“服裝廠設(shè)計(jì)與現(xiàn)場(chǎng)管理”虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革與實(shí)踐

杜勁松，陳清婷

(東華大學(xué) 服裝與藝術(shù)設(shè)計(jì)學(xué)院，上海 200051)

目前，紡織服裝行業(yè)急需創(chuàng)新型、應(yīng)用型復(fù)合人才，這也是高校服裝設(shè)計(jì)與工程專業(yè)辦學(xué)的定位和人才培養(yǎng)目標(biāo)[1]。通過專業(yè)教學(xué)實(shí)現(xiàn)知識(shí)、能力、素質(zhì)有機(jī)融合，培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜問題的綜合能力，以及深度分析、大膽質(zhì)疑、勇于創(chuàng)新的能力，需要改革課程教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)方法?！胺b廠設(shè)計(jì)與現(xiàn)場(chǎng)管理”是我校(東華大學(xué))服裝設(shè)計(jì)與工程專業(yè)一門學(xué)科交叉性較強(qiáng)的課程，教學(xué)內(nèi)容涉及服裝、設(shè)計(jì)、建筑、工程、管理等多學(xué)科知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計(jì)現(xiàn)代化智能服裝工廠的能力。如何根據(jù)學(xué)生的特點(diǎn)激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣與學(xué)習(xí)成就感，營造具有真實(shí)感的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)氛圍，實(shí)現(xiàn)可視化的學(xué)習(xí)內(nèi)容與透明化的學(xué)習(xí)效果，一直是專業(yè)課程教學(xué)改革的發(fā)展方向[2]。

一、虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)的意義

1.創(chuàng)新教學(xué)方式

隨著新基建+科教基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的推進(jìn)，互聯(lián)網(wǎng)+信息技術(shù)逐步融入實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)成為線上線下教學(xué)的一種教學(xué)方式，以實(shí)驗(yàn)內(nèi)容應(yīng)用為驅(qū)動(dòng)，通過虛實(shí)結(jié)合的教學(xué)方式，提升實(shí)驗(yàn)教學(xué)的質(zhì)量和水平。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)能較好地降低教學(xué)與學(xué)習(xí)成本，打破時(shí)空限制及材料限制，提高學(xué)生的理解能力與創(chuàng)新能力。學(xué)生可以通過線上虛擬仿真實(shí)驗(yàn)，完成服裝三維設(shè)計(jì)、服裝虛擬生產(chǎn)、服裝供應(yīng)鏈仿真、面料創(chuàng)意設(shè)計(jì)等，直接在虛擬實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景中完成具體的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，減少試錯(cuò)成本，提高設(shè)計(jì)效果的直觀性，還可以直觀地檢測(cè)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)過程是否合理與完備，提高學(xué)生的創(chuàng)新和探索能力。

2.創(chuàng)新教學(xué)內(nèi)容

科技進(jìn)步要求高等教學(xué)以新理念、新內(nèi)容進(jìn)行課程建設(shè)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)要以學(xué)生為中心，堅(jiān)持以持續(xù)改進(jìn)的理念不斷地提升實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容的高階性，突出實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程的創(chuàng)新性，從而增加實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的挑戰(zhàn)度。服裝設(shè)計(jì)與工程專業(yè)的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容應(yīng)該體現(xiàn)前沿性，也可以將教師的學(xué)術(shù)研究、科技發(fā)展前沿成果引入實(shí)驗(yàn)教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行探究式學(xué)習(xí)?！胺b廠設(shè)計(jì)與現(xiàn)場(chǎng)管理”虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)可以引用科研項(xiàng)目內(nèi)容，針對(duì)服裝企業(yè)規(guī)劃設(shè)計(jì)項(xiàng)目的難度，突出項(xiàng)目的服裝廠選址、場(chǎng)地規(guī)劃、企業(yè)組織結(jié)構(gòu)、建筑物面積計(jì)算、場(chǎng)地總平面圖設(shè)計(jì)等內(nèi)容，讓學(xué)生主動(dòng)完成具體項(xiàng)目中的運(yùn)算和設(shè)計(jì)任務(wù)，并通過虛擬仿真設(shè)計(jì)完成廠區(qū)的設(shè)計(jì)，培養(yǎng)學(xué)生在虛擬環(huán)境中的創(chuàng)作與創(chuàng)新能力。

