《高性能服装CAD设计》教学模式探索

2022-04-16毅郑怡王若梅闵容姜永生

科教导刊·电子版 2022年9期

滕毅郑怡王若梅闵容姜永生

（1.广东第二师范学院计算机学院广东·广州 510303；2.中山大学计算机学院广东·广州 510270；3.广东工业大学心理健康教育与咨询中心广东·广州 510006）

0 引言

随着服装产业的不断发展，人们对服装除了保暖性和美观性之外，对服装的舒适性也提出了需求。随着信息化技术的不断发展，将教育工作与高性能服装设计和信息化技术手段结合已经是服装教学的一种发展的新趋势。就本身的高性能服装设计来说，传统流程包含“设计—打版—试穿—生理实验验证—结果评估—设计调整……”等过程，不仅复杂、耗时，还需要消耗很多人力、物力、财力，且生理实验的开展需要一定的实验条件，所以具备一定的门槛，这在一定程度上也限制了我国在高性能服装设计方面人才的培养，阻碍了学生的思维和发展。对此，我们高校教师需要做好相关的创新工作，应用新的教学技术、教学平台和教学手段，促进学生的全面发展。

1 相关研究

《高性能服装CAD设计》是服装热舒适性设计与服装CAD设计的交叉学科，让具备服装CAD设计基础的学生，在款式设计基础上，注重服装热舒适性。自20世纪90年代以来，国内服装企业逐渐开始使用服装CAD技术进行工业制版，相较于传统手工制版，服装CAD制版具备制版效率高，存储便利，设计精度高，可使繁杂的手工作业方式方便连续地完成，提高了生产效率[1]。《服装CAD设计》课程大部分高校均采用传统教学模式，主要采用教授讲授、学生演练、教师考核评价的教学方式[2,3]。由于教学设备和条件的限制，服装CAD绘制的版型还需要后期的处理。于是，有学者提出将在三维试衣技术与服装CAD课程的对接运用上，这样可以在样板输入电脑情况下直接显示该样板制成服装的虚拟效果[4]。还有学者提出融入项目教学法引导教学，用来丰富学生的学习体验，锻炼学生的实际应用能力，继而提高教学的有效性[5]。在项目教学基础上，以具体实际生产项目，学生、教师、企业导师共同完成课程任务，将学习成果直接对接到工厂项目中，以生产检验教学成果[6]。服装热舒适性设计是以“人体—服装—环境”系统出发，研究服装在特定环境下对着装者热舒适状态的变化，尤其在模拟运动过程某件服装对着装人体的热舒适性[7-9]，消防服的热湿性能研究[10]、运动服的热湿性能研究[11]等。为了结合服装的热舒适性和服装CAD设计这两门学科，本文创新探讨借助CAD设计手段对学生进行功能性服装设计的知识的普及教育，加强学生对热功能性服装设计的认知，激发学生对服装产业新兴学科的认识，主动对这一技术进行探究和掌握，从而为我国高性能服装产业的发展提供充足的保障。

2 《高性能服装CAD设计》教学模式发展的意义

《高性能服装CAD设计》是一门将信息技术、服装CAD、服装热湿仿真等融合的一个交叉学科。在传统的高性能服装CAD设计主要是通过口头表述以及老师的个人教案，学生只能掌握其设计的主要流程，但对每个步骤的设计要点很难形成深度理解，因此非常影响学生学习的效果。本课程采用信息化的教学方式激发学生的兴趣。在高性能服装CAD设计仿真平台的基础上，首先学生可以直观的掌握功能性服装设计的关键步骤，从而形成主动了解的意识；其次，可以激发主动思考，每个关键步骤过程中的重要参数需要学生自己根据所设计的服装、着装的环境或者人体来定义；最后，培养学生的逆向思维能力，学生可以根据仿真结果，调整设计参数，不断优化，提升设计。

3 《高性能服装CAD设计》教学模式探索

3.1 教学平台

本文采用服装热舒适性仿真平台作为课程的教学平台，该平台可以针对特定环境下着装人体在运动过程中热舒适性进行仿真，主要将数学建模、数值化求解、计算机仿真、可视化展示等功能集成在该平台中。由于着装人体的热舒适性模型的计算量相对较大，同时为了避免让学生安装软件，该平台被改造为web＋分布式计算服务器的模式，支撑教学应用。

图1：教学平台示意图

平台主要由四部分组成，包括：登录模块、设计模块、仿真模块以及可视化模块。对于平台用户来说，他们首先账号登陆，验证通过后，可以操作设计模块，设计完成后，生成前处理文件，提交给服务器进行云端仿真，仿真结束后，服务器会生成可视化的结果文件，包括了二维可视化结果、三维静态和动态可视化结果，用户可以在平台下载结果，用户可根据结果文件分析所设计服装的热舒适性能。

