公務(wù)員期刊網(wǎng) 論文中心 正文

針織產(chǎn)品設(shè)計虛擬仿真實驗教學(xué)建設(shè)

前言:想要寫出一篇引人入勝的文章?我們特意為您整理了針織產(chǎn)品設(shè)計虛擬仿真實驗教學(xué)建設(shè)范文,希望能給你帶來靈感和參考,敬請閱讀。

針織產(chǎn)品設(shè)計虛擬仿真實驗教學(xué)建設(shè)

【摘要】在當(dāng)前復(fù)雜社會背景條件下所引領(lǐng)的在線教學(xué)課程大規(guī)模建設(shè)以及高等教育信息化建設(shè)中,對于紡織工程專業(yè)下針織產(chǎn)品設(shè)計與織造實驗課程既是挑戰(zhàn)又是機(jī)遇。文章首先就虛擬仿真實驗教學(xué)的相關(guān)概念進(jìn)行梳理,并在此基礎(chǔ)上從實驗教學(xué)內(nèi)容、實驗教學(xué)方法、線上線下混合式教學(xué)等方面對針織產(chǎn)品設(shè)計與織造虛擬仿真實驗課程的建設(shè)提出全新的課程實施方案,從而提高學(xué)生的專業(yè)知識與技術(shù)儲備,培養(yǎng)更具競爭力的工科人才。

【關(guān)鍵詞】紡織工程;針織產(chǎn)品;虛擬仿真;新工科

引言

教育部目前關(guān)于虛擬仿真實驗教學(xué)建設(shè)要求主要有:《教育信息化十年發(fā)展規(guī)劃(2011—2020年)》《關(guān)于開展國家級虛擬仿真實驗教學(xué)中心建設(shè)工作的通知》(2013年)以及《教育部辦公廳關(guān)于2017—2020年開展示范性虛擬仿真實驗教學(xué)項教育部目建設(shè)的通知》(2017年)[1]。虛擬仿真實驗教學(xué)具有強(qiáng)烈的沉浸感,能夠通過三維場景的仿真建模,使得學(xué)生在授課過程中高度關(guān)注所學(xué)內(nèi)容,從而提高學(xué)習(xí)熱情。同時,虛擬仿真實驗教學(xué)能夠改變教師傳統(tǒng)的“注入式”教學(xué)方式,強(qiáng)調(diào)學(xué)生“邊動手邊學(xué)”的實驗教學(xué)理念,通過結(jié)合理論預(yù)習(xí)、虛擬仿真操作,以學(xué)生自主學(xué)習(xí)為主,教師指導(dǎo)為輔,幫助學(xué)生獨立思考所學(xué)知識內(nèi)容,靈活判斷,最終達(dá)成理論與實踐的統(tǒng)一。將虛擬仿真實驗教學(xué)與線上教學(xué)相結(jié)合,可以解決一些傳統(tǒng)實驗課程開展線上教學(xué)困難的處境,同時也能改善一些實驗課程教學(xué)成本高、危險系數(shù)大等問題,學(xué)生可以自由自主地在仿真場景中進(jìn)行操作和學(xué)習(xí)。因此,虛擬仿真實驗教學(xué)是學(xué)科專業(yè)與信息技術(shù)深度融合的產(chǎn)物。

1針織產(chǎn)品設(shè)計與織造實驗教學(xué)背景

近年來,隨著針織工業(yè)在世界范圍內(nèi)發(fā)展迅速,針織產(chǎn)品變化多、更新快、生產(chǎn)靈活,能迅速適應(yīng)市場的變化和客戶的需求。而三維全成形無縫針織物的出現(xiàn),除了能減少產(chǎn)品的生產(chǎn)流程,也為客制化針織產(chǎn)品的發(fā)展提供了技術(shù)基礎(chǔ)。但是三維針織物由于產(chǎn)品組織與結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)針織物有別,新產(chǎn)品在設(shè)計時需要通過多次打樣,并根據(jù)打樣效果進(jìn)行修正后,才能正式投入生產(chǎn)中[2]。而這些專業(yè)知識在紡織類專業(yè)本科教育中并不重視,造成學(xué)生所學(xué)與實際生產(chǎn)存在偏差。同時,由于生產(chǎn)三維全成形無縫針織產(chǎn)品的設(shè)備比較昂貴,有些設(shè)備占地大,教學(xué)成本以及學(xué)生單位操作時間均無法滿足實驗課建設(shè)要求。因此,將三維無縫針織物產(chǎn)品的設(shè)計與織造與紡織類專業(yè)人才培養(yǎng)相結(jié)合,圍繞三維無縫針織機(jī)的結(jié)構(gòu)與織造認(rèn)知環(huán)節(jié)、操作流程和考核標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計腳本,再根據(jù)腳本通過3D仿真、動畫、AR技術(shù)等建設(shè)虛擬實驗室,從而模擬三維無縫針織物的設(shè)計與織造過程,讓學(xué)生更直觀充分地理解與掌握三維無縫針織物從設(shè)計到成品的整個工藝流程,從而提高學(xué)生的專業(yè)知識與技術(shù)儲備,能夠讓紡織類專業(yè)學(xué)生在就業(yè)過程中更具競爭力。