3.創(chuàng)新教學(xué)目標(biāo)

虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程建設(shè)目標(biāo)需要堅(jiān)持知識(shí)、能力、素質(zhì)有機(jī)融合，通過實(shí)驗(yàn)教學(xué)加深學(xué)生對(duì)專業(yè)知識(shí)的理解，通過實(shí)驗(yàn)的自主操作提升學(xué)生的動(dòng)手能力，通過了解國內(nèi)外相關(guān)專業(yè)技術(shù)水平的差距，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)目的性的理解。在虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜問題的綜合能力和高級(jí)思維，突破傳統(tǒng)思維習(xí)慣和知識(shí)認(rèn)知模式，在實(shí)驗(yàn)過程中培養(yǎng)學(xué)生大膽質(zhì)疑、勇于創(chuàng)新的精神。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)?zāi)M廠區(qū)規(guī)劃方案，縮短設(shè)計(jì)周期，可以節(jié)約設(shè)計(jì)的時(shí)間成本和物料成本[3]。利用虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)現(xiàn)實(shí)踐操作的仿真化，使理論教學(xué)與實(shí)際操作同步進(jìn)行，讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生質(zhì)疑和解決疑問。

二、“服裝廠設(shè)計(jì)與現(xiàn)場(chǎng)管理”虛擬仿真實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)計(jì)

服裝廠設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)已經(jīng)由單純的服裝廠建筑設(shè)計(jì)擴(kuò)充到包括服裝生產(chǎn)管理等內(nèi)容，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蚪鉀Q服裝廠生產(chǎn)實(shí)施過程中的安全性差、難以實(shí)現(xiàn)、成本高昂、時(shí)空限制等問題。以項(xiàng)目為導(dǎo)向代替?zhèn)鹘y(tǒng)的理論教學(xué)，同時(shí)采用線上線下驅(qū)動(dòng)、理論與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合、虛實(shí)互補(bǔ)的混合式教學(xué)模式，讓學(xué)生完成一系列連續(xù)性任務(wù)。

1.實(shí)驗(yàn)登錄界面

學(xué)生通過網(wǎng)絡(luò)鏈接進(jìn)入實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，輸入用戶名和密碼登錄實(shí)驗(yàn)主界面，進(jìn)入主菜單界面。如圖1所示，主菜單界面包括服裝廠設(shè)計(jì)概況、服裝廠組織結(jié)構(gòu)、服裝廠區(qū)規(guī)劃、實(shí)驗(yàn)報(bào)告、教師數(shù)據(jù)后臺(tái)等內(nèi)容。

圖1 虛擬仿真實(shí)驗(yàn)主菜單

2.模塊一：服裝廠設(shè)計(jì)概況

該模塊包括實(shí)驗(yàn)概述、服裝廠選址、場(chǎng)地規(guī)劃、考核、實(shí)驗(yàn)任務(wù)(一)?！皩?shí)驗(yàn)概述”以文字的形式介紹項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)背景、實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊约皩?shí)驗(yàn)流程等?！胺b廠選址”包括服裝廠簡(jiǎn)介以及選址條件，服裝廠簡(jiǎn)介以視頻的形式呈現(xiàn)?！皥?chǎng)地規(guī)劃”包括場(chǎng)地規(guī)劃內(nèi)容、場(chǎng)地自然條件、場(chǎng)地建設(shè)條件等，以虛擬場(chǎng)景展示所要掌握的企業(yè)各職能部門?！翱己恕卑鍓K檢查學(xué)生實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備情況，考核通過后方可進(jìn)入下一個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)K。學(xué)生在“實(shí)驗(yàn)任務(wù)(一)”中選擇項(xiàng)目的已知條件，包括服裝廠選址、場(chǎng)地風(fēng)向圖、規(guī)劃用地面積、地形條件等。

3.模塊二：服裝廠組織結(jié)構(gòu)

