基于Web的3D图形动画技术 及其在教学中的应用

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1、基于Web的3D图形动画技术及其在教学中的应用3DGraphics-AnimationTechologyBasedonWebandItsApplicationsonInstruction李嘉宁王咸伟华南师范大学教育信息技术学院510631Tel:13922282693，13660052315Fax：020-85212248E-mail：wangxw@scnu.edu.cngarning@163.net随着多媒体技术、网络技术、3D技术和仿真技术的发展，Web课件不再仅仅是图片和文字的整合，而是类似于实物的三维场景的合理运用。这些设想在很大程度上已经实现了，这要归功于因特网

2、上虚拟现实技术(VR)的应用。本文着重介绍了Web3技术及其教学应用和全景VR的制作过程及其关键技术。关键词：Web3D全景摄影教学1引言从教育发展史看，任何一种新技术、新媒体的出现，都会引起教育上的革命。随着计算机技术的发展，计算机辅助教育(CBE)成了当今教育技术学研究的热点。如何合理使用各种媒体以达到最佳的学习效果，如何优化人机交互界面以利于学习者的学习活动等都是CBE工作者极为关注的问题。现在，Web3D的出现，为计算机辅助教育提供了更为广阔的前景。1.1Web3D技术的应用与教学Web3D技术对Web教学所带来的影响主要表现在它对软件的知识表达、界面与交互性这几

3、方面。三维图形动画相对于原先的基于一定图标与对象进行隐喻的二维图形界面而言，Web3D的三维图形界面和听觉特性，以及对学习对象操作的三维交互特性都能够比较容易地令使用者产生身临其境的感觉。虽然现时大多数的网页虽然也揉合了文字、图形、声音等手段，但给人的感觉还是有明显的二维平面成分，在一些特定的学科中，适当地引入三维技术可以帮助学习者理解和掌握知识要点，解决教学中的重点和难点。在虚拟的世界里，可以有各种不同的可调节参数供学习者调教。这一特征为交互式的学习提供了坚实的基础。从建构主义学习理论的观点来看，这种从做中学的学习方式（1earningbydoing），将学习者置于主动

4、学习的中心地位，将更有助于学习者知识的构建。Web3D典型的教育应用包括：（1）建筑工程学：交互性的参观还未完工的办公大楼，找寻装饰的构思；或参观房屋模型，学习建筑原理；参观世界各地经典建筑，寻找建筑设计的灵感。（2）考古学：参观世界上你不可能到达的博物馆，研究从未对公众开放过的私人收藏的绘画或雕塑。（3）医学教育：学生可以通过解剖一具虚拟的尸体来学习解剖学，也可以观看血细胞通过心脏的全过程。医生用从实际病人身上收集来的数据进行仿真，对手术或其他过程进行周密的计划，例如：观看胃镜的过程，了解病变组织的特征。（4）导游培训：让学生参观世界各地虚拟的风景名胜，并学习这些名胜的

5、历史、特点、文化内涵等等，如图1所示。（5）生物教育：操纵分子模型，观察不同药物的立体结构图像；或沿着丛林小溪来研究海狸的习性。（6）历史教育：进入别的世纪，如参观商代的集市，或参加唐代的盛典。（7）化学和物理教育：昂贵实验仪器的介绍与展示，参观你不可能进入的实验空间，如核反应堆，粒子对撞空间等等，如图2所示。（8）社会科学：参观世界各地的社会风情，了解各地生活形态与习性。图1虚拟导游图2金刚石的原子结构1.2Web3D对教学系统带来的影响Web3D作为一种Web技术，对教学系统在时间与空间上进行了扩展。它克服了时空的障碍，也可以对事物的发展过程进行控制。传统的学校教学模

6、式的教学系统在时空上是同步的，教师与学生在同时、同地完成教学活动。后来，随着广播电视技术的发展，出现了空中学校、电视大学等远程教学形式。但这类远程教学，还只是从形式上对教学系统进行模拟，因为其教学传播形式基本上还是一种单向的传输，师生间的交互非常的微弱，没能体现教学的本质，即交互性。从90年代开始，出现了虚拟教室、虚拟学校、虚拟教育系统等。尤其是基于WWW的虚拟学校，其学习过程的实现相当灵活，学生在学习过程中有较高的地位，可以说是一种真正以学生为中心的虚拟学习环境。2典型的Web3D技术简介实现Web3D主要有两种方法，一种是用编程的方法进行建模，然后再进行渲染来实现的；

7、另一种是基于摄影技术的三维全景摄影。两种技术各有所长，代表Web3D两种不同的发展方向。包括VRML语言、Java3DAPI、AppleQuckTimeVR技术和UleadCool360等三维技术。2.1VRML语言VRML是虚拟现实建模语言（VirtualRealityModelingLanguage）的简称，是一种基于文本的通用语言，是HTML的3D(三维)模拟。它定义了3D应用中大多数常见概念，如光源、视点、动画、雾化、材质属性、纹理映射等。VRML语言的诞生，尤其是新的VRML2.0标准，被称为第二代Web语言。VRM