“服装厂设计与现场管理”虚拟仿真实验教学改革与实践

杜劲松，陈清婷

(东华大学 服装与艺术设计学院，上海 200051)

目前，纺织服装行业急需创新型、应用型复合人才，这也是高校服装设计与工程专业办学的定位和人才培养目标[1]。通过专业教学实现知识、能力、素质有机融合，培养学生解决复杂问题的综合能力，以及深度分析、大胆质疑、勇于创新的能力，需要改革课程教学内容及教学方法。“服装厂设计与现场管理”是我校(东华大学)服装设计与工程专业一门学科交叉性较强的课程，教学内容涉及服装、设计、建筑、工程、管理等多学科知识，培养学生设计现代化智能服装工厂的能力。如何根据学生的特点激发学生的学习兴趣与学习成就感，营造具有真实感的实验现场氛围，实现可视化的学习内容与透明化的学习效果，一直是专业课程教学改革的发展方向[2]。

一、虚拟仿真实验教学的意义

1.创新教学方式

随着新基建+科教基础设施建设的推进，互联网+信息技术逐步融入实验课程教学。虚拟仿真实验教学成为线上线下教学的一种教学方式，以实验内容应用为驱动，通过虚实结合的教学方式，提升实验教学的质量和水平。虚拟仿真实验教学能较好地降低教学与学习成本，打破时空限制及材料限制，提高学生的理解能力与创新能力。学生可以通过线上虚拟仿真实验，完成服装三维设计、服装虚拟生产、服装供应链仿真、面料创意设计等，直接在虚拟实验场景中完成具体的实验内容，减少试错成本，提高设计效果的直观性，还可以直观地检测实验设计过程是否合理与完备，提高学生的创新和探索能力。

2.创新教学内容

科技进步要求高等教学以新理念、新内容进行课程建设，实验教学要以学生为中心，坚持以持续改进的理念不断地提升实验课程内容的高阶性，突出实验教学过程的创新性，从而增加实验教学内容的挑战度。服装设计与工程专业的虚拟仿真实验教学内容应该体现前沿性，也可以将教师的学术研究、科技发展前沿成果引入实验教学，引导学生进行探究式学习。“服装厂设计与现场管理”虚拟仿真实验教学可以引用科研项目内容，针对服装企业规划设计项目的难度，突出项目的服装厂选址、场地规划、企业组织结构、建筑物面积计算、场地总平面图设计等内容，让学生主动完成具体项目中的运算和设计任务，并通过虚拟仿真设计完成厂区的设计，培养学生在虚拟环境中的创作与创新能力。

3.创新教学目标

虚拟仿真实验教学课程建设目标需要坚持知识、能力、素质有机融合，通过实验教学加深学生对专业知识的理解，通过实验的自主操作提升学生的动手能力，通过了解国内外相关专业技术水平的差距，增强学生对学习目的性的理解。在虚拟仿真实验教学过程中，培养学生解决复杂问题的综合能力和高级思维，突破传统思维习惯和知识认知模式，在实验过程中培养学生大胆质疑、勇于创新的精神。虚拟仿真实验模拟厂区规划方案，缩短设计周期，可以节约设计的时间成本和物料成本[3]。利用虚拟仿真实验教学实现实践操作的仿真化，使理论教学与实际操作同步进行，让学生在实验中产生质疑和解决疑问。

二、“服装厂设计与现场管理”虚拟仿真实验内容设计

服装厂设计实验已经由单纯的服装厂建筑设计扩充到包括服装生产管理等内容，虚拟仿真实验能够解决服装厂生产实施过程中的安全性差、难以实现、成本高昂、时空限制等问题。以项目为导向代替传统的理论教学，同时采用线上线下驱动、理论与实验相结合、虚实互补的混合式教学模式，让学生完成一系列连续性任务。

1.实验登录界面

学生通过网络链接进入实验平台，输入用户名和密码登录实验主界面，进入主菜单界面。如图1所示，主菜单界面包括服装厂设计概况、服装厂组织结构、服装厂区规划、实验报告、教师数据后台等内容。

图1 虚拟仿真实验主菜单

2.模块一：服装厂设计概况

该模块包括实验概述、服装厂选址、场地规划、考核、实验任务(一)。“实验概述”以文字的形式介绍项目实验背景、实验目的以及实验流程等。“服装厂选址”包括服装厂简介以及选址条件，服装厂简介以视频的形式呈现。“场地规划”包括场地规划内容、场地自然条件、场地建设条件等，以虚拟场景展示所要掌握的企业各职能部门。“考核”板块检查学生实验准备情况，考核通过后方可进入下一个实验模块。学生在“实验任务(一)”中选择项目的已知条件，包括服装厂选址、场地风向图、规划用地面积、地形条件等。