該模塊包括虛擬企業(yè)職能部門、組織結(jié)構(gòu)、考核、實(shí)驗(yàn)任務(wù)(二)?！疤摂M企業(yè)職能部門”介紹服裝企業(yè)的業(yè)務(wù)部、采購部、研發(fā)部、技術(shù)部、財(cái)務(wù)部、公司辦公室、后勤保障部、生產(chǎn)部，各職能部門以3D瀏覽的形式呈現(xiàn)，如圖2所示。學(xué)生在“考核”板塊中進(jìn)行在線測(cè)試，考核通過后方可進(jìn)入下一個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)K?！皩?shí)驗(yàn)任務(wù)(二)”是學(xué)生根據(jù)項(xiàng)目需要填寫企業(yè)各職能部門所需人員數(shù)量，提交后方可進(jìn)入下一模塊學(xué)習(xí)。

圖2 職能部門3D瀏覽

4.模塊三：服裝廠區(qū)規(guī)劃

該模塊包括面積計(jì)算、廠區(qū)建筑物展示、場(chǎng)地虛擬仿真規(guī)劃、考核、實(shí)驗(yàn)任務(wù)(三)等。根據(jù)服裝廠選址條件、服裝廠規(guī)劃條件、企業(yè)組織結(jié)構(gòu)、人員設(shè)置等因素，計(jì)算建筑密度、容積率、綠化率等，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中完成各實(shí)驗(yàn)步驟，并在虛擬場(chǎng)景中展示實(shí)驗(yàn)結(jié)果?！皩?shí)驗(yàn)任務(wù)(三)”是建筑物虛擬模型界面，通過提供的場(chǎng)景設(shè)計(jì)內(nèi)容構(gòu)建廠區(qū)規(guī)劃。

5.模塊四：實(shí)驗(yàn)報(bào)告及考核方式

實(shí)驗(yàn)操作結(jié)束后，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)生成實(shí)驗(yàn)報(bào)告，內(nèi)容包括實(shí)驗(yàn)結(jié)果、考核結(jié)果、教師意見與建議等。實(shí)驗(yàn)報(bào)告將根據(jù)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)結(jié)果生成實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析表，最后由教師批閱并撰寫實(shí)驗(yàn)意見與建議。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)采用多維度的評(píng)價(jià)體系，對(duì)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力、知識(shí)掌握情況、動(dòng)手操作能力進(jìn)行考核。

三、“服裝廠設(shè)計(jì)與現(xiàn)場(chǎng)管理”虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革實(shí)踐

1.提倡學(xué)生自主自助學(xué)習(xí)

虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革推動(dòng)了學(xué)習(xí)過程中角色的轉(zhuǎn)變，由以前的以教師為主導(dǎo)轉(zhuǎn)化為以學(xué)生為主、教師指導(dǎo)為輔的教學(xué)模式。實(shí)驗(yàn)前學(xué)生可以在實(shí)驗(yàn)軟件中預(yù)習(xí)基礎(chǔ)知識(shí)、實(shí)驗(yàn)操作流程、實(shí)驗(yàn)任務(wù)要點(diǎn)。學(xué)生利用虛擬仿真功能進(jìn)行階段性實(shí)操練習(xí)，通過實(shí)驗(yàn)平臺(tái)開放共享的功能，讓更多的跨學(xué)校、跨專業(yè)學(xué)生自主和自助式完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，從而加深對(duì)知識(shí)的理解。“服裝廠設(shè)計(jì)與現(xiàn)場(chǎng)管理”虛擬仿真實(shí)驗(yàn)是學(xué)生模擬完成服裝企業(yè)整體規(guī)劃任務(wù)，自主設(shè)計(jì)服裝廠經(jīng)營模式、建筑物面積計(jì)算、車間布局設(shè)計(jì)等，并在虛擬實(shí)驗(yàn)條件下，運(yùn)用虛擬設(shè)計(jì)元素自助完成服裝廠的整體規(guī)劃。在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中，以任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)模式引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)、實(shí)踐創(chuàng)新與不斷探索。

2.實(shí)現(xiàn)虛實(shí)相結(jié)合的教學(xué)

