3D交互式軟件在車輛工程機(jī)械類專業(yè)基礎(chǔ)課中的應(yīng)用分析

田昊宇

摘 要：車輛工程機(jī)械類專業(yè)課程的難度比較高，在教學(xué)時(shí)，如果教師使用傳統(tǒng)方法進(jìn)行教學(xué)，會(huì)讓整個(gè)教學(xué)過程更加困難。而3D交互式軟件的應(yīng)用可以在一定程度上將知識(shí)加以簡(jiǎn)化，讓重難點(diǎn)更直接的展現(xiàn)在學(xué)生面前，學(xué)生在原理的理解上也會(huì)變得容易很多。本文就對(duì)3D交互式軟件在車輛工程機(jī)械類專業(yè)基礎(chǔ)課中的應(yīng)用進(jìn)行分析，供參考。

關(guān)鍵詞：3D交互式軟件 車輛工程 機(jī)械類專業(yè)基礎(chǔ)課 應(yīng)用

Application Analysis of 3D Interactive Software in Basic Courses of Vehicle Engineering Machinery

Tian Haoyu

Abstract：Vehicle engineering machinery professional courses are difficult. In teaching， if teachers use traditional methods to teach， the entire teaching process will be more difficult. The application of 3D interactive software can simplify knowledge to a certain extent， so that important and difficult points are more directly displayed in front of students， and students' understanding of principles will become much easier. This article analyzes the application of 3D interactive software in basic courses of vehicle engineering machinery for reference.

Key words：3D interactive software， vehicle engineering， basic courses of mechanics， application

1 引言

高校主要培養(yǎng)的人才是應(yīng)用型人才，而在車輛工程機(jī)械類專業(yè)教學(xué)中則要求學(xué)生在具備扎實(shí)機(jī)械設(shè)計(jì)制造基礎(chǔ)理論的同時(shí)，還要擁有很強(qiáng)的實(shí)踐能力。在當(dāng)前的實(shí)際教學(xué)課程體系中，車輛工程機(jī)械類專業(yè)基礎(chǔ)課包含了“汽車構(gòu)造”、“機(jī)械原理”等，這些都是必修課程，對(duì)于增強(qiáng)學(xué)生的知識(shí)系統(tǒng)有著積極影響。在教學(xué)時(shí)，如果教師還只是通過板書或PPT等簡(jiǎn)單的方法進(jìn)行教學(xué)，就很難提高學(xué)生的理解能力，反而會(huì)讓整個(gè)課程變得更為抽象，學(xué)習(xí)氛圍也變得枯燥無味，很難調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性和學(xué)習(xí)熱情。但是，在教學(xué)時(shí)如果結(jié)合實(shí)物進(jìn)行教學(xué)，也同樣面臨著問題。一些機(jī)械零件的尺寸比較大，很難在課堂上進(jìn)行實(shí)物展現(xiàn)，而有的實(shí)物成本則較高，再加上更新?lián)Q代的速度比較慢，所以在教學(xué)時(shí)還必須融入全新的教學(xué)方法，才能在真正意義上提高車輛工程機(jī)械專業(yè)的教學(xué)質(zhì)量，提高人才培養(yǎng)效率。在教學(xué)中教師也運(yùn)用進(jìn)了3D交互式軟件，這對(duì)于增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和以及提高教學(xué)質(zhì)量有著很大的幫助。

