劉軍恒 孫平 嵇乾

摘要：隨著大學(xué)教育改革的不斷深入，人們對大學(xué)教師的要求也在逐漸提升。尤其是在發(fā)動機(jī)教學(xué)中，一些教師的教學(xué)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(xué)生還在通過“死記硬背”的方法進(jìn)行記憶。但在現(xiàn)代化教學(xué)理念的趨勢下，教師將動畫技術(shù)融入到其中，使原有抽象的知識變得更為具體，對大學(xué)生將產(chǎn)生指導(dǎo)作用。因此，本文從當(dāng)代發(fā)動機(jī)教學(xué)中存在的問題入手，對動畫技術(shù)在課堂教學(xué)的有效應(yīng)用開展研究。

關(guān)鍵詞：發(fā)動機(jī)；大學(xué)教學(xué)；動畫技術(shù)；有效應(yīng)用

近幾年來，動畫技術(shù)在人們生活中的利用效率逐漸提升，在許多領(lǐng)域都發(fā)揮出來重要的作用。尤其是在情境教學(xué)中，體現(xiàn)出了卓越的效果。從本質(zhì)上來說，動畫技術(shù)是以文本為主要學(xué)習(xí)內(nèi)容，以圖像與影音為輔助工具的先進(jìn)指導(dǎo)理念。它能夠使得發(fā)動機(jī)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(dāng)前發(fā)動機(jī)教學(xué)中存在的問題

1.1發(fā)動機(jī)教學(xué)中的需求分析

從發(fā)動機(jī)教學(xué)中的需求方面進(jìn)行分析，教師要將汽車中的一些零件構(gòu)造方式呈現(xiàn)在學(xué)生的面前，使他們對知識有一個(gè)基本的把控。但一些汽車內(nèi)部零件的層次性較強(qiáng)，不是簡單的圖片展示就能夠表達(dá)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(xué)生無法進(jìn)行深入分析。但現(xiàn)代的動畫技術(shù)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(jié)合的形式呈現(xiàn)在學(xué)生的面前，給予他們最直接的表達(dá)方式。

1.2現(xiàn)有動畫的優(yōu)缺點(diǎn)

雖然在目前的網(wǎng)絡(luò)體系中有許多發(fā)動機(jī)的動畫視頻供學(xué)生學(xué)習(xí)。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(jī)的構(gòu)造進(jìn)行解析，從汽油機(jī)的方面出發(fā)，設(shè)置的動畫概圖。但柴油機(jī)的視頻卻非常少。另外，視頻的更新性不強(qiáng)。許多動畫視頻都是重復(fù)的，其所呈現(xiàn)出的結(jié)構(gòu)類型也不符合當(dāng)前的技術(shù)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(jìn)行購置，并突出發(fā)動機(jī)改造中的重點(diǎn)，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(gè)比較具有總結(jié)性的平臺實(shí)現(xiàn)發(fā)動機(jī)內(nèi)容的串聯(lián)。第四，當(dāng)前的許多大學(xué)中的動畫技術(shù)教學(xué)沒有達(dá)到精細(xì)化的目的。例如：許多大學(xué)教師在對重點(diǎn)零部件進(jìn)行講解時(shí)，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(xué)生看清楚。最后，發(fā)動機(jī)動畫教學(xué)沒有一個(gè)固定的版本，無法使學(xué)生在學(xué)習(xí)中形成自己的基本體系。甚至有些動畫與實(shí)際內(nèi)容的聯(lián)系性不強(qiáng)，缺少一定的說服力。

