芻議發(fā)動機教學中動畫技術的有效應用

劉軍恒 孫平 嵇乾

摘要：隨著大學教育改革的不斷深入，人們對大學教師的要求也在逐漸提升。尤其是在發(fā)動機教學中，一些教師的教學方法較為單一、語言也比較生硬、內(nèi)容并不是十分全面，使本科學生還在通過“死記硬背”的方法進行記憶。但在現(xiàn)代化教學理念的趨勢下，教師將動畫技術融入到其中，使原有抽象的知識變得更為具體，對大學生將產(chǎn)生指導作用。因此，本文從當代發(fā)動機教學中存在的問題入手，對動畫技術在課堂教學的有效應用開展研究。

關鍵詞：發(fā)動機；大學教學；動畫技術；有效應用

近幾年來，動畫技術在人們生活中的利用效率逐漸提升，在許多領域都發(fā)揮出來重要的作用。尤其是在情境教學中，體現(xiàn)出了卓越的效果。從本質上來說，動畫技術是以文本為主要學習內(nèi)容，以圖像與影音為輔助工具的先進指導理念。它能夠使得發(fā)動機課程以“情境演示”的形式表現(xiàn)出來，令整體過程更加逼真。

1當前發(fā)動機教學中存在的問題

1.1發(fā)動機教學中的需求分析

從發(fā)動機教學中的需求方面進行分析，教師要將汽車中的一些零件構造方式呈現(xiàn)在學生的面前，使他們對知識有一個基本的把控。但一些汽車內(nèi)部零件的層次性較強，不是簡單的圖片展示就能夠表達出來的。例如：汽車軸箱內(nèi)部的齒輪有凸起狀態(tài)的，也有凹陷形式的，外部的一些物體會對內(nèi)部部件起到阻隔的作用，使學生無法進行深入分析。但現(xiàn)代的動畫技術則不同，它可以使需要展示的物體隨著零件移動，并以動靜結合的形式呈現(xiàn)在學生的面前，給予他們最直接的表達方式。

1.2現(xiàn)有動畫的優(yōu)缺點

雖然在目前的網(wǎng)絡體系中有許多發(fā)動機的動畫視頻供學生學習。但它也有一定的片面性。第一，網(wǎng)上視頻更多的是針對原理來對發(fā)動機的構造進行解析，從汽油機的方面出發(fā)，設置的動畫概圖。但柴油機的視頻卻非常少。另外，視頻的更新性不強。許多動畫視頻都是重復的，其所呈現(xiàn)出的結構類型也不符合當前的技術要求。第二，從動畫效果上來看，一些教師沒有對畫面比例和色彩進行購置，并突出發(fā)動機改造中的重點，給人一種雜亂無章的感覺。第三，知識缺少一定的系統(tǒng)性，沒有形成一個比較具有總結性的平臺實現(xiàn)發(fā)動機內(nèi)容的串聯(lián)。第四，當前的許多大學中的動畫技術教學沒有達到精細化的目的。例如：許多大學教師在對重點零部件進行講解時，系統(tǒng)無法自動定位到某一區(qū)域，并通過放大的形式使學生看清楚。最后，發(fā)動機動畫教學沒有一個固定的版本，無法使學生在學習中形成自己的基本體系。甚至有些動畫與實際內(nèi)容的聯(lián)系性不強，缺少一定的說服力。

2教學動畫的模式選擇和工具選擇

2.1教學動畫的模式選擇

從總體上來看，教學動畫的模式選擇主要分為以下幾個方面：第一，從種類上來講，它主要包括動畫的平面形式和三維形式。兩種發(fā)動機動畫教學中同樣適用，但前者的制作過程相對簡單，材料的類別少但選擇簡單。對于后者而言，制作工程相對全面也比較復雜。尤其是在大學校園中，要求教師可以將這兩種方法結合，進行教育方式的深化。首先，教師要對基本的發(fā)動機模型進行模擬，在不同角度設置素材的變化速度，并結合相關部件進行添加。但從利用價值上來看，后者明顯優(yōu)于前者。由于平面動畫單指某一特定的層面或角度，動感性不強，在許多學生看來比較單板、不靈活。而三維動畫則能夠將發(fā)動機部件的各剖面、截面、側視形態(tài)、俯視形態(tài)都展現(xiàn)出來，體現(xiàn)技術的優(yōu)越性。

