基于虛擬仿真技術的家紡設計信息化教學手段探討

付岳瑩，申博，羅炳金

（1.浙江紡織服裝職業技術學院，浙江 寧波 315211；2.中國美術學院，浙江 杭州 310000）

隨著人們生活水平的提高，生活品質的要求也越來越高，在國家十三五規劃的進程中，“全裝修”時代逐漸來臨，“大家居”文化應運而生，因此針對一定室內空間內所使用的家紡產品進行統一考量，使不同功能用途的家紡產品在風格、材質、色彩、圖案、款式、工藝等方面相互呼應、聯系并有序組合，形成特定而風格一致的整體家紡設計尤為重要[1]。

在傳統家紡設計教學過程中，通常是教師講解案例、展示圖片、播放視頻、制作實物、用實物陳列展示等。學生在實踐過程中自主設計，作品形式豐富，涉及的材料也是多種多樣。而在校期間學習時間有限，將每一個設計作品都制作出來也會造成極大的資源浪費。因此受到場地、資源缺乏等原因，家紡整體設計的實踐教學有一定的局限性。若將新信息技術、網絡技術、教學內容、教學經驗和項目實踐等方面相融合，開發出在線平臺共享的虛擬仿真模型和虛擬仿真項目，將使實際設計過程變得方便快捷，并且形象生動，從而使學生易懂、易學[2]。因此，在家紡設計過程中，采用真實項目與虛擬仿真相結合的教學應用，加強與企業的合作開發，探索傳統教學與虛擬仿真教學深度融合的教學新模式，尤為重要。

1 基于虛擬仿真技術的家紡教學設計思路

在整體家紡設計教學過程中，確定信息化教學目標，設計開發教學方案。借助虛擬現實技術，架構整體家紡設計仿真系統，利用企業實際項目和虛擬場景的“虛實”結合，提升學生運用家紡產品和室內環境相配套的整體設計能力。

1.1 從“家紡”到“大家居”，確定家紡設計教學的新定位

從“家紡”到“大家紡”再到“大家居”的發展過程中，傳統家紡設計教學方法，已不能滿足當下家紡行業培養新需求[3]。因此，現代家紡設計教學的目標應該圍繞行業對創新型、工匠型人才的需求，立足家紡整體設計的要求，重構課程教學內容，深化信息化技術在教學的應用，創設虛實融合的實訓場景，培養視野開闊、實踐創新強的技術技能型人才。通過家紡虛擬仿真實訓，讓學生在虛擬空間中，借助信息化技術，更加直觀了解家紡設計的要素，以及各要素的特性及搭配關系；使學生了解多種設計流派、設計風格和設計思想，豐富學生對家紡領域的了解，擴充學生對家紡設計的感性認識和業內常識。

1.2 校企合作，多源信息融合，開發實訓項目

順應“家紡”到“大家紡”再到“大家居”的行業發展趨勢，以企業人才需求的培養目標出發，根據家紡專業典型工作崗位的職業能力要求，應用行動導向法和情景化教學的模式，按照教學目標與虛擬仿真技術深度對接的設計思路，以企業產品開發的項目為載體，開發多源信息融合、交互式的家紡與家居整體空間三維動態視景的綜合實訓項目，如家紡圖案設計應用虛擬仿真、家紡材質應用虛擬仿真、家紡產品搭配虛擬仿真、空間色彩搭配虛擬仿真、家具擺放布局虛擬仿真等項目。

1.3 以學生為中心，項目為載體，構建家紡虛擬仿真教學系統

家紡虛擬仿真教學系統構建時，基于從“家紡”到“大家居”的教學目標新定位，以學生為中心，產教融合的實訓項目為載體，借助虛擬現實技術，架構整體家紡設計仿真系統，利用3DMAX、Sketch Up 等進行窗簾、床品、地毯、墻布、布藝家具等家紡產品及非紡織品的三維建模，應用Unity3D 平臺進行仿真開發，創建家紡整體設計的虛擬場景和典型操作交互功能，從漫游、仿真、考核、管理等方面構建由簡到繁、從單一技能到復合技能的家紡設計虛擬仿真系統[4]，見圖1。

2 基于虛擬仿真技術，創建家紡設計教學新模式

2.1 教學場景+工作情景與崗位角色模擬融合

基于虛擬仿真技術的家紡設計教學，通過計算機、網絡及虛擬仿真軟件，融合家紡設計崗位實踐過程，模擬真實空間環境，在特定空間情境中讓學生對虛擬家紡產品及非紡織品進行搭配操作，完成實踐體驗和崗位角色模擬，所獲得的效果與真實情境一樣，具有仿真性、沉浸感、交互性等特點。

