《高性能服裝CAD設(shè)計》教學(xué)模式探索

滕 毅鄭 怡王若梅閔 容姜永生

（1.廣東第二師范學(xué)院計算機學(xué)院 廣東·廣州 510303；2.中山大學(xué)計算機學(xué)院 廣東·廣州 510270；3.廣東工業(yè)大學(xué)心理健康教育與咨詢中心 廣東·廣州 510006）

0 引言

隨著服裝產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，人們對服裝除了保暖性和美觀性之外，對服裝的舒適性也提出了需求。隨著信息化技術(shù)的不斷發(fā)展，將教育工作與高性能服裝設(shè)計和信息化技術(shù)手段結(jié)合已經(jīng)是服裝教學(xué)的一種發(fā)展的新趨勢。就本身的高性能服裝設(shè)計來說，傳統(tǒng)流程包含“設(shè)計—打版—試穿—生理實驗驗證—結(jié)果評估—設(shè)計調(diào)整……”等過程，不僅復(fù)雜、耗時，還需要消耗很多人力、物力、財力，且生理實驗的開展需要一定的實驗條件，所以具備一定的門檻，這在一定程度上也限制了我國在高性能服裝設(shè)計方面人才的培養(yǎng)，阻礙了學(xué)生的思維和發(fā)展。對此，我們高校教師需要做好相關(guān)的創(chuàng)新工作，應(yīng)用新的教學(xué)技術(shù)、教學(xué)平臺和教學(xué)手段，促進學(xué)生的全面發(fā)展。

1 相關(guān)研究

《高性能服裝CAD設(shè)計》是服裝熱舒適性設(shè)計與服裝CAD設(shè)計的交叉學(xué)科，讓具備服裝CAD設(shè)計基礎(chǔ)的學(xué)生，在款式設(shè)計基礎(chǔ)上，注重服裝熱舒適性。自20世紀90年代以來，國內(nèi)服裝企業(yè)逐漸開始使用服裝CAD技術(shù)進行工業(yè)制版，相較于傳統(tǒng)手工制版，服裝CAD制版具備制版效率高，存儲便利，設(shè)計精度高，可使繁雜的手工作業(yè)方式方便連續(xù)地完成，提高了生產(chǎn)效率[1]?！斗bCAD設(shè)計》課程大部分高校均采用傳統(tǒng)教學(xué)模式，主要采用教授講授、學(xué)生演練、教師考核評價的教學(xué)方式[2,3]。由于教學(xué)設(shè)備和條件的限制，服裝CAD繪制的版型還需要后期的處理。于是，有學(xué)者提出將在三維試衣技術(shù)與服裝CAD課程的對接運用上，這樣可以在樣板輸入電腦情況下直接顯示該樣板制成服裝的虛擬效果[4]。還有學(xué)者提出融入項目教學(xué)法引導(dǎo)教學(xué)，用來豐富學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗，鍛煉學(xué)生的實際應(yīng)用能力，繼而提高教學(xué)的有效性[5]。在項目教學(xué)基礎(chǔ)上，以具體實際生產(chǎn)項目，學(xué)生、教師、企業(yè)導(dǎo)師共同完成課程任務(wù)，將學(xué)習(xí)成果直接對接到工廠項目中，以生產(chǎn)檢驗教學(xué)成果[6]。服裝熱舒適性設(shè)計是以“人體—服裝—環(huán)境”系統(tǒng)出發(fā)，研究服裝在特定環(huán)境下對著裝者熱舒適狀態(tài)的變化，尤其在模擬運動過程某件服裝對著裝人體的熱舒適性[7-9]，消防服的熱濕性能研究[10]、運動服的熱濕性能研究[11]等。為了結(jié)合服裝的熱舒適性和服裝CAD設(shè)計這兩門學(xué)科，本文創(chuàng)新探討借助CAD設(shè)計手段對學(xué)生進行功能性服裝設(shè)計的知識的普及教育，加強學(xué)生對熱功能性服裝設(shè)計的認知，激發(fā)學(xué)生對服裝產(chǎn)業(yè)新興學(xué)科的認識，主動對這一技術(shù)進行探究和掌握，從而為我國高性能服裝產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供充足的保障。