2教學(xué)動畫的模式選擇和工具選擇

2.1教學(xué)動畫的模式選擇

從總體上來看，教學(xué)動畫的模式選擇主要分為以下幾個(gè)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(jī)動畫教學(xué)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(fù)雜。尤其是在大學(xué)校園中，要求教師可以將這兩種方法結(jié)合，進(jìn)行教育方式的深化。首先，教師要對基本的發(fā)動機(jī)模型進(jìn)行模擬，在不同角度設(shè)置素材的變化速度，并結(jié)合相關(guān)部件進(jìn)行添加。但從利用價(jià)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(qiáng)，在許多學(xué)生看來比較單板、不靈活。而三維動畫則能夠?qū)l(fā)動機(jī)部件的各剖面、截面、側(cè)視形態(tài)、俯視形態(tài)都展現(xiàn)出來，體現(xiàn)技術(shù)的優(yōu)越性。

以“柴油機(jī)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(guān)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(jìn)行位移活動。因此，教師采用二維動畫的方法進(jìn)行講解，節(jié)省了三維立體面中的建模時(shí)間。

2.2教學(xué)動畫的制作工具選擇

教學(xué)動畫的制作工具選擇也能夠?qū)處煹氖谡n形式產(chǎn)生一定的影響。首先，從種類上來說，動畫技術(shù)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(jī)課程相關(guān)聯(lián)的軟件程序，這樣能夠帶給大學(xué)生更加深刻的體驗(yàn)。就圖紙?jiān)O(shè)計(jì)方面，CAD能夠?qū)?nèi)容表現(xiàn)的更加全面。從制造設(shè)計(jì)角度，顯然CAM的作用性更強(qiáng)。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?qū)崿F(xiàn)畫面的帶狀組拼，并在部件位移距離設(shè)定的基礎(chǔ)上體現(xiàn)出完整的運(yùn)動過程。由此，教師在柴油機(jī)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(xué)程序變得更加簡單。

3發(fā)動機(jī)動畫技術(shù)中的Flash程序應(yīng)用

3.1確定教學(xué)任務(wù)

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

接著，教師利用動畫技術(shù)的應(yīng)用效果對整個(gè)過程進(jìn)行演示。首先，組織柴油機(jī)四沖程的中的相關(guān)部件，將曲軸、連桿等實(shí)物向?qū)W生們展示，并對其基本定義進(jìn)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(jìn)氣壓、曲軸壓縮、沖程做功、沖程排氣等四個(gè)部分的先后順序進(jìn)行演示。在每個(gè)循環(huán)對接的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行切換。在此過程中，學(xué)生可以提出不懂的問題，教師則按下“暫停”按鈕，在解釋過后進(jìn)行繼續(xù)播放。接著，確定各個(gè)沖程中的動態(tài)方向，取關(guān)鍵的部件作為講解重點(diǎn)，細(xì)致的說明它們每一動作的意義并體現(xiàn)運(yùn)動的配合方式。例如：學(xué)生們可以通過Flash動畫中的切換功能看出氣門兩端有一個(gè)切換角，可以在氣體和壓力混入的同時(shí)控制溫度，并體現(xiàn)出其演變過程。同時(shí)，教師還可以在講解內(nèi)容中加入“相位配氣”教學(xué)，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(zhuǎn)變，也就是機(jī)械能與化學(xué)能之間的轉(zhuǎn)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(xué)內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)腳本的啟用，突出發(fā)動機(jī)課程中的重點(diǎn)和難點(diǎn)。例如：總舞臺的設(shè)計(jì)、利用動畫的分段功能來設(shè)定分場景等等。第一，總舞臺設(shè)計(jì)。Flash腳本中有“動畫片段切換”的作用。在大學(xué)階段，發(fā)動機(jī)課程的內(nèi)容分析是非常重要的。教師可以將沖程過程進(jìn)行劃分，在四個(gè)工況的動態(tài)循環(huán)作為分場景的重點(diǎn)，其他的路線傳遞等程序都利用按鈕進(jìn)行控制，使學(xué)生明確的了解到柴油機(jī)內(nèi)部是如何運(yùn)作的。第二，重點(diǎn)零件的講解。如下圖所示，教師可以通過動畫技術(shù)中的特定功能將柴油機(jī)四沖程的搖臂、推桿、氣壓油管等關(guān)鍵部件與實(shí)際解剖圖一一對應(yīng)。

