“织物结构设计”课程教学软件的设计与应用

潘如如，王鸿博，高卫东

(江南大学 纺织服装学院，江苏 无锡 214122)

一、“织物结构设计”课程教学软件开发的必要性

在我校(江南大学)本科教学培养计划中，“织物结构设计”是纺织工程专业机织方向学生的专业必修课程之一。这门课程的学习效果直接决定了学生对本专业理论和实践知识的理解程度，同时其教学内容还与“机织学”“纺织产品设计”“机织工艺学”“纺织CAD原理”等课程密切相关，会影响这些课程的教学效果。因此，进一步提高“织物结构设计”课程教学的便捷性，增加教师与学生之间的互动，提升教学效果和学生的学习效率，显得尤为重要。

在“织物结构设计”课程教学中，经常需要进行织物组织图、上机图的绘制。教师一般在上课前提前将组织图和上机图绘制好，或者将专用的格子黑板带入课堂。提前绘制不利于教师讲解，且学生难以直观地了解组织图和上机图的绘制过程;格子黑板比较笨重，携带不便，而且使用时间长久以后，黑板上的格子线会变模糊，不利于学生观看。同样，学生的作业也采用普通的格子纸完成，一方面容易模糊，不便于教师批改;另一方面也不利于学生保存以用于后期的进一步学习。总之，由于缺少先进的教学软件和工具，这种传统的教学方法与现代纺织教学的需求不相适应，在多媒体技术应用越来越广泛的今天，对“织物结构设计”课程教学软件的需求更为迫切。

虽然专用的纺织CAD/CAM软件一般可以绘制组织图和上机图，但这些专用软件价格昂贵，且带有加密狗，不便于教师进行课程教学，也难以让学生在学习中使用。而且专用的CAD/CAM软件具有一定的针对性，无法适应整个纺织专业课程的教学，软件功能也较为复杂，使用起来麻烦，不利于教师和学生进行拓展。

笔者结合前期开发的格子型ActiveX控件［1］，在“织物结构设计”课程的教学中进一步开发出适用于本课程的教学软件。本软件分为教师版和学生版，具有组织绘制、保存和读取的功能，支持图像打印等方法，同时增加数据库功能，建有专用的织物组织数据库。在本软件中开发了纺织教学专用的教学模块，配有专用的教学演示功能，提供组织图和上机图的绘制步骤，以利于课程的课堂教学，便于学生完成教师布置的课后作业。专用的教学数据交互文件的设计为提高“织物结构设计”课程教学效果提供了有力的支撑。

二、教学软件的设计

在“织物结构设计”课程教学软件设计前，笔者采用问卷调查的形式，对任课教师、已学习过和正在学习本课程的学生进行调查，并充分采纳教师和学生对软件需求的建议，撰写了“织物结构设计”课程教学软件的工程报告，对本软件所需模块以及各个模块中的功能进行分析，并撰写了软件设计文案。

1.教学软件的工程设计

通过对“织物结构设计”课程教学的调研，研究本软件所需要的功能，以便于课堂教学和师生互动为宗旨进行教学软件的工程设计。研究本软件的模块组成以及各个模块中包含的功能，撰写软件工程计划书，以加快软件的开发进程，提高软件的实用性。尤其注意对正在进行“织物结构设计”课程教学的教师和学生的调查，努力使软件的功能能够满足教师和学生的需求。如采纳学生的建议，软件提供了织物结构设计录像功能，可以将教师绘制组织图的过程按步骤进行存储，便于学生课后复习时使用;又根据教师的需求，软件提供了作业批改功能，教师可以直接将学生的电子作业与参考答案进行比对，标明异同之处。

2.织物组织模型的设计与应用

织物组织模型的设计是本教学软件开发的核心和关键内容，也是实现组织图绘制的基础。在织物组织模型设计时，不仅要从数学模型的角度进行分析，同时要兼顾组织图绘制和课堂教学的需求。设计出的织物组织模型要符合当前教学以及纺织企业中组织图的绘制习惯，同时要充分考虑教师课堂教学的需求，以便于教师在课堂上进行分步骤讲解和学生的理解。利用这个织物组织模型能够对“织物结构设计”课程中涉及的大部分织物组织进行设计和自动绘制。

