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Web 3D技術(shù)在現(xiàn)代教育中的應(yīng)用初探

武警石家莊士官學(xué)校胡麗彬武姍

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是當(dāng)前計(jì)算機(jī)領(lǐng)域研究和探討的重點(diǎn)技術(shù)，Web 3D技術(shù)作為虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的重要分支已經(jīng)滲透至其所能發(fā)揮作用的各個(gè)領(lǐng)域。本文研究探討Web 3D技術(shù)的概念，總結(jié)其在現(xiàn)代教育中的應(yīng)用領(lǐng)域及應(yīng)用優(yōu)勢。

虛擬現(xiàn)實(shí) Web 3D 技術(shù)教育教學(xué)

隨著計(jì)算機(jī)領(lǐng)域數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展，教學(xué)方式發(fā)生改變。以計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和計(jì)算機(jī)三維圖形學(xué)為基礎(chǔ)的Web 3D技術(shù)以其特有的形象化展示功能、強(qiáng)大的交互性能、對現(xiàn)實(shí)世界的模擬功能在教學(xué)領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用。

一、Web 3D技術(shù)

1.Web 3D技術(shù)的基本概念。Web 3D技術(shù)是互聯(lián)網(wǎng)與虛擬現(xiàn)實(shí)（Virtual Reality）技術(shù)的產(chǎn)物，是指基于Internet，依靠軟件技術(shù)實(shí)現(xiàn)的桌面級虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，目的是在互聯(lián)網(wǎng)上建立三維虛擬世界。顧名思義，Web 3D就是網(wǎng)上三維技術(shù)，它是Web技術(shù)和3D技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，其本質(zhì)是在網(wǎng)絡(luò)上實(shí)現(xiàn)3D技術(shù)，是在互聯(lián)網(wǎng)上虛擬現(xiàn)實(shí)的一種形式。相對專業(yè)的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，Web 3D對硬件要求較低，在個(gè)人計(jì)算機(jī)上即可實(shí)現(xiàn)。

2.Web 3D技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在國外已經(jīng)取得長足發(fā)展，尤其是英美等發(fā)達(dá)國家，無論是該技術(shù)的軟件開發(fā)還是硬件配置都處于領(lǐng)先地位，我國還有很大差距。目前最常見的Web 3D開發(fā)技術(shù)有：

（1）Cult 3D。瑞典Cycore公司開發(fā)的Cult 3D應(yīng)用軟件是一種跨平臺的3D渲染引擎，支持目前主流的各種瀏覽器和常用操作系統(tǒng)，可以把3D產(chǎn)品嵌入Offce、Аdobe的Аcrobat和網(wǎng)頁以及用于支持АctiveX的軟件開發(fā)中。

（2）Java 3D。Java 3D是Java語言在三維圖形領(lǐng)域的擴(kuò)展，是面向?qū)ο蟮木幊蹋蓪?shí)現(xiàn)圖像對象的生成、模型的改變等，不需要任何插件，只需在PC上安裝相應(yīng)虛擬機(jī)即可。

3.VRPIE。VRPIE是中視典數(shù)字科技有限公司2007年推出的虛擬現(xiàn)實(shí)新品。它使用腳本系統(tǒng)進(jìn)行交互，可以直接嵌入圖片視頻和Flash實(shí)現(xiàn)多媒體功能。

二、Web 3D技術(shù)在教育中的應(yīng)用

Web 3D技術(shù)的教學(xué)環(huán)境是建構(gòu)主義思想的體現(xiàn)。建構(gòu)主義強(qiáng)調(diào)“學(xué)生為中心，教師為指導(dǎo)”的教育理論，強(qiáng)調(diào)學(xué)生是知識建構(gòu)的主體，強(qiáng)調(diào)學(xué)生對知識的主動(dòng)探索、發(fā)現(xiàn)以及建構(gòu)知識、整合知識。Web 3D技術(shù)可以為學(xué)生創(chuàng)造有利于知識接受、互動(dòng)交流體會(huì)的學(xué)習(xí)情境，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入情境進(jìn)行高度的互動(dòng)體驗(yàn)。

