X3D技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)教育中的研究與應(yīng)用

摘要：網(wǎng)絡(luò)教育在國(guó)家的支持下得到了快速發(fā)展，各種新技術(shù)不斷被應(yīng)用到網(wǎng)絡(luò)教育中，X3D是一種Web3D技術(shù)，它自身的特性和網(wǎng)絡(luò)教育的需求非常契合，因此，X3D應(yīng)用在網(wǎng)絡(luò)教育中有著巨大的優(yōu)勢(shì)，本文詳細(xì)闡述了X3D技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)教育的應(yīng)用現(xiàn)狀，并展望了未來的發(fā)展。

關(guān)鍵字：網(wǎng)絡(luò)教育；X3D

1、引言

隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的不斷發(fā)展，Web3D技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，X3D語言由Web3D協(xié)會(huì)于2002年推出，并被作為Web3D技術(shù)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。X3D技術(shù)得到了大學(xué)等研究機(jī)構(gòu)以及一些大型廠商的支持，有著廣泛應(yīng)用領(lǐng)域，其中之一就是用于教育方面。

網(wǎng)絡(luò)教育是一種利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和計(jì)算機(jī)多媒體技術(shù)的現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育。網(wǎng)絡(luò)教育以其跨地域、跨時(shí)空的優(yōu)勢(shì)，把普通教育、學(xué)歷教育與非學(xué)歷教育、專業(yè)教育與職業(yè)教育、繼續(xù)教育與終身教育等融為一體，使得全民教育、終身教育成為可能。我國(guó)從1998年開始大力發(fā)展這一新興的教育模式，到目前為止，全國(guó)已經(jīng)有68所重點(diǎn)高等院校成立了網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院，已經(jīng)累計(jì)招收本?？粕?千萬人。

在網(wǎng)絡(luò)教育規(guī)模不斷擴(kuò)大的背景下，面對(duì)這一網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)群體，網(wǎng)絡(luò)教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果顯得尤為重要。因此，對(duì)網(wǎng)絡(luò)教育進(jìn)行研究，把一些新技術(shù)用于網(wǎng)絡(luò)教育就顯得極為必要。

2、X3D技術(shù)介紹

X3D是Web3D協(xié)會(huì)在VRML語言的基礎(chǔ)上重新整合了XML、JAVA等技術(shù)后提出的一種新的Web3D技術(shù)，并汲取了組件化設(shè)計(jì)的思想，建立了一個(gè)描述幾何體及其行為的3D圖形統(tǒng)一格式。X3D包括內(nèi)核、VRML特性集、擴(kuò)展集和應(yīng)用程序接口等四個(gè)模塊。

X3D語言其組件化的設(shè)計(jì)方式使其本身更加清晰，XML編碼方式的引入也使其更加具有通用性。此外，X3D語言有如下特性：

（1） 繪制3D圖形。X3D語言本身提供了對(duì)3D幾何圖形的繪制，還支持變換層級(jí)、光照、材質(zhì)等效果的處理。對(duì)于一些復(fù)雜的3D圖形，可以使用3Dmax等工具軟件生成后以X3D格式導(dǎo)出并嵌入X3D語言中。

（2） 多媒體功能。X3D語言不僅能顯示3D效果，而且支持文字、圖片、聲音、視頻等媒體的引入，因此，在三維立體空間中綜合使用這些媒體可以構(gòu)建出生動(dòng)形象的教學(xué)課程。

（3） 網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)顯示。X3D語言采用文件的方式描述3D內(nèi)容，然后在客戶端通過瀏覽器來解釋并渲染呈現(xiàn)3D效果，并支持實(shí)時(shí)交互式的操作3D場(chǎng)景。

（4） 動(dòng)態(tài)交互動(dòng)畫。對(duì)于各種3D造型，利用計(jì)時(shí)器和插補(bǔ)器等節(jié)點(diǎn)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)這些造型的各種動(dòng)畫設(shè)計(jì)，如汽車駕駛、人體運(yùn)動(dòng)的效果。

3、X3D在網(wǎng)絡(luò)教育中的應(yīng)用

（1）3D交互動(dòng)畫展示教學(xué)內(nèi)容。X3D提供的特性可以很好的滿足網(wǎng)絡(luò)教學(xué)中一些課程的需求，比如機(jī)械制造、立體幾何等。這些課程需要通過三維造型來表述教學(xué)內(nèi)容，而目前的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)提供的教學(xué)頁面或者課件僅限于二維空間，有些通過視頻來展現(xiàn)三維內(nèi)容，但是又缺乏交互性，沉浸感不強(qiáng)等缺點(diǎn)。利用X3D技術(shù)構(gòu)建的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)內(nèi)容可以完善的展現(xiàn)3D內(nèi)容，而且通過時(shí)間節(jié)點(diǎn)等設(shè)置后可以實(shí)現(xiàn)3D動(dòng)畫效果，從而全方面的表述出教學(xué)內(nèi)容，讓學(xué)生有非常直觀的體會(huì)和感受。此外，X3D支持對(duì)3D場(chǎng)景進(jìn)行實(shí)時(shí)的交互的操作，學(xué)生可以通過鼠標(biāo)和鍵盤參與到課程中，從而激發(fā)學(xué)生的興趣。

（2）在線虛擬實(shí)驗(yàn)。網(wǎng)絡(luò)教育有一個(gè)很大的弊端：由于學(xué)生通過網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)，所以不能進(jìn)行具體設(shè)備的實(shí)驗(yàn)操作，比如機(jī)械裝配實(shí)驗(yàn)、計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)組建實(shí)驗(yàn)等等。X3D技術(shù)可以構(gòu)建出逼真的設(shè)備儀器的3D模型，學(xué)生可以通過對(duì)這些模型進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，從而完成實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

（3）虛擬教室。利用X3D技術(shù)可以構(gòu)建出一個(gè)虛擬的教室，學(xué)生不僅可以通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入虛擬教室，而且可以學(xué)習(xí)課程，相互交流。更進(jìn)一步，可以構(gòu)建類似于Sencond Life的學(xué)習(xí)社區(qū)，每個(gè)學(xué)生都有一個(gè)角色模型替身，這樣可以更加真實(shí)的模擬現(xiàn)實(shí)中的教室，更具有沉浸感。

4、總結(jié)與展望

X3D技術(shù)為網(wǎng)絡(luò)教育帶來了一種新的媒體類型——3D模型。把3D類型和聲音、圖片、視頻等媒體有機(jī)結(jié)合起來，可以構(gòu)建出富有沉浸感，逼真的網(wǎng)絡(luò)教育環(huán)境和教學(xué)內(nèi)容。在網(wǎng)絡(luò)教育蓬勃發(fā)展的今天，設(shè)計(jì)基于X3D的教學(xué)課程必然會(huì)受到學(xué)習(xí)者的青睞。此外，X3D在構(gòu)建虛擬校園、虛擬圖書館、虛擬社區(qū)方面也有其凸出的優(yōu)勢(shì)，因此，研究X3D技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)教育方面的應(yīng)用有巨大的潛力和市場(chǎng)。

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（作者單位：河北師范大學(xué)附屬民族學(xué)院數(shù)信系）