服装结构工艺课程教学中虚拟仿真技术的应用
张元美 张其增
摘 要：本文主要介绍了虚拟仿真技术的优势特色、发展趋势。同时以服装与服饰设计专业的服装结构工艺课程教学为实践平台，结合三维虚拟仿真软件特点，进行了教学的改革和完善，从课程教学模式、教学内容、学习方式以及学习成果多方面分析探讨三维虚拟仿真软件的实际应用方法，为服饰设计专业和其他相关专业的高等教育课程教学改革提供借鉴。
关键词：服装结构工艺;虚拟仿真技术;课程教学;学习成果
基金项目：本文系武汉纺织大学教学研究项目“虚拟仿真软件在服装结构工艺课程教学中的设计应用研究”（2020JY038）;湖北省教育厅项目“振兴传统工艺视角下汉绣技艺在新中式婚礼服中的创新应用”（18Q083）研究成果。
一、虚拟仿真技术的发展
随着信息技术的飞速发展，市场产品更新换代越来越快，各种高端技术产品不断被研发且应用在我国的各个行业领域，给大众带来便捷舒适高效的体验。以人工智能、大数据、云计算、物联网为代表的现代信息技术，在各行各业都有广泛深入的应用，推动了行业的深层次变革，给我们的工作、学习和生活带来了深刻变化[1]。
“衣食住行”中“衣”即服装处于一个非常重要的地位。随着大众对物质生活和精神生活的高需求，人们对服装的审美和着装需求也在不断地提高。服装行业市场的竞争异常激烈，放眼全球“Made in China”的服装产品到处都是，但是顶级的服装设计制作和全球知名的服装品牌却屈指可数。中国服饰品牌想要在世界服装行业占有一席之地，就要不断地开拓创新，融合现代信息技术，需要从服装的设计、生产制作到服装品牌的创建宣传等多方面共同努力，提高我国服装行业的整体质量。
现代信息技术在高校的服装专业教育中得到了广泛应用。信息技术与专业教育教学的深度融合推动了教育理念更新、教育模式变革和教育体系重构[2]。高等院校是培养专业人才的主要力量，要想培养具有竞争优势的人才，就必须促进服装专业教学与科技信息化发展两者的有机结合，运用科技手段来提高学生的综合竞争力[3]。
虚拟仿真技术简称VR，主要是指用一个系统模仿另一个真实系统的技术，实际上它是一种可创建和可体验虚拟世界的计算机系统。虚拟仿真技术教学实践是信息技术与教育教学深度融合的产物，具有情境性、交互性、开放性和共享性的特征，还兼具“突破时空限制”“快速复制传播”“呈现手段丰富”的独特优势，是提高服装专业教学质量的重要手段[4]。
国外的虚拟仿真技术与教学结合已经发展到了一个相对较高、较完善的水平，在各个行业领域应用比较广泛。从国内来看，目前很多高校也相继建立了虚拟仿真实验室，在大力发展虚拟仿真研究的同时，在教学中的应用也取得了一定的进展。但是虚拟仿真课程普及的广度和深度以及此技术与专业课程结合的方法和实践仍有很大的提高与改进空间，需要更多的行业专家和教育者继续去探索研究。
服装结构工艺课程是服装设计专业人才培养的核心課程，对于服装作品从设计到成衣的转化起着关键作用，是集设计、实践为一体的综合性课程。虚拟仿真技术能够高效而准确地模拟平面二维纸样转化为三维立体服装造型的全过程，进行服装结构工艺实践教学中设计、制版和缝制、试穿多个环节的三维虚拟仿真展示。这种高科技虚拟仿真软件和服装结构工艺教学的融合已然成为当前服装结构工艺教学中必不可少的一部分，也将成为提高服装设计专业课程教学效率与教学质量不可或缺的一部分。
二、服装结构工艺课程的教学现状
服装结构工艺课程是二维平面的服装纸样转化为三维立体服装的关键，也是服装专业广泛开设的主要课程之一。
服装结构工艺课程的内容主要有结构制版和缝制工艺两大部分，其中结构制版需要涉及人体的尺寸、服装的松量和数据计算等，关于数据计算的内容比较多。传统的结构工艺课程教学中，学生主要通过老师的讲授示范理解人体的体型、尺寸的测量以及不同服装款式的结构制版尺寸和数据计算方法。老师普遍在黑板上进行制版绘图，学生跟着做制图练习，属于以教师为中心的灌输式授课[5]。教学内容繁多，过程稍显枯燥，教学方式单一，这种教学形式空间感比较弱，学生很难将绘制的平面结构图和成型的立体服装联系起来，讲授的结构知识很难在短时间内理解掌握，不易激发学生的学习兴趣和创造力，效果不佳，个别学生甚至在初学阶段产生排斥心理。