同時，運用家紡與家居整體空間三維動態視景，通過教與學的VR 交互與仿真、交互“虛實結合”的方式，改善實驗環境，優化教學過程，模擬工作情景和設計崗位的模式，營造“自主學習”的環境，學生憑借虛擬仿真技術能夠將存在于意識中抽象化、概念化的設計作品呈現出來。

2.2 實際企業案例+虛擬仿真的場景式體驗融合

利用虛擬場景和實際企業案例的“虛實”結合，學生可以在虛擬空間中根據企業設計需求更換不同的窗簾、床品、地毯、靠墊等紡織品的顏色、花紋、材質、尺寸等，并且可以上傳自己設計的花型，即時檢驗設計作品的應用效果。還可以切換不同風格的場景，在同一空間中選擇適合風格的家紡產品與家具、飾品等進行搭配調整。這種利用逼真生動的虛擬場景代替了高昂實景的展示空間，用生動可控的交互形式展示學生整體家紡設計的真實效果，這樣虛擬實訓的教學方式，不但新鮮有趣，學生易于理解和接受，也極大提升了學生創新設計能力核心技能的形成。

3 家紡設計虛擬仿真教學應用實踐

在傳統家紡設計實訓教學中，場地有限，裝修的風格也無法做到經常更換等，學生們設計的作品難以在實際空間中進行搭配及陳列展示，缺乏整體家紡設計的意識。借助家紡設計虛擬仿真交互系統，如在“家紡產品設計與工藝”課程中，結合不同家紡設計階段，開設了家紡色彩搭配、床上用品、窗簾、地毯、抱枕等設計虛擬仿真實訓教學項目（圖2、圖3）。學生可以選定虛擬房間，從模型庫中，選取適合床品布置在相應的位置，任意調整尺寸大小，并根據空間環境，在色環中選擇適合的色彩快速應用到模型上；在紋理庫中，有大量模擬棉、麻、絲、毛的肌理感面料模型和風格多樣的花型圖案，選取床品不同部位，如枕頭、床單、被套等，可以更換肌理效果和圖案。此外，若不滿足庫里的素材，學生自己設計的花稿或拍攝的面料圖片，按照一定的規格要求，可以上傳到系統中，應用到不同布藝產品上。還可以根據不同物品的特點，調節花型尺寸和循環數，效果逼真，即時設計。在窗簾設計環節，由于很多水波幔、羅馬簾、奧地利幔等造型復雜，款式繁多，學生較難理解，所以窗簾模型按照窗幔、簾體、綁帶等不同部件分別建模，學生可以在虛擬仿真系統中，多角度觀察了解窗簾的造型。并進行不同窗幔、簾體、綁帶等組合變化設計出新穎的窗簾。還可以通過不同家具、飾品等搭配，創造不同風格的整體空間環境，然后在不同風格的空間中對窗簾、床品、地毯等家紡產品進行整體設計搭配。在虛擬空間中，快速營造出不同家居空間的氣質。實踐效果顯著，學生課程作品多次在“海寧杯”中國國際家用紡織品創意設計大賽、“震澤絲綢杯”中國絲綢家用紡織品創意設計大賽等專業競賽中獲獎。

結語

近年來，“大家居”成為行業發展大勢。家紡設計已經不滿足于單件產品或狹義的小配套設計為主，而是注重與家裝環境及其它軟裝飾相協調，成為“大家居”環境的有機組成部分。從“家紡”到“大家紡”再到“大家居”的發展過程中，傳統家紡設計教學方法，已不能滿足當下家紡行業培養具有整體設計能力人才的新需求。家紡虛擬仿真教學是以學生為中心，結合學生的情感體驗特點，模擬真實場景、產品等生成接近真實環境的虛擬實踐情境，改進了傳統教學實踐消耗大、時間長、產品單一，實際場地、物品在配套設計過程中更換不方便的問題，并通過教學場景+工作情景與崗位角色模擬融合、實際企業案例+虛擬仿真的場景式體驗融合的模式，讓學生在虛擬空間中，借助信息化技術，更加直觀了解家紡設計的要素，以及各要素的特性及搭配關系，激發學生的學習興趣，提高學生的動手實踐能力和創新能力。