虚拟现实技术在计算机组装教学中的应用研究
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摘要：针对高职高专学生多，教学资源较少，实验与实践教学相对不足的情况下，为了更好地培养学生实际动手能力，满足高职学生计算机组装与维护课程的实验要求，应用虚拟现实技术和3DS建模软件、VRML建模语言设计开发一套基于WEB的多媒体交互的计算机组装与维护的网络课件。首先设计出多媒体教学课件的架构图，接着应用3DS软件和VRML语言创建计算机模型和各个组件，然后应用DREAWEAVER、FLASH、JAVASCRIPT制作基本WEB的交互多媒体课件，分场景的实验教学，丰富了计算机组装与维护的实战经验。大大增加了学生的实验机会，提高了解决实际问题的能力，同时也便于学校教学实训管理，提高教学资源的利用率，进一步提高教学效果与学生的实践水平。
关键词：虚拟现实;计算机组装;3DS;VRML;关键技术
中图分类号：G642 文献标识码：A
文章编号：1009-3044（2020）15-0209-02
为了培养高职学生实际动手操作计算机硬件的能力，高职计算机组装与维护课程是计算机专业学生的一门必须课程，该课程是一门操作性很强的实践课程，要教好此课程，实验教学非常重要。但目前由于高职高专学生较多，教学资源相对较少，导致理论教学多于实践教学，为了解决这一问题，在这门课程教学中引入了虚拟现实实验室多媒体课件教学，让学生先多在虚拟环境中去动手操作能力，避免学生一开始就实际电脑组装出现损坏现象，等基本知识与技术掌握后，进行实际的组装与维护工作，增加实际效果，节省资源。以下就计算机组装虚拟教学课件的设计架构、虚拟组装建模、实施过程与效果做以下内容的探讨与研究。
1计算机组装虚拟教学课件的设计架构
在计算机组装教学中，首先设计了一个总体教学实验目标，还需有虚拟装机实验室环境，在虚拟环境中，有四个组成部分：硬件展示、虚拟电脑展示、虚拟组装步骤、虚拟组装实践。为了学生进一步的掌握计算机组装与维护的技巧，还设计了视频演示、在线课堂、前沿知识，让学生与时俱进。其主要的计算机组装虚拟教学课件的设计架构层次如图1所示。
2 虚拟组装多媒体课件制作的软件技术
虚拟组装多媒体课件制作主要在DREAWEAVER软件环境下构建，并辅以虚拟建模语言VRML、动画制作软件FLASH、JAVASCRIPT语言来完成虚拟多媒体课件主界面设计与制作。首先在DREAMWEAVER软件中制作站点结构图，创建基本WEB网页，在3DS建模电脑组装模型组件，接着在VRML和FLASH、JAVASCRIPT软件中制作交互动行为，最后合成后导出与发布。
3 虚拟组装多媒体课件制作流程
多媒体虚拟电脑组装网络课件具体制作过程总结如下。
3.1建立虚拟计算机部件3DS模型文件
采用3DS软件建立了多套计算机组装教学设置模型：电脑主机箱、显卡、内存、显示器、鼠标、键盘等模型，作为虚拟环境中交互的组成部件。以其中多媒体计算机机箱建模为事例，对在3DS中建模的过程进行说明。首先在主视图窗口，建立一个立方，选择“转换为多边形选择修改器”和选择“挤压”工具挤压图形界面，使物体分段线呈现出来，以形成机身前面效果。接着添加“UVW贴图”，在“材质编辑器”面板中选择新的材质球，赋予侧面、背面模型。最后机箱的整体效果就完成了。保存文件备用
3.2 3DS模型的合成过程
按照以上的相应原理与制作方法，制作鼠标、键盘、显示器等，最后进行整体赋材质操作，再将各部件组合起来。主要步骤如下：
（1）新建场景文件，点击菜单栏中的“文件”命令，选择下拉菜单中“合并”选项，打开先前保存的文件。
（2）分别将每个文件合并进来的内容组成分组，分别把每个部分用“缩放”工具调整至合适大小，并摆放到相应位置。最后合成的效果渲染3DS电脑模型三视图效果如下图2所示：
3.3 3DS中导出与VRML浏览
在3DS软件中创建好了多媒体课件中电脑模型后，转化为虚拟现实建模文件WRL文件。核心步骤如下：
（1）选择文件菜单File项的Export（导出），在弹出的文件对话框中选择导出的文件类型为.wrl，输入文件名“computermodel”，然后单击保存按钮。
（2）在弹出的VRML输出对话框中选中Generate中的“坐标插补器”复选框，设置的选项效果如下图7所示;打开Initial View（初始视点）的下拉列表，在Camera01至Camera04四个视点中选择其一作为VRML场景浏览的初始视点;在Bitmap URL Prefix中选中Use Prefix复选框，并且在其右侧的文本框中输入场景中所用贴图的寻找路径。单击OK按钮确定后，系统即可将当前3DSMAX场景导出到VRML中，生成一个名为“computermodel.wrl”的文件。当需要输出3DSMAX场景中的非空间位置变化动画时，“坐标插补器”复选框必须被选中，这样该动画文件才能正确输出VRML文件中。当Use Prefix复选框不被选中时，表示贴图文件与VRML文件存放在同一个目录下，当复选框被选中时，则可以在其右侧的文本框中指定一个单独的贴图目录的地址（即寻找路径）。贴图地址既可以是一个以Http开头的完整的URL地址，也可以是一个相对VRML文件存放位置的相对或绝对目录。
（3）在VRML中，电脑模型进一步编辑界面如图3所示：
（4）在IE浏览器中打开编辑好的computermodel.wrl文件，就可以看到观看与操作电脑模型了。此时，操作者既可以使用Cosmo Player控制面板中的工具进行自由浏览，也可以通过在ViewpointList（视点列表）中的选择实现场景视点的快速切换。
3.4多媒体课件各分部分的集成关键技术设计
（1）主页中与各组成层次子页的链接代码设计，主要代码如下：
（5） VRML文件嵌入到网页中的代码实现如下：
若在网页中以窗口形式显示VRML文件，可以利用网页制作软件Dreamweaver中的“Mxp”格式插件后，即可方便高效地在网页的特定位置插入VRML作品。
3.5 测试
最后在IE环境下进行测试课件，其中“虚拟装机”选项下的硬件展示界面与组装成功界面如图4所示：
4 虚拟现实技术在计算机组装课程中的实践总结
使用虚拟现实多媒体实训课件既满足了计算机组装课程教学要求，提高了教学效果，又增加了学生的实际动手机会，提高了学生解决计算机组装与修护中出现的各种问题的能力，方便学校教学实训管理，也节省了教学资源，为学生实际应用打下了良好的基础。
参考文献：
[1] 于涛.虚拟现实技术在高等职业院校教學中的应用[J].计算机产品与流通，2019（12）：161.
[2] 陈燕，徐东风，彭红星.基于WebMax和3DS Max的虚拟电脑装配系统的实现[J].实践与经验，2009，3（25）.
[3] 申安斌.虚拟现实技术在计算机组装实验的中应用[J].计算机与现代化，2009（6）：144-146，150.
[4] 陈亚东，戴华林，张运杰.基于VR技术的虚拟微机组装系统研究与设计[J].天津师范大学学报（自然科学版），2009，29（1）：74-76.
[5] 贾洪艳.基于Web的虚拟实验室构建的研究[J].连云港职业技术学院学报，2014，27（4）：16-19.
【通联编辑：光文玲】
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