2針織產(chǎn)品設(shè)計與織造虛擬仿真實驗教學(xué)建設(shè)

2.1虛擬仿真實驗教學(xué)模塊設(shè)計

在虛擬仿真系統(tǒng)中,目前設(shè)計包括學(xué)習(xí)系統(tǒng)、虛擬實驗室以及考核系統(tǒng)三大部分。學(xué)習(xí)系統(tǒng)的主要作用是總結(jié)課堂理論知識點,幫助學(xué)生自主學(xué)習(xí),回顧與實驗有關(guān)的內(nèi)容,也方便學(xué)生在虛擬實驗操作過程中遇到問題時反過來進(jìn)行查漏補(bǔ)缺。本實驗課程主要教學(xué)內(nèi)容涉及三維全成形無縫針織產(chǎn)品的織物組織設(shè)計與上機(jī)工藝參數(shù)的設(shè)定。虛擬實驗室的主要作用是通過動畫、模型等虛擬方式,幫助學(xué)生更好地理解實驗涉及的所有內(nèi)容。除此之外,學(xué)生能夠根據(jù)預(yù)設(shè)好的條件充分發(fā)揮自己的主觀能動性,結(jié)合所學(xué)內(nèi)容進(jìn)行實踐操作。三維全成形無縫針織產(chǎn)品可以由針織電腦橫機(jī)以及圓機(jī)來實現(xiàn)織造,本專業(yè)針織實驗室中目前配套有德國STOLL公司的電腦橫機(jī),以及圣東尼(上海)有限公司的無縫針織圓機(jī)和襪機(jī)。在虛擬實驗室中,技術(shù)人員根據(jù)實際設(shè)備中的主要機(jī)構(gòu)設(shè)計模型,同時每個零部件都有相關(guān)說明進(jìn)行介紹,讓學(xué)生“隨點隨學(xué)”,理解針織機(jī)內(nèi)部各個功能部件的結(jié)構(gòu)與作用??己讼到y(tǒng)主要是為了考核學(xué)生在課上所學(xué)知識的掌握情況,最終根據(jù)目標(biāo)達(dá)成度來給出相應(yīng)的實驗課成績。學(xué)生需要結(jié)合所學(xué)理論內(nèi)容,在內(nèi)置設(shè)計界面中實際操作設(shè)計織物組織并能夠?qū)︶樋棛C(jī)的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行設(shè)定。同時,學(xué)生在充分認(rèn)知三維無縫針織物設(shè)計與織造流程的基礎(chǔ)上進(jìn)行產(chǎn)品的創(chuàng)新設(shè)計,以最終綜合成績加以考查。

2.2虛擬仿真實驗教學(xué)組織與實施

本虛擬仿真實驗系統(tǒng)學(xué)習(xí)主要針對紡織工程專業(yè)大三學(xué)生,學(xué)生已經(jīng)較系統(tǒng)地學(xué)習(xí)紡織材料學(xué)課程以及針織學(xué)和針織學(xué)實驗基本理論和操作流程,因此對于針織產(chǎn)品的設(shè)計、加工工藝的理論及應(yīng)用有深入的理解。本實驗課程主要涉及全成形針織工藝在電腦橫機(jī)與圓機(jī)上的實現(xiàn),因此圍繞兩種不同的針織機(jī)械需要設(shè)計不同的教學(xué)方法,本文以全成形針織產(chǎn)品在電腦橫機(jī)上的設(shè)計與織造為例來加以說明。通過虛實結(jié)合的教學(xué)方法,首先在學(xué)習(xí)系統(tǒng)中將全成形針織物的設(shè)計場景在虛擬軟件中進(jìn)行還原,在該系統(tǒng)中嵌入SDS-ONEAPEX3服裝設(shè)計工作系統(tǒng),實現(xiàn)全成形針織物紗線原料的選擇、肌理種類和面料效果的選擇、針織樣片織造設(shè)計、基本款式與結(jié)構(gòu)設(shè)計、尺寸與花型設(shè)計等方面的實訓(xùn)教學(xué)[3]。同時,在各個實訓(xùn)教學(xué)內(nèi)容中分別實現(xiàn)針型與紗支關(guān)系、肌理和面料效果與織物組織的對應(yīng)關(guān)系、不同織物結(jié)構(gòu)和花型的織造工藝參數(shù)的階段性考核,讓學(xué)生在學(xué)完每部分內(nèi)容后進(jìn)行鞏固加強(qiáng)。在虛擬實驗室系統(tǒng)中,實現(xiàn)電腦橫機(jī)的機(jī)架、控制機(jī)構(gòu)、傳動機(jī)構(gòu)、選針和編織機(jī)構(gòu)、搖床換梭機(jī)構(gòu)、送紗機(jī)構(gòu)和牽拉機(jī)構(gòu)等幾大主要結(jié)構(gòu)的建模還原。學(xué)生通過鼠標(biāo)或者VR眼鏡手柄選中相應(yīng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分解學(xué)習(xí),了解各個部分的主要功能,同時與學(xué)習(xí)系統(tǒng)中的相關(guān)知識點進(jìn)行聯(lián)動。最終,學(xué)生在考核系統(tǒng)中根據(jù)所學(xué)內(nèi)容設(shè)計一款全成形針織產(chǎn)品,系統(tǒng)根據(jù)SDS-ONE編程系統(tǒng)中反饋出的結(jié)果進(jìn)行打分,并給出模擬編織錯誤的修改意見。

