基于学生综合能力训练的专业实验课程建设——以“测配色原理”课程为例

袁久刚， 王 平， 田安丽， 殷允杰， 徐 进

(江南大学 纺织科学与工程学院，江苏 无锡 214122)

随着信息技术的快速发展，与纺织品相关的测色和配色技术成为纺织行业现代化信息管理中不可缺少的技术手段，特别是在纺织染整加工和贸易中，颜色的仿制、客观评价、远程传递都依赖于这种技术[1-2]。但是，目前相关企业十分缺乏既熟练掌握色度学理论，又具有测色与配色实践能力的专业人员。因此，纺织服装行业对计算机测色与配色技术人员的需求非常旺盛。

一、目前“测配色原理”课程教学存在的问题

在计算机测色与配色方面，我校(江南大学)轻化工程专业设置了2门课程，分别是“测配色原理”和“染色打样实训”[2-4]，它们分属于专业核心课和集中性实践课。长期以来，由于缺乏相应的硬件设备和软件支持，在实践教学中一直存在着重理论知识讲解，轻实践能力培养的问题，客观上造成了学生眼高手低的现状，一旦碰到生产实际问题，普遍存在不能系统分析问题，也不会熟练运用测配色软硬件解决问题的尴尬情形。因此，如何通过实验课和综合训练有机结合来培养学生分析和解决实际问题的能力，成为当前亟需解决的问题[5-6]。

二、“测配色原理”课程教学改革探索

培养学生分析问题和解决问题能力的最有效途径是实践教学。为此，我们从虚拟仿真实验和任务驱动实验两方面入手，在教学过程中为学生重现测配色实际应用场景，全面提升学生的综合能力。

1. 更新培养目标

改变过去以掌握知识为主的单一能力培养模式。通过行业需求调研，对学生应具备的素质以及需掌握的知识和能力进行重新设定，把培养“具备纺织品测色、染色配方预测并解决相关问题的素质”作为“测配色原理”课程最主要的教学目标。为实现此目标，从测色系统、配色系统、白度测量、条件等色以及颜色信息管理五个知识层面进行支撑，并设计相应的实训内容。

2. 设计综合性实验内容

(1)重组颜色教学内容，增加综合性实训比例。测配色原理是解决测色和配色问题的理论基础。按照理论与实践结合的原则，对教学内容进行重组，分为四大块：色度学基础知识、测配色基础知识、测配色系统以及测配色综合训练。课时分配为：理论教学48学时，其中色度学基础知识16学时、测配色基础知识20学时、测配色系统12学时；实训16学时，其中虚拟仿真实验4学时、任务导向综合实验12学时。此外，在本课程结束后，还设置了16学时的“染色打样实训”专业综合实训，使学生得到进一步训练，保证学生有足够的时间进行实际操作。

(2)建设虚拟仿真平台，提升学生沉浸感。为了强化学生实践能力的培养，在课程建设期间，我们与相关公司合作，引入了测配色虚拟仿真训练系统。该系统具有以下三个主要功能：一是颜色敏感度训练(1学时)。通过小程序开发的颜色训练软件，以游戏形式对学生进行颜色敏感度训练和测试，包括辨色力测定、色相和明度的敏感度训练以及颜色判别综合训练，可通过孟赛尔100 Hue Test系统、颜色混合拼图、颜色渐变图形识别来提高学生颜色判断的准确度。二是测色仪器虚拟仿真(1学时)。利用小程序建模进行测色仪器五大部分(光源、单色仪、积分球、光电检测器、单色器)的基本组成拆解，让学生通过动画操作了解测色仪器的基本构成和原理，以及测色时的校准、测色条件(孔径、镜面光泽、紫外线)选择等过程，加强学生对测色仪器的基本组成以及相应配件选择的训练。三是测配色软件仿真操作(2学时)。通过共享平台模拟进行测试参数设定，模拟实际条件进行测色，实现色差判断、色差分析、标准样和批次样输入方法的仿真训练，以及配色软件的仿真操作等基本功能。

(3)设立任务驱动实验，提升学生综合实践能力。实践表明，仅通过课程配套实验环节无法有效提升学生分析问题和解决问题的能力。因为在实验过程中学生仅仅按照实验指导规程去操作，思考内容较少，实验过程仅为机械式模仿，学生不能有效融入主动学习的教学情境，教学效果一般。为此，以任务驱动的方式开展实验教学，对实验内容进行重新规划，设置了五大任务驱动实验，实现对学生的综合训练。

①不同织物白度的测定(2学时)。对不同工艺(上蓝、增白和漂白)得到的白色织物进行白度测定，训练学生如何设定测色条件(有无紫外光源)，校正分光光度计/白度计，学会相关白度的测定方法，并能够对织物的白度结果进行分析，了解影响织物白度测定的各种因素，加深对反射率与白度间关系的理解。

②影响织物色差测定的因素(2学时)。采用测配色仪器对同一批次染料染色的纤维、纱线、机织物和绒面织物进行色差测定，让学生了解样品种类、湿度、光源以及视场条件对色差的影响，训练学生使用仪器测定颜色的熟练程度和应对不同形态底物时的测色条件选择准确度，提升学生制样、测试、色差计算和分析等综合能力。

③测定某一染料的各项性能(4学时)。让学生自主完成酸性染料染色，并采用测配色仪器对染料的各项性能进行测试，通过K/S值测试来表征上染能力、提升力以及沾色牢度，加深学生对库贝卡蒙克函数以及色深的理解，提高综合运用能力。

④对设定样品进行打样(4学时)。给学生一块活性染料染色织物，让其利用测色仪器进行颜色测定，然后利用配色数据库对其进行模拟配色训练，最后对仿样进行色差评定，训练学生综合运用测配色系统数据库进行纺织品颜色测色和配色的基本能力。

⑤对客户来样进行全面分析，自主仿样(16学时)。学生自主选择目标仿样，利用测色仪器对织物颜色进行综合分析，然后分组打单色样，并自建三原色数据库，对织物进行计算机配色，直至仿色满足客户要求，全面训练学生对纺织品颜色的测色、配色、打样和确定染色工艺的实战能力。

3. 改革考核方式

对于“测配色原理”课程的考核，提高实验操作部分的比重。与以往相比，本课程新增了实验模块，操作部分占总成绩的30%。共6次实验，根据6次成绩平均值进行综合评定。每次实验，学生需根据实验要求明确分工，通过互相协作完成实验，并撰写实验报告。实验成绩的组成为：预习报告占20%，实验操作熟练程度、小组成员团队协作开展实验的配合程度和默契程度、动手解决问题的能力占40%，实验现象及结论分析占40%。

对于染色打样综合实训，采用形成性考核方式。考核包括三个部分：实践操作表现(出勤、实验记录、操作规范性，30%)，样品仿色效果(匀染性、色差，40%)，实践报告撰写情况(实践内容记录、结果以及由此获得的推理、结论、分析总结，30%)。

三、结语

通过教学改革，学生对颜色科学基础理论的掌握程度和测配色知识的应用能力得到了全面提升，任务驱动实验、测配色综合训练和仿色与打样综合训练有效提升了学生对颜色测量仪器应用的熟练程度以及对色差产生原因的分析能力。逐渐实现了从以模仿为主转变为学生主动探索学习，学生对“测配色原理”以及“染色打样实训”课程的应用价值有了更深的理解，提高了学习积极性及综合能力。以能力培养为目标，以任务为导向，实现对学生的综合训练，全面提升了学生分析问题和解决问题的能力。