3.模块二：服装厂组织结构

该模块包括虚拟企业职能部门、组织结构、考核、实验任务(二)。“虚拟企业职能部门”介绍服装企业的业务部、采购部、研发部、技术部、财务部、公司办公室、后勤保障部、生产部，各职能部门以3D浏览的形式呈现，如图2所示。学生在“考核”板块中进行在线测试，考核通过后方可进入下一个实验模块。“实验任务(二)”是学生根据项目需要填写企业各职能部门所需人员数量，提交后方可进入下一模块学习。

图2 职能部门3D浏览

4.模块三：服装厂区规划

该模块包括面积计算、厂区建筑物展示、场地虚拟仿真规划、考核、实验任务(三)等。根据服装厂选址条件、服装厂规划条件、企业组织结构、人员设置等因素，计算建筑密度、容积率、绿化率等，学生在实验过程中完成各实验步骤，并在虚拟场景中展示实验结果。“实验任务(三)”是建筑物虚拟模型界面，通过提供的场景设计内容构建厂区规划。

5.模块四：实验报告及考核方式

实验操作结束后，系统会自动生成实验报告，内容包括实验结果、考核结果、教师意见与建议等。实验报告将根据学生的实验结果生成实验数据分析表，最后由教师批阅并撰写实验意见与建议。虚拟仿真实验采用多维度的评价体系，对学生自主学习能力、知识掌握情况、动手操作能力进行考核。

三、“服装厂设计与现场管理”虚拟仿真实验教学改革实践

1.提倡学生自主自助学习

虚拟仿真实验教学改革推动了学习过程中角色的转变，由以前的以教师为主导转化为以学生为主、教师指导为辅的教学模式。实验前学生可以在实验软件中预习基础知识、实验操作流程、实验任务要点。学生利用虚拟仿真功能进行阶段性实操练习，通过实验平台开放共享的功能，让更多的跨学校、跨专业学生自主和自助式完成实验内容，从而加深对知识的理解。“服装厂设计与现场管理”虚拟仿真实验是学生模拟完成服装企业整体规划任务，自主设计服装厂经营模式、建筑物面积计算、车间布局设计等，并在虚拟实验条件下，运用虚拟设计元素自助完成服装厂的整体规划。在整个实验过程中，以任务驱动教学模式引导学生主动学习、实践创新与不断探索。

2.实现虚实相结合的教学

虚拟仿真实验课程建设应坚持“能实不虚、以虚补实、虚实结合”的基本原则构建实验课程内容。虚拟仿真实验教学也是线上线下相结合的教学方式，虚拟仿真实验是线下实体实验无法满足的实验内容，线上虚拟实验弥补了线下实体实验的不足，只有通过线下线上相结合的教学思路才能让课程内容更加全面和丰富。“服装厂设计与现场管理”虚拟仿真实验是一个大型实验，设计内容繁多，实验中的各主要建筑物布置可以重复设计，这一点在实体实验中是无法满足的。在虚拟的实验环境中实验内容“以虚化实”，以3D浏览的形式带领学生进行服装工厂的参观学习，从而解决无法实地参观工厂的时空限制问题。通过虚拟仿真的场地规划设计实验解决了现实中无法满足的实验条件限制，实验过程可以重复进行，让学生在“真实”的场景中完成实验内容，教学过程与科研项目能够真实地融合在一起，实验效果更加直观，提高了实验过程的真实感受。

3.增强学习的趣味性

虚拟仿真实验快速显示实验结果，并且快速反馈学习效果，通过知识密度和任务关联性提升实验过程的趣味性。“服装厂设计与现场管理”虚拟仿真实验软件采用多元评价模式快速给予学生意见反馈，实现实验结果评价的智能化、人机交互学习过程的趣味化，如对学生在实验过程中的鼠标点击次数、停顿时间、登录次数等信息进行分析。并定期升级教学软件模型和数据库内容，增强实验教学过程的趣味性，使得学生的学习效果具有可视化和不断优化。通过任务情境分析引导学生深入思考，增强虚拟实验环境的代入感，较快地提升学生在服装厂设计构思及操作过程中的思辨能力和全局思维。在服装厂整体规划实验任务驱动下，教学强调“做中学”，学生逐步完成各个任务，在分阶段任务中获得知识，提高动手能力[4]。通过设置与企业实际需求相关联的任务，实现教学内容与科研项目需求同频共振[5]。

四、结语

虚拟仿真实验面向服装设计与工程专业本科教学，解决了“服装厂设计与现场管理”教学过程中实物实验安全性差、难以实现、成本高昂、时空限制等问题。本实验课程教学以学生自学为主、教师指导为辅，利用虚拟仿真实验平台打造沉浸式学习环境，通过案例深入讲解知识点，促进了学生对教学内容的理解，以任务为驱动促进学生巩固知识。虚拟仿真实验引导学生不断探究与优化自己的学习体验，创新思维，不断尝试，提高了实验教学的效果。