陽有明

摘 要 本文介紹了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和專題學(xué)習(xí)網(wǎng)站的相關(guān)概念以及虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在專題學(xué)習(xí)網(wǎng)站的作用，詳細(xì)地闡述了網(wǎng)站的內(nèi)容設(shè)計(jì)、框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及網(wǎng)站開發(fā)的相關(guān)技術(shù)和工具，以期對專題學(xué)習(xí)網(wǎng)站的設(shè)計(jì)與開發(fā)具有一定的借鑒意義。

關(guān)鍵詞 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù) 攝影技術(shù) 專題學(xué)習(xí)網(wǎng)站

中圖分類號(hào)：TP393.08 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Focus on the Basis, Grasp the Practice, Use a variety of

Resources to Enhance SolidWorks Teaching Effect

LIU Xuemei, YUAN Jin, ZHANG Xiaohui

(School of Mechanical and Electronic Engineering, Shandong Agricultural University, Taian, Shandong 271018)

Abstract SolidWorks is the course of a study on using computer graphics software Solidworks 3D solid modeling, software itself is becoming a tool of science and engineering students must master. Its purpose is to introduce students to the latest development of sophisticated computer-aided design techniques to help students understand the parametric feature modeling CAD software related to the basic ideas and methods, students using advanced CAD technology in product modeling and design practice. Start from the boot of interest in learning, the use of modern teaching philosophy, teaching contents for clues throughout the teaching cases, and to guide and encourage students to take full advantage of the social teaching resources, open up the second class. The SolidWorks course, course content, training teaching and database design and examination of research, has achieved good teaching effect.

Key words SolidWorks; teaching; practice; assessment

0 引言

“現(xiàn)代教育技術(shù)”是我國師范院校教師教育課程體系中一門重要的公共基礎(chǔ)課，它以培養(yǎng)未來教師的教育技術(shù)能力為根本目標(biāo)。①攝影技術(shù)是“現(xiàn)代教育技術(shù)”公共課中的一個(gè)重要內(nèi)容，既是一門技術(shù)又是一門藝術(shù)，不僅要學(xué)生能熟練掌握照相機(jī)的基本操作，而且要學(xué)會(huì)攝影的基礎(chǔ)知識(shí)，更應(yīng)該培養(yǎng)學(xué)生的審美能力和創(chuàng)造能力。但面對當(dāng)下高校公共課學(xué)生基數(shù)大、教學(xué)班型大、實(shí)驗(yàn)設(shè)備匱乏、師生比嚴(yán)重失調(diào)的現(xiàn)狀，攝影技術(shù)只能停留在多媒體課件教學(xué)層面，教學(xué)實(shí)踐內(nèi)容很難開展。將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相結(jié)合構(gòu)建專題學(xué)習(xí)網(wǎng)站，成為解決攝影技術(shù)公共課的迫切需求。

1 相關(guān)概念的界定

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（Virtual Reality，簡稱VR）又稱靈境技術(shù)，是二十世紀(jì)末才興起的一門嶄新的綜合性信息技術(shù)，它融合了數(shù)字圖像處理、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、多媒體技術(shù)、人工智能、人機(jī)接口技術(shù)、多傳感器技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等多個(gè)信息技術(shù)分支，是計(jì)算機(jī)技術(shù)的綜合應(yīng)用。具體而言，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)就是采用以計(jì)算機(jī)為核心的現(xiàn)代高科技生成逼真的視、聽、觸覺等一體化的虛擬環(huán)境，用戶借助必要的設(shè)備以自然的方式與虛擬世界中的物體進(jìn)行交互，相互影響，從而產(chǎn)生身臨其境的感受和體驗(yàn)。它具有三個(gè)典型的特征：沉浸性（Immersion）、交互性（Interactivity）和構(gòu)想性（Imagination）。

專題學(xué)習(xí)網(wǎng)站，是指在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，圍繞某一項(xiàng)或多項(xiàng)專題而設(shè)計(jì)開發(fā)的資源學(xué)習(xí)型網(wǎng)站；是通過創(chuàng)設(shè)接近真實(shí)情境的專題、主題和問題，讓學(xué)生以小組或團(tuán)隊(duì)的形式，借助網(wǎng)絡(luò)資源和工具對專題、主題和問題進(jìn)行探究，并設(shè)計(jì)和形成專題成果的過程，從而讓學(xué)習(xí)者體驗(yàn)和了解科學(xué)探索過程及知識(shí)的形成過程，提高學(xué)習(xí)者獲取信息、分析信息、加工信息的實(shí)踐能力和培養(yǎng)良好的創(chuàng)新意識(shí)與信息素養(yǎng)。②它是一種網(wǎng)絡(luò)化學(xué)習(xí)方式，包括五部分內(nèi)容：結(jié)構(gòu)化專題知識(shí)庫、專題資源庫、自評測試庫、專題協(xié)作討論空間和網(wǎng)站服務(wù)支持。

2 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在專題學(xué)習(xí)網(wǎng)站中的作用