2.3基于虛擬仿真的線上線下混合式教學(xué)

虛擬仿真技術(shù)因其特有屬性往往被用來作為線下實踐教學(xué)的補(bǔ)充,存在課時量少,知識點不全面等問題,利用線上教學(xué)平臺并結(jié)合虛擬仿真教學(xué)是未來普及實踐類課程值得思考的方式。目前,部分院校開始推廣的“云平臺+虛擬仿真”的混合式教學(xué)能夠較好地兼顧學(xué)校的自身特點和需求,尤其是一些以工科為主的大專院校[4]。一方面,借助“雨課堂”“超星學(xué)習(xí)通”“藍(lán)墨云班課”等線上平臺開展能夠?qū)崟r互動反饋的教學(xué);另一方面,在線下利用虛擬仿真課程資源,實施從理論到虛擬的一體化教學(xué),最終在線上根據(jù)學(xué)生的虛擬操作視頻來評估教學(xué)效果。基于此類教學(xué)模式,針織產(chǎn)品設(shè)計與織造課程在線上理論教學(xué)的基礎(chǔ)上,通過線下或者在線形式的虛擬仿真課程對學(xué)生的理論知識進(jìn)行考查,同時結(jié)合虛擬仿真系統(tǒng)中的模擬操作分批讓學(xué)生在線下利用現(xiàn)有的設(shè)備資源進(jìn)行實物操作,最終實現(xiàn)“理虛實”一體化的教學(xué)模式。通過此類模式,能夠在特殊社會環(huán)境下實現(xiàn)實踐課程的教學(xué),同時可以為實驗實訓(xùn)設(shè)備不足的學(xué)校提供可行的教學(xué)方式,從而深入融合線上資源與傳統(tǒng)實踐教學(xué)。

3結(jié)論

隨著各院?!靶鹿た啤备母锏牟粩噙M(jìn)步,通過建設(shè)虛擬仿真實驗教學(xué)系統(tǒng)是加速實驗實訓(xùn)類課程普及的有力措施。對于紡織工程專業(yè)的學(xué)生而言,針織產(chǎn)品設(shè)計與織造作為就業(yè)的知識儲備之一,其教學(xué)效果關(guān)系到學(xué)生的綜合競爭力。將虛擬仿真實驗與線上課程相結(jié)合并輔以線下實踐操作的混合式教學(xué)兼具靈活性與新穎性,能夠在不同外部條件下實施,同時也需要通過持續(xù)的研究去發(fā)現(xiàn)此類模式的問題和改進(jìn)之處,繼而不斷提升教師現(xiàn)代化教學(xué)能力與創(chuàng)新力。

【參考文獻(xiàn)】

[1]何修傳.藝術(shù)設(shè)計專業(yè)線上虛擬仿真實驗教學(xué)探析[J].藝術(shù)教育,2020(10):190-193.

[2]張哲.無縫針織物設(shè)計效果模擬展示系統(tǒng)的研究與實現(xiàn)[D].上海:東華大學(xué),2011.

[3]鄭興昱,袁蓉.基于針織全成形電腦橫機(jī)智能技術(shù)的應(yīng)用設(shè)計[J].上海紡織科技,2019,47(1):1-5.

[4]仇清海,肖蘇慧.“云平臺+虛擬仿真”信息技術(shù)手段在高職專業(yè)課混合式教學(xué)中的應(yīng)用研究[J].教育教學(xué)論壇,2019(32):235-236.

作者:陸贊 高偉洪 單位:上海工程技術(shù)大學(xué)