Web3D技术在《装饰工艺材料与预算》课程中的应用

　　摘要：目前我国越来越重视AI、VR等前沿科技的发展，技术的快速发展和社会的不断进步，使得人们对多元化教育的呼声越来越强烈，信息技术作为改革传统教育教学的支柱，已成为学校与其他形式教育之间的桥梁。《装饰工艺材料与预算》作为环境设计专业的学科基础课，涉及到许多前沿的材料性能和施工技术，而在实际教学中侧重传统的理论教学，缺乏实践教学训练平台，学生的动手能力得不到锻炼，也没有条件让学生实地体验各种工艺操作，导致理论知识与实践教学存在脱节的现象。基于Web3D技术的虚拟教学平台，克服了传统教学中的缺陷，以其逼真的三维性、灵活的交互性及对硬件资源要求低等优点而被广泛应用。

　　关键词：Web3D技术;课程资源;环境设计专业

　　一、应用的背景

　　在我国2010年颁布的《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020年)》中明确指出：“信息技术对教育发展具有革命性影响，必须予以高度重视”。在2016年颁布的“国民经济和社会发展第十三个五年(2016-2020)规划纲要”中，“促进教育现代化”明确指出要“促进现代信息技术与教育教学深度融合”。目前国家越来越重视AI、VR等前沿科技的发展，技术的快速发展和社会的不断进步，使得人们对多元化教育的呼声越来越强烈，信息技术作为改革传统教育教学的支柱，已成为学校与其他形式教育之间的桥梁。

　　二、应用意义

　　《装饰工艺材料与预算》是我校环境设计专业的学科基础课。本课程涉及到许多前沿的材料性能和施工技术的掌握。笔者在实际教学中发现，课程中大部分知识点涉及了很多复杂的施工工艺结构，只靠节点图不能完全直观地表达出来，如果学生思维能力不强，就难以理解。虽然到工地实习能够解决一部分问题，但在实际教学中，把学生都带到施工现场进行解说要受到很多条件制约，但实际操作过程中，把学生都带到工地上进行临场讲授要受到多方面条件的制约，比如学生的安全问题以及学校的制度问题等。

　　目前我校《装饰工艺材料与预算》课程教学侧重传统的理论教学，教学资源以图文、动画、视频为主，缺乏实践教学训练平台，学生的动手能力得不到锻炼，也没有条件让学生实地体验各种工艺操作，导致理论知识与实践教学存在脱节的现象。“Web3D”中文意思为网络三维，是虚拟现实技术的一种实现形式，是一种桌面级虚拟现实技术，基于建模技术，具有交互性，能实时渲染，应用范围极广。

　　Web3D技术作为虚拟现实技术的主要代表之一，克服了传统教学中的缺陷，以其逼真的三维性、灵活的交互性及对硬件资源要求低等优点而被广泛应用。从而帮助学生加快掌握并巩固课程知识和技能，因此它在教学领域有着非常广泛的应用远景。

　　三、研究方法

　　根据学生的接受能力、学习习惯及其认知规律，设计教学情景、教学实验、技能训练等进行虚拟环境，运用在《装饰工艺材料与预算》课程教学中。构建主义理论认为，认知过程是建立在活动情景之中的。它强调知识必须在真实世界的情境中呈献，才能激发学习者的认知需要;同时，学习还需要社会性的互动作用和合作，这既是情境学习的重要组成成分，又是情境学习环境产生的重要前提。

　　“知识具有情境性，而且是被利用的文化背景及活动的部分产物，知识是在情境中通过活动而产生的”。通过Web3D技术，JAVA3D三维场景的建立为学生提供了一个灵活、互动、真实、稳定的课程资源操作平台。使用web3D技术开发的虚拟学习平台，可以让过去很难在传统课堂教学中呈现的现实教学情境和课堂体验在虚拟情境中完成知识建构。Web3D技术逼真的交互式虚拟学习环境，能让学习者产生一种身临其境的感觉。

　　四、应用原则

　　(一)坚持教育性、技术性与艺术性兼备的原则

　　良好技术的使用是实现教育目标和平台艺术的前提。艺术性主要是指虚拟现实学习平台在设计过程中需要有一个人性化的界面，操作步骤及操作结果的显示要明显，学生能在第一时间察觉到操作过程中产生的变化，否则容易使学习者产生抵触感，操作界面导航要清晰，配色大方，指令指示明确，平台内所需的场景模型应尽量做到精简又不失艺术性，而具有艺术性的平台有利于对提高学生的学习兴趣，这三者相辅相成，缺一不可。

　　(二)坚持交互便利原则

　　交互性主要指人与计算机之间互相反馈信息，发生互动。坚持交互原则就要做到选择有效的交互方法，达到良好的交互效果。如鼠标交互，是较常见且通用的交互方式，用户进入虚拟教学平台后，只需操作右键便可以对虚拟场景内的工具、材料进行点选，进行答题和提交，操作简单易懂。学生虚拟实验的交互，使学生可以模拟实际操作过程，学生可以通过做操作虚拟项目来提高实对材料和工艺技术的理解，同时通过虚拟系统提供的各种交互手段，学生可以在网上交流学习经验、操作方法以及操作中出现的疑问。

　　(三)坚持项目驱动原则

　　传统的教学是在理论课上到相应的章节内容，布置对应的实践教学内容，传统实践教学有利于组织课堂教学，教师在现场观察容易发现学生实操中出现的问题，及时给予指导。传统实践教学也存在许多问题：实践环节多以教师讲解为主，学生按部就班，处于被动学习状态，对实践的理解不深刻;没有调动学生学习的主动性，不利于学生思维能力的培养;虚拟教学平台基本上克服了传统实践教学的不足。

　　结束语

　　Web3D技术在课程资源建设中的应用，不但丰富了传统课程资源的内在，而且赋予了课程资源新的形式，使理论课程具有更强的互动性，同时一定程度上还可以减轻学校课程资源紧缺的压力。本课题基于Web3D技术，针对《装饰工艺材料与预算》课程进行课程资源建设和平台开发，整个教学设计的流程对相关专业的课程资源的开发都具有一定的参考价值。

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