“新工科”背景下“现代成衣生产工艺”虚拟仿真实验教学探索

杜 磊，王来力，朱海峰，刘 正，邹奉元

(浙江理工大学 a.服装设计国家级虚拟仿真实验教学中心;b.服装国家级实验教学示范中心; c.服装学院, 浙江 杭州 310018)

“新工科”建设是以创新型、综合化、全周期、开放式工程人才培养为理念，以全面践行“以学生为中心、产出导向教育”质量理念，对高校人才培养提出了新的挑战[1]。实验教学是人才培养的重要环节，对提高学生解决复杂工程问题的创新意识、实践操作能力具有决定性作用[2]。虚拟仿真方法的引入可弥补传统实验教学的不足，有效地将现代信息技术融入传统实验教学，拓展实验教学内容的广度和深度，提升实验教学的质量和水平[3]。成衣工业化生产实验课程受到硬件条件及时空的制约，导致学生在学习中难以对全流程进行实践操作。我校(浙江理工大学)服装学院结合课堂教学，依据“虚实结合、以虚补实”的原则，按照OBE教学理念，运用虚拟仿真等技术创建虚拟场景，将理论教学和实验教学深度融合，实现理论教学形象化，实验教学可推理化，“理论—仿真—实验”一体化，将理论问题展示得更加形象，让学生理解得更加透彻，有效提高了成衣工业化生产实验课程教学效果和人才培养质量[4]。

一、 “现代成衣生产工艺”虚拟仿真实验教学建设目的

时尚产业是满足人民群众对美好生活向往的产业，服装产业是时尚产业的重点发展领域，创新服装专业人才培养模式是推动时尚产业发展的重要举措。“成衣工艺学”是服装专业人才培养的核心课程，由于成衣的工业化生产流程长、工序多且复杂、生产设备多且占地面积大，在课程教学中学生难以进行全流程实践操作，导致学生对该部分理解不够深入透彻。基于此，虚拟仿真实验教学应运而生。我校“现代成衣生产工艺”虚拟仿真实验教学建设以培养具有自主学习能力和专业实践能力的创新应用型人才为目标，依据“虚实结合、以虚补实”的原则，以典型成衣产品为切入点，贯穿成衣模块化生产工艺全流程。采用3D建模、虚拟仿真、人机交互等技术，自主研发成衣模块化生产工艺虚拟仿真实验，通过模拟成衣工业化生产全流程，让学生系统掌握成衣生产核心模块和关键工艺技术，培养学生分析和解决成衣工艺技术问题的能力和创新意识。

二、 “现代成衣生产工艺”虚拟仿真实验教学的设计思路

“新工科”背景下虚拟仿真课程设计是基于课堂教学的延伸，在整体设计上充分考虑到学生对内在原理的理解和实践操作层面的探索[5]。“现代成衣生产工艺”虚拟仿真实验教学设计目的就是让学生理解并掌握成衣工业化生产的全流程工艺技术，分析和解决成衣工艺过程中可能出现的技术问题。同时充分考虑到学生的参与深度和沉浸式体验，让学生在类似游戏的场景中，以主角视角完成对“现代成衣生产工艺”全流程的交互学习。设计思路为：构建“理论—仿真—实验”一体化框架，基于现代成衣生产工艺流程，要求学生在虚拟环境下通过资料、模型、视频进行认知学习，并设置可操作的交互性实验，促进学生掌握成衣模块化生产工艺；同时根据学生实验操作情况进行测评，在测评后对实验操作进行解析，使学生巩固学习成效。

“现代成衣生产工艺”虚拟仿真实验教学的整体架构如图1所示，主要包括生产准备工程、裁剪工程、黏合工程、缝制工程、整理包装工程。在各工程中，对于比较抽象或者平时学生不易注意到的加工过程和技术细节以模块化的形式充分展示。例如通过成衣缝制部位的深入分析，可选择匹配的缝型种类和线迹类别进行成衣的虚拟缝制，并观察缝制效果，加强对成衣缝制工艺知识的掌握。但虚拟仿真实验教学的真正意义不仅仅是展示，而是让学生能够更多地参与解决复杂工程问题，使他们在成衣生产的流程中从工程师的角度针对不同成衣产品进行工艺流程设计和生产模块工艺技术参数选择，激发学生的学习兴趣，强化教学效果。

