潘如如，王鴻博，高衛(wèi)東

(江南大學(xué) 紡織服裝學(xué)院，江蘇 無錫 214122)

一、“織物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)”課程教學(xué)軟件開發(fā)的必要性

在我校(江南大學(xué))本科教學(xué)培養(yǎng)計(jì)劃中，“織物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)”是紡織工程專業(yè)機(jī)織方向?qū)W生的專業(yè)必修課程之一。這門課程的學(xué)習(xí)效果直接決定了學(xué)生對(duì)本專業(yè)理論和實(shí)踐知識(shí)的理解程度，同時(shí)其教學(xué)內(nèi)容還與“機(jī)織學(xué)”“紡織產(chǎn)品設(shè)計(jì)”“機(jī)織工藝學(xué)”“紡織CAD原理”等課程密切相關(guān)，會(huì)影響這些課程的教學(xué)效果。因此，進(jìn)一步提高“織物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)”課程教學(xué)的便捷性，增加教師與學(xué)生之間的互動(dòng)，提升教學(xué)效果和學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，顯得尤為重要。

在“織物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)”課程教學(xué)中，經(jīng)常需要進(jìn)行織物組織圖、上機(jī)圖的繪制。教師一般在上課前提前將組織圖和上機(jī)圖繪制好，或者將專用的格子黑板帶入課堂。提前繪制不利于教師講解，且學(xué)生難以直觀地了解組織圖和上機(jī)圖的繪制過程;格子黑板比較笨重，攜帶不便，而且使用時(shí)間長久以后，黑板上的格子線會(huì)變模糊，不利于學(xué)生觀看。同樣，學(xué)生的作業(yè)也采用普通的格子紙完成，一方面容易模糊，不便于教師批改;另一方面也不利于學(xué)生保存以用于后期的進(jìn)一步學(xué)習(xí)?？傊?，由于缺少先進(jìn)的教學(xué)軟件和工具，這種傳統(tǒng)的教學(xué)方法與現(xiàn)代紡織教學(xué)的需求不相適應(yīng)，在多媒體技術(shù)應(yīng)用越來越廣泛的今天，對(duì)“織物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)”課程教學(xué)軟件的需求更為迫切。

雖然專用的紡織CAD/CAM軟件一般可以繪制組織圖和上機(jī)圖，但這些專用軟件價(jià)格昂貴，且?guī)в屑用芄?，不便于教師進(jìn)行課程教學(xué)，也難以讓學(xué)生在學(xué)習(xí)中使用。而且專用的CAD/CAM軟件具有一定的針對(duì)性，無法適應(yīng)整個(gè)紡織專業(yè)課程的教學(xué)，軟件功能也較為復(fù)雜，使用起來麻煩，不利于教師和學(xué)生進(jìn)行拓展。

筆者結(jié)合前期開發(fā)的格子型ActiveX控件［1］，在“織物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)”課程的教學(xué)中進(jìn)一步開發(fā)出適用于本課程的教學(xué)軟件。本軟件分為教師版和學(xué)生版，具有組織繪制、保存和讀取的功能，支持圖像打印等方法，同時(shí)增加數(shù)據(jù)庫功能，建有專用的織物組織數(shù)據(jù)庫。在本軟件中開發(fā)了紡織教學(xué)專用的教學(xué)模塊，配有專用的教學(xué)演示功能，提供組織圖和上機(jī)圖的繪制步驟，以利于課程的課堂教學(xué)，便于學(xué)生完成教師布置的課后作業(yè)。專用的教學(xué)數(shù)據(jù)交互文件的設(shè)計(jì)為提高“織物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)”課程教學(xué)效果提供了有力的支撐。

二、教學(xué)軟件的設(shè)計(jì)

在“織物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)”課程教學(xué)軟件設(shè)計(jì)前，筆者采用問卷調(diào)查的形式，對(duì)任課教師、已學(xué)習(xí)過和正在學(xué)習(xí)本課程的學(xué)生進(jìn)行調(diào)查，并充分采納教師和學(xué)生對(duì)軟件需求的建議，撰寫了“織物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)”課程教學(xué)軟件的工程報(bào)告，對(duì)本軟件所需模塊以及各個(gè)模塊中的功能進(jìn)行分析，并撰寫了軟件設(shè)計(jì)文案。

