基于WEB3D技术的装饰材料与构造实训展示平台应用研究

摘 要：对于高等职业教育而言，为了更加高效与低成本构建实训平台，必须考虑借助采用虚拟技术来实现虚拟实训平台的搭建，最终实现学生操作技能的提高。本文借助WEB3D技术构建装饰材料与构造实训平台，构建较为真实的虚拟实验环境和实验对象，学生在虚拟环境中开展实训，达到教学大纲所要求的教学效果。

关键词：WEB3D；实训平台；高职教育

虚拟技术，又可称之为WEB3D技术，其实现了实物的三维效果的展示，通过软硬件环境的搭建，结合相关实训平台，能够充分模拟装饰材料与构造实训平台，为学生提供更加真实的实训模拟环境，能够充分调动学生学习的积极性。在装饰材料与构造实训搭建时，需要利用虚拟技术、数据库技术、数据通信技术等实现整个虚拟实训平台的搭建与构造，学生在此平台中学习装饰材料与构造，能够在低成本条件下尽可能快速地掌握相关学习内容。

1 研究背景

对于高等职业教育而言，环境艺术设计专业应本着技能方向进行培养，把实现学生应用技能的提升作为培养方向。很多高校为了实现学生实践能力的提高，陆续开始建设环境艺术设计专业相关的实训室。以我院艺术设计系计算机应用技术专业（环境艺术设计方向）为例，该专业建有一个占地220㎡的装饰施工展示中心实训基地，内有装饰材料、施工工艺体验区，装饰材料展示区，工具展示区等。但目前装饰材料在规格以及工艺上经常变化，与此同时相关材料、设备等各类型号与种类非常繁多，很多时候实训平台所购进的材料与设备往往跟不上时代的现实变化，出现装饰材料、施工工艺远远落后于现实的情况，与此同时设备过度使用以及型号的落后使得教学内容与实际应用出现差距，最终使得学生所掌握的技能与社会需求出现了偏差，实训课程无法实现学生就业能力的提升，或者无法适应未来企业实际应用的需求。随着社会对于高职教育发出更高以及更明确的期望，高职院校在不断改变与提升自身的教学水平与教学质量，实践教育作为高职院校学生实践能力提升的重要环节，必须引起学院的重视。除了传统实训平台增加投入外，必须考虑借助采用虚拟技术来实现虚拟实训平台的搭建，最终实现学生操作技能的提高。

2 研究现状

目前国家对于职业教育非常重视，同时提出了更高的要求。整体而言，职业教育处于不断发展过程中，对于我国社会经济发展起到了至关重要的作用。对于职业学院而言，加强实训，加大实训设备、实训师资，保证实训时间是提高学生实践能力的重要保证。为此，各个高校开始加大实训中心的建设，投入大量资金与教师资源，实现实训软硬件的提高，职业院校的实训基础如雨后春笋般冒出。但是，目前由于竞争的需要，很多时候社会对于相关材料、工艺、设备的变更非常快，这可能导致很多实训平台永远处于落后状态，在提高学员操作技能方面的作用十分有限，无法跟上社会发展的步伐，这非常不利于整个职业教育学生实践能力以及就业能力的提高，背离了国家对于职业教育的初衷。

我国在实践教学中运用WEB3D虚拟技术的研究起步较晚，与国外发达国家相比还有一定的差距，尚需开发建设。但目前国内学者以及相关机构对于虚拟技术逐步认识并加以重视，与此同时政府也主导开展相关虚拟技术的研究计划。九五规划、国家自然科学基金委、国家高技术研究发展计划等都把虚拟技术列入了研究项目。虚拟实训室的建设也得到了应用上的重视。现在已有部分高校初步建立了虚拟实训室，但目前在高职院校艺术设计专业的实践教学之中尚未有相关院校运用该技术。

以上种种情况说明，现阶段高职院校环境艺术设计专业的实践教学过程中存在一些亟待解决的问题，这也就迫切要求相关教育教学工作者认真分析问题，寻找解决的办法，最终实现高职院校艺术设计专业的人才培养目标。同时根据专业特点，从某种意义上来说，环境艺术设计专业更需要利用虚拟技术在实践教学中完成对学生创新意识和先进性技能的培养。基于WEB3D的装饰材料与构造实训展示平台的应用研究将弥补和改善环境艺术设计专业中装饰材料和施工构造实践教学的现状，也为在普通本科高职院校中开展国家级虚拟仿真实验教学起到一定的示范作用。