大學(xué)生可以從中明確具體的動態(tài)結(jié)構(gòu)。教師可以將鼠標(biāo)放在相應(yīng)的文字上，屏幕中就會彈出具體的零件構(gòu)造。這樣有利于學(xué)生將實(shí)物與名稱對應(yīng)上，便于他們對知識的記憶。

4三維動畫在發(fā)動機(jī)教學(xué)中的應(yīng)用

4.1渦輪風(fēng)扇式發(fā)動機(jī)的原理講解

想要利用三維動畫技術(shù)對渦輪風(fēng)扇式發(fā)動機(jī)原理進(jìn)行講解，就要選擇相應(yīng)的插件來完善。首先，教師可以建立一個(gè)以“渦輪風(fēng)扇”為主的三維模型，在其中設(shè)定fumeFX插件。通過啟動按鈕的開設(shè)，學(xué)生可以看到渦輪式發(fā)動機(jī)在燃油的過程中溫度升高，在風(fēng)扇的催動下使溫度和氣壓都有了一定的變化。同時(shí)，為了對本科教學(xué)的內(nèi)容予以擴(kuò)展，學(xué)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(shè)立，學(xué)生對渦輪式風(fēng)扇發(fā)動機(jī)原理有了更加深刻的體會，并實(shí)現(xiàn)了內(nèi)部零部件的對接、實(shí)際形狀的觀察以及基本運(yùn)動形式的還原。為了能夠使學(xué)生對這部分的體會更加深刻，體現(xiàn)本科教學(xué)中的靈活應(yīng)用性與實(shí)際性，為即將步入社會的學(xué)生打下基礎(chǔ)，教師可以將他們進(jìn)行分組，以小組探討的方式進(jìn)行觀后總結(jié)。每位學(xué)生都要列舉出渦輪風(fēng)扇式發(fā)動機(jī)的特點(diǎn)，并根據(jù)動因?qū)υ磉M(jìn)行分析。

4.2燃?xì)獍l(fā)動機(jī)電控原理動畫

燃?xì)獍l(fā)動機(jī)電控技術(shù)的設(shè)計(jì)原理動畫應(yīng)用主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：第一，三維動畫可以對整體畫面進(jìn)行設(shè)定，以點(diǎn)及面，將供電裝置、噴射系統(tǒng)等主要元件作為重點(diǎn)內(nèi)容進(jìn)行剖析。首先，教師可以開展“正當(dāng)小老師”活動。為學(xué)生們制定好燃油發(fā)動機(jī)電控系統(tǒng)的基本模型，令他們根據(jù)課本中的內(nèi)容進(jìn)行填充。規(guī)劃重點(diǎn)可以放在兩用燃料的轉(zhuǎn)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(dǎo)學(xué)生利用“動畫幀”的重疊效果，將燃油發(fā)動機(jī)的電控過程進(jìn)行連續(xù)變換，并實(shí)現(xiàn)總場景的設(shè)定。第二，學(xué)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(diǎn)與難點(diǎn)問題講授出來。最后，教師從動畫效果、重點(diǎn)剖析、語言邏輯組織三方面進(jìn)行評價(jià)，并在內(nèi)容總結(jié)的基礎(chǔ)上糾正理解中的錯(cuò)誤。

5結(jié)語

綜上所述，本文主要從兩個(gè)方面入手。首先，對發(fā)動機(jī)教學(xué)中存在的問題進(jìn)行解析。其次，以動畫技術(shù)的利用為基點(diǎn)，對發(fā)動機(jī)課程的創(chuàng)新點(diǎn)進(jìn)行研究。從而得出：教師要針對大學(xué)本科生的特點(diǎn)，轉(zhuǎn)變授課形式，建立三維動畫模型，將發(fā)動機(jī)的關(guān)鍵部件展開，實(shí)現(xiàn)傳遞的多樣化，為人才的培養(yǎng)奠定基礎(chǔ)。