以“柴油機四沖程的工作原理”為例，教師需要以曲軸為中心，將活塞的連接位置，連桿的動態(tài)程序以及氣門的開關方式體現(xiàn)出來。由于這些零件不存在互相影響的情況，能夠以比較有序的方式進行位移活動。因此，教師采用二維動畫的方法進行講解，節(jié)省了三維立體面中的建模時間。

2.2教學動畫的制作工具選擇

教學動畫的制作工具選擇也能夠對教師的授課形式產(chǎn)生一定的影響。首先，從種類上來說，動畫技術的可支持軟件眾多。例如：CAD、3DMAX、Flash、CAM等等。從利用效果上看，教師要選擇和發(fā)動機課程相關聯(lián)的軟件程序，這樣能夠帶給大學生更加深刻的體驗。就圖紙設計方面，CAD能夠將內(nèi)容表現(xiàn)的更加全面。從制造設計角度，顯然CAM的作用性更強。而對于3DMAX來說，它的意義主要體現(xiàn)在虛擬模型的建立與立體效果演示上。最后，F(xiàn)lash動畫效果的使用最為廣泛。它能夠實現(xiàn)畫面的帶狀組拼，并在部件位移距離設定的基礎上體現(xiàn)出完整的運動過程。由此，教師在柴油機四沖程的工作原理分析上，就可以利用Flash動畫的畫面感來使教學程序變得更加簡單。

3發(fā)動機動畫技術中的Flash程序應用

3.1確定教學任務

首先，教師要以發(fā)動機課程為主導，確定一個具體化的教學內(nèi)容，指明設計方向，令學生有一個整體的把控。教師可以在上節(jié)課結束后為學生布置任務，使他們從課本中找出以柴油機為基礎構件的四沖程系統(tǒng)基本組成，并在上課前進行提問。學生將收集好的結果在課堂中展示，并得出系統(tǒng)中的曲柄連桿、潤滑構件、供油啟動構建都是其中最基本的組成部分。由于大學階段具有一定的自主性，因此在研究目標確立后，教師將學生分為幾個不同的小組，令學生們討論這部分內(nèi)容中最為重要的幾點，也就是我們所說的“教學重點”，為動畫技術的應用奠定基礎。

接著，教師利用動畫技術的應用效果對整個過程進行演示。首先，組織柴油機四沖程的中的相關部件，將曲軸、連桿等實物向學生們展示，并對其基本定義進行解釋。其次，利用Flash動畫將四沖程的具體線路予以疏通，并將沖進氣壓、曲軸壓縮、沖程做功、沖程排氣等四個部分的先后順序進行演示。在每個循環(huán)對接的節(jié)點進行切換。在此過程中，學生可以提出不懂的問題，教師則按下“暫?！卑粹o，在解釋過后進行繼續(xù)播放。接著，確定各個沖程中的動態(tài)方向，取關鍵的部件作為講解重點，細致的說明它們每一動作的意義并體現(xiàn)運動的配合方式。例如：學生們可以通過Flash動畫中的切換功能看出氣門兩端有一個切換角，可以在氣體和壓力混入的同時控制溫度，并體現(xiàn)出其演變過程。同時，教師還可以在講解內(nèi)容中加入“相位配氣”教學，以柴油的燃燒作為整體觀看過程，分析以“曲軸”為紐帶的能量轉變，也就是機械能與化學能之間的轉化。

