摘 要：對(duì)于高等職業(yè)教育而言，為了更加高效與低成本構(gòu)建實(shí)訓(xùn)平臺(tái)，必須考慮借助采用虛擬技術(shù)來實(shí)現(xiàn)虛擬實(shí)訓(xùn)平臺(tái)的搭建，最終實(shí)現(xiàn)學(xué)生操作技能的提高。本文借助WEB3D技術(shù)構(gòu)建裝飾材料與構(gòu)造實(shí)訓(xùn)平臺(tái)，構(gòu)建較為真實(shí)的虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境和實(shí)驗(yàn)對(duì)象，學(xué)生在虛擬環(huán)境中開展實(shí)訓(xùn)，達(dá)到教學(xué)大綱所要求的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：WEB3D；實(shí)訓(xùn)平臺(tái)；高職教育

虛擬技術(shù)，又可稱之為WEB3D技術(shù)，其實(shí)現(xiàn)了實(shí)物的三維效果的展示，通過軟硬件環(huán)境的搭建，結(jié)合相關(guān)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)，能夠充分模擬裝飾材料與構(gòu)造實(shí)訓(xùn)平臺(tái)，為學(xué)生提供更加真實(shí)的實(shí)訓(xùn)模擬環(huán)境，能夠充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。在裝飾材料與構(gòu)造實(shí)訓(xùn)搭建時(shí)，需要利用虛擬技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、數(shù)據(jù)通信技術(shù)等實(shí)現(xiàn)整個(gè)虛擬實(shí)訓(xùn)平臺(tái)的搭建與構(gòu)造，學(xué)生在此平臺(tái)中學(xué)習(xí)裝飾材料與構(gòu)造，能夠在低成本條件下盡可能快速地掌握相關(guān)學(xué)習(xí)內(nèi)容。

1 研究背景

對(duì)于高等職業(yè)教育而言，環(huán)境藝術(shù)設(shè)計(jì)專業(yè)應(yīng)本著技能方向進(jìn)行培養(yǎng)，把實(shí)現(xiàn)學(xué)生應(yīng)用技能的提升作為培養(yǎng)方向。很多高校為了實(shí)現(xiàn)學(xué)生實(shí)踐能力的提高，陸續(xù)開始建設(shè)環(huán)境藝術(shù)設(shè)計(jì)專業(yè)相關(guān)的實(shí)訓(xùn)室。以我院藝術(shù)設(shè)計(jì)系計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)（環(huán)境藝術(shù)設(shè)計(jì)方向）為例，該專業(yè)建有一個(gè)占地220㎡的裝飾施工展示中心實(shí)訓(xùn)基地，內(nèi)有裝飾材料、施工工藝體驗(yàn)區(qū)，裝飾材料展示區(qū)，工具展示區(qū)等。但目前裝飾材料在規(guī)格以及工藝上經(jīng)常變化，與此同時(shí)相關(guān)材料、設(shè)備等各類型號(hào)與種類非常繁多，很多時(shí)候?qū)嵱?xùn)平臺(tái)所購進(jìn)的材料與設(shè)備往往跟不上時(shí)代的現(xiàn)實(shí)變化，出現(xiàn)裝飾材料、施工工藝遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于現(xiàn)實(shí)的情況，與此同時(shí)設(shè)備過度使用以及型號(hào)的落后使得教學(xué)內(nèi)容與實(shí)際應(yīng)用出現(xiàn)差距，最終使得學(xué)生所掌握的技能與社會(huì)需求出現(xiàn)了偏差，實(shí)訓(xùn)課程無法實(shí)現(xiàn)學(xué)生就業(yè)能力的提升，或者無法適應(yīng)未來企業(yè)實(shí)際應(yīng)用的需求。隨著社會(huì)對(duì)于高職教育發(fā)出更高以及更明確的期望，高職院校在不斷改變與提升自身的教學(xué)水平與教學(xué)質(zhì)量，實(shí)踐教育作為高職院校學(xué)生實(shí)踐能力提升的重要環(huán)節(jié)，必須引起學(xué)院的重視。除了傳統(tǒng)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)增加投入外，必須考慮借助采用虛擬技術(shù)來實(shí)現(xiàn)虛擬實(shí)訓(xùn)平臺(tái)的搭建，最終實(shí)現(xiàn)學(xué)生操作技能的提高。