图1 “现代成衣生产工艺”虚拟仿真实验教学的整体架构

三、 “现代成衣生产工艺”虚拟仿真实验教学的实施

成衣工业化生产加工包括生产准备工程、裁剪工程、黏合工程、缝制工程、整理包装工程，每个工程又包括多个工序和多种生产工艺技术，工艺流程复杂。该实验教学通过虚拟仿真技术，对生产工艺流程、生产工序和生产设备进行3D模拟，全方位再现典型成衣产品(如衬衫、裙装、西服等)的工业化生产真实场景。同时重点构建逻辑关系，使学生在交互体验中通过对生产工艺关键技术参数进行选择、仿真，掌握典型成衣产品模块化生产工艺，进而深入理解课程教学中的原理性知识和复杂工程问题[6]。

1. 生产准备工程

生产准备工程是成衣生产流程的起点，是做好整个成衣生产工作的基础，关系到生产中的裁剪、黏合、缝制、整烫一系列后续工作能否顺畅地进行。首先在材料选择时就把材料的配用原则作为一个考察点。学生在选择面辅料等时，要充分考虑材料、质感、色彩等的配伍关系。其次是前期选择与后续加工参数的关联性。不同材料和不同结构参数的面料，其性能如缩水率、热缩率、耐热度、强度、手感、质感等各不相同，这些性能均会对服装造型、形态稳定性以及服装加工工艺参数有较大的影响，需要慎重选择。

2. 裁剪工程

裁剪也是成衣生产的基础性工作，它不仅直接影响成衣质量，而且决定着用料的消耗，从而直接影响成衣生产的经济效益。在裁剪工程中，学生要合理制订裁剪方案，根据服装款式、面料性能选择合适的铺料和排料方式。如学生在制订裁剪方案时，要根据生产条件和经济效益等因素考虑裁剪床数、每床层数、不同规格搭配以及每床各规格件数；又如学生前期对于款式是否对称、面料是否为倒顺花的选择，都会影响到后续排料和铺料。这里如果选择错误，系统不予提示，而是直接进行下去，造成较大的生产错误和经济损失，让学生能够更加深刻地记忆知识点，在日后的学习和工作中更加慎重地选择各项工艺参数(如图2所示)。

图2 材料选择、铺料方式和排料方式配伍

3. 黏合工程

对于黏合工程，学生通过内容提要掌握黏合机理、工艺参数的确定以及黏合衬的配伍与选用。在实验过程中，学生首先要根据所选定的面料来选配合适的黏合衬，并确定匹配的黏合工艺参数(温度、压力、时间)，同时还要根据款式确定用衬的位置。在此阶段可以导入黏合机理和剥离强力测试视频，以加深学生对理论知识的理解(如图3所示)。

图3 黏合工艺参数及黏合衬剥离强力测试

4. 缝制工程

在缝制工程实验中，可以对选定成衣进行缝制工序分析。通过线迹形成动画分析不同的线迹类型，选择匹配的线迹。通过缝型形成动画分析不同的缝型类别，选择匹配的缝型，并进行虚拟缝制。从多个角度虚拟重现各类线迹和缝型的缝制细节，以加深学生对其形成原理和适用范围的理解。在交互环节，重点考察学生根据成衣不同部位缝口特点选择线迹和缝型的能力。最后，还可分析影响缝口强度的因素，根据前期基础实验所建立的缝口多因素模型预测所选参数的缝口强度(如图4所示)。

图4 虚拟缝制演示及缝口强度测试

5. 整理包装工程

在整理包装工程中，让学生充分理解整烫定型机理和工艺条件，分析熨烫工艺参数和黏合工艺参数的异同点，通过对比形成知识点关联记忆，并展示典型成衣熨烫定型的工艺方法和过程，掌握各整烫工序细节和技术要求(见图5)。在后续的包装环节中，让学生根据不同的款式选择不同包装方式，完成整个成衣生产。

图5 衬衫整烫定型工艺流程

四、 结语

“现代成衣生产工艺”虚拟仿真实验教学构建了“理论—仿真—实验”一体化框架，将成衣生产流程进行模块化分解，借助虚拟现实技术，让学生以主角视角实现对工序、设备、视频、虚拟动画沉浸式多维学习，激发学生的学习兴趣，提高学习效率。同时，让学生对各模块中的实验参数进行交互式选择，最终形成反馈评分，以强化学生的记忆，提高学生解决现代成衣实际生产中复杂工程问题的能力。