3.2啟用Flash。制定腳本

教師也可以利用Flash功能，根據(jù)具體的教學內(nèi)容，實現(xiàn)腳本的啟用，突出發(fā)動機課程中的重點和難點。例如：總舞臺的設計、利用動畫的分段功能來設定分場景等等。第一，總舞臺設計。Flash腳本中有“動畫片段切換”的作用。在大學階段，發(fā)動機課程的內(nèi)容分析是非常重要的。教師可以將沖程過程進行劃分，在四個工況的動態(tài)循環(huán)作為分場景的重點，其他的路線傳遞等程序都利用按鈕進行控制，使學生明確的了解到柴油機內(nèi)部是如何運作的。第二，重點零件的講解。如下圖所示，教師可以通過動畫技術中的特定功能將柴油機四沖程的搖臂、推桿、氣壓油管等關鍵部件與實際解剖圖一一對應。

大學生可以從中明確具體的動態(tài)結構。教師可以將鼠標放在相應的文字上，屏幕中就會彈出具體的零件構造。這樣有利于學生將實物與名稱對應上，便于他們對知識的記憶。

4三維動畫在發(fā)動機教學中的應用

4.1渦輪風扇式發(fā)動機的原理講解

想要利用三維動畫技術對渦輪風扇式發(fā)動機原理進行講解，就要選擇相應的插件來完善。首先，教師可以建立一個以“渦輪風扇”為主的三維模型，在其中設定fumeFX插件。通過啟動按鈕的開設，學生可以看到渦輪式發(fā)動機在燃油的過程中溫度升高，在風扇的催動下使溫度和氣壓都有了一定的變化。同時，為了對本科教學的內(nèi)容予以擴展，學生還可以在虛擬鏡頭下看到極為逼真的搖臂晃動效果。通過三維場景的設立，學生對渦輪式風扇發(fā)動機原理有了更加深刻的體會，并實現(xiàn)了內(nèi)部零部件的對接、實際形狀的觀察以及基本運動形式的還原。為了能夠使學生對這部分的體會更加深刻，體現(xiàn)本科教學中的靈活應用性與實際性，為即將步入社會的學生打下基礎，教師可以將他們進行分組，以小組探討的方式進行觀后總結。每位學生都要列舉出渦輪風扇式發(fā)動機的特點，并根據(jù)動因對原理進行分析。

4.2燃氣發(fā)動機電控原理動畫

燃氣發(fā)動機電控技術的設計原理動畫應用主要表現(xiàn)在以下幾個方面：第一，三維動畫可以對整體畫面進行設定，以點及面，將供電裝置、噴射系統(tǒng)等主要元件作為重點內(nèi)容進行剖析。首先，教師可以開展“正當小老師”活動。為學生們制定好燃油發(fā)動機電控系統(tǒng)的基本模型，令他們根據(jù)課本中的內(nèi)容進行填充。規(guī)劃重點可以放在兩用燃料的轉換方式上，也可以在燃油的噴射過程中體現(xiàn)出來。教師指導學生利用“動畫幀”的重疊效果，將燃油發(fā)動機的電控過程進行連續(xù)變換，并實現(xiàn)總場景的設定。第二，學生要在下節(jié)課中一一上臺展示，通過切換按鈕的控制對其中的重點與難點問題講授出來。最后，教師從動畫效果、重點剖析、語言邏輯組織三方面進行評價，并在內(nèi)容總結的基礎上糾正理解中的錯誤。

5結語

綜上所述，本文主要從兩個方面入手。首先，對發(fā)動機教學中存在的問題進行解析。其次，以動畫技術的利用為基點，對發(fā)動機課程的創(chuàng)新點進行研究。從而得出：教師要針對大學本科生的特點，轉變授課形式，建立三維動畫模型，將發(fā)動機的關鍵部件展開，實現(xiàn)傳遞的多樣化，為人才的培養(yǎng)奠定基礎。