2 研究現(xiàn)狀

目前國家對(duì)于職業(yè)教育非常重視，同時(shí)提出了更高的要求。整體而言，職業(yè)教育處于不斷發(fā)展過程中，對(duì)于我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展起到了至關(guān)重要的作用。對(duì)于職業(yè)學(xué)院而言，加強(qiáng)實(shí)訓(xùn)，加大實(shí)訓(xùn)設(shè)備、實(shí)訓(xùn)師資，保證實(shí)訓(xùn)時(shí)間是提高學(xué)生實(shí)踐能力的重要保證。為此，各個(gè)高校開始加大實(shí)訓(xùn)中心的建設(shè)，投入大量資金與教師資源，實(shí)現(xiàn)實(shí)訓(xùn)軟硬件的提高，職業(yè)院校的實(shí)訓(xùn)基礎(chǔ)如雨后春筍般冒出。但是，目前由于競(jìng)爭(zhēng)的需要，很多時(shí)候社會(huì)對(duì)于相關(guān)材料、工藝、設(shè)備的變更非?？欤@可能導(dǎo)致很多實(shí)訓(xùn)平臺(tái)永遠(yuǎn)處于落后狀態(tài)，在提高學(xué)員操作技能方面的作用十分有限，無法跟上社會(huì)發(fā)展的步伐，這非常不利于整個(gè)職業(yè)教育學(xué)生實(shí)踐能力以及就業(yè)能力的提高，背離了國家對(duì)于職業(yè)教育的初衷。

我國在實(shí)踐教學(xué)中運(yùn)用WEB3D虛擬技術(shù)的研究起步較晚，與國外發(fā)達(dá)國家相比還有一定的差距，尚需開發(fā)建設(shè)。但目前國內(nèi)學(xué)者以及相關(guān)機(jī)構(gòu)對(duì)于虛擬技術(shù)逐步認(rèn)識(shí)并加以重視，與此同時(shí)政府也主導(dǎo)開展相關(guān)虛擬技術(shù)的研究計(jì)劃。九五規(guī)劃、國家自然科學(xué)基金委、國家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃等都把虛擬技術(shù)列入了研究項(xiàng)目。虛擬實(shí)訓(xùn)室的建設(shè)也得到了應(yīng)用上的重視。現(xiàn)在已有部分高校初步建立了虛擬實(shí)訓(xùn)室，但目前在高職院校藝術(shù)設(shè)計(jì)專業(yè)的實(shí)踐教學(xué)之中尚未有相關(guān)院校運(yùn)用該技術(shù)。

以上種種情況說明，現(xiàn)階段高職院校環(huán)境藝術(shù)設(shè)計(jì)專業(yè)的實(shí)踐教學(xué)過程中存在一些亟待解決的問題，這也就迫切要求相關(guān)教育教學(xué)工作者認(rèn)真分析問題，尋找解決的辦法，最終實(shí)現(xiàn)高職院校藝術(shù)設(shè)計(jì)專業(yè)的人才培養(yǎng)目標(biāo)。同時(shí)根據(jù)專業(yè)特點(diǎn)，從某種意義上來說，環(huán)境藝術(shù)設(shè)計(jì)專業(yè)更需要利用虛擬技術(shù)在實(shí)踐教學(xué)中完成對(duì)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)和先進(jìn)性技能的培養(yǎng)。基于WEB3D的裝飾材料與構(gòu)造實(shí)訓(xùn)展示平臺(tái)的應(yīng)用研究將彌補(bǔ)和改善環(huán)境藝術(shù)設(shè)計(jì)專業(yè)中裝飾材料和施工構(gòu)造實(shí)踐教學(xué)的現(xiàn)狀，也為在普通本科高職院校中開展國家級(jí)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)起到一定的示范作用。

3 設(shè)計(jì)方案

整體而言，本裝飾材料與構(gòu)造實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)主要涉及以下四個(gè)功能模塊，以此實(shí)現(xiàn)不同的功能。具體見圖1所示。

3.1 系統(tǒng)管理

該功能主要涉及整個(gè)系統(tǒng)的基本用戶及參數(shù)管理。

（1）系統(tǒng)設(shè)置。該模塊主要完成整個(gè)系統(tǒng)用戶、角色以及權(quán)限設(shè)定，同時(shí)完成相關(guān)系統(tǒng)基本參數(shù)的設(shè)定。

（2）實(shí)訓(xùn)管理。該模塊主要完成裝飾材料與構(gòu)造實(shí)訓(xùn)的相關(guān)信息管理，如可完成實(shí)訓(xùn)報(bào)告、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、實(shí)訓(xùn)案例等相關(guān)信息的設(shè)定。

3.2 設(shè)備展示

此功能主要用于構(gòu)建裝飾材料與構(gòu)造實(shí)訓(xùn)中的三維場(chǎng)景，通過對(duì)設(shè)備、設(shè)施等相關(guān)設(shè)備的管理，為學(xué)生構(gòu)建裝飾材料與構(gòu)造實(shí)訓(xùn)場(chǎng)景，最終讓學(xué)生有身臨其境之感，并為后續(xù)裝飾材料與構(gòu)造實(shí)訓(xùn)做好充足的場(chǎng)景準(zhǔn)備。

3.3 虛擬實(shí)訓(xùn)

該功能是本系統(tǒng)的核心模塊，在功能構(gòu)建上而言，主要依據(jù)實(shí)訓(xùn)的流程進(jìn)行構(gòu)建，具體包括：

（1）實(shí)訓(xùn)準(zhǔn)備。此功能主要促使學(xué)生為裝飾材料與構(gòu)造實(shí)訓(xùn)做好準(zhǔn)備工作，可完成實(shí)訓(xùn)方案的規(guī)劃、配置設(shè)備連接方式等，同時(shí)該功能可完成相關(guān)準(zhǔn)備工作進(jìn)行準(zhǔn)確性判斷，如IP地址分配、網(wǎng)絡(luò)配置等。