2 3D交互式軟件課件制作流程分析

在車輛工程機(jī)械類專業(yè)基礎(chǔ)課程教學(xué)中使用3D交互式軟件，開發(fā)流程上，教師需要根據(jù)教學(xué)內(nèi)容來制定開發(fā)任務(wù)，并明確開發(fā)的內(nèi)容和目的、需求等，這是最基礎(chǔ)的。其次，教師需要對(duì)動(dòng)畫腳本進(jìn)行編輯，對(duì)對(duì)應(yīng)的動(dòng)作順序以及鏡頭動(dòng)畫內(nèi)容等加以定義，為后續(xù)的教學(xué)奠定基礎(chǔ)。隨后緊接著就需要制定一個(gè)對(duì)應(yīng)的3D模型，需使用CAD軟件來繪制模型，在模型形成之后再將其導(dǎo)出，以文件的格式保存。與此同時(shí)，教師還必須按照腳本在軟件中制定對(duì)應(yīng)的動(dòng)畫展現(xiàn)在學(xué)生面前。[1]動(dòng)畫可以動(dòng)態(tài)性的進(jìn)行調(diào)整，從而方便在動(dòng)畫模型當(dāng)中添加對(duì)應(yīng)的顏色或材質(zhì)。并對(duì)零部件進(jìn)行透明化處理，將透明化處理后的位置進(jìn)行標(biāo)注，用文字加以闡述，從而一目了然，將重難點(diǎn)凸顯出來。最后，教師就需對(duì)制定好的動(dòng)畫加以導(dǎo)出，把做好的交互式動(dòng)畫課程轉(zhuǎn)換成為多個(gè)格式，如網(wǎng)頁格式、PDF格式、視頻格式等。

3 3D交互式軟件在車輛工程機(jī)械類專業(yè)基礎(chǔ)課中的具體應(yīng)用

3.1 導(dǎo)入模型制作動(dòng)畫

在本文的闡述上，主要以汽車變速器作為案例，打造3D互動(dòng)式教學(xué)模式。首先，教師須在模型導(dǎo)入之后制定裝配動(dòng)畫，在CAD軟件中將模型繪制完成之后再將其導(dǎo)出成為Com-poser格式。同時(shí)，打開3D加載CAD模型，在界面當(dāng)中可以對(duì)模型的顏色和透明值加以設(shè)置，學(xué)生可以根據(jù)自己的需求來設(shè)置透明值或顏色，并將零部件的名稱和尺寸大小標(biāo)注出來。再通過鼠標(biāo)操作對(duì)視圖加以變換，觀察模型中汽車變速器各個(gè)部位的細(xì)節(jié)。當(dāng)學(xué)生在實(shí)際的動(dòng)畫制作過程中，需要給一個(gè)模型制作兩個(gè)及以上的動(dòng)畫。在實(shí)際的制作中學(xué)生首先需在左側(cè)的菜單中選擇視圖選項(xiàng)，再點(diǎn)擊左邊的創(chuàng)建，就可以把每一次生成的動(dòng)畫圖保存為視圖快照格式。[2]然后，學(xué)生再根據(jù)腳本制作動(dòng)畫，將創(chuàng)建的3D動(dòng)畫文檔以smg文件的名稱保存，從而為后期插件加載所用。

3.2 注冊(cè)控件

在完成導(dǎo)入模型制作動(dòng)畫后，需要完成注冊(cè)控件，把之前制作好了的動(dòng)畫插入到PPT當(dāng)中。首先，學(xué)生需要在系統(tǒng)當(dāng)中注冊(cè)控件，把. Composer Player ActiveX.ocx粘貼到c：＼ Windows ＼ system32路徑中，并執(zhí)行對(duì)應(yīng)的命令，從而打開PPT。在PPT菜單欄當(dāng)中選擇開發(fā)工具，再用鼠標(biāo)點(diǎn)擊其他控件，在在彈出來的對(duì)話框當(dāng)中選擇COM m sr在。點(diǎn)擊確定在目前所在當(dāng)前。界面所出現(xiàn)。[3]對(duì)話框當(dāng)中，點(diǎn)又用鼠點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵并選擇“Composer Player Ac-tiveX”對(duì)象，再點(diǎn)擊菜單。這個(gè)時(shí)候就會(huì)彈出一個(gè)新的對(duì)話框，學(xué)生需要在File選項(xiàng)中選擇對(duì)應(yīng)的文件，再點(diǎn)擊確定就可以完成動(dòng)畫的導(dǎo)入過程了。

