基于現代信息化技術的探索與應用

趙超

摘 要：本文討論了基于現代信息化技術環境下，通過網絡技術、計算機輔助設計軟件和動畫制作軟件等多媒體技術手段來輔助完成《機械制圖》這門課程的教學積件的制作方法及相關要領。

關鍵詞：現代信息化技術 機械制圖 SolidWorks Flash AutoCAD

由于班與班之間、學生與學生之間接受能力、反應速度、理解能力等因素均有很大差別，《機械制圖》這門課程在使用傳統的教學手段時，只有少數學生能夠在課時內吸收、消化所學知識，大部分則停留在似懂非懂的狀態，還有一部分則完全不能理解。在采用與書本配套的多媒體教學課件教學時，雖然能夠形象直觀地反映所教授的知識和內容，也在很大程度上提高了學生的學習時效性，但是這些與書本配套的教學課件卻不是為某個個體或某個班級所單獨開發、設計的，因此也存在著一定的局限性。那么，怎么才能夠擁有有針對性的教學工具呢？這就是本文所要探討和解決的關鍵性問題。

一、針對性教學工具的獲取方式

1.網絡獲取

網絡對絕大部分人員都不是陌生的事物。通過網絡可以看新聞，通過網絡可以購物，通過網絡可以和遠在他鄉的朋友聊天。那么，為什么我們不能夠用網絡來尋找一些適合教學的資源呢？假設，我們要講授“剖視圖”這節課的內容，我們可以在搜索引擎中輸入“剖視圖”這個關鍵詞，然后單擊搜索按鈕，則會出現成千上萬條的相關信息。

但是，我們需要從中進行有效的選擇，選擇與自己將要講授內容相關度高，并且適合目前學生學習進度和難度的內容進行下載等操作。

通過這種網絡搜索的手段，在很大程度上可以適應大部分的教學需求。那么，對于那些網絡上如果搜索不到，或者搜索到的內容不是很適合任教學生的實際情況時就需要我們采用“自制積件”的方法來實現了。

2.自制積件

所謂“自制積件”，也就是通過應用計算機的一些二維、三維、動畫編輯等軟件，通過多軟件協同設計的思想來制作教學積件。這種自制教學積件的方法需要教師對于計算機各種軟件的應用能力有一定的要求，并能夠靈活運用各種軟件的各種功能。

二、實例制作

1.動畫構思

對于某一個動畫的設計我們首先要有一個構思，我們需要問這樣幾個問題：這個動畫的內容是什么？這個動畫要實現什么功能？這個動畫采用什么軟件來實現？

接下來我們來探討一下“零件圖的作用和內容”中的“汽車爆炸模型”教學積件的制作。針對這個動畫，我們的設計構想如下：

內容：通過一輛汽車模型動畫的全三維模型的旋轉動畫、爆炸圖動畫、局部放大動畫來作為本節課的新課導入部分。

功能：旋轉功能、爆炸圖功能、局部放大功能、播放器跳轉功能

實現手段：（1）二維軟件（AutoCAD）勾畫大致整體尺寸；（2）三維軟件（SolidWorks）建模、渲染、錄制視頻；（3）動畫編輯軟件（Flash）視頻的整合和操控。

2.動畫實質性制作

（1）二維軟件（AutoCAD）勾畫大致整體尺寸，高42厘米，寬43厘米，長154厘米。

使用AutoCAD或CAXA等二維繪圖軟件將模型汽車的整體大致尺寸先勾畫出來。這樣可以有效地提高三維造型的準確度和建模效率。

（2）三維軟件（SolidWorks）建模、渲染、錄制視頻。

①零件建模。通過在二維制圖軟件中的整體尺寸的繪制后，再在三維軟件中進行單個零件的建模。在零件保存時，文件名盡量選擇有意義的內容，盡量避免一些無意義的數字和字母。這些命名方法主要是為了以后文件調用時，能夠快速地查找到該文件。

②裝配。將所有的零部件建模完畢后，就要在軟件中組裝了。裝配是個很有技巧的過程。例如在動畫中，車門是需要打開的。那么，車門的裝配自由度就不能夠全部定義，而且還要考慮圍繞哪個中心為旋轉中心。

③渲染。渲染就是對模型進行整體的著色，渲染可以在零件中完成，也可以在裝配體中完成。渲染的目的是為了能夠讓模型更有真實感。例如輪胎，我們選擇黑色為渲染色；輪轂我們采用銀色為渲染色。經過這一系列的渲染后，整輛車就有了真實的感覺，更能吸引學生的注意力。

④錄制視頻。通過SolidWorks該軟件自帶的動畫錄制功能，對裝配好的模型進行動畫錄制。首先，我們來錄制旋轉動畫，即展示整個模型繞Y軸方向旋轉360°，動畫時間15秒。對于旋轉動畫，SolidWorks有動畫錄制向導。按照錄制向導中的提示，填入適當的參數即可。