虛擬仿真實(shí)驗(yàn)課程建設(shè)應(yīng)堅(jiān)持“能實(shí)不虛、以虛補(bǔ)實(shí)、虛實(shí)結(jié)合”的基本原則構(gòu)建實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)也是線上線下相結(jié)合的教學(xué)方式，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)是線下實(shí)體實(shí)驗(yàn)無法滿足的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，線上虛擬實(shí)驗(yàn)彌補(bǔ)了線下實(shí)體實(shí)驗(yàn)的不足，只有通過線下線上相結(jié)合的教學(xué)思路才能讓課程內(nèi)容更加全面和豐富?！胺b廠設(shè)計(jì)與現(xiàn)場(chǎng)管理”虛擬仿真實(shí)驗(yàn)是一個(gè)大型實(shí)驗(yàn)，設(shè)計(jì)內(nèi)容繁多，實(shí)驗(yàn)中的各主要建筑物布置可以重復(fù)設(shè)計(jì)，這一點(diǎn)在實(shí)體實(shí)驗(yàn)中是無法滿足的。在虛擬的實(shí)驗(yàn)環(huán)境中實(shí)驗(yàn)內(nèi)容“以虛化實(shí)”，以3D瀏覽的形式帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)行服裝工廠的參觀學(xué)習(xí)，從而解決無法實(shí)地參觀工廠的時(shí)空限制問題。通過虛擬仿真的場(chǎng)地規(guī)劃設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)解決了現(xiàn)實(shí)中無法滿足的實(shí)驗(yàn)條件限制，實(shí)驗(yàn)過程可以重復(fù)進(jìn)行，讓學(xué)生在“真實(shí)”的場(chǎng)景中完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，教學(xué)過程與科研項(xiàng)目能夠真實(shí)地融合在一起，實(shí)驗(yàn)效果更加直觀，提高了實(shí)驗(yàn)過程的真實(shí)感受。

3.增強(qiáng)學(xué)習(xí)的趣味性

虛擬仿真實(shí)驗(yàn)快速顯示實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并且快速反饋學(xué)習(xí)效果，通過知識(shí)密度和任務(wù)關(guān)聯(lián)性提升實(shí)驗(yàn)過程的趣味性。“服裝廠設(shè)計(jì)與現(xiàn)場(chǎng)管理”虛擬仿真實(shí)驗(yàn)軟件采用多元評(píng)價(jià)模式快速給予學(xué)生意見反饋，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果評(píng)價(jià)的智能化、人機(jī)交互學(xué)習(xí)過程的趣味化，如對(duì)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中的鼠標(biāo)點(diǎn)擊次數(shù)、停頓時(shí)間、登錄次數(shù)等信息進(jìn)行分析。并定期升級(jí)教學(xué)軟件模型和數(shù)據(jù)庫內(nèi)容，增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程的趣味性，使得學(xué)生的學(xué)習(xí)效果具有可視化和不斷優(yōu)化。通過任務(wù)情境分析引導(dǎo)學(xué)生深入思考，增強(qiáng)虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境的代入感，較快地提升學(xué)生在服裝廠設(shè)計(jì)構(gòu)思及操作過程中的思辨能力和全局思維。在服裝廠整體規(guī)劃實(shí)驗(yàn)任務(wù)驅(qū)動(dòng)下，教學(xué)強(qiáng)調(diào)“做中學(xué)”，學(xué)生逐步完成各個(gè)任務(wù)，在分階段任務(wù)中獲得知識(shí)，提高動(dòng)手能力[4]。通過設(shè)置與企業(yè)實(shí)際需求相關(guān)聯(lián)的任務(wù)，實(shí)現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容與科研項(xiàng)目需求同頻共振[5]。

四、結(jié)語

虛擬仿真實(shí)驗(yàn)面向服裝設(shè)計(jì)與工程專業(yè)本科教學(xué)，解決了“服裝廠設(shè)計(jì)與現(xiàn)場(chǎng)管理”教學(xué)過程中實(shí)物實(shí)驗(yàn)安全性差、難以實(shí)現(xiàn)、成本高昂、時(shí)空限制等問題。本實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)以學(xué)生自學(xué)為主、教師指導(dǎo)為輔，利用虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)打造沉浸式學(xué)習(xí)環(huán)境，通過案例深入講解知識(shí)點(diǎn)，促進(jìn)了學(xué)生對(duì)教學(xué)內(nèi)容的理解，以任務(wù)為驅(qū)動(dòng)促進(jìn)學(xué)生鞏固知識(shí)。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)引導(dǎo)學(xué)生不斷探究與優(yōu)化自己的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，創(chuàng)新思維，不斷嘗試，提高了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果。