三维演示课件的设计与开发

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1、三维演示课件的设计与开发　　摘 要：文章讨论了虚拟现实技术及其在教育中的应用，提出了三维虚拟演示型课件的概念和优势，并以《几何体三维交互演示系统》为例，介绍了该类型课件的设计要素和基于Quest3D开发的关键技术。　　关键词：虚拟现实 课件制作 Quest3D　　中图分类号：G622文献标识码：A文章编号：1674-2117（2014）12-00-02　　1 虚拟现实及其教育应用　　计算机三维建模和3D虚拟交互技术的不断发展，使得虚拟现实的应用已逐步深入到社会各个领域，利用虚拟现实技术研发教

2、学课件成为教育技术领域关注的又一热点。　　虚拟现实技术是利用三维图形生成技术、多传感交互技术以及高分辨显示技术，生成逼真的三维虚拟环境，使用者利用键盘、鼠标等输入设备，便可以进入虚拟空间，成为虚拟环境的一员，进行实时交互，感知和操作虚拟世界中的各种对象，从而获得身临其境的感受和体会。虚拟现实技术的基本特征是沉浸性、交互性、构想性、动作性和自主性。虚拟现实技术的发展将逐步改变人们的生活方式。　　在国外，虚拟现实技术已广泛应用于课堂教学，国内关于虚拟现实技术的教育应用研究也已经有了成果。作为新的教学媒体，虚拟现实技术的出现无疑会对教学产生深远

3、的影响。8　　虚拟现实应用于教育是教育技术发展的一个飞跃。它营造了“自主学习”的环境，由传统的“以教促学”的学习方式代之为学习者通过自身与信息环境的相互作用来得到知识、技能的新型学习方式，符合建构主义学习理论。虚拟现实在教育中的应用主要在以下几个方面：　　（1）利用虚拟现实技术进行教学研究。例如，浙江大学在建筑方面进行虚拟规划、虚拟设计的应用，清华大学对临场感的研究等都颇具特色。　　（2）建立虚拟学习环境。如建造人体模型、太空环境模拟、化合物分子结构显示等。　　（3）建立虚拟实验室。大到宇宙天体，小至原子粒子，学生都可以进入这些物体的内部

4、进行观察。一些需要几十年甚至上百年才能观察的变化过程，可以在很短的时间内呈现给学生。　　（4）建立虚拟实训基地。可以解决实训时危险性大、费用高、小概率事件再现和个性化导训等问题。　　2 虚拟现实演示型课件的界定及其优势8　　三维虚拟演示型课件是指利用三维建模技术和虚拟现实技术开发的可以在三维空间中展示物体形状、构造以及运动规律的一种课件类型。三维空间中的互动演示和运动模拟的引入，弥补了常规媒体所不能呈现的多感官体验，与平面图像、视频、动画等媒体类型相比，虚拟型课件交互性高、信息量大、表现效果强、投入成本低。在展示常规方式无法呈

5、现的物体结构和运动规律时，三维虚拟技术可使演示对象处在虚拟的三维环境中，并与学生产生互动，这便增加了学生身临其境的体验，使学习过程更加形象化和趣味化，提高了学生的学习兴趣。亲身的经历、亲身的感受比空洞抽象的说教更具说服力，从而使得学生可以快速接受和掌握所学知识和技能。　　虚拟学习环境具有良好的沉浸性、信息的多维表征、良好的交互性、以学习者为中心、无时空限制等特点。许多实际经验告诉我们，做比听和说更能接受更多的信息。使用具有交互功能的3D课件，学生可以在实际的动手操作中得到更深的体会，对计算机远程教育系统而言，引入Web3D内容必将达到很好

6、的在线教育效果。　　3 虚拟现实项目开发工具　　国外开发的虚拟现实产品的工具主要有3DVIAVirtool和Quest3D，以及一些著名的大型游戏开发引擎。　　3DVIAVirtools是一套完整的开发平台，以创新的可视化模式让用户轻松建构互动体验，可同时满足无程序背景的设计人员以及高阶程序设计师的需要，轻松建构出身临其境的完美体验。　　Quest3D的编程方式非常独特，开发者只需要调用并连结大量的像积木一样的信道元件，而不用编写复杂的程序代码，这些信道元件不仅易于使用，而且还有强大的扩展性。Quest3D拥有大量的专题图集、

7、大量的动漫角色模型、令人信服的植被、阴影、火焰、粒子以及逼真的水面特效等，都可以轻易地添加到场景中。其高级特性还包括物理仿真、勘寻路线、数据库连接和网络支持等。　　国内开发的虚拟现实开发工具主要有虚拟现实P、Webmax和Converse3D三个软件。　　4 基于Quest3D的《几何体三维交互演示课件》的设计8　　《几何体三维交互演示课件》是一个简化了的虚拟演示型课件制作的模板，其设计思路和实现技术可以推广到任何三维物体和产品的虚拟演示项目的开发中。　　4.1 整体功能需求设计　　学生通过点击名称按钮切换几何体，

8、通过自动旋转和手动旋转两种方式从不同视角观察几何体，同时可以改变视距远近，自由地观察三维物体。课件打包成直接运行的EXE可执行文件运行后，界面如图1所示。　　图1系统界面　　学习者可以进行如下