選擇旋轉軸，這里所指的旋轉軸是在建模過程中的XYZ坐標軸，并不是實際中的坐標軸，這里我們選擇“Y.軸”，旋轉次數為“1”，順時針旋轉，再單擊下一步（見圖8）。

這里所指的“時間長度”為整個旋轉動作的總時間；“開始時間（秒）”指的是整個動畫從哪個時間段開始，如果旋轉動畫前無其他動畫，則輸入“0”。最后單擊“完成”按鈕。至此，這個旋轉的動畫制作完成（見圖9）。

圖9

但是這里完成的動畫只是在SolidWorks中的動畫，我們還需將這個動畫導出為視屏文件，只有這樣才能被其他軟件進行后期的編輯和應用。

單擊保存按鈕，然后選擇需要保存的路徑。這里的參數可以不需要考慮。唯一需要注意的就是每秒的幀數。人眼在大于等于24幀每秒的情況下，看到的畫面是真實流暢的。但是還要考慮到計算機的實際性能，幀數越大，保存的動畫文件也就越大，對計算機的性能要求也就越高。所以這里不建議使用超過24幀每秒的幀數。反之，幀數越小，看到的動畫就越有停頓不流暢的感覺。因此，應根據計算機實際性能選擇幀數（見圖10）。

圖10

至此，整個旋轉動畫全部制作完成。我們還可以使用動畫向導錄制其他所需的動畫。如爆炸動畫，局部放大動畫等。

（3）動畫編輯軟件（Flash）視頻的整合和操控。經過上述幾個步驟錄制下來的動畫，基本上可以直接播放。但是要實現功能性操作，則需要將動畫導入到Flash軟件中進行編輯和操控設計。

①打開Flash軟件，新建一個空白文檔。單擊“文件”菜單的“導入視頻”按鈕，將視屏文件導入到Flash軟件的庫中（見圖11）。

圖11

②將視頻按順序拖至時間軸上進行拼接，在相應位置添加控制動作（圖12）。

圖12

③添加完所有的控制動作后需要對動畫進行調試，可以按“CTRL+Enter”組合鍵，或者選擇“調試”菜單下的“調試影片”按鈕進行播放調試。待調試完畢，確認無誤后將動畫發布成“.exe”格式或者“.swf”等格式的文件。單擊“文件”菜單下的“發布設置”按鈕進行文檔發布格式、位置、文檔名稱的選擇，選擇完畢后單擊“發布”按鈕，至此可操控的動畫積件制作完畢。

還可以將這些積件組合在“PowerPoint”或者“Flash”等軟件，制作成所需的教學課件或軟件。

三、實際中的應用效果

實踐證明，教師運用多軟件協同設計的動畫仿真模擬積件進行講解《機械制圖》知識時，學生可以直觀地通過計算機看到虛擬的三維世界，并根據自己的想象提出自己的想法，教師根據學生的反應，運用繪圖軟件將學生的想象變為虛擬的現實來驗證學生的想象。這樣不僅能有效地培養學生的空間想象和形象思維能力，還可以加強師生間的互動關系，使教學過程更為靈活、生動，課堂氣氛更為輕松、活躍。

現代信息化技術可以使《機械制圖》的教學更易于學生接受和掌握。視覺化的畫面及可視形象的表達方式，可以生動地表述既抽象又無味的概念，把學生不容易理解的抽象理論和復雜的空間視圖，變成形象、具體、易掌握的內容，使學生看得見、摸得著、記得牢，從而有效地激發、提高學生學習《機械制圖》的興趣。只有激發學生的學習興趣，才能讓學生主動積極、心情愉快地參與到課堂教學活動中來，才能調動學生的主觀能動性和積極性。也只有產生了濃厚的學習興趣，才能讓學生從知識的攝取和感應中受到啟發，尋求解決問題的思路，提出自己的獨特見解，從而促進他們創造性地學習，促進學習效率的提高。這些動畫的設計加入，還可以方便教師把一道題變成一類題，便于教學上的舉一反三，實現教學上的“變式教學”。這些令人賞心悅目、頗具審美價值的立體渲染圖和形象逼真的三維動畫，有助于突破空間想象和思維能力培養的瓶頸，更有利于幫助學生以二維平面圖形表現三維空間物體的意識培養和能力形成。另外，運用現代信息化技術進行《機械制圖》教學，還能有效地增大課堂上的信息交流量。

總之，隨著現代教育技術的發展，現代信息化技術應用于《機械制圖》教學已成為一種趨勢，現代信息化技術在《機械制圖》教學中不斷地探索和嘗試，必將更利于《機械制圖》教學的開展，為教學創造出最佳的條件，進一步增強教與學的互動，最大限度地挖掘出師生的潛在能力，提高教育教學水平。在不久的將來，現代信息化技術將改造我們的傳統教學模式，它將改善我們的教學手段、方法，提高我們的教學質量、教學水平。它將作為課堂教學的主流而被應用和推廣！

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（作者單位：寧?？h第一職業中學）