1.教學(xué)軟件的工程設(shè)計(jì)

通過對(duì)“織物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)”課程教學(xué)的調(diào)研，研究本軟件所需要的功能，以便于課堂教學(xué)和師生互動(dòng)為宗旨進(jìn)行教學(xué)軟件的工程設(shè)計(jì)。研究本軟件的模塊組成以及各個(gè)模塊中包含的功能，撰寫軟件工程計(jì)劃書，以加快軟件的開發(fā)進(jìn)程，提高軟件的實(shí)用性。尤其注意對(duì)正在進(jìn)行“織物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)”課程教學(xué)的教師和學(xué)生的調(diào)查，努力使軟件的功能能夠滿足教師和學(xué)生的需求。如采納學(xué)生的建議，軟件提供了織物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)錄像功能，可以將教師繪制組織圖的過程按步驟進(jìn)行存儲(chǔ)，便于學(xué)生課后復(fù)習(xí)時(shí)使用;又根據(jù)教師的需求，軟件提供了作業(yè)批改功能，教師可以直接將學(xué)生的電子作業(yè)與參考答案進(jìn)行比對(duì)，標(biāo)明異同之處。

2.織物組織模型的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

織物組織模型的設(shè)計(jì)是本教學(xué)軟件開發(fā)的核心和關(guān)鍵內(nèi)容，也是實(shí)現(xiàn)組織圖繪制的基礎(chǔ)。在織物組織模型設(shè)計(jì)時(shí)，不僅要從數(shù)學(xué)模型的角度進(jìn)行分析，同時(shí)要兼顧組織圖繪制和課堂教學(xué)的需求。設(shè)計(jì)出的織物組織模型要符合當(dāng)前教學(xué)以及紡織企業(yè)中組織圖的繪制習(xí)慣，同時(shí)要充分考慮教師課堂教學(xué)的需求，以便于教師在課堂上進(jìn)行分步驟講解和學(xué)生的理解。利用這個(gè)織物組織模型能夠?qū)Α翱椢锝Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)”課程中涉及的大部分織物組織進(jìn)行設(shè)計(jì)和自動(dòng)繪制。

3.織物組織數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)與開發(fā)

軟件提供織物組織數(shù)據(jù)庫，旨在將常見的織物組織以數(shù)據(jù)庫的形式保存在軟件之中，以便于教師和學(xué)生檢索與使用。織物組織數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)與開發(fā)一方面方便教師在教學(xué)中能夠展示更多的織物組織，另一方面也為織物組織的改進(jìn)設(shè)計(jì)提供幫助。通過織物組織數(shù)據(jù)庫，教師和學(xué)生能夠快速地在基礎(chǔ)組織上進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)。同時(shí)織物組織數(shù)據(jù)庫還具有進(jìn)一步增添的功能，可將教師和學(xué)生設(shè)計(jì)的新型組織注冊(cè)到數(shù)據(jù)庫之中。

4.軟件的編寫與教學(xué)測試

在“織物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)”課程教學(xué)軟件設(shè)計(jì)報(bào)告書的基礎(chǔ)上，利用Visual Basic 6.0程序設(shè)計(jì)語言進(jìn)行軟件的編寫，實(shí)現(xiàn)軟件工程設(shè)計(jì)報(bào)告書中的模塊化功能。軟件編寫初步完成后，通過教師和學(xué)生的教學(xué)實(shí)踐，對(duì)軟件進(jìn)行效果測試，再根據(jù)反饋意見進(jìn)一步調(diào)整和完善了軟件的功能?！翱椢锝Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)”課程教學(xué)軟件的界面如圖1所示。

圖1 “織物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)”課程教學(xué)軟件界面

三、教學(xué)軟件的應(yīng)用

“織物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)”課程教學(xué)軟件分為教師版和學(xué)生版，本文結(jié)合使用調(diào)查報(bào)告，介紹軟件的相關(guān)應(yīng)用。

