X3D技术在网络教育中的研究与应用

　　1、引言

　　随着网络技术和虚拟现实技术的不断发展，Web3D技术应运而生，X3D语言由Web3D协会于2002年推出，并被作为Web3D技术的国际标准。X3D技术得到了大学等研究机构以及一些大型厂商的支持，有着广泛应用领域，其中之一就是用于教育方面。

　　网络教育是一种利用互联网技术和计算机多媒体技术的现代远程教育。网络教育以其跨地域、跨时空的优势，把普通教育、学历教育与非学历教育、专业教育与职业教育、继续教育与终身教育等融为一体，使得全民教育、终身教育成为可能。我国从1998年开始大力发展这一新兴的教育模式，到目前为止，全国已经有68所重点高等院校成立了网络教育学院，已经累计招收本专科生近1千万人。

　　在网络教育规模不断扩大的背景下，面对这一网络学习群体，网络教学质量和教学效果显得尤为重要。因此，对网络教育进行研究，把一些新技术用于网络教育就显得极为必要。

　　2、X3D技术介绍

　　X3D是Web3D协会在VRML语言的基础上重新整合了XML、JAVA等技术后提出的一种新的Web3D技术，并汲取了组件化设计的思想，建立了一个描述几何体及其行为的3D图形统一格式。X3D包括内核、VRML特性集、扩展集和应用程序接口等四个模块。

　　X3D语言其组件化的设计方式使其本身更加清晰，XML编码方式的引入也使其更加具有通用性。此外，X3D语言有如下特性：

　　（1） 绘制3D图形。X3D语言本身提供了对3D几何图形的绘制，还支持变换层级、光照、材质等效果的处理。对于一些复杂的3D图形，可以使用3Dmax等工具软件生成后以X3D格式导出并嵌入X3D语言中。

　　（2） 多媒体功能。X3D语言不仅能显示3D效果，而且支持文字、图片、声音、视频等媒体的引入，因此，在三维立体空间中综合使用这些媒体可以构建出生动形象的教学课程。

　　（3） 网络实时显示。X3D语言采用文件的方式描述3D内容，然后在客户端通过浏览器来解释并渲染呈现3D效果，并支持实时交互式的操作3D场景。

　　（4） 动态交互动画。对于各种3D造型，利用计时器和插补器等节点可以实现对这些造型的各种动画设计，如汽车驾驶、人体运动的效果。

　　3、X3D在网络教育中的应用

　　（1）3D交互动画展示教学内容。X3D提供的特性可以很好的满足网络教学中一些课程的需求，比如机械制造、立体几何等。这些课程需要通过三维造型来表述教学内容，而目前的网络教学提供的教学页面或者课件仅限于二维空间，有些通过视频来展现三维内容，但是又缺乏交互性，沉浸感不强等缺点。利用X3D技术构建的网络教学内容可以完善的展现3D内容，而且通过时间节点等设置后可以实现3D动画效果，从而全方面的表述出教学内容，让学生有非常直观的体会和感受。此外，X3D支持对3D场景进行实时的交互的操作，学生可以通过鼠标和键盘参与到课程中，从而激发学生的兴趣。

　　（2）在线虚拟实验。网络教育有一个很大的弊端：由于学生通过网络远程学习，所以不能进行具体设备的实验操作，比如机械装配实验、计算机局域网组建实验等等。X3D技术可以构建出逼真的设备仪器的3D模型，学生可以通过对这些模型进行实验操作，从而完成实验教学。

　　（3）虚拟教室。利用X3D技术可以构建出一个虚拟的教室，学生不仅可以通过网络进入虚拟教室，而且可以学习课程，相互交流。更进一步，可以构建类似于Sencond Life的学习社区，每个学生都有一个角色模型替身，这样可以更加真实的模拟现实中的教室，更具有沉浸感。

　　4、总结与展望

　　X3D技术为网络教育带来了一种新的媒体类型――3D模型。把3D类型和声音、图片、视频等媒体有机结合起来，可以构建出富有沉浸感，逼真的网络教育环境和教学内容。在网络教育蓬勃发展的今天，设计基于X3D的教学课程必然会受到学习者的青睐。此外，X3D在构建虚拟校园、虚拟图书馆、虚拟社区方面也有其凸出的优势，因此，研究X3D技术在网络教育方面的应用有巨大的潜力和市场。

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