（农业工程专业论文）基于WEB的画法几何的教学研究与设计.pdf

中围农业大学硕七学位论文 摘要 摘要 随着科学技术的不断进步，教学的方式和手段也在不断向更高级发展，计算机 辅助教学、多媒体教学、网络教学等先进手段已经渐渐步入我们的教学和学习之中， 并渗透到了各个教学领域。画法几何作为工科学生的学科基础课，不仅要教会学生 如何读图和绘图，而且还要帮助学生建立并提高空间思维能力和表达能力，为今后 学习相关的课程和从事工程设计打下基础。教师在课堂上利用黑板、教具模型、挂 图等方式授课的同时，如果能够借助现代化的教学手段，丰富课堂教学的内容和表 现形式，并为学生课后复习和提高提供一个平台，将会取得更好的教学效果。本论 文基于网络针对画法几何的c a i 课件系统正是为解决上述问题而设计、开发的。 论文首先介绍了画法几何的教学现状、国内网络c a i 教学的发展状况，论述了 研究本课题的必要性、可行性、实现的环境、要达到的目标和主要内容等。然后， 分析t w e b 设计的相关理论，对f l a s h 和v r m l 技术的网络应用进行了阐述，针对画法 几何的特点，详细研究论证了v r m l 的适用性，最后，在c a i 基本教学理论的基础上， 设计并实现了画法几何的教学课件。该课件不仅符合现代教学理论，而且在网络传 输方面具有传统课件无法比拟的优越性。 该系统是一个借助于网络传输的助教型软件系统，它可大大减小教师的重复劳 动量，把学生从一个课堂转移到了多处，扩大了学习的人数，教师可集中答疑，也 可分散答疑，然后把比较典型的难点问题通过此网络课件发布出去供学习者使用。 本课件系统利用a u t o c a d 、3 0s t u d i om a x 、p h o t o s h o p 、f l s a h 等制作和编辑工具 来完成，图文动画交互演示、形象直观、新颖多样、高效，且使用方便，特别是在 三维模型的展示方面，不仅进行t f l a s h 的三维动画实现，而且利用v r m l 和j a v a 技 术实现了三维模型的鼠标控制漫游，大大提高了画法几何立体模型的网络教学效 果。系统充分地将现场演示交流和网络远程教学有机地结合起来，具有非常积极的 实用意义。 关键词；c a i ，多媒体课件，画法几何，网络教学 中国农业大学硕十学位论文 a b s t r a c t a b s t r a c t w i t ht h ed e v e l o p m e n to fs c i e n c ea n dt e c h n o l o g y ，t e a c h i n gm a n n e r sa n dt a c t i c sa l e a l s oi m p r o v i n g s o m ea d v a n c e dt e a c h i n gm e t h o d s ，s u c ha sc o m p u t e ra i d e di n s t r u c t i o n ， m u l t i m e d i ae d u c a t i o na n do n - l i n ee d u c a t i o n , w h i c hh a v eb e e nu s e di ns o m et e a c h i n g f i e l d ，a l eg r a d u a l l ya p p l i e di n0 1 1 1 s t u d ya n dl i v e s t h ep u r p o s eo fd e s c r i p t i v eg e o m e t r y t e a c h i n gi sn o to n l yt ot e a c hs t u d e n t sh o w t or e a da n d d r a w , b u ta l s ot oh e l ps t u d e n t st o e s t a b l i s ha n di m p r o v et h ea b i l i t yo fs p a t i a li m a g i n a t i o na n da n a l y s i s t h et r a d i t i o n a l p a t t e mo ft e a c h i n gb yt h ea i do fm o d e l sa n dw a l ld r a w i n g si nc l a s si sf a rf r o mw h a tw e n e e dn o w t h er e a s o no fd e v e l o p i n ga n dd e s i g n i n gt h i ss y s t e mi sj u s tt os o l v et h e s e p r o b l e m s f i r s t l y ，t h i sp a p e ri n t r o d u c e st h es t a t u so fd e s c r i p t i v eg e o m e t r yt e a c h i n ga n d n e t w o r ke d u c a t i o n , a n dd i s c u s s e st h en e c e s s i t y , f e a s i b i l i t y , a i ma n dm a i nc o n t e n t s e c o n d l y ，i tp u t sf o r w a r dt h et h e o r ya n dm e t h o d so fd e v e l o p i n gt h i ss y s t e m ，i n c l u d i n g t h e o r yo fw e b 、a p p l i c a t i o no ff l a s ha n dv r m li nn e t w o r k a n da tl a s tat e a c h i n g c