（2）參與實(shí)訓(xùn)。此功能主要依據(jù)相關(guān)規(guī)劃方案進(jìn)行裝飾材料與構(gòu)造實(shí)訓(xùn)場(chǎng)景的搭建。整個(gè)功能將盡可能模仿裝飾材料與構(gòu)造的實(shí)際場(chǎng)景進(jìn)行構(gòu)建，讓學(xué)生感受裝飾材料與構(gòu)造的實(shí)際情況。

（3）實(shí)訓(xùn)報(bào)告。本功能主要讓學(xué)生通過實(shí)訓(xùn)提交相應(yīng)的報(bào)告，以此鞏固實(shí)訓(xùn)成果。為了操作方便，本功能將提供相應(yīng)的模板，用戶可進(jìn)行下載，在填寫完畢后進(jìn)行上傳。

3.4 經(jīng)典案例

此功能展示了裝飾材料與構(gòu)造以往的優(yōu)秀實(shí)訓(xùn)案例，為學(xué)生初步學(xué)習(xí)提供良好的素材，該功能可作為學(xué)習(xí)的重要補(bǔ)充。

4 關(guān)鍵實(shí)現(xiàn)技術(shù)

WEB3D技術(shù)及其在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)中的研究與應(yīng)用。

為了實(shí)現(xiàn)本裝飾材料與構(gòu)造實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)，本系統(tǒng)將采用WEB3D、JSP等技術(shù)加以實(shí)現(xiàn)。限于篇幅，本文將介紹部分關(guān)鍵實(shí)現(xiàn)技術(shù)。

4.1 JSP和X3DOM混合編程

在整個(gè)系統(tǒng)編程中，JSP代碼來完成整個(gè)系統(tǒng)的前端顯示功能，這里的顯示僅限于非3D資源；而對(duì)于3D資源主要借助X3DOM來完成，上述處理方式可以充分利用各自的特點(diǎn)完成相應(yīng)的功能。在具體實(shí)現(xiàn)時(shí)，可借助以下兩種方法實(shí)現(xiàn)編程的混合：

方法1：文件方式，即在IFRAME中增加X3DOM文件。

方法2：代碼片段方式，即借助x3d標(biāo)簽將相關(guān)代碼融入至body標(biāo)簽。

4.2 3D模型來源與轉(zhuǎn)換

由于X3DOM功能十分有限，對(duì)于簡(jiǎn)單的模型構(gòu)建能夠勝任，但對(duì)于相對(duì)復(fù)雜的將借助其他專業(yè)軟件進(jìn)行處理。由于很多軟件與X3DOM兼容性十分有限，為此需要通過相關(guān)設(shè)置來完成格式的轉(zhuǎn)化。這里以常用的3Dmax為例。該軟件生成x3d文件，該文件只需要經(jīng)過簡(jiǎn)單的修改即可實(shí)現(xiàn)兼容。

4.3 3D資源的讀取與顯示

一般而言，通過X3DOM來形成相應(yīng)的場(chǎng)景，并可直接借助瀏覽器來完成場(chǎng)景的顯示。通過瀏覽器的直接顯示可直接解決兼容性問題，一般的瀏覽器即可完成相關(guān)裝飾材料與構(gòu)造實(shí)訓(xùn)場(chǎng)景的展示。為此在具體實(shí)現(xiàn)過程中，只需要將相應(yīng)的3D資源進(jìn)行封裝，并加以存儲(chǔ)，而JSP代碼可直接加以獲取并進(jìn)行顯示。

5 結(jié)語

本文主要針對(duì)高職院校藝術(shù)設(shè)計(jì)專業(yè)對(duì)于虛擬技術(shù)的實(shí)際需要出發(fā)，展示了基于WEB3D的裝飾材料與構(gòu)造實(shí)訓(xùn)平臺(tái)的相關(guān)功能及技術(shù)。本平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)管理、設(shè)備展示、虛擬實(shí)訓(xùn)、經(jīng)典案例等功能，為專業(yè)學(xué)員提供完善的裝飾材料與構(gòu)造實(shí)訓(xùn)平臺(tái)功能；與此同時(shí)，本文介紹了本文的關(guān)鍵技術(shù)，包括JSP和X3DOM混合編程、3D模型來源與轉(zhuǎn)換、3D資源的讀取與現(xiàn)實(shí)等。本平臺(tái)已經(jīng)在某職業(yè)院校進(jìn)行了使用，取得了一致的好評(píng)。

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作者簡(jiǎn)介：屠君（1977—），浙江紹興人，浙江農(nóng)業(yè)商貿(mào)職業(yè)學(xué)院講師，研究方向：環(huán)境藝術(shù)設(shè)計(jì)理論及實(shí)踐。