1.教師版軟件

“織物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)”課程任課教師使用本軟件主要在三個(gè)階段:備課、教學(xué)和課后作業(yè)批改。在備課階段，教師利用軟件進(jìn)行相關(guān)組織圖、上機(jī)圖的提前繪制，并保存為圖像，在課件設(shè)計(jì)時(shí)可以使用。筆者在軟件設(shè)計(jì)時(shí)采納一些教師的建議，提供了錄制模式，能夠?qū)⒔處煹睦L制過程逐步或按區(qū)域進(jìn)行保存，達(dá)到類似于視頻的按幀播放功能，學(xué)生在課后復(fù)習(xí)時(shí)可以當(dāng)作繪制標(biāo)準(zhǔn)使用，以強(qiáng)化教學(xué)效果。

在教學(xué)階段，教師可以根據(jù)課程教學(xué)的需要，在課堂上進(jìn)行織物組織圖、上機(jī)圖的繪制演示。軟件提供的格子大小可調(diào)，格子線的顏色、繪制模式也有多種選擇，同時(shí)能夠?qū)⒔處熇L制的結(jié)果保存為軟件可讀數(shù)據(jù)或?qū)?yīng)的織物組織圖像，同樣也可采用錄制模式保存教師的繪制過程。教師還可利用軟件中提供的織物組織數(shù)據(jù)庫進(jìn)行織物組織的改進(jìn)設(shè)計(jì)。

在課后作業(yè)批改階段，教師版軟件可以讀取學(xué)生的繪制結(jié)果。由于軟件可以調(diào)整格子大小，大大減輕了教師的視覺負(fù)擔(dān)。軟件提供專用的作業(yè)批改功能，能夠?qū)W(xué)生的作業(yè)與教師準(zhǔn)備好的參考結(jié)果進(jìn)行比對(duì)，顯示兩者的異同，便于教師快速批閱學(xué)生作業(yè)。

2.學(xué)生版軟件

學(xué)生在使用本軟件時(shí)，需要根據(jù)學(xué)號(hào)進(jìn)行登錄和標(biāo)識(shí)，以便于教師區(qū)分每個(gè)學(xué)生，同時(shí)也避免學(xué)生在課后作業(yè)完成過程中出現(xiàn)拷貝與抄襲現(xiàn)象。學(xué)生版軟件提供了專用的格子，便于學(xué)生以電子形式完成課程的相關(guān)作業(yè)，并能夠保存為數(shù)據(jù)和圖像。學(xué)生版軟件提供了專用的學(xué)習(xí)模塊，包括織物組織數(shù)據(jù)庫中的相關(guān)織物組織的標(biāo)準(zhǔn)繪制過程，也可以讀取教師在備課和教學(xué)過程中錄制的相關(guān)織物組織繪制方法，增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。

四、教學(xué)軟件的二次開發(fā)

為了便于教學(xué)軟件的改進(jìn)和提高，在開發(fā)過程中開放了格子型ActiveX控件的接口，提供了 GetMatrix、SetMatrix、GetPattern、SetPattern等一系列函數(shù)和方法，便于教師和學(xué)生在后續(xù)課程，包括“紡織CAD原理”“紡織產(chǎn)品設(shè)計(jì)”的學(xué)習(xí)中，對(duì)ActiveX控件進(jìn)行二次開發(fā)，以增加軟件的教學(xué)功能。例如，在“織物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)”課程教學(xué)軟件的試用過程中，就有程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)較好的學(xué)生利用提供的格子型ActiveX控件，實(shí)現(xiàn)了雙層織物上機(jī)圖的自動(dòng)繪制。這種二次開發(fā)，一方面可以逐步增加課程教學(xué)軟件提供的功能，另一方面可以提高學(xué)生的程序設(shè)計(jì)能力，有效增強(qiáng)學(xué)生對(duì)織物組織模型的理解。

五、結(jié)語

本文結(jié)合“織物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)”課程教學(xué)，介紹了開發(fā)的課程教學(xué)軟件的設(shè)計(jì)與應(yīng)用。在軟件的開發(fā)過程中，充分采納了教師和學(xué)生的建議，使開發(fā)出的課程教學(xué)軟件具有較好的運(yùn)用功能，尤其適合當(dāng)下的多媒體教學(xué)。同時(shí)，軟件提供的二次開發(fā)功能也將使本教學(xué)軟件在功能上得到進(jìn)一步的完善和提高。

［1］潘如如，高衛(wèi)東，劉基宏，等.用于紡織專業(yè)課程教學(xué)的格子型ActiveX控件［J］.紡織服裝教育，2013，28(4):320－322.