模塊，包括虛擬服裝車間設(shè)計(jì)和虛擬服裝設(shè)備的認(rèn)識(shí)和虛擬安全操作。虛擬車間設(shè)計(jì)構(gòu)建虛擬實(shí)訓(xùn)場(chǎng)景，這部分功能主要針對(duì)二、三年級(jí)學(xué)生，學(xué)生已經(jīng)較系統(tǒng)地學(xué)習(xí)了服裝生產(chǎn)工藝流程和生產(chǎn)管理理論，對(duì)服裝生產(chǎn)流水線設(shè)計(jì)、與服裝工藝?yán)碚摷安僮饔幸欢ɡ斫狻８鶕?jù)教學(xué)要求選擇車間場(chǎng)景，通過對(duì)服裝工藝流程的理解，對(duì)設(shè)備的工作地進(jìn)行排布，服裝生產(chǎn)的工藝設(shè)定，服裝工序設(shè)定，編制合適的生產(chǎn)流水線，同時(shí)還可對(duì)虛擬工廠進(jìn)行視角切換、車間漫游等制定生產(chǎn)車間設(shè)計(jì)方案。虛擬設(shè)備構(gòu)建服裝智能制造生產(chǎn)代表性的常用設(shè)備和特種設(shè)備，通過對(duì)服裝智能制造生產(chǎn)所需要的設(shè)備進(jìn)行深入調(diào)研，根據(jù)用途進(jìn)行分類，進(jìn)行3D 建模。服裝工藝分為裁剪類、縫紉類、燙整類等。利用3Ds Max 進(jìn)行設(shè)備虛擬建模，三百六十度觀察設(shè)備的外觀結(jié)構(gòu)，了解設(shè)備的屬性和特點(diǎn)；通過虛實(shí)結(jié)合了解設(shè)備操作方法，滿足設(shè)備認(rèn)知的教學(xué)實(shí)踐需要。通過服裝生產(chǎn)管理虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)，利用虛擬現(xiàn)實(shí)等技術(shù)手段，結(jié)合學(xué)校的實(shí)際教學(xué)情況，構(gòu)建出智能化虛擬仿真教學(xué)實(shí)驗(yàn)，推進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，培養(yǎng)學(xué)生的主動(dòng)學(xué)習(xí)意識(shí)、提高學(xué)習(xí)效率。

圖3 服裝虛擬車間

通過虛實(shí)結(jié)合的教學(xué)方式，虛擬車間的設(shè)計(jì)首先根據(jù)襯衫的生產(chǎn)工藝流程編制好生產(chǎn)線，同時(shí)對(duì)虛擬智能設(shè)備進(jìn)行模擬操作，對(duì)智能設(shè)備的性能和安全操作進(jìn)行虛擬練習(xí)，測(cè)試工序所需標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)，然后將所需智能設(shè)備與普通工業(yè)平縫機(jī)的搭配，根據(jù)工藝要求和虛擬車間的面積對(duì)設(shè)備進(jìn)行排布。通過虛擬車間的測(cè)試考核檢驗(yàn)所排布的流水線是否合理，并給出模擬流水線排布的錯(cuò)誤和修改意見。

虛擬仿真考試系統(tǒng)主要是考核學(xué)生的學(xué)習(xí)，利用在線學(xué)習(xí)平臺(tái)，設(shè)置了三種模式，分別為學(xué)習(xí)模式、考核模式和教師模式。學(xué)生進(jìn)入學(xué)習(xí)模式和考核模式，完成相關(guān)知識(shí)的學(xué)習(xí)、實(shí)驗(yàn)操作、報(bào)告提交和實(shí)驗(yàn)考核等；教師進(jìn)入教師模式完成實(shí)驗(yàn)考核內(nèi)容發(fā)布、學(xué)生學(xué)習(xí)情況查閱、實(shí)驗(yàn)報(bào)告批改和實(shí)驗(yàn)成績(jī)發(fā)布等。

2.3 虛擬仿真教學(xué)模式

虛擬仿真技術(shù)因其特有屬性常用于線上教學(xué)與線下教學(xué)的補(bǔ)充，利用線上教學(xué)平臺(tái)結(jié)合虛擬仿真教學(xué)的混合式教學(xué)方式，可以對(duì)教學(xué)課程課時(shí)少，知識(shí)點(diǎn)不夠全面的教學(xué)進(jìn)行補(bǔ)充，是未來虛擬仿真教學(xué)的新模式。目前，我院使用的虛擬仿真平臺(tái)與線下課程的混合式教學(xué)，能夠較好地兼顧服裝學(xué)院的自身教學(xué)特點(diǎn)和需求。學(xué)生借助虛擬仿真平臺(tái)開展線上實(shí)時(shí)互動(dòng)反饋教學(xué)，同時(shí)在課堂上可利用虛擬課程資源，實(shí)施從理論到虛擬的一體化教學(xué)，最終利用平臺(tái)的考核系統(tǒng)來評(píng)估學(xué)生的虛擬操作的教學(xué)效果。

圖4 男襯衫虛擬縫合與展示

在服裝工藝課程教學(xué)中，老師通過課堂上的理論教學(xué)基礎(chǔ)，結(jié)合線上或在線的虛擬仿真課程對(duì)學(xué)生的理論知識(shí)進(jìn)行考察，同時(shí)結(jié)合虛擬平臺(tái)的模擬操作練習(xí)，讓學(xué)生利用與虛擬操作相對(duì)應(yīng)的服裝智能設(shè)備進(jìn)行實(shí)際操作，最終實(shí)現(xiàn)虛實(shí)結(jié)合的教學(xué)模式。通過此類模式，能夠減少試錯(cuò)成本，提高線下實(shí)踐課程的教學(xué)效果，解決了智能設(shè)備昂貴，占地面積大，維修維護(hù)成本貴，實(shí)訓(xùn)設(shè)備不足的教學(xué)現(xiàn)狀。

3 結(jié)語

隨著教育信息化的逐步深入，高職院校的虛擬仿真教學(xué)也不僅僅是虛擬仿真軟件結(jié)合云平臺(tái)的混合式教學(xué)，將虛擬軟件嵌入虛擬平臺(tái)除了工藝流程和設(shè)備操作，虛擬仿真技術(shù)還可以應(yīng)用于學(xué)習(xí)和職業(yè)規(guī)劃。通過虛擬仿真技術(shù)，學(xué)生可以模擬不同的職業(yè)場(chǎng)景，了解不同職業(yè)的工作內(nèi)容和要求。這不僅有助于學(xué)生選擇適合自己的職業(yè)方向，還可以讓學(xué)生更好地了解職業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)和要求。

總之，虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用，為服裝專業(yè)教育提供了新的思路和方法。通過虛擬仿真平臺(tái)，學(xué)生可以在實(shí)踐中掌握更多的技能和經(jīng)驗(yàn)，成為適應(yīng)新形勢(shì)下服裝智能制造的人才。同時(shí)，虛擬仿真技術(shù)還可以應(yīng)用于學(xué)習(xí)和職業(yè)規(guī)劃，讓學(xué)生更好地了解職業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)和要求。讓我們一起探索虛擬仿真技術(shù)在服裝專業(yè)教育中的應(yīng)用，助力學(xué)生成為智能制造人才。