淺談Web3D技術(shù)在現(xiàn)代高職教學(xué)中的應(yīng)用

摘 要：高職教學(xué)目前面對的主要問題是缺乏實(shí)訓(xùn)條件，實(shí)習(xí)條件跟不上社會(huì)和技術(shù)發(fā)展的要求，極大的制約了技術(shù)型人才的培養(yǎng)，我們利用虛擬Web3D技術(shù)來解決這個(gè)問題，可以取得比較滿意的效果，本文將談?wù)刉eb3D技術(shù)在現(xiàn)代高職教學(xué)中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：Web3D技術(shù)高職教學(xué)應(yīng)用

中圖分類號：TP391.9

科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，為現(xiàn)代教學(xué)帶來了極大的便利，現(xiàn)代高職教學(xué)更是節(jié)節(jié)得力于這種優(yōu)勢。高職教學(xué)的目的是為了社會(huì)培養(yǎng)具有高素質(zhì)的專業(yè)技能型人才，也就是高級技術(shù)工人，由這種人才培養(yǎng)的性質(zhì)決定，高職院校幾乎絕大一部分的學(xué)科教學(xué)都更注重實(shí)踐訓(xùn)練，而這一直以來都是高職教學(xué)的難點(diǎn)所在，因?yàn)楹芏鄬I(yè)的實(shí)訓(xùn)由于各種原因，很難實(shí)現(xiàn)。Web3D技術(shù)的出現(xiàn)并且在教學(xué)中的應(yīng)用很好的解決了這一問題，在高職教學(xué)中，引入以計(jì)算機(jī)三維圖形學(xué)為基礎(chǔ)的Web3D技術(shù)，可以取得良好的學(xué)習(xí)效果。Web3D技術(shù)是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的一種實(shí)現(xiàn)形式，是Web技術(shù)與三維建模技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，具有強(qiáng)大的交互功能和對現(xiàn)實(shí)世界的模擬功能。

1 Web3D技術(shù)在現(xiàn)代高職教學(xué)中的應(yīng)用的必要性

隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，社會(huì)的不斷進(jìn)步，社會(huì)對人才的需求也逐步發(fā)生了轉(zhuǎn)變，具有高素質(zhì)的技能型人才趨于短缺，需求不斷增大，因此培養(yǎng)更多高素質(zhì)技能型人才已經(jīng)成為高等職業(yè)院校刻不容緩的任務(wù)。要培養(yǎng)合格的技術(shù)型人才，就必須做好實(shí)訓(xùn)工作，實(shí)訓(xùn)工作做不好，技能型人們才的培養(yǎng)就會(huì)受到很大的制約，然而并不是每個(gè)高職院校都有能力具有自己的實(shí)訓(xùn)基地，校企結(jié)合雖然是一種發(fā)展思路，但也并非所有學(xué)?；蛘咚袑I(yè)都可以找到合適的合作伙伴，無法從根本上解決問題實(shí)訓(xùn)困難問題。教育部、財(cái)政部下發(fā)的《關(guān)于全面提高高等職業(yè)教育教學(xué)質(zhì)量的若干意見》中指出各高職院校要充分利用現(xiàn)代信息技術(shù)，開發(fā)虛擬工廠、虛擬車間、虛擬工藝、虛擬實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生能夠改變傳統(tǒng)的被動(dòng)學(xué)習(xí)的認(rèn)知，從而成為學(xué)習(xí)的參與者，在很大程度上帶動(dòng)了大家學(xué)習(xí)的積極性，深受廣大師生的喜愛。

2 Web3D的實(shí)現(xiàn)技術(shù)

2.1 建模技術(shù)與動(dòng)態(tài)顯示

建模技術(shù)與動(dòng)態(tài)顯示是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的基礎(chǔ)，三維復(fù)雜模型的實(shí)時(shí)建模與動(dòng)態(tài)顯示是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的基礎(chǔ)。建模技術(shù)與動(dòng)態(tài)顯示可以分為以下兩類。

（1）基于幾何模型的實(shí)時(shí)建模與動(dòng)態(tài)顯示技術(shù)是指在計(jì)算機(jī)中建立起三維幾何模型，在給定觀察點(diǎn)和觀察方向以后，使用計(jì)算機(jī)的硬件功能產(chǎn)生幾何模型的圖像。其主要優(yōu)點(diǎn)是觀察點(diǎn)和觀察方向可以隨意改變，不受限制，允許人們能夠沉浸到仿真建模的環(huán)境中，充分發(fā)揮想象力，而不是只能從外部去觀察建模結(jié)果。