3.织物组织数据库的设计与开发

软件提供织物组织数据库，旨在将常见的织物组织以数据库的形式保存在软件之中，以便于教师和学生检索与使用。织物组织数据库的设计与开发一方面方便教师在教学中能够展示更多的织物组织，另一方面也为织物组织的改进设计提供帮助。通过织物组织数据库，教师和学生能够快速地在基础组织上进行改进设计。同时织物组织数据库还具有进一步增添的功能，可将教师和学生设计的新型组织注册到数据库之中。

4.软件的编写与教学测试

在“织物结构设计”课程教学软件设计报告书的基础上，利用Visual Basic 6.0程序设计语言进行软件的编写，实现软件工程设计报告书中的模块化功能。软件编写初步完成后，通过教师和学生的教学实践，对软件进行效果测试，再根据反馈意见进一步调整和完善了软件的功能。“织物结构设计”课程教学软件的界面如图1所示。

图1 “织物结构设计”课程教学软件界面

三、教学软件的应用

“织物结构设计”课程教学软件分为教师版和学生版，本文结合使用调查报告，介绍软件的相关应用。

1.教师版软件

“织物结构设计”课程任课教师使用本软件主要在三个阶段:备课、教学和课后作业批改。在备课阶段，教师利用软件进行相关组织图、上机图的提前绘制，并保存为图像，在课件设计时可以使用。笔者在软件设计时采纳一些教师的建议，提供了录制模式，能够将教师的绘制过程逐步或按区域进行保存，达到类似于视频的按帧播放功能，学生在课后复习时可以当作绘制标准使用，以强化教学效果。

在教学阶段，教师可以根据课程教学的需要，在课堂上进行织物组织图、上机图的绘制演示。软件提供的格子大小可调，格子线的颜色、绘制模式也有多种选择，同时能够将教师绘制的结果保存为软件可读数据或对应的织物组织图像，同样也可采用录制模式保存教师的绘制过程。教师还可利用软件中提供的织物组织数据库进行织物组织的改进设计。

在课后作业批改阶段，教师版软件可以读取学生的绘制结果。由于软件可以调整格子大小，大大减轻了教师的视觉负担。软件提供专用的作业批改功能，能够将学生的作业与教师准备好的参考结果进行比对，显示两者的异同，便于教师快速批阅学生作业。

2.学生版软件

学生在使用本软件时，需要根据学号进行登录和标识，以便于教师区分每个学生，同时也避免学生在课后作业完成过程中出现拷贝与抄袭现象。学生版软件提供了专用的格子，便于学生以电子形式完成课程的相关作业，并能够保存为数据和图像。学生版软件提供了专用的学习模块，包括织物组织数据库中的相关织物组织的标准绘制过程，也可以读取教师在备课和教学过程中录制的相关织物组织绘制方法，增强学生的学习效果。

四、教学软件的二次开发

为了便于教学软件的改进和提高，在开发过程中开放了格子型ActiveX控件的接口，提供了 GetMatrix、SetMatrix、GetPattern、SetPattern等一系列函数和方法，便于教师和学生在后续课程，包括“纺织CAD原理”“纺织产品设计”的学习中，对ActiveX控件进行二次开发，以增加软件的教学功能。例如，在“织物结构设计”课程教学软件的试用过程中，就有程序设计基础较好的学生利用提供的格子型ActiveX控件，实现了双层织物上机图的自动绘制。这种二次开发，一方面可以逐步增加课程教学软件提供的功能，另一方面可以提高学生的程序设计能力，有效增强学生对织物组织模型的理解。

五、结语

本文结合“织物结构设计”课程教学，介绍了开发的课程教学软件的设计与应用。在软件的开发过程中，充分采纳了教师和学生的建议，使开发出的课程教学软件具有较好的运用功能，尤其适合当下的多媒体教学。同时，软件提供的二次开发功能也将使本教学软件在功能上得到进一步的完善和提高。

［1］潘如如，高卫东，刘基宏，等.用于纺织专业课程教学的格子型ActiveX控件［J］.纺织服装教育，2013，28(4):320－322.