1.Web 3D在多媒體課件中的應(yīng)用。Web 3D技術(shù)以其直觀性、真實(shí)性、交互性的特點(diǎn)使多媒體課件的功能如虎添翼。Web 3D技術(shù)可以將教學(xué)內(nèi)容或者教學(xué)對象模擬化，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中除了觀察者之外還是實(shí)踐者。以Cult 3D軟件為例，它可以將3D模型的動(dòng)作、動(dòng)畫、聲音等整合成為具有實(shí)時(shí)交互功能的高品質(zhì)三維對象，同時(shí)還可以嵌入Offce中的PowerPoint、Excel中。通過鼠標(biāo)點(diǎn)擊，學(xué)習(xí)者可以翻轉(zhuǎn)、縮放3D模型，仔細(xì)觀察模型細(xì)節(jié)。

2.Web 3D在虛擬教學(xué)環(huán)境中的應(yīng)用。Web 3D能提供近似真實(shí)的環(huán)境，可應(yīng)用于技能訓(xùn)練，如醫(yī)學(xué)解剖、飛行駕駛以及軍事上的訓(xùn)練模擬和作戰(zhàn)模擬。通過Web 3D構(gòu)建虛擬的學(xué)習(xí)空間，學(xué)生能獲得真實(shí)的經(jīng)驗(yàn)和知識，如學(xué)生可穿過人體細(xì)胞的三維內(nèi)部構(gòu)成模型；未來的虛擬教室是由風(fēng)、溫度、壓力、振動(dòng)、立體、色彩等構(gòu)成的完全的模擬環(huán)境。由此可見，Web 3D技術(shù)創(chuàng)建的虛擬教學(xué)環(huán)境可以增強(qiáng)學(xué)生的認(rèn)知與感悟，獲得較好的教學(xué)效果。

3.Web 3D在遠(yuǎn)程教育中的應(yīng)用。傳統(tǒng)意義上的遠(yuǎn)程教育依托于網(wǎng)絡(luò)，通過播放教學(xué)視頻和網(wǎng)頁課件的形式實(shí)現(xiàn)教學(xué)，雖然有積極的一面，但也存在學(xué)生積極性不高、互動(dòng)性缺乏的問題。Web 3D技術(shù)克服了現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育缺乏臨場感和交互的弊端，教師可以通過虛擬校園、虛擬教室、虛擬實(shí)驗(yàn)等技術(shù)和手段提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使所有參與教學(xué)，以達(dá)到更好的教學(xué)效果。

三、Web 3D技術(shù)在教育中的優(yōu)勢分析

1.延伸課堂教學(xué)。 Web3D技術(shù)可以打破空間限制，如學(xué)生可進(jìn)入虛擬實(shí)驗(yàn)室觀察電子的運(yùn)動(dòng)軌跡，體驗(yàn)愛因斯坦的相對世界，形象地獲取知識，激發(fā)思維。Web 3D技術(shù)還可以突破時(shí)間限制，如學(xué)生可以跨越時(shí)空觀摩歷史城堡，體驗(yàn)歷史人物的生活，寓教于樂。

2.彌補(bǔ)教學(xué)條件。傳統(tǒng)教學(xué)中，教師常因?qū)嶒?yàn)儀器、實(shí)驗(yàn)場地、教學(xué)經(jīng)費(fèi)等原因無法正常開設(shè)教學(xué)實(shí)驗(yàn)。Web 3D技術(shù)可以使學(xué)生足不出戶便做各種各樣的實(shí)驗(yàn)，獲得與真實(shí)實(shí)驗(yàn)一樣的體會(huì)，豐富感性認(rèn)識，加深對教學(xué)內(nèi)容的理解。虛擬實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備和原材料可以自動(dòng)復(fù)原無限使用，大大降低實(shí)驗(yàn)成本。

3.培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。通過Web 3D技術(shù)，學(xué)生可以進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、電路設(shè)計(jì)、建筑設(shè)計(jì)、服裝設(shè)計(jì)、室內(nèi)裝潢等方面的探索學(xué)習(xí)，從而找出規(guī)律，設(shè)計(jì)自己滿意的作品。Web 3D技術(shù)有利于激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性思維，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

四、結(jié)束語

Web 3D技術(shù)在現(xiàn)代教學(xué)中發(fā)揮了巨大作用，在有關(guān)專業(yè)教學(xué)中取得良好的教學(xué)效果。隨著科學(xué)技術(shù)不斷完善，Web 3D技術(shù)一定能在教育領(lǐng)域發(fā)揮更積極的作用。

［1］陳西述，劉懷玉.Web 3D新技術(shù)在現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育中的應(yīng)用［J］.吉首大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2008

［2］艾 達(dá)，喬明明，李 敏.Web 3D技術(shù)綜述［J］.微型機(jī)與應(yīng)用，2014

ISSN2095-6711/Z01-2016-06-0003