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基于虚拟现实的Web课件的制作技术研究

刘文艳  
【摘要】: 随着网络技术和通信技术的迅速发展,基于Internet的网络远程教学作为 教育技术的一个新的研究领域日渐兴起。网络远程教学充分利用了Internet 的应用环境和资源,具有全球性、交互性、共享性、实效性和个性化等其它 远程教学形式所无可比拟的优势。网络远程教学内容的组织多采取基于Web 的方式,又称为Web课件。目前,由于受Internet传输速率的影响,Web课 件的制作多局限于基于超链接的文本结构,而图象、动画、声音的应用较少, 有些课件甚至是简单的将课本搬到了Web上,网络远程教学的优势未能得到 充分的发挥。 根据建构主义的观点,学习是从对感觉经验的选择性注意开始的,学习 成功的关键在于主动性、社会性和情景性。基于此,我们将虚拟现实技术作 为一种新的媒体形式引入Web课件中,对教学情景、教学实验、技能训练等 进行虚拟,利用虚拟现实场景交互性、沉浸性、多感知性和可操作性等优势 来表现教学内容,解决教学中的重点、难点问题,以充分调动学习者的主动 性和创造性,促进学习者知识的积极建构。 虚拟现实,英文全称为Virtual Reality(VR),是一门涉及计算机、传感 与测量、仿真、微电子等技术的综合集成技术。该技术利用三维图形生成技 术、多传感交互技术以及高分辨率显示技术,生成三维逼真的虚拟境界,使 用者戴上特殊的头盔、数据手套等传感设备或利用键盘、鼠标等输入设备, 便可以进入虚拟空间,成为虚拟环境中的一员,与之进行实时交互,感知和 操作虚拟境界中的各种对象,从而获得身临其境的感受和体会[3]。目前,虚 拟现实技术已大量应用于军事训练、游览购物及游戏娱乐等各个领域,将虚 拟现实技术应用于教育尚处在探索阶段。 目前,由于虚拟现实硬件设备过于昂贵,在Web课件中应用的虚拟现实 形式大多是桌面式虚拟现实。桌面式虚拟现实的实现主要依靠虚拟现实软件, 虽然教学效果相对沉浸式虚拟现实较差,但足以满足远程教学中的一般需要。 基于虚拟现实的Web课件应是基于HTML的平面结构页面与虚拟现实部 分的有机结合,虚拟现实部分是课件的精华所在,而平面结构部分则是与虚 拟现实部分相辅相成的必要组成。基于虚拟现实的Web课件的制作,平面结 构部分可采用象FrontPage等网页制作工具。虚拟现实部分我们选择了虚拟 现实建模语言VRML。 VRML是一种基于WWW的实用化的、功能较完善的具有强大发展潜力 的虚拟现实建模语言,它兼备虚拟现实建模语言和网络两方面的功能特点, 基于虚拟现实的Web课件的制作技术研究 应用于Web课件具有其它媒体形式所无可比拟的优势。VI:dTh在Web iK件 中的主要应用y:门虚拟教学实验;C)直观呈现教学内容中的难点问题;G) 培养学生的探索精神和创新意识;(4)创设教学情景;(5)建立虚拟教室。 基于虚拟现实的Web课件的制作流程与传统网络CAJ课件基本类似,不 同之处在于:它需要重点处理虚拟现实部分,并需要将其作为课件的有机组 成部分与平面结构进行合成。论文结合演示课件《光的直线传播》的制作就 基于虚拟现实的Web课件制作过程中虚拟现实部分与平面结构的合成及虚拟 现实场景制作过程中的几个重点问题进行了探讨。 基于虚拟现实的Web课件中虚拟现实部分与平面结构部分的合成主要有 两种方式:以平面结构为基本枢架和以虚拟现实为基本框架。其中采用平面 结构为基本框架的课件,虚拟现实部分可以以嵌入式或超链式组合到平面结 构中。 基于虚拟现实的Web课件的导航策略的设计与实现。虚拟现实部分的导 航设计是重点;其一,耍用简洁明了的语言让学。者了解该场景,即虚拟 实场景的剁览方式。其二,要为学习者测览场景提供导引,可采取的方式主 要有:O)用平面结构设置导航信息;(2)利用动画进行导航;(3)利用视点切换 进行导航;O坏用nchor节点的description域进行导航;O评用汉字贴图进 行导航。 虚拟现实场景交互性行为的编程实现。VRML 自身的节点、事件和域只 能实现简单的没有逻辑控制的交互性。要实现复杂的交互,需要在执行模式 中编写程序对VRML场景进行控制。常用的编程方式主要有:(1)用内嵌在 Script节点中的描述语言编程;o)在Script节点中引用外部的Java字节流; (3)通过VRML.ojkd览器外部编程接口 API进行编程。 虚拟现实场景建模优化措施。用VRML创建虚拟现实场景,必须兼顾考 虑场景的美观程度。文件的传输速度和执行性能三方面的因素。建模时应注 意:(1)建模要尽量考虑使用原语;(2)要注意与场景有关的多媒体文件的引用; (3)要充分利用VRML语言自身因素进行优化;(4)对复杂的场景进行分割或动 态删加节点;(5)注意场景中灯光的使用;(6)尽量少用编程语言进行场景的逻 辑控制。 在崭新的二十一世纪,虚拟现


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