2 《高性能服裝CAD設(shè)計》教學(xué)模式發(fā)展的意義

《高性能服裝CAD設(shè)計》是一門將信息技術(shù)、服裝CAD、服裝熱濕仿真等融合的一個交叉學(xué)科。在傳統(tǒng)的高性能服裝CAD設(shè)計主要是通過口頭表述以及老師的個人教案，學(xué)生只能掌握其設(shè)計的主要流程，但對每個步驟的設(shè)計要點很難形成深度理解，因此非常影響學(xué)生學(xué)習(xí)的效果。本課程采用信息化的教學(xué)方式激發(fā)學(xué)生的興趣。在高性能服裝CAD設(shè)計仿真平臺的基礎(chǔ)上，首先學(xué)生可以直觀的掌握功能性服裝設(shè)計的關(guān)鍵步驟，從而形成主動了解的意識；其次，可以激發(fā)主動思考，每個關(guān)鍵步驟過程中的重要參數(shù)需要學(xué)生自己根據(jù)所設(shè)計的服裝、著裝的環(huán)境或者人體來定義；最后，培養(yǎng)學(xué)生的逆向思維能力，學(xué)生可以根據(jù)仿真結(jié)果，調(diào)整設(shè)計參數(shù)，不斷優(yōu)化，提升設(shè)計。

3 《高性能服裝CAD設(shè)計》教學(xué)模式探索

3.1 教學(xué)平臺

本文采用服裝熱舒適性仿真平臺作為課程的教學(xué)平臺，該平臺可以針對特定環(huán)境下著裝人體在運動過程中熱舒適性進行仿真，主要將數(shù)學(xué)建模、數(shù)值化求解、計算機仿真、可視化展示等功能集成在該平臺中。由于著裝人體的熱舒適性模型的計算量相對較大，同時為了避免讓學(xué)生安裝軟件，該平臺被改造為web＋分布式計算服務(wù)器的模式，支撐教學(xué)應(yīng)用。

圖1：教學(xué)平臺示意圖

平臺主要由四部分組成，包括：登錄模塊、設(shè)計模塊、仿真模塊以及可視化模塊。對于平臺用戶來說，他們首先賬號登陸，驗證通過后，可以操作設(shè)計模塊，設(shè)計完成后，生成前處理文件，提交給服務(wù)器進行云端仿真，仿真結(jié)束后，服務(wù)器會生成可視化的結(jié)果文件，包括了二維可視化結(jié)果、三維靜態(tài)和動態(tài)可視化結(jié)果，用戶可以在平臺下載結(jié)果，用戶可根據(jù)結(jié)果文件分析所設(shè)計服裝的熱舒適性能。

3.2 教學(xué)模式

CAD系統(tǒng)作為一種工具，不具備任何的創(chuàng)造性，只能將設(shè)計師的思維和創(chuàng)造轉(zhuǎn)變?yōu)榻Y(jié)果。本課程采用的教學(xué)平臺以服裝設(shè)計的版型、面料等屬性為基礎(chǔ)，在配合熱舒適性相關(guān)設(shè)計因素，對著裝人體服裝的熱舒適性進行仿真模擬。獨立開設(shè)《高性能服裝CAD應(yīng)用》課程，并將該門課程放在《服裝CAD》之后，讓學(xué)生在學(xué)會了基礎(chǔ)的服裝設(shè)計、打版等知識之后，增強服裝熱舒適性設(shè)計意識。讓學(xué)生在完成一件服裝設(shè)計時，同時考慮該件服裝的熱舒適性能，更好的滿足市場、客戶、和服裝企業(yè)的需求。

3.2.1 教學(xué)方法和手段應(yīng)用

《高性能服裝CAD應(yīng)用》這門課程講課的重點是理論結(jié)合實際應(yīng)用開展。為了取得良好的教學(xué)效果，理論課采用多媒體教學(xué)或者疫情期間采用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的方式。實踐應(yīng)用教學(xué)是借助高性能服裝仿真平臺，結(jié)合服裝熱濕傳遞的理論，提煉重要的設(shè)計參數(shù)，對服裝的熱舒適性能進行仿真預(yù)測。多媒體教學(xué)和仿真平臺教學(xué)結(jié)合方式，不僅可以讓學(xué)生們對服裝的熱舒適性的理論加深理解，還可以對實踐應(yīng)用以及服裝熱舒適性設(shè)計過程加深理解，將復(fù)雜、抽象的理論知識轉(zhuǎn)化為具體的設(shè)計步驟和關(guān)鍵參數(shù)，學(xué)生通過平臺參數(shù)的設(shè)置，了解不同設(shè)計參數(shù)對服裝熱舒適性能的影響，同時，我們開展這門課程時，將學(xué)生們碰到的問題及需要注意的事項加以提煉，力求將這門課的講授水平不斷提升，從而不斷提高教學(xué)質(zhì)量。

3.2.2 熱舒適性五步設(shè)計法

由于服裝熱舒適性仿真是采用數(shù)學(xué)模型對服裝—人體—環(huán)境系統(tǒng)的熱濕傳遞進行建模，再利用計算機仿真技術(shù)對著裝人體的著裝舒適性進行模擬。為了引發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提升學(xué)生的注意力，本課程從實例教學(xué)出發(fā)，采用服裝熱舒適設(shè)計的五步曲（圖2）教學(xué)法。

