web3d技术的教学应用研究

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1、现代教育技术2002年第4期(总第41期)论文编号1009—8097(2002)04—0068—04Web3D技术的的教学应用研究邓文新华南师范大学教育信息技术学院广州510631【摘要】Internet作为一条连接世界的信息高速公路，具有其他任何媒体不可比拟的资源优势。该文主要研究了Web3D技术的基本概念、Web3D技术的实现方法、典型的Web3D技术及Web3D技术在教育教学领域的实际应用，并以实际案例对Web3D技术的教学应用进行了验证性研究。可以预见，在将来的网络教学资源设计和开发研究应用中根据教学设计的理论将虚拟现实技术有机地融

2、入到教学软件的设计中，可以创建真实的情景学习环境，Web3D技术一定会具有巨强大的应用潜力。【关键词】Web3D技术，虚拟现实，沉浸；交互；想象；Cult3D教学应用【中图分类号】G434【文献标识码】C68收稿日期：2002年7月8日一、前言建构于Internet之上的远距离网络教育（E-learning）是最近在当前Internet上高速迅速发展的一个重要领域之一。在在线学习或网络化学习，是在教育领域建立互联网平台，学员通过终端上网，借助网络进行学习的一种全新的学习方式。当然，这种学习方式离不开由多媒体网络学习资源、网上学习社区及网络技

3、术平台构成的全新的网络学习环境。在Internet环境下为学习者建构丰富的多媒体教学资源和有效的学习情境，是我们当前面临的主要问题。由于计算机和网络技术的不断发展，我们可以把基于Internet的三维虚拟技术引入到网络教育当中，为网络教育开发基于虚拟现实的多媒体教学资源和建构个性化教学环境，从而丰富和促进网络教育的发展。本文试图应用当前较为成熟的Web3D技术来解决这一问题。我们研究了Web3D技术的基本概念、Web3D技术的实现方法、典型的Web3D技术及Web3D技术在教育教学领域的实际应用，并在此基础上开发了“碳元素的结构”、“虚拟电

4、视演播室”等实际案例，对Web3D技术的教学应用进行了试验研究。二、Web3D技术的基本概念1、虚拟现实虚拟现实（简称VR，即VirtualReality）,是指一切能够实现自然模拟，逼真体验的技术和方法，它能创建酷似客观环境又超越客观时空、能沉浸其中又能驾驭其上的和谐人机交互环境。数据头盔或传感手套等一系列传感辅助设施常常被用来实现三维的虚拟现实，人们通过这些设施以自然的方式（如头的转动、手的运动等身体“语言”）向计算机送入各种动作信息，并且通过视觉、听觉以及触觉等触发设备使人们产生逼真的三维视觉、听觉及触觉，随着人们动作的不同，这些感觉

5、也相应改变。虚拟现实不等同于现实，我们可以充分发挥想象力，也可以对现实中某些因素进行合理的取舍，甚至创造出现实中并不存在而又是我们所需要的虚拟情境。2、Web3D技术Web3D技术是虚拟现实技术的其中一种实现形式。它是指基于Internet的、依靠软件技术来实现的桌面级虚拟现实技术。Web3D的出现最早可追溯到VRML（VirtualRealityModelingLanguage，即虚拟现实建模语言）。VRML开始于20世纪90年代初期，1994年3月在日内瓦召开的第一届WWW大会上，首次正式提出了VRML这个名字；1998年，VRML组织

6、把自己改名为Web3D组织，同时制订了一个新的标准，即Extensible3D(X-3D)；2000年的春天，Web3D组织完成了VRML到X-3D的转换。X-3D标准整合了正在迅速发展的XML、JAVA、流媒体等先进技术，为Web3D提供了更强大、更高效的三维计算能力、渲染质量和传输速度。如今，Web3D技术已越来越多地应用在商品展示、过程模拟、城市规划和娱乐的领域。三、Web3D的实现技术72Web3D的实现技术，主要分三大部分，即建模技术、显示技术、三维场景中的交互技术。1、建模技术三维复杂模型的实时建模与动态显示是虚拟现实技术的基础

7、。目前，三维复杂模型的实时建模与动态显示技术可以分为两类。一是基于几何模型的实时建模与动态显示；二是基于图像的实时建模与动态显示。在众多的Web3D开发工具中，Cult3D是采用基于几何模型的实时建模与动态显示的技术，而APPLE的QTVR则是采用基于图像的三维建模与动态显示技术。（1）基于几何模型的实时建模与动态显示技术在计算机中建立起三维几何模型，一般均用多边形表示。在给定观察点和观察方向以后，使用计算机的硬件功能，实现消隐、光照及投影这一绘制的全过程，从而产生几何模型的图像。这种基于几何模型的建模与实时动态显示技术的主要优点是观察点和

8、观察方向可以随意改变，不受限制，允许人们能够沉浸到仿真建模的环境中，充分发挥想象力，而不是只能从外部去观察建模结果。因此，它基本上能够满足虚拟现实技术的3I即“沉浸”、“交互”和