3.3 模型動(dòng)畫交互性

在完成注冊(cè)控件這一步驟之后，學(xué)生就需實(shí)現(xiàn)3D模型動(dòng)畫的交互性，在教學(xué)的過程中，教師需要先給學(xué)生播放已經(jīng)制作好了的PPT，然后演示3D模型動(dòng)畫。通過交互式操作，讓學(xué)生觀察到模型更多的細(xì)節(jié)，比如，教師可以通過點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵旋轉(zhuǎn)模型，或滾動(dòng)滾輪縮小和放大模型等操作，讓學(xué)生更好地觀察。也可以通過軟件菜單上的諸多工具來實(shí)現(xiàn)更多功能，例如，教師可以先選擇其中的一個(gè)零部件，若想對(duì)該零部件進(jìn)行重點(diǎn)觀察，那么則可以采用Digger工具隱藏其余部分，從而達(dá)到透明化的效果。這種操作就可以把想要觀察的部位重點(diǎn)突顯出來，從而形成更好的互動(dòng)，學(xué)生也可以更加直觀的看到汽車變速器零部件結(jié)構(gòu)。[4]

3.4 建立零部件裝配體

在車輛工程機(jī)械類專業(yè)基礎(chǔ)課中，提高學(xué)生對(duì)于零部件結(jié)構(gòu)關(guān)系的理解是教學(xué)重點(diǎn)，也是難點(diǎn)之一。[5]在以往的教學(xué)中，主要是通過二維裝配圖來表示零部件之間的關(guān)系，在教學(xué)時(shí)，教師一般會(huì)使用二維工程圖來進(jìn)行講解，從而來達(dá)到教學(xué)目的。但是，這種方法最終所取得的教學(xué)成效并不高，學(xué)生也缺少了必要的感性認(rèn)識(shí)，不但沒有讓學(xué)生正確的理解裝配體零部件結(jié)構(gòu)關(guān)系，反而還讓學(xué)生感習(xí)起來十分困難。而在應(yīng)用進(jìn)3D交互式軟件之后，就可以給整個(gè)教學(xué)過程提供幫助，教師可以通過軟件來制定教學(xué)方案。在裝配體的設(shè)置方法上則涵蓋了從下往上和從上而往下的方法。從下往上的設(shè)計(jì)方法相對(duì)于另一種方法更傳統(tǒng)一，如果使用的是以前所生成的零件，那么就可以選擇從下往上的設(shè)計(jì)方法。先將零件生成之后再插入到裝配體中，隨后按照具體的設(shè)計(jì)要求來裝配零部件。但是，因?yàn)槠嚭芏嗔悴考际切枰獑为?dú)設(shè)計(jì)的，和從上往下設(shè)計(jì)方法相比較相互關(guān)系的理解更簡(jiǎn)單一些，如果不需要構(gòu)建控制零部件大小和尺寸的參考關(guān)系時(shí)，就可以選擇從下往上設(shè)計(jì)法。從上往下設(shè)計(jì)法主要是從裝配體中開始運(yùn)用的，在設(shè)計(jì)時(shí)需要使用其中一個(gè)零部件的幾何體來對(duì)其余零件進(jìn)行定義。在使用該方法的時(shí)候，需要把草圖作為設(shè)計(jì)開端對(duì)零部件的位置、尺寸大小等加以定位，而在實(shí)際的設(shè)計(jì)過程當(dāng)中，教師則需將這兩種方法進(jìn)行整合來使用。汽車變速器在車輛工程機(jī)械類專業(yè)基礎(chǔ)課中是必修課，學(xué)生在正式開始設(shè)計(jì)之前需要通過變速器拆裝實(shí)驗(yàn)來了解變速器的主要構(gòu)造，便于后期更好的完成設(shè)計(jì)任務(wù)。[6]但是，由于目前院校的變速器數(shù)量并不多，不能實(shí)現(xiàn)每個(gè)學(xué)生人手一個(gè)，所以，導(dǎo)致拆裝實(shí)驗(yàn)受到了限制。針對(duì)這種情況，就可以使用SolidVorks軟件作為網(wǎng)上虛擬實(shí)驗(yàn)室來達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹Ｔ撥浖膶?shí)驗(yàn)環(huán)境主要是使用從下往上的設(shè)計(jì)方法來完成的，學(xué)生需要先打造一個(gè)裝配體，然后再將三維零部件構(gòu)造插入到裝配體當(dāng)中。變速器這種裝配體有著一定的復(fù)雜性，因此，學(xué)生就可以按照設(shè)計(jì)要求先將各個(gè)零部件加以生成，最后再將其進(jìn)行整合，從而形成一個(gè)完整的變速器。