虛擬現(xiàn)技術(shù)在教育教學(xué)中應(yīng)用的作用是顯而易見的，通過構(gòu)建虛擬實(shí)驗(yàn)室，采用虛擬教學(xué)讓學(xué)生沉浸在虛擬的“真實(shí)”情景中，動(dòng)手操作相關(guān)實(shí)驗(yàn)設(shè)備，完成知識(shí)的意義建構(gòu)，同時(shí)激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，增強(qiáng)了學(xué)習(xí)興趣，降低了實(shí)驗(yàn)成本，減少了因誤操作而造成人員或儀器設(shè)備的損傷，解決了實(shí)驗(yàn)設(shè)備匱乏現(xiàn)狀，打破時(shí)間與空間的現(xiàn)狀，可視化表現(xiàn)宇宙天體、原子等，解決教學(xué)中的重點(diǎn)難點(diǎn)。在專題學(xué)習(xí)網(wǎng)站的構(gòu)建中引入虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，為學(xué)習(xí)者創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)情景，突破網(wǎng)站的表現(xiàn)形式，避免了學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)過程容易出現(xiàn)的枯燥感和孤獨(dú)感。

3 專題學(xué)習(xí)網(wǎng)站的開發(fā)

3.1 專題內(nèi)容的設(shè)計(jì)

“攝影技術(shù)”教學(xué)要求培養(yǎng)學(xué)習(xí)者的攝影欣賞心理、藝術(shù)形象思維能力、藝術(shù)欣賞能力以及攝影的基本技能與技術(shù)，從實(shí)踐、藝術(shù)、視覺和心理等角度實(shí)現(xiàn)技術(shù)學(xué)習(xí)與藝術(shù)應(yīng)用的有機(jī)融合。③因此，專題學(xué)習(xí)網(wǎng)站的構(gòu)建既要滿足學(xué)生能熟練掌握照相機(jī)的基本操作，學(xué)會(huì)攝影的基礎(chǔ)知識(shí)，又要培養(yǎng)學(xué)生的審美能力和創(chuàng)造能力。我們本著從學(xué)生的體驗(yàn)出發(fā)、從實(shí)戰(zhàn)出發(fā)的原則，應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)創(chuàng)設(shè)逼真的三維場景，讓學(xué)生親身體驗(yàn)相機(jī)的個(gè)性化設(shè)置、拍攝技法、EF鏡頭震撼的視覺效果，愉悅地掌握攝影理論基礎(chǔ)知識(shí)，來構(gòu)建基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的Canon 500D攝影技術(shù)專題學(xué)習(xí)網(wǎng)站，絕不能將其做成說明書般的枯燥圖文網(wǎng)站。結(jié)合專題學(xué)習(xí)網(wǎng)站系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成，確定了網(wǎng)站的內(nèi)容包括：數(shù)碼單反相機(jī)的基本操作、攝影技術(shù)的基本理論知識(shí)、常見場景的拍攝技巧、EF鏡頭的虛擬體驗(yàn)、照片的上傳與共享、教師的點(diǎn)評、學(xué)生的互評、照片的后期處理、最新的攝影技術(shù)、與攝影大師對話以及網(wǎng)絡(luò)化學(xué)習(xí)的交互等。

3.2 網(wǎng)站系統(tǒng)框架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

根據(jù)專題學(xué)習(xí)網(wǎng)站內(nèi)容的設(shè)計(jì)，該網(wǎng)站的系統(tǒng)框架結(jié)構(gòu)圖，如圖1所示：

（1）基礎(chǔ)知識(shí)：介紹單反數(shù)碼相機(jī)性能、結(jié)構(gòu)、拍攝模式、持機(jī)方法和個(gè)性化設(shè)置。其中相機(jī)的結(jié)構(gòu)和個(gè)性化設(shè)置采用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)多角度展示，提供三維自動(dòng)漫游、視圖切換、鼠標(biāo)拖拽、熱區(qū)等，實(shí)現(xiàn)數(shù)碼相機(jī)結(jié)構(gòu)和功能的提示說明；持機(jī)方法用視頻教程的方式開門見山介紹。

（2）理論學(xué)習(xí)：該部分均采用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)展現(xiàn)。構(gòu)圖常識(shí)讓學(xué)生在虛擬場景中任意控制視角和景深，隨時(shí)截取圖片保存，體驗(yàn)不同的構(gòu)圖對影像效果的作用；曝光原理通過曝光過度、正確的曝光和曝光不足三組實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生理解正確曝光的要素；光圈和快門讓學(xué)生理解光圈和快門的關(guān)系，體驗(yàn)在曝光量一樣時(shí)，如何合理組合光圈和快門得到正確的曝光；對焦和自動(dòng)對焦讓學(xué)生體驗(yàn)相機(jī)不同的對焦方式，掌握正確的對焦和背景虛化技術(shù)。