除了结构制版部分，课程还包括工艺缝制部分。这需要把平面的结构制版经过排版、面料裁断、粘衬和锁边等多个步骤，然后进行平缝机缝制，最后完成服装的成衣制作。整个过程都需要老师全程示范操作，才能够全面完整地展示制作的全部内容。很多制作细节，学生在后期制作过程中还会不断地询问，这就需要老师反复讲解示范操作。整个演示耗时长、成本高、效率低，仅供部分学生观看学习，范围小，效果不佳。
如何解决服装结构工艺课程教学中存在的问题，形象化教学内容，丰富教学方式，提高教学效率和教学质量是亟待研究的课题。现代化的三维虚拟仿真技术的融入，可以在很大程度上解决以上存在的问题，弥补传统结构工艺教学的不足，实现不同教学方式的优势互补，尤其是为服装结构知识的深入理解以及服装的缝制展示提供了高效便捷的途径。
三、虚拟仿真技术的优势
针对服装结构工艺课程的教学，我们可以从结构的设计、制版、缝制和试穿、展示多个方面引入虚拟仿真技术。在教学过程中，主要通过3D虚拟仿真技术软件将服装的结构纸样选择合适的面料进行仿真缝制，并通过虚拟模特试穿效果，及时调整服装纸样，最终在软件模拟的三维空间中体现服装最终的成衣着装效果。实践证明引入虚拟仿真技术，优化了课程内容，完善了教学手段，增加了课程趣味性，激发了学习积极性，从而创新了服装结构工艺课程的教学模式，提高了教师的教学质量和学生的学习成效，与单一的传统教学相比具有非常明显的优势。
（一）虚拟仿真技术的应用突破了传统教学的时空限制。师生均可以在课上讲授学习，课下通过技术平台线上咨询答疑。利用虚拟仿真技术创设的虚拟环境，可以有效丰富教学环境，为学生的实践训练创造条件，课下学生可以在虚拟仿真技术创建的仿真环境中不断地学习锻炼，巩固课堂知识，熟练掌握课程内容[6]。
（二）虚拟仿真技术的应用提高了教学质量和工作效率，降低了成本。传统的示范实践教学辐射的学生数量有限，完整的结构工艺过程演示需要很长时间，也需要在示范过程中购买必须的制版材料、面辅料和缝制工具等。而虚拟仿真技术可以面向所有的学生学习操作，在软件中通过服装裁片的仿真缝制试穿，并能通过3D虚拟仿真效果，及时调整服装纸样，一定程度上免去了制版裁剪和成品打样的成本，有效减少了经济支出和时间成本。同时仿真效果可以360°旋转且反复学习观看，这也避免教师针对同一个结构问题多次重复操作讲解。虚拟仿真技术的应用，减少了教师工作量，节约了时间和支出，提高了教学质量和自主学习效率。
（三）虚拟仿真技术的应用革新了服装结构工艺课程的教学模式，实现了传统服装结构工艺课程教学质的突破。将服装结构制图导入虚拟仿真软件，模拟相应的面料属性可以一键生成成衣试穿效果，帮助学生建立平面制版和三维服装的空间转化意识。学生可以从单纯的平面纸样的学习转变成融合视、听、学、做多维度的趣味体验式学习，充分理解掌握结构纸样和成衣的关系，弥补了传统教学中存在的不足。虚拟仿真软件可以提高学生的学习兴趣，促使学生主动学习思考，提高学习成效。
（四）虚拟仿真技术的应用使教学内容的实现途径更加多元化，丰富了课程作品的展示形式。传统的服装结构工艺课程展示多为成衣展示，随着虚拟仿真技术的成熟应用，服装的展示形式也相应的有所增加。人们可以将传统的成衣展示和软件制作的虚拟仿真服装进行线下成品、线上动态展示的综合服装作品展示形式，一定程度上丰富课程的成果体现形式。
（五）虚拟仿真技术的应用使得学校和市场联系更加紧密，实时了解流行信息和新技术。传统结构工艺课程教学中的服装款式相对比较固定，主要是经典服装的结构造型，缺少与流行市场的联系。在利用虚拟仿真技术对教学情境进行塑造时，还可以模拟当前的新技术工艺以及多样的流行面料等，将服装的结构工艺课程内容和流行趋势、款式材料结合。虚拟仿真技术的应用可以节约时间，提高效率，不仅给予学生更多的创新设计空间，还可以拓宽学生的国际视野，紧密与服装行业挂钩，培养出了解市场、符合行业需求的高素质服装专业人才。
四、虚拟仿真技术的设计应用分析
在服装结构工艺课程中融入虚拟仿真技术，不是简单地复制添加技术内容，而是科学规划设置教学内容，巧妙地将技术和课程进行自然衔接。想要应用好虚拟仿真技术，在结构工艺课程中充分发挥其优势作用，在课程内容上需要精心设计规划，经过实际的教学改革实践，对虚拟仿真技术在服装结构工艺课程的设计应用经验上进行归纳分析。虚拟仿真技术有利于学生巩固知识，方便教师的“教”和学生的“学”，真正做到信息技术为教学服务，成为提高教学质量水平的“好帮手”。