3.5 運(yùn)動(dòng)仿真

在實(shí)際的教學(xué)過程當(dāng)中，為了可以提高教學(xué)成效，也提高學(xué)生對(duì)于相關(guān)知識(shí)的理解和掌握，就還需進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真。在3D交互式軟件中，可以對(duì)模型進(jìn)行旋轉(zhuǎn)和拆卸等操作，而在完成一系列操作之后，學(xué)生可以在教師的引導(dǎo)下給模型設(shè)置參數(shù)，來達(dá)到運(yùn)動(dòng)仿真的目的?？梢栽诒ㄒ晥D工具當(dāng)中生成爆炸視圖，再通過設(shè)置參數(shù)和編輯動(dòng)畫來實(shí)現(xiàn)仿真，同時(shí)，還要對(duì)設(shè)置完成后的視圖進(jìn)行保存，最后，再借助播放軟件的幫助來實(shí)現(xiàn)觀看。[7]

4 結(jié)束語

在3D交互式軟件的應(yīng)用后，可以在一定程度上培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力，這對(duì)于汽車制造業(yè)人才培養(yǎng)來說有著積極幫助。而是車輛工程機(jī)械類專業(yè)基礎(chǔ)課教學(xué)中，需要通過完成導(dǎo)入模型制作動(dòng)畫、注冊(cè)控件、模型動(dòng)畫交互性、建立零部件裝配體以及運(yùn)動(dòng)仿真等一系列操作，來達(dá)到教學(xué)目標(biāo)，發(fā)揮3D交互式軟件的教學(xué)價(jià)值與意義，推動(dòng)院校汽車制造業(yè)人才培養(yǎng)力度。

參考文獻(xiàn)：

[1]周淑文，陳培媛，周楠，梁忠超.車輛工程專業(yè)課程體系改革與實(shí)踐[J].教育教學(xué)論壇，2018（49）：165-166.

[2]王曉宇. 基于目的論的《第六屆工程機(jī)械與車輛工程新進(jìn)展國(guó)際學(xué)術(shù)會(huì)議》口譯實(shí)踐報(bào)告[D].天津理工大學(xué)，2018.

[3]湯勇.3D交互式軟件在車輛工程機(jī)械類專業(yè)基礎(chǔ)課中的應(yīng)用[J].教育教學(xué)論壇，2017（44）：82-83.

[4]本刊.2013工程機(jī)械與車輛工程新進(jìn)展國(guó)際學(xué)術(shù)會(huì)議召開[J].工程機(jī)械與維修，2013（09）：36.

[5]肖廣兵，羊玢，萬茂松，李彤.車輛工程專業(yè)電子信息類課程教學(xué)改革研究[J].江蘇科技信息，2012（11）：38-41.

[6]石來德教授在“工程機(jī)械與車輛工程新進(jìn)展國(guó)際學(xué)術(shù)會(huì)議”2009國(guó)際會(huì)議上的發(fā)言摘要[J].中國(guó)工程機(jī)械學(xué)報(bào)，2009，7（04）：420.

[7]2009工程機(jī)械與車輛工程新進(jìn)展國(guó)際學(xué)術(shù)會(huì)議舉行[J].工程機(jī)械與維修，2009（09）：25.