（2）基于圖像的建模技術(shù)在建立三維場景時(shí)，選定某一觀察點(diǎn)設(shè)置攝像機(jī)。每旋轉(zhuǎn)一定的角度，便攝入一幅圖像，利用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)圖像的拼接，形成全景圖。其應(yīng)用前景極為廣泛，尤其適用于難于用幾何模型的方法建立真實(shí)感模型的自然環(huán)境，其缺點(diǎn)是只能對現(xiàn)實(shí)世界模型數(shù)據(jù)的一個(gè)采集，并不能夠給出一個(gè)充分的、自由想象發(fā)揮的空間。

（3）三維掃描成型技術(shù)是用龐大的三維掃描儀來獲取實(shí)物的三維信息，其優(yōu)點(diǎn)是準(zhǔn)確性高，但這樣的掃描設(shè)備十分昂貴，對普通用戶來說遙不可及。

2.2 顯示技術(shù)

顯示技術(shù)就是把三維模型轉(zhuǎn)換成圖像的技術(shù)。在瀏覽Web3D文件，用戶必須安裝支持Web3D的瀏覽器插件。

2.3 交互技術(shù)

交互是Web3D技術(shù)的關(guān)鍵，交互功能的強(qiáng)弱由Web3D軟件本身決定。

3 Web3D技術(shù)在高職院校部分專業(yè)中的應(yīng)用

在高職專業(yè)當(dāng)中，有一部分專業(yè)或者實(shí)訓(xùn)條件要求較高，或者經(jīng)濟(jì)成本過大，或者缺乏合適的實(shí)訓(xùn)條件，這些問題都可以通過Web3D技術(shù)來解決。

3.1 在機(jī)械設(shè)計(jì)與制造專業(yè)的應(yīng)用

機(jī)械設(shè)計(jì)與制造專業(yè)的實(shí)訓(xùn)操作要在設(shè)備上進(jìn)行，這些設(shè)備不但價(jià)格昂貴，而且還需要經(jīng)常更新，幾乎沒有一個(gè)學(xué)校能夠負(fù)擔(dān)起這筆費(fèi)用。應(yīng)用Web3D及時(shí)可以較為圓滿的解決這一問題。學(xué)?？梢耘c本地的企業(yè)共同建立了數(shù)控機(jī)床虛擬實(shí)驗(yàn)室，使用虛擬數(shù)控機(jī)床仿真實(shí)訓(xùn)與考核系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)機(jī)床操作全過程仿真、加工運(yùn)行全環(huán)境仿真、全面的碰撞檢測、進(jìn)行數(shù)控程序處理、傳輸程序、測量工件等，該系統(tǒng)所有部件都可360度全方位觀看，具有真實(shí)、直觀、立體的效果，可以提高學(xué)生的操作熟練程度，也可以對危險(xiǎn)有一定了解。

3.2 在旅游管理專業(yè)的應(yīng)用

旅游管理專業(yè)在實(shí)訓(xùn)當(dāng)中需要到旅游景點(diǎn)實(shí)訓(xùn)，這也要付出很多的人力、財(cái)力，造成實(shí)訓(xùn)困難的問題。高職院校在計(jì)算機(jī)應(yīng)用專業(yè)的技術(shù)支持下，建立旅游虛擬實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)，使學(xué)生完全是在一個(gè)接近于真實(shí)的虛擬環(huán)境下學(xué)習(xí)和實(shí)訓(xùn)。

3.3 在計(jì)算機(jī)教學(xué)中的應(yīng)用

計(jì)算機(jī)教學(xué)雖然實(shí)在機(jī)房中進(jìn)行實(shí)際操作學(xué)習(xí)，然而也只是對教師所講內(nèi)容的消化訓(xùn)練，不能舉一反三，計(jì)算機(jī)教學(xué)中有些教學(xué)設(shè)備價(jià)格昂貴，不能真正的得到使用，學(xué)生只能觀摩，不能進(jìn)行實(shí)際操作，將wbe3D技術(shù)運(yùn)用在實(shí)際教學(xué)中，根據(jù)虛擬現(xiàn)實(shí)所構(gòu)造出來的環(huán)境，可以在計(jì)算機(jī)學(xué)習(xí)的過程中，能夠很好的對實(shí)際教學(xué)情況中出現(xiàn)的問題進(jìn)行補(bǔ)充，為學(xué)生提供無限的虛擬現(xiàn)實(shí)的體驗(yàn)。

