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作者：仇賓王忠芝單位：北京林業(yè)大學(xué)信息學(xué)院

X3dOM應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)教育的優(yōu)勢

X3DOM由Web3D協(xié)會開發(fā)維護(hù)，是一種新的Web3D技術(shù)，用于在瀏覽器中呈現(xiàn)逼真的3D圖形場景。其前身為X3D語言，X3D作為國際標(biāo)準(zhǔn)得到了幾十家廠商以及大學(xué)等研究機(jī)構(gòu)的支持，應(yīng)用也非常廣泛。不過由于它需要專用的瀏覽器或插件，其應(yīng)用受到一定的限制。X3DOM對X3D進(jìn)行了一些改進(jìn)和擴(kuò)展，形成了一個(gè)開源的標(biāo)準(zhǔn)文件規(guī)范和運(yùn)行時(shí)架構(gòu)。文件規(guī)范允許開發(fā)者使用融合了XML的X3D編碼來構(gòu)建3D場景，運(yùn)行時(shí)架構(gòu)則會把包含3D內(nèi)容的HTML頁面自動(dòng)解析為3D場景。X3DOM技術(shù)不僅不再需要插件，而且和HTML5緊密結(jié)合，并支持一些HTML事件對3D對象的操作。因此，X3DOM有良好的發(fā)展前景（X3DOM仍然在不斷的討論和演進(jìn)之中）。同時(shí)，X3DOM的這些特性也使其在網(wǎng)絡(luò)教育中擁有突出的優(yōu)勢，主要表現(xiàn)在如下幾個(gè)方面：

1．X3DOM豐富了網(wǎng)絡(luò)教育的媒體類型

網(wǎng)絡(luò)教育是通過網(wǎng)絡(luò)把文字、圖像、視頻等媒體展現(xiàn)給學(xué)習(xí)者，而X3DOM作為一種Web3D技術(shù)是通過網(wǎng)絡(luò)展現(xiàn)3D內(nèi)容，二者都是通過網(wǎng)絡(luò)傳輸、展現(xiàn)媒體，而且X3DOM所擅長展現(xiàn)的3D內(nèi)容正是網(wǎng)絡(luò)教育需要的。因此，網(wǎng)絡(luò)教育引入X3DOM技術(shù)后使其媒體類型更加豐富。

2．X3DOM交互性強(qiáng)，激發(fā)學(xué)習(xí)者興趣

網(wǎng)絡(luò)教育把文字、圖片、動(dòng)畫、視頻等媒體組織起來呈現(xiàn)課程知識，一般均為線性組織，學(xué)習(xí)者只能按照其事先安排好的方式、順序觀看學(xué)習(xí)，并不能參與其中，缺少交互。基于X3DOM技術(shù)的3D模型是實(shí)時(shí)渲染的，學(xué)習(xí)者可以對3D模型進(jìn)行實(shí)時(shí)操作，比如：可以用鼠標(biāo)全視角查看某一機(jī)械部件，可以動(dòng)手操作把各個(gè)部件組裝起來。這種強(qiáng)大的交互性有助于學(xué)習(xí)者完全融入虛擬的學(xué)習(xí)情景中，避免了文字、視頻等單純講解，灌輸知識的弊端，提高了學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)的自由度和積極性。

3．X3DOM不需插件，使用方便

X3DOM不僅可以完美地呈現(xiàn)3D模型，而且和網(wǎng)絡(luò)結(jié)合緊密，不需要安裝任何插件即可在網(wǎng)頁中展現(xiàn)三維模型并支持交互式操作。這免去了其他3D技術(shù)需要額外安裝插件或者軟件的麻煩，打開瀏覽器即可呈現(xiàn)3D內(nèi)容無疑會得到學(xué)習(xí)者的青睞。

基于X3DOM的3D場景構(gòu)建

使用X3DOM構(gòu)建3D場景的基本思路是：首先引入頭文件以支持實(shí)時(shí)渲染；然后建立3D模型（3D模型可以使用3Dmax等工具建立，然后導(dǎo)入；也可以直接使用X3DOM的基本幾何節(jié)點(diǎn)建立），并通過傳感器、插補(bǔ)器等節(jié)點(diǎn)設(shè)置動(dòng)畫及交互效果；最后以XHTML或HTML方式。

1．導(dǎo)入頭文件

程序代碼首先需要導(dǎo)入如下文件：該文件是一個(gè)JavaScript層，我們把它嵌入程序代碼中，作為網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的一部分。該文件通過調(diào)用WebGL的3DAPI來實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)渲染，從而實(shí)現(xiàn)不需要任何插件和安裝程序就可以繪制3D圖形的目的。

2．模型建立和動(dòng)畫設(shè)置

X3DOM提供了對基本幾何模型的建模，但是對于一些復(fù)雜的模型，則需要使用3Dmax等工具建模，然后以X3D的格式導(dǎo)出嵌入X3DOM代碼中。模型建立后，可以對模型進(jìn)行貼圖、動(dòng)畫、交互等設(shè)置。下面我們使用X3DOM來演示地理教學(xué)中日食和月食的形成，效果如圖1所示：畫面逼真地展現(xiàn)出地球、月亮和太陽的3D模型，并且分別按照自身的特點(diǎn)自轉(zhuǎn)、公轉(zhuǎn)，畫面以動(dòng)態(tài)的方式真實(shí)地顯示出三者的外貌、關(guān)系以及日食、月食的形成，并且學(xué)習(xí)者可以用鼠標(biāo)調(diào)整三者的位置，從不同的角度查看。

其中地球模型的建立、貼圖以及動(dòng)畫效果代碼如下：

3．

X3DOM編碼支持HTML和XHTML兩種格式，因此，可以直接在瀏覽器中顯示。目前，GoogleChrome、Firefox、WebKit等瀏覽器都支持X3DOM技術(shù)的3D實(shí)時(shí)顯示。上面的日食例子可以保存為XHTML格式，然后直接在上述瀏覽器中運(yùn)行即可。

結(jié)束語

美國著名教授Jolly和Philip都曾指出：“在遠(yuǎn)程教學(xué)中，恰當(dāng)教學(xué)傳輸媒體的選擇設(shè)計(jì)與具體教學(xué)內(nèi)容本身的設(shè)計(jì)具有同等重要性。”在網(wǎng)絡(luò)教育蓬勃發(fā)展的今天，利用新技術(shù)擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)教育的媒體類型，更好地完善網(wǎng)絡(luò)教育的教學(xué)效果是一個(gè)具有深遠(yuǎn)意義的研究課題。X3DOM技術(shù)以其特有的三維展示功能、強(qiáng)大的交互性能在調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性、突破教學(xué)的重點(diǎn)、難點(diǎn)，培養(yǎng)學(xué)生的技能等方面都能起到積極的作用。

目前，我們利用X3DOM開發(fā)一些教學(xué)案例（如上文的日食演示）來測試其可行性和教學(xué)效果，下一步我們將逐步實(shí)現(xiàn)完全基于X3DOM的綜合多種媒體的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)。