（3）攝影技巧：以圖文并茂的形式，展現(xiàn)最常見的幾類攝影技巧，提供大量的實(shí)例。

（4）EF體驗(yàn)：讓學(xué)生體驗(yàn)Canon 500D配備標(biāo)準(zhǔn)變焦鏡頭、廣角變焦鏡頭、定焦鏡頭和微距鏡頭的震撼魅力。

（5）佳作賞析：供學(xué)生上傳拍攝的優(yōu)秀作品，提高成就感增強(qiáng)自信心。該欄目最重要的是在每張照片下提供拍攝信息，包括拍攝曝光模式、曝光補(bǔ)償、白平衡、ISO感光度、光圈大小和快門速度。同時(shí)，教師要點(diǎn)評每張照片，同學(xué)可以跟貼、留言。

（6）數(shù)字后期：介紹Canon自身配備軟件的使用、RAW格式照片的處理以及不同風(fēng)格照片的photoshop教程。

（7）技術(shù)前沿：介紹當(dāng)前最先進(jìn)的攝影器材、拍攝技巧和國內(nèi)外攝影大師。

（8）互動(dòng)空間：拍攝經(jīng)驗(yàn)交流、教程發(fā)布、互動(dòng)的樂園。

4 專題學(xué)習(xí)網(wǎng)站開發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)

4.1 三維建模技術(shù)

逼真的模型構(gòu)建、骨感的材質(zhì)貼圖、真實(shí)的光影效果和優(yōu)秀的渲染引擎是三維虛擬場景真實(shí)性的四把利器，完全依托于三維建模軟件。目前主流的三維建模軟件有3ds max、Maya、XSI、AutoCAD等。其中3ds max是最易學(xué)易掌握的建模軟件，不僅擁有非常強(qiáng)大的建模功能，科學(xué)化的材質(zhì)編輯器，真實(shí)的Vray燈光和優(yōu)秀的烘焙技術(shù)，而且支持大多數(shù)虛擬現(xiàn)實(shí)開發(fā)引擎的導(dǎo)入，是虛擬現(xiàn)實(shí)開發(fā)引擎不錯(cuò)的輔助建模工具。

4.2 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)

近年來，三維虛擬現(xiàn)實(shí)開發(fā)引擎的種類繁多，較常用的包括：三維全景技術(shù)、Java3D、Virtools、Quest3D、VR-Platform、WireFusion、VRML（X3D）、EON Studio、Cult3D、Flash3D等。在眾多的虛擬現(xiàn)實(shí)引擎中，VR-Platform是由我國中視典數(shù)字科技獨(dú)立開發(fā)的、具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的、可以實(shí)現(xiàn)三維虛擬現(xiàn)實(shí)的國產(chǎn)軟件，相對于其它三維虛擬現(xiàn)實(shí)軟件，它采用了可視化的編輯界面和程序模塊的搭建過程，避免了復(fù)雜繁瑣的編程，通過簡單的語句實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的交互功能。

4.3 ASP.NET動(dòng)態(tài)網(wǎng)站開發(fā)技術(shù)

動(dòng)態(tài)網(wǎng)頁發(fā)布技術(shù)是指客戶端與服務(wù)器端的一種交互技術(shù)。這種技術(shù)使得用戶在網(wǎng)頁中輸入信息并提交以后，可以得到網(wǎng)站的及時(shí)反饋信息。常用的動(dòng)態(tài)網(wǎng)頁發(fā)布技術(shù)有：ASP、ASP.NET、JSP、PHP、CGI等。為了保證網(wǎng)站的靈活性、可靠性和擴(kuò)展性，該專題學(xué)習(xí)網(wǎng)站采用基于ASP.NET2.0的動(dòng)易SiteFactory 內(nèi)容管理系統(tǒng)進(jìn)行二次開發(fā)，使用SQL Server 2005 版本的數(shù)據(jù)庫，輕松完成專題學(xué)習(xí)網(wǎng)站各個(gè)模塊的架構(gòu)。

5 結(jié)語

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是一系列高新技術(shù)的綜合，將其應(yīng)用于教育教學(xué)中是目前教育領(lǐng)域發(fā)展的一個(gè)新熱點(diǎn)。在專題學(xué)習(xí)網(wǎng)站的構(gòu)建中引入虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，彌補(bǔ)了網(wǎng)站不能創(chuàng)設(shè)情境的缺憾，同時(shí)增強(qiáng)了交互功能，學(xué)生以“身臨其境”的方式來感受和體會(huì)知識(shí)，促進(jìn)知識(shí)的意義建構(gòu)，成為一種有效的課堂輔助教學(xué)手段，是網(wǎng)絡(luò)課程資源開發(fā)的一種新形式。

注釋

① 吳祥恩.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在“現(xiàn)代教育技術(shù)”課程中的應(yīng)用研究[J].中國電化教育,2011.3:97-11.

② 韓瑛;寇海蓮. 專題學(xué)習(xí)網(wǎng)站的設(shè)計(jì)研究[J].電化教育研究,2007.11:45-51.

③ 楊紹先等.攝影技術(shù)與藝術(shù)基礎(chǔ)[M].高等教育出版社,2004.9.