初次接触服装结构内容，学生需要初步掌握从二维平面的结构制版转化为三维的立体造型的维度转换关系，对于初学者来说难度不小，单纯依靠平面制版纸样和成衣进行展示讲解，无法深入理解。借助虚拟仿真技术可以更加简单直接地通过三维立体的视觉观看和软件动画操作深入了解人体的体型特点，关键尺寸的测量方法、尺寸和服装关系等。在人体体型学习和尺寸测量部分，教师通过虚拟仿真软件可以360°向学生展示人体模特的体型特点，横切面和纵切面也可以清晰展示。还可以在软件里编辑修改人体模特尺寸展示不同身高尺寸的体型特点，展示男模和女模的不同体型特征（如图1）。
成年女性的上衣原型结构制版和裁断缝制的学习掌握是基础服装结构工艺课程的主要内容，也是课程的重难点。传统的平面结构制版演示，学生跟随教师绘图，无法将结构图和立体的原型上衣造型联系起来，只有经过面料裁断、缝制、试穿后才能看见服装的最后着装效果，效率低、耗时长、演示范围受限，教学效果大打折扣。引入虚拟仿真技术后，在结构制图完成后，教师可以通过软件将结构制图导入虚拟仿真软件，选择对应的体型模特，进行裁片的裁断、缝制、试穿过程动画展示，其还原效果不亚于真实的缝制实践操作（如图2、图3）。而且在缝制过程中，人们可以对其中任何一个过程进行暂停、细节放大、反复观看，对成型的服装造型可以三维立体多角度观察合体效果，真正做到原型上衣着装的仿真试穿。在试穿后，人们也可以在人模试穿中直观地发现问题产生的部位和原因，及时修改调整制版尺寸，最终达到标准的上衣造型效果。学生在观看了仿真演示后，再跟随教师进行实践操作就能够更好地掌握课程内容，保证学习效果。
教师还可以根据学生掌握的情况进行课程内容的拓展，比如在学生熟练掌握原型上衣结构制版后，可以加入省道转移的知识内容。通过省道转移的知识拓展，学生了解到原型制版的重要作用，以及基础版型的结构设计变化。结合虚拟仿真技术还可以在软件中制作出不同省道转移结构制版的成衣造型效果，同时还可以结合设计趋势，融入流行元素，尝试不同的面料、色彩和款式的搭配设计，更加多样地、立体形象地展示设计的丰富变化（如图4）。
五、结语
科学技术的进步，行业趋势的发展以及消费群体的需求都使得虚拟仿真技术变得越来越重要，越来越普遍。在专业课程中适时、适度融入虚拟仿真技术，一方面可以做到与时俱进，跟随市场和消费的需求，与行业市场接轨;另一方面，虚拟仿真技术能增强学生的参与性、互动性，学生可以掌握更多的专业技能，利用信息技术手段提高自身的设计实践综合能力。同时，教师在备课授课过程中，将理论实践课程和行业市场联系，更新了课程内容，丰富了教学方法，提高了教学质量和教学效率，使科学技术走进了艺术设计领域，提高了艺术设计的科学准确性。
虚拟仿真教学突破了传统教学的诸多限制，是课程教学和信息化技术深度融合的重要产物，是提高学生科学思维能力、创新精神和实践能力的重要手段。未来对于类似于虚拟仿真技术的诸多信息技术如何与高等教育、人才培养以及课程设置融合，优势互补，还需要更多的教育工作者和科研工作者继续探索研究，最终实现科学技术更好地为社会服务，促进教育发展。
参考文献：
[1]江玉梅，邢西深，佟元之.2.0时代的职业教育信息化现状、問题与发展路径[J].中国电化教育，2020（7）：119-124.
[2]教育部关于印发《教育信息化2.0行动计划》的通知[EB/OL].[2018-04-18].http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A16/s3342/201804/t20180425_334188.html
[3]邹顺宏.融合时代高校新闻业务课如何开展虚拟仿真实训[J].传媒，2020（8）：81-83.
[4]石秀玲，付铖.信息化背景下职业教育虚拟仿真教学探究[J].河北职业教育，2020（2）：47-49，53.
[5]张新祥.信息化背景下研究型教学模式的应用困境与对策研究[J].职教论坛，2017（35）：33-37.
[6]尹宝莹.虚拟现实技术在公共设施设计中的应用[J].包装工程，2019（16）：271-274.
作者简介：
张元美，武汉纺织大学服装学院硕士研究生，副教授。
张其增，武汉职业技术学院纺服学院硕士研究生，助教。
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