基于WEB3D技術的裝飾材料與構造實訓展示平臺應用研究

摘 要：對于高等職業教育而言，為了更加高效與低成本構建實訓平臺，必須考慮借助采用虛擬技術來實現虛擬實訓平臺的搭建，最終實現學生操作技能的提高。本文借助WEB3D技術構建裝飾材料與構造實訓平臺，構建較為真實的虛擬實驗環境和實驗對象，學生在虛擬環境中開展實訓，達到教學大綱所要求的教學效果。

關鍵詞：WEB3D；實訓平臺；高職教育

虛擬技術，又可稱之為WEB3D技術，其實現了實物的三維效果的展示，通過軟硬件環境的搭建，結合相關實訓平臺，能夠充分模擬裝飾材料與構造實訓平臺，為學生提供更加真實的實訓模擬環境，能夠充分調動學生學習的積極性。在裝飾材料與構造實訓搭建時，需要利用虛擬技術、數據庫技術、數據通信技術等實現整個虛擬實訓平臺的搭建與構造，學生在此平臺中學習裝飾材料與構造，能夠在低成本條件下盡可能快速地掌握相關學習內容。

1 研究背景

對于高等職業教育而言，環境藝術設計專業應本著技能方向進行培養，把實現學生應用技能的提升作為培養方向。很多高校為了實現學生實踐能力的提高，陸續開始建設環境藝術設計專業相關的實訓室。以我院藝術設計系計算機應用技術專業（環境藝術設計方向）為例，該專業建有一個占地220㎡的裝飾施工展示中心實訓基地，內有裝飾材料、施工工藝體驗區，裝飾材料展示區，工具展示區等。但目前裝飾材料在規格以及工藝上經常變化，與此同時相關材料、設備等各類型號與種類非常繁多，很多時候實訓平臺所購進的材料與設備往往跟不上時代的現實變化，出現裝飾材料、施工工藝遠遠落后于現實的情況，與此同時設備過度使用以及型號的落后使得教學內容與實際應用出現差距，最終使得學生所掌握的技能與社會需求出現了偏差，實訓課程無法實現學生就業能力的提升，或者無法適應未來企業實際應用的需求。隨著社會對于高職教育發出更高以及更明確的期望，高職院校在不斷改變與提升自身的教學水平與教學質量，實踐教育作為高職院校學生實踐能力提升的重要環節，必須引起學院的重視。除了傳統實訓平臺增加投入外，必須考慮借助采用虛擬技術來實現虛擬實訓平臺的搭建，最終實現學生操作技能的提高。

2 研究現狀

目前國家對于職業教育非常重視，同時提出了更高的要求。整體而言，職業教育處于不斷發展過程中，對于我國社會經濟發展起到了至關重要的作用。對于職業學院而言，加強實訓，加大實訓設備、實訓師資，保證實訓時間是提高學生實踐能力的重要保證。為此，各個高校開始加大實訓中心的建設，投入大量資金與教師資源，實現實訓軟硬件的提高，職業院校的實訓基礎如雨后春筍般冒出。但是，目前由于競爭的需要，很多時候社會對于相關材料、工藝、設備的變更非?？?，這可能導致很多實訓平臺永遠處于落后狀態，在提高學員操作技能方面的作用十分有限，無法跟上社會發展的步伐，這非常不利于整個職業教育學生實踐能力以及就業能力的提高，背離了國家對于職業教育的初衷。

我國在實踐教學中運用WEB3D虛擬技術的研究起步較晚，與國外發達國家相比還有一定的差距，尚需開發建設。但目前國內學者以及相關機構對于虛擬技術逐步認識并加以重視，與此同時政府也主導開展相關虛擬技術的研究計劃。九五規劃、國家自然科學基金委、國家高技術研究發展計劃等都把虛擬技術列入了研究項目。虛擬實訓室的建設也得到了應用上的重視?，F在已有部分高校初步建立了虛擬實訓室，但目前在高職院校藝術設計專業的實踐教學之中尚未有相關院校運用該技術。

以上種種情況說明，現階段高職院校環境藝術設計專業的實踐教學過程中存在一些亟待解決的問題，這也就迫切要求相關教育教學工作者認真分析問題，尋找解決的辦法，最終實現高職院校藝術設計專業的人才培養目標。同時根據專業特點，從某種意義上來說，環境藝術設計專業更需要利用虛擬技術在實踐教學中完成對學生創新意識和先進性技能的培養?；赪EB3D的裝飾材料與構造實訓展示平臺的應用研究將彌補和改善環境藝術設計專業中裝飾材料和施工構造實踐教學的現狀，也為在普通本科高職院校中開展國家級虛擬仿真實驗教學起到一定的示范作用。