圖2：服裝熱舒適性設(shè)計五步曲

五步教學(xué)法是經(jīng)過總結(jié)了服裝熱屬性設(shè)計的核心內(nèi)容，主要根據(jù)服裝熱舒適性仿真的數(shù)學(xué)模型中所涉及運算參數(shù)再結(jié)合其相關(guān)的歸屬，最后總結(jié)為五個步驟。以跑步運動員穿著跑步服先慢走10分鐘再快跑30分這樣一個運動場景為例，而現(xiàn)在要針對這件跑步服的熱舒適性做判斷。第一步是定義活動，是指著裝人體所從事的相關(guān)活動，該例中的活動定位為慢跑10分鐘，新陳代謝250w/m2，外加快跑30分鐘，新陳代謝率350w/m2；第二部為定義環(huán)境，跑步的環(huán)境為室溫為20℃，相對濕度為80%，一個標準大氣壓下，天氣清涼，風(fēng)速為0.5m/s；第三步，定義人體，男性，身高180cm，體重80kg等；第四步，定義服裝，長衣長褲，覆蓋率為100%，緊身款式等；第五步，定義邊界條件，通風(fēng)系統(tǒng)為0等。所有的設(shè)計的參數(shù)是根據(jù)著裝人體所從事的運動、所處環(huán)境、穿服裝的人、服裝本身的設(shè)計以及“人體—服裝—環(huán)境”的邊界所決定。在課程中，我們會依照五步曲教學(xué)法，細化的講解每個設(shè)計步驟，深入淺出的講解過程參數(shù)的意義，讓學(xué)生便于理解和記憶，以便于將來舉一反三。

3.2.3 仿真實例教學(xué)

采用實例教學(xué)，讓學(xué)生在實戰(zhàn)中提高。學(xué)生對實例教學(xué)容易產(chǎn)生興趣，能夠顯著提升學(xué)生注意力。采用“實例操作演示”的方式讓學(xué)生在掌握仿真平臺使用的同時，了解和熟悉服裝熱舒適性的步驟和參數(shù)。教師選擇一個經(jīng)典款式的服裝，利用五步曲進行熱舒適性的設(shè)計過程，在每一步給學(xué)生細化其設(shè)計要點和重點參數(shù)的含義，讓學(xué)生了解采用CAD仿真平臺設(shè)計服裝熱舒適性的總體步驟，然后讓學(xué)生隨著教師示范性的完成相應(yīng)的學(xué)習(xí)任務(wù)。讓學(xué)生掌握借助高性能服裝CAD仿真平臺對設(shè)計的服裝開展其熱舒適性的評價。

3.2.4 結(jié)果導(dǎo)向法

服裝的熱舒適性設(shè)計是一個不斷調(diào)整的過程。但是如何調(diào)整，調(diào)整的標準是什么，這一直是服裝熱舒適性設(shè)計的一個難題。借助服裝熱舒適性仿真平臺，學(xué)生可以直接根據(jù)仿真結(jié)果判斷所設(shè)計的服裝是否適用于該人體、環(huán)境和活動，然后保持其他參數(shù)不變，不斷調(diào)整服裝的相關(guān)參數(shù)，根據(jù)仿真結(jié)果來觀察人體的熱舒適性，力求著裝人體達到相對舒適的狀態(tài)。

3.3 考評體系

考核檢查是教學(xué)效果最直接的依據(jù)，也是督促學(xué)生學(xué)習(xí)和復(fù)習(xí)的有效手段?！陡咝阅芊bCAD應(yīng)用》這門課程的考核分為個人報告和小組報告兩部分。個人報告主要是考查學(xué)生對服裝熱舒適性能設(shè)計的理解和理論學(xué)習(xí)成果，小組報告注重培養(yǎng)學(xué)生的團隊合作以及對教學(xué)平臺的原理和掌握程度，利用結(jié)果逆向思維調(diào)整服裝的相關(guān)設(shè)計，已達到對服裝熱功能性需求的目的。在小組報告中，對于具有創(chuàng)新思維的學(xué)生給予加分鼓勵，以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識和科學(xué)思維。

4 總結(jié)

該門課采用獨特的五步教學(xué)法和仿真實例操作相結(jié)合的模式展開，具有以下優(yōu)勢：

（1）學(xué)生學(xué)習(xí)興趣濃厚，學(xué)習(xí)熱情高漲，學(xué)習(xí)效果有保證；

（2）能夠逐步培養(yǎng)學(xué)生針對服裝熱舒適性的設(shè)計的意識；

（3）能夠培訓(xùn)學(xué)生以結(jié)果為導(dǎo)向，解決實際問題的能力；

（4）能夠有效促進師生合作。