刍议发动机教学中动画技术的有效应用

刘军恒 孙平 嵇乾

摘要：随着大学教育改革的不断深入，人们对大学教师的要求也在逐渐提升。尤其是在发动机教学中，一些教师的教学方法较为单一、语言也比较生硬、内容并不是十分全面，使本科学生还在通过“死记硬背”的方法进行记忆。但在现代化教学理念的趋势下，教师将动画技术融入到其中，使原有抽象的知识变得更为具体，对大学生将产生指导作用。因此，本文从当代发动机教学中存在的问题入手，对动画技术在课堂教学的有效应用开展研究。

关键词：发动机；大学教学；动画技术；有效应用

近几年来，动画技术在人们生活中的利用效率逐渐提升，在许多领域都发挥出来重要的作用。尤其是在情境教学中，体现出了卓越的效果。从本质上来说，动画技术是以文本为主要学习内容，以图像与影音为辅助工具的先进指导理念。它能够使得发动机课程以“情境演示”的形式表现出来，令整体过程更加逼真。

1当前发动机教学中存在的问题

1.1发动机教学中的需求分析

从发动机教学中的需求方面进行分析，教师要将汽车中的一些零件构造方式呈现在学生的面前，使他们对知识有一个基本的把控。但一些汽车内部零件的层次性较强，不是简单的图片展示就能够表达出来的。例如：汽车轴箱内部的齿轮有凸起状态的，也有凹陷形式的，外部的一些物体会对内部部件起到阻隔的作用，使学生无法进行深入分析。但现代的动画技术则不同，它可以使需要展示的物体随着零件移动，并以动静结合的形式呈现在学生的面前，给予他们最直接的表达方式。

1.2现有动画的优缺点

虽然在目前的网络体系中有许多发动机的动画视频供学生学习。但它也有一定的片面性。第一，网上视频更多的是针对原理来对发动机的构造进行解析，从汽油机的方面出发，设置的动画概图。但柴油机的视频却非常少。另外，视频的更新性不强。许多动画视频都是重复的，其所呈现出的结构类型也不符合当前的技术要求。第二，从动画效果上来看，一些教师没有对画面比例和色彩进行购置，并突出发动机改造中的重点，给人一种杂乱无章的感觉。第三，知识缺少一定的系统性，没有形成一个比较具有总结性的平台实现发动机内容的串联。第四，当前的许多大学中的动画技术教学没有达到精细化的目的。例如：许多大学教师在对重点零部件进行讲解时，系统无法自动定位到某一区域，并通过放大的形式使学生看清楚。最后，发动机动画教学没有一个固定的版本，无法使学生在学习中形成自己的基本体系。甚至有些动画与实际内容的联系性不强，缺少一定的说服力。

2教学动画的模式选择和工具选择

2.1教学动画的模式选择

从总体上来看，教学动画的模式选择主要分为以下几个方面：第一，从种类上来讲，它主要包括动画的平面形式和三维形式。两种发动机动画教学中同样适用，但前者的制作过程相对简单，材料的类别少但选择简单。对于后者而言，制作工程相对全面也比较复杂。尤其是在大学校园中，要求教师可以将这两种方法结合，进行教育方式的深化。首先，教师要对基本的发动机模型进行模拟，在不同角度设置素材的变化速度，并结合相关部件进行添加。但从利用价值上来看，后者明显优于前者。由于平面动画单指某一特定的层面或角度，动感性不强，在许多学生看来比较单板、不灵活。而三维动画则能够将发动机部件的各剖面、截面、侧视形态、俯视形态都展现出来，体现技术的优越性。

以“柴油机四冲程的工作原理”为例，教师需要以曲轴为中心，将活塞的连接位置，连杆的动态程序以及气门的开关方式体现出来。由于这些零件不存在互相影响的情况，能够以比较有序的方式进行位移活动。因此，教师采用二维动画的方法进行讲解，节省了三维立体面中的建模时间。

2.2教学动画的制作工具选择

教学动画的制作工具选择也能够对教师的授课形式产生一定的影响。首先，从种类上来说，动画技术的可支持软件众多。例如：CAD、3DMAX、Flash、CAM等等。从利用效果上看，教师要选择和发动机课程相关联的软件程序，这样能够带给大学生更加深刻的体验。就图纸设计方面，CAD能够将内容表现的更加全面。从制造设计角度，显然CAM的作用性更强。而对于3DMAX来说，它的意义主要体现在虚拟模型的建立与立体效果演示上。最后，Flash动画效果的使用最为广泛。它能够实现画面的带状组拼，并在部件位移距离设定的基础上体现出完整的运动过程。由此，教师在柴油机四冲程的工作原理分析上，就可以利用Flash动画的画面感来使教学程序变得更加简单。

