虛擬現實技術在計算機組裝教學中的應用研究

江玉珍

摘要：針對高職高專學生多，教學資源較少，實驗與實踐教學相對不足的情況下，為了更好地培養學生實際動手能力，滿足高職學生計算機組裝與維護課程的實驗要求，應用虛擬現實技術和3DS建模軟件、VRML建模語言設計開發一套基于WEB的多媒體交互的計算機組裝與維護的網絡課件。首先設計出多媒體教學課件的架構圖，接著應用3DS軟件和VRML語言創建計算機模型和各個組件，然后應用DREAWEAVER、FLASH、JAVASCRIPT制作基本WEB的交互多媒體課件，分場景的實驗教學，豐富了計算機組裝與維護的實戰經驗。大大增加了學生的實驗機會，提高了解決實際問題的能力，同時也便于學校教學實訓管理，提高教學資源的利用率，進一步提高教學效果與學生的實踐水平。

關鍵詞：虛擬現實;計算機組裝;3DS;VRML;關鍵技術

中圖分類號：G642? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2020）15-0209-02

為了培養高職學生實際動手操作計算機硬件的能力，高職計算機組裝與維護課程是計算機專業學生的一門必須課程，該課程是一門操作性很強的實踐課程，要教好此課程，實驗教學非常重要。但目前由于高職高專學生較多，教學資源相對較少，導致理論教學多于實踐教學，為了解決這一問題，在這門課程教學中引入了虛擬現實實驗室多媒體課件教學，讓學生先多在虛擬環境中去動手操作能力，避免學生一開始就實際電腦組裝出現損壞現象，等基本知識與技術掌握后，進行實際的組裝與維護工作，增加實際效果，節省資源。以下就計算機組裝虛擬教學課件的設計架構、虛擬組裝建模、實施過程與效果做以下內容的探討與研究。

1計算機組裝虛擬教學課件的設計架構

在計算機組裝教學中，首先設計了一個總體教學實驗目標，還需有虛擬裝機實驗室環境，在虛擬環境中，有四個組成部分：硬件展示、虛擬電腦展示、虛擬組裝步驟、虛擬組裝實踐。為了學生進一步的掌握計算機組裝與維護的技巧，還設計了視頻演示、在線課堂、前沿知識，讓學生與時俱進。其主要的計算機組裝虛擬教學課件的設計架構層次如圖1所示。

2 虛擬組裝多媒體課件制作的軟件技術

虛擬組裝多媒體課件制作主要在DREAWEAVER軟件環境下構建，并輔以虛擬建模語言VRML、動畫制作軟件FLASH、JAVASCRIPT語言來完成虛擬多媒體課件主界面設計與制作。首先在DREAMWEAVER軟件中制作站點結構圖，創建基本WEB網頁，在3DS建模電腦組裝模型組件，接著在VRML和FLASH、JAVASCRIPT軟件中制作交互動行為，最后合成后導出與發布。

3 虛擬組裝多媒體課件制作流程

多媒體虛擬電腦組裝網絡課件具體制作過程總結如下。

3.1建立虛擬計算機部件3DS模型文件

采用3DS軟件建立了多套計算機組裝教學設置模型：電腦主機箱、顯卡、內存、顯示器、鼠標、鍵盤等模型，作為虛擬環境中交互的組成部件。以其中多媒體計算機機箱建模為事例，對在3DS中建模的過程進行說明。首先在主視圖窗口，建立一個立方，選擇“轉換為多邊形選擇修改器”和選擇“擠壓”工具擠壓圖形界面，使物體分段線呈現出來，以形成機身前面效果。接著添加“UVW貼圖”，在“材質編輯器”面板中選擇新的材質球，賦予側面、背面模型。最后機箱的整體效果就完成了。保存文件備用

3.2 3DS模型的合成過程

按照以上的相應原理與制作方法，制作鼠標、鍵盤、顯示器等，最后進行整體賦材質操作，再將各部件組合起來。主要步驟如下：

（1）新建場景文件，點擊菜單欄中的“文件”命令，選擇下拉菜單中“合并”選項，打開先前保存的文件。

（2）分別將每個文件合并進來的內容組成分組，分別把每個部分用“縮放”工具調整至合適大小，并擺放到相應位置。最后合成的效果渲染3DS電腦模型三視圖效果如下圖2所示：

3.3 3DS中導出與VRML瀏覽

在3DS軟件中創建好了多媒體課件中電腦模型后，轉化為虛擬現實建模文件WRL文件。核心步驟如下：

（1）選擇文件菜單File項的Export（導出），在彈出的文件對話框中選擇導出的文件類型為.wrl，輸入文件名“computermodel”，然后單擊保存按鈕。

（2）在彈出的VRML輸出對話框中選中Generate中的“坐標插補器”復選框，設置的選項效果如下圖7所示;打開Initial View（初始視點）的下拉列表，在Camera01至Camera04四個視點中選擇其一作為VRML場景瀏覽的初始視點;在Bitmap URL Prefix中選中Use Prefix復選框，并且在其右側的文本框中輸入場景中所用貼圖的尋找路徑。單擊OK按鈕確定后，系統即可將當前3DSMAX場景導出到VRML中，生成一個名為“computermodel.wrl”的文件。當需要輸出3DSMAX場景中的非空間位置變化動畫時，“坐標插補器”復選框必須被選中，這樣該動畫文件才能正確輸出VRML文件中。當Use Prefix復選框不被選中時，表示貼圖文件與VRML文件存放在同一個目錄下，當復選框被選中時，則可以在其右側的文本框中指定一個單獨的貼圖目錄的地址（即尋找路徑）。貼圖地址既可以是一個以Http開頭的完整的URL地址，也可以是一個相對VRML文件存放位置的相對或絕對目錄。

（3）在VRML中，電腦模型進一步編輯界面如圖3所示：

（4）在IE瀏覽器中打開編輯好的computermodel.wrl文件，就可以看到觀看與操作電腦模型了。此時，操作者既可以使用Cosmo Player控制面板中的工具進行自由瀏覽，也可以通過在ViewpointList（視點列表）中的選擇實現場景視點的快速切換。

3.4多媒體課件各分部分的集成關鍵技術設計

（1）主頁中與各組成層次子頁的鏈接代碼設計，主要代碼如下：

（5） VRML文件嵌入到網頁中的代碼實現如下：

若在網頁中以窗口形式顯示VRML文件，可以利用網頁制作軟件Dreamweaver中的“Mxp”格式插件后，即可方便高效地在網頁的特定位置插入VRML作品。

3.5 測試

最后在IE環境下進行測試課件，其中“虛擬裝機”選項下的硬件展示界面與組裝成功界面如圖4所示：

4 虛擬現實技術在計算機組裝課程中的實踐總結

使用虛擬現實多媒體實訓課件既滿足了計算機組裝課程教學要求，提高了教學效果，又增加了學生的實際動手機會，提高了學生解決計算機組裝與修護中出現的各種問題的能力，方便學校教學實訓管理，也節省了教學資源，為學生實際應用打下了良好的基礎。

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【通聯編輯：光文玲】