4 Web3D技術(shù)在醫(yī)學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用

醫(yī)學(xué)專業(yè)的實(shí)訓(xùn)設(shè)備箱對于其他專業(yè)來說更為難得，利用Web3D技術(shù)構(gòu)造的虛擬環(huán)境可以很好的解決這一問題。在學(xué)習(xí)正常人體功能課程時(shí)，利用Web3D技術(shù)將課堂教學(xué)從解剖實(shí)驗(yàn)室轉(zhuǎn)移到了計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室，每個(gè)學(xué)生可以自由地在Web3D技術(shù)所構(gòu)建的虛擬人體中進(jìn)行，可以很好地解決解剖人體虧乏，無法實(shí)際操作的問題，學(xué)生可以通過計(jì)算機(jī)學(xué)習(xí)和掌握各種細(xì)胞、基因、蛋白質(zhì)、組織以及器官的形態(tài)與功能，透視組織、器官的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。對人體進(jìn)行解剖實(shí)驗(yàn)，或者器官切割等。另外許多醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)需要大量的實(shí)驗(yàn)器材、標(biāo)本、試劑、藥品，這其中有相當(dāng)一部分價(jià)格昂貴、數(shù)量稀少，成本較高。Web3D技術(shù)的應(yīng)用則可以通過計(jì)算機(jī)上模擬試驗(yàn)過程，不需要對實(shí)驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行實(shí)物操作，不消耗任何材料，也避免了危險(xiǎn)實(shí)驗(yàn)對學(xué)生造成的傷害。醫(yī)學(xué)專業(yè)學(xué)生，臨床經(jīng)驗(yàn)累積十分必要，然而學(xué)?；蜥t(yī)院都無法提供更多的機(jī)會(huì)來讓學(xué)生們親身實(shí)踐，虛擬手術(shù)可以讓醫(yī)學(xué)生進(jìn)行手術(shù)訓(xùn)練，包括手術(shù)之前的計(jì)劃準(zhǔn)備，技術(shù)學(xué)習(xí)，手術(shù)過程的實(shí)際操作體驗(yàn)，手術(shù)之后的重溫復(fù)習(xí)等，可以為醫(yī)學(xué)生以后的工作打下良好的基礎(chǔ)。

5 在地理學(xué)、考古學(xué)的應(yīng)用

地理和考個(gè)兩個(gè)的專業(yè)，學(xué)習(xí)的范圍極大，實(shí)踐的范圍也很大，世界各地的博物館，已經(jīng)消失的自然景觀等都給實(shí)訓(xùn)帶來的難以企及的難度。而Web3D技術(shù)的應(yīng)用，可以完美的解決這一問題，比如擬建參觀世界上你不可能到達(dá)的博物館、和不對外開放的私人收藏等，你都可以通過計(jì)算機(jī)進(jìn)行研究學(xué)習(xí)。一些自然地理、比如已經(jīng)將近消失的古三峽景觀，現(xiàn)在已經(jīng)觀察不到了，隨著三峽工程的進(jìn)行，很多建筑都已經(jīng)沉入水下，利用Web3D技術(shù)可以進(jìn)行景觀重現(xiàn)的建筑重現(xiàn)，對于相關(guān)專業(yè)的虛席有重要意義。

Web3D技術(shù)帶給學(xué)生不一樣的學(xué)習(xí)環(huán)境，強(qiáng)大的交互功能讓學(xué)生在三維立體模式下進(jìn)行實(shí)踐，真正實(shí)現(xiàn)學(xué)生在學(xué)習(xí)時(shí)參與其中，對于教材的難點(diǎn)起到了突破性的展示，真正對教學(xué)過程起到了優(yōu)化的作用。

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作者簡介：楊揚(yáng)（1981.10-），女，四川綿陽人，講師，畢業(yè)于西華師范大學(xué)，本科，教育學(xué)碩士學(xué)位，主要從事計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)。

作者單位：綿陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院，四川綿陽 621000