3发动机动画技术中的Flash程序应用

3.1确定教学任务

首先，教师要以发动机课程为主导，确定一个具体化的教学内容，指明设计方向，令学生有一个整体的把控。教师可以在上节课结束后为学生布置任务，使他们从课本中找出以柴油机为基础构件的四冲程系统基本组成，并在上课前进行提问。学生将收集好的结果在课堂中展示，并得出系统中的曲柄连杆、润滑构件、供油启动构建都是其中最基本的组成部分。由于大学阶段具有一定的自主性，因此在研究目标确立后，教师将学生分为几个不同的小组，令学生们讨论这部分内容中最为重要的几点，也就是我们所说的“教学重点”，为动画技术的应用奠定基础。

接着，教师利用动画技术的应用效果对整个过程进行演示。首先，组织柴油机四冲程的中的相关部件，将曲轴、连杆等实物向学生们展示，并对其基本定义进行解释。其次，利用Flash动画将四冲程的具体线路予以疏通，并将冲进气压、曲轴压缩、冲程做功、冲程排气等四个部分的先后顺序进行演示。在每个循环对接的节点进行切换。在此过程中，学生可以提出不懂的问题，教师则按下“暂停”按钮，在解释过后进行继续播放。接着，确定各个冲程中的动态方向，取关键的部件作为讲解重点，细致的说明它们每一动作的意义并体现运动的配合方式。例如：学生们可以通过Flash动画中的切换功能看出气门两端有一个切换角，可以在气体和压力混入的同时控制温度，并体现出其演变过程。同时，教师还可以在讲解内容中加入“相位配气”教学，以柴油的燃烧作為整体观看过程，分析以“曲轴”为纽带的能量转变，也就是机械能与化学能之间的转化。

3.2启用Flash。制定脚本

教师也可以利用Flash功能，根据具体的教学内容，实现脚本的启用，突出发动机课程中的重点和难点。例如：总舞台的设计、利用动画的分段功能来设定分场景等等。第一，总舞台设计。Flash脚本中有“动画片段切换”的作用。在大学阶段，发动机课程的内容分析是非常重要的。教师可以将冲程过程进行划分，在四个工况的动态循环作为分场景的重点，其他的路线传递等程序都利用按钮进行控制，使学生明确的了解到柴油机内部是如何运作的。第二，重点零件的讲解。如下图所示，教师可以通过动画技术中的特定功能将柴油机四冲程的摇臂、推杆、气压油管等关键部件与实际解剖图一一对应。

大学生可以从中明确具体的动态结构。教师可以将鼠标放在相应的文字上，屏幕中就会弹出具体的零件构造。这样有利于学生将实物与名称对应上，便于他们对知识的记忆。

4三维动画在发动机教学中的应用

4.1涡轮风扇式发动机的原理讲解

想要利用三维动画技术对涡轮风扇式发动机原理进行讲解，就要选择相应的插件来完善。首先，教师可以建立一个以“涡轮风扇”为主的三维模型，在其中设定fumeFX插件。通过启动按钮的开设，学生可以看到涡轮式发动机在燃油的过程中温度升高，在风扇的催动下使温度和气压都有了一定的变化。同时，为了对本科教学的内容予以扩展，学生还可以在虚拟镜头下看到极为逼真的摇臂晃动效果。通过三维场景的设立，学生对涡轮式风扇发动机原理有了更加深刻的体会，并实现了内部零部件的对接、实际形状的观察以及基本运动形式的还原。为了能够使学生对这部分的体会更加深刻，体现本科教学中的灵活应用性与实际性，为即将步入社会的学生打下基础，教师可以将他们进行分组，以小组探讨的方式进行观后总结。每位学生都要列举出涡轮风扇式发动机的特点，并根据动因对原理进行分析。

4.2燃气發动机电控原理动画

燃气发动机电控技术的设计原理动画应用主要表现在以下几个方面：第一，三维动画可以对整体画面进行设定，以点及面，将供电装置、喷射系统等主要元件作为重点内容进行剖析。首先，教师可以开展“正当小老师”活动。为学生们制定好燃油发动机电控系统的基本模型，令他们根据课本中的内容进行填充。规划重点可以放在两用燃料的转换方式上，也可以在燃油的喷射过程中体现出来。教师指导学生利用“动画帧”的重叠效果，将燃油发动机的电控过程进行连续变换，并实现总场景的设定。第二，学生要在下节课中一一上台展示，通过切换按钮的控制对其中的重点与难点问题讲授出来。最后，教师从动画效果、重点剖析、语言逻辑组织三方面进行评价，并在内容总结的基础上纠正理解中的错误。

5结语

综上所述，本文主要从两个方面入手。首先，对发动机教学中存在的问题进行解析。其次，以动画技术的利用为基点，对发动机课程的创新点进行研究。从而得出：教师要针对大学本科生的特点，转变授课形式，建立三维动画模型，将发动机的关键部件展开，实现传递的多样化，为人才的培养奠定基础。