3 設計方案

整體而言，本裝飾材料與構造實訓系統主要涉及以下四個功能模塊，以此實現不同的功能。具體見圖1所示。

3.1 系統管理

該功能主要涉及整個系統的基本用戶及參數管理。

（1）系統設置。該模塊主要完成整個系統用戶、角色以及權限設定，同時完成相關系統基本參數的設定。

（2）實訓管理。該模塊主要完成裝飾材料與構造實訓的相關信息管理，如可完成實訓報告、網絡設備、實訓案例等相關信息的設定。

3.2 設備展示

此功能主要用于構建裝飾材料與構造實訓中的三維場景，通過對設備、設施等相關設備的管理，為學生構建裝飾材料與構造實訓場景，最終讓學生有身臨其境之感，并為后續裝飾材料與構造實訓做好充足的場景準備。

3.3 虛擬實訓

該功能是本系統的核心模塊，在功能構建上而言，主要依據實訓的流程進行構建，具體包括：

（1）實訓準備。此功能主要促使學生為裝飾材料與構造實訓做好準備工作，可完成實訓方案的規劃、配置設備連接方式等，同時該功能可完成相關準備工作進行準確性判斷，如IP地址分配、網絡配置等。

（2）參與實訓。此功能主要依據相關規劃方案進行裝飾材料與構造實訓場景的搭建。整個功能將盡可能模仿裝飾材料與構造的實際場景進行構建，讓學生感受裝飾材料與構造的實際情況。

（3）實訓報告。本功能主要讓學生通過實訓提交相應的報告，以此鞏固實訓成果。為了操作方便，本功能將提供相應的模板，用戶可進行下載，在填寫完畢后進行上傳。

3.4 經典案例

此功能展示了裝飾材料與構造以往的優秀實訓案例，為學生初步學習提供良好的素材，該功能可作為學習的重要補充。

4 關鍵實現技術

WEB3D技術及其在網絡教學中的研究與應用。

為了實現本裝飾材料與構造實訓系統，本系統將采用WEB3D、JSP等技術加以實現。限于篇幅，本文將介紹部分關鍵實現技術。

4.1 JSP和X3DOM混合編程

在整個系統編程中，JSP代碼來完成整個系統的前端顯示功能，這里的顯示僅限于非3D資源；而對于3D資源主要借助X3DOM來完成，上述處理方式可以充分利用各自的特點完成相應的功能。在具體實現時，可借助以下兩種方法實現編程的混合：

方法1：文件方式，即在IFRAME中增加X3DOM文件。

方法2：代碼片段方式，即借助x3d標簽將相關代碼融入至body標簽。

4.2 3D模型來源與轉換

由于X3DOM功能十分有限，對于簡單的模型構建能夠勝任，但對于相對復雜的將借助其他專業軟件進行處理。由于很多軟件與X3DOM兼容性十分有限，為此需要通過相關設置來完成格式的轉化。這里以常用的3Dmax為例。該軟件生成x3d文件，該文件只需要經過簡單的修改即可實現兼容。

4.3 3D資源的讀取與顯示

一般而言，通過X3DOM來形成相應的場景，并可直接借助瀏覽器來完成場景的顯示。通過瀏覽器的直接顯示可直接解決兼容性問題，一般的瀏覽器即可完成相關裝飾材料與構造實訓場景的展示。為此在具體實現過程中，只需要將相應的3D資源進行封裝，并加以存儲，而JSP代碼可直接加以獲取并進行顯示。

5 結語

本文主要針對高職院校藝術設計專業對于虛擬技術的實際需要出發，展示了基于WEB3D的裝飾材料與構造實訓平臺的相關功能及技術。本平臺實現了系統管理、設備展示、虛擬實訓、經典案例等功能，為專業學員提供完善的裝飾材料與構造實訓平臺功能；與此同時，本文介紹了本文的關鍵技術，包括JSP和X3DOM混合編程、3D模型來源與轉換、3D資源的讀取與現實等。本平臺已經在某職業院校進行了使用，取得了一致的好評。

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作者簡介：屠君（1977—），浙江紹興人，浙江農業商貿職業學院講師，研究方向：環境藝術設計理論及實踐。