3.2 教学模式

CAD系统作为一种工具，不具备任何的创造性，只能将设计师的思维和创造转变为结果。本课程采用的教学平台以服装设计的版型、面料等属性为基础，在配合热舒适性相关设计因素，对着装人体服装的热舒适性进行仿真模拟。独立开设《高性能服装CAD应用》课程，并将该门课程放在《服装CAD》之后，让学生在学会了基础的服装设计、打版等知识之后，增强服装热舒适性设计意识。让学生在完成一件服装设计时，同时考虑该件服装的热舒适性能，更好的满足市场、客户、和服装企业的需求。

3.2.1 教学方法和手段应用

《高性能服装CAD应用》这门课程讲课的重点是理论结合实际应用开展。为了取得良好的教学效果，理论课采用多媒体教学或者疫情期间采用网络教学的方式。实践应用教学是借助高性能服装仿真平台，结合服装热湿传递的理论，提炼重要的设计参数，对服装的热舒适性能进行仿真预测。多媒体教学和仿真平台教学结合方式，不仅可以让学生们对服装的热舒适性的理论加深理解，还可以对实践应用以及服装热舒适性设计过程加深理解，将复杂、抽象的理论知识转化为具体的设计步骤和关键参数，学生通过平台参数的设置，了解不同设计参数对服装热舒适性能的影响，同时，我们开展这门课程时，将学生们碰到的问题及需要注意的事项加以提炼，力求将这门课的讲授水平不断提升，从而不断提高教学质量。

3.2.2 热舒适性五步设计法

由于服装热舒适性仿真是采用数学模型对服装—人体—环境系统的热湿传递进行建模，再利用计算机仿真技术对着装人体的着装舒适性进行模拟。为了引发学生的学习兴趣，提升学生的注意力，本课程从实例教学出发，采用服装热舒适设计的五步曲（图2）教学法。

图2：服装热舒适性设计五步曲

五步教学法是经过总结了服装热属性设计的核心内容，主要根据服装热舒适性仿真的数学模型中所涉及运算参数再结合其相关的归属，最后总结为五个步骤。以跑步运动员穿着跑步服先慢走10分钟再快跑30分这样一个运动场景为例，而现在要针对这件跑步服的热舒适性做判断。第一步是定义活动，是指着装人体所从事的相关活动，该例中的活动定位为慢跑10分钟，新陈代谢250w/m2，外加快跑30分钟，新陈代谢率350w/m2；第二部为定义环境，跑步的环境为室温为20℃，相对湿度为80%，一个标准大气压下，天气清凉，风速为0.5m/s；第三步，定义人体，男性，身高180cm，体重80kg等；第四步，定义服装，长衣长裤，覆盖率为100%，紧身款式等；第五步，定义边界条件，通风系统为0等。所有的设计的参数是根据着装人体所从事的运动、所处环境、穿服装的人、服装本身的设计以及“人体—服装—环境”的边界所决定。在课程中，我们会依照五步曲教学法，细化的讲解每个设计步骤，深入浅出的讲解过程参数的意义，让学生便于理解和记忆，以便于将来举一反三。

3.2.3 仿真实例教学

采用实例教学，让学生在实战中提高。学生对实例教学容易产生兴趣，能够显著提升学生注意力。采用“实例操作演示”的方式让学生在掌握仿真平台使用的同时，了解和熟悉服装热舒适性的步骤和参数。教师选择一个经典款式的服装，利用五步曲进行热舒适性的设计过程，在每一步给学生细化其设计要点和重点参数的含义，让学生了解采用CAD仿真平台设计服装热舒适性的总体步骤，然后让学生随着教师示范性的完成相应的学习任务。让学生掌握借助高性能服装CAD仿真平台对设计的服装开展其热舒适性的评价。

3.2.4 结果导向法

服装的热舒适性设计是一个不断调整的过程。但是如何调整，调整的标准是什么，这一直是服装热舒适性设计的一个难题。借助服装热舒适性仿真平台，学生可以直接根据仿真结果判断所设计的服装是否适用于该人体、环境和活动，然后保持其他参数不变，不断调整服装的相关参数，根据仿真结果来观察人体的热舒适性，力求着装人体达到相对舒适的状态。

3.3 考评体系

考核检查是教学效果最直接的依据，也是督促学生学习和复习的有效手段。《高性能服装CAD应用》这门课程的考核分为个人报告和小组报告两部分。个人报告主要是考查学生对服装热舒适性能设计的理解和理论学习成果，小组报告注重培养学生的团队合作以及对教学平台的原理和掌握程度，利用结果逆向思维调整服装的相关设计，已达到对服装热功能性需求的目的。在小组报告中，对于具有创新思维的学生给予加分鼓励，以激发学生的学习兴趣，培养学生创新意识和科学思维。