3 设计方案

整体而言，本装饰材料与构造实训系统主要涉及以下四个功能模块，以此实现不同的功能。具体见图1所示。

3.1 系统管理

该功能主要涉及整个系统的基本用户及参数管理。

（1）系统设置。该模块主要完成整个系统用户、角色以及权限设定，同时完成相关系统基本参数的设定。

（2）实训管理。该模块主要完成装饰材料与构造实训的相关信息管理，如可完成实训报告、网络设备、实训案例等相关信息的设定。

3.2 设备展示

此功能主要用于构建装饰材料与构造实训中的三维场景，通过对设备、设施等相关设备的管理，为学生构建装饰材料与构造实训场景，最终让学生有身临其境之感，并为后续装饰材料与构造实训做好充足的场景准备。

3.3 虚拟实训

该功能是本系统的核心模块，在功能构建上而言，主要依据实训的流程进行构建，具体包括：

（1）实训准备。此功能主要促使学生为装饰材料与构造实训做好准备工作，可完成实训方案的规划、配置设备连接方式等，同时该功能可完成相关准备工作进行准确性判断，如IP地址分配、网络配置等。

（2）参与实训。此功能主要依據相关规划方案进行装饰材料与构造实训场景的搭建。整个功能将尽可能模仿装饰材料与构造的实际场景进行构建，让学生感受装饰材料与构造的实际情况。

（3）实训报告。本功能主要让学生通过实训提交相应的报告，以此巩固实训成果。为了操作方便，本功能将提供相应的模板，用户可进行下载，在填写完毕后进行上传。

3.4 经典案例

此功能展示了装饰材料与构造以往的优秀实训案例，为学生初步学习提供良好的素材，该功能可作为学习的重要补充。

4 关键实现技术

WEB3D技術及其在网络教学中的研究与应用。

为了实现本装饰材料与构造实训系统，本系统将采用WEB3D、JSP等技术加以实现。限于篇幅，本文将介绍部分关键实现技术。

4.1 JSP和X3DOM混合编程

在整个系统编程中，JSP代码来完成整个系统的前端显示功能，这里的显示仅限于非3D资源；而对于3D资源主要借助X3DOM来完成，上述处理方式可以充分利用各自的特点完成相应的功能。在具体实现时，可借助以下两种方法实现编程的混合：

方法1：文件方式，即在IFRAME中增加X3DOM文件。

方法2：代码片段方式，即借助x3d标签将相关代码融入至body标签。

4.2 3D模型来源与转换

由于X3DOM功能十分有限，对于简单的模型构建能够胜任，但对于相对复杂的将借助其他专业软件进行处理。由于很多软件与X3DOM兼容性十分有限，为此需要通过相关设置来完成格式的转化。这里以常用的3Dmax为例。该软件生成x3d文件，该文件只需要经过简单的修改即可实现兼容。

4.3 3D资源的读取与显示

一般而言，通过X3DOM来形成相应的场景，并可直接借助浏览器来完成场景的显示。通过浏览器的直接显示可直接解决兼容性问题，一般的浏览器即可完成相关装饰材料与构造实训场景的展示。为此在具体实现过程中，只需要将相应的3D资源进行封装，并加以存储，而JSP代码可直接加以获取并进行显示。

5 结语

本文主要针对高职院校艺术设计专业对于虚拟技术的实际需要出发，展示了基于WEB3D的装饰材料与构造实训平台的相关功能及技术。本平台实现了系统管理、设备展示、虚拟实训、经典案例等功能，为专业学员提供完善的装饰材料与构造实训平台功能；与此同时，本文介绍了本文的关键技术，包括JSP和X3DOM混合编程、3D模型来源与转换、3D资源的读取与现实等。本平台已经在某职业院校进行了使用，取得了一致的好评。

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作者简介：屠君（1977—），浙江绍兴人，浙江农业商贸职业学院讲师，研究方向：环境艺术设计理论及实践。