o u r s e w a r ei si m p l e m e n t e d ，w h i c hi sa c c o r d i n gt om o d e m t e a c h i n gt h e o r ya n dt r a n s f e r s k n o w l e d g e f a s t e rt h a nt r a d i t i o n a lc o u l f s e w a r e t h ec o u r s e w a r es y s t e mi sb a s e do nn e t w o r k i tc a nm i n i s ht e a c h e r s b u r d e na n d i n c r e a s ee f f i c i e n c y s o m ed e s i g n i n ga n de d i t i n gt o o l s ，f o re x a m p l e ，a u t o c a d ，3 d s m a x ，p h o t o s h o p ，f l a s ha n ds oo n , t h o s ea r eu s e di nt h i ss y s t e m i ti n c l u d e st e x t ，p i c t u r e a n dm o v i n gp i c t u r ea n dl o o k sf i n e e s c e p t i o n a l y ，t h r e e d i m a n t i o n a la n i m a t e dm o v i e ， r a n b l ep i c t u r eo ft h r e e d i m e n t i o n a lb ym o u s ei si m p l e m e n t e du s i n gf l a s h t h e s eh a v ea s t r o n gi m p a c to nt e a c h i n go ft h r e e - d i m e n t i o n a lm o d e l t h es y s t e mi n t e g r a t e sw i t h a d v a n t a g eo f n e t w o r kc o u r s e w a r ea n de l e c t r i cw a l ld r a w i n g sa n do v e r c o m e ss o m ea b u s e s t os u mu p ，i ti sc e r t a i nt op l a ya l li m p o r t a n tr o l e i n0 1 1 1 f u t u r ee d u c a t i o n k e yw o r d s ：c a i ；m u l t i m e d i ac o u r s e w a r e ；e n g i n e e r i n gg r a p h i c s ；n e t w o r k e d u c a i i o n 独创性声明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研 究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他 人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中国农业大学或其它教育机构 的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均 已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 研究生签名：( ，7 f 匿一可 时间： 。) 年占月2 日 关于论文使用授权的说明 本人完全了解中国农业大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权 保留送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅，可以采用影印、缩印或 扫描等复制手段保存、汇编学位论文。同意中国农业大学可以用不同方式在不同 媒体上发表、传播学位论文的全部或部分内容。 ( 保密的学位论文在解密后应遵守此协议) 研究生签名： 导师签名： 扣a 百 l 泼红 时间；。7 年占月，埔 帆砷年月 中国农业大学硕士学位论文 第一章问题的提 第一章问题的提出 1 1 画法几何课程教学现状 计算机辅助教学( c o m p u t e ra s s i s t e di n s t r u c t i o n ) 简称c h i ，是利用计算机将文字，图形 图像、动画、音频等多媒体信息按照一定的教学原则、教学方式组织而成的计算机软件。由于它 具有生动、直观、多样化的特点，已成为现代教育的研究热点之一。实践证明，多媒体c a i 课件 的运用，不仅有利于培养学生的学习积极性、主动性，并且对于教学手段的更新、教学模式的改 革和教育质量的提高有着重大的作用。随着c a i 课件作为新的教学方式在教学中被广泛地应用， 越来越多的教育工作者也投入到多媒体c a i 课件的开发队伍中来。 目前，各大专院校的工科都普遍开设必修课程“画法几何”、“计算机制图”等，其教学 质量的好坏，直接影响到学生的深入学习和未来的工作。 画法几何的教学目的是培养学生具有用图纸表达工程设计结果的能力。一张完整的】：程图 纸，包括图形、标注、技术说明等等。它涉及到投影原理、表达方法，设计规范以及丈簧的国 家标准和数据。学生在学习该课程的过程中，最感困难的是建立和投影理论有关的空间概念。 它要求学生在三维立体和二维图形之间建立对应关系。为了能在短期内培养学生的这种空间思 维能力、想象能力，在教学过程中一般采用比较直观的形象教学法。所以几十年来，在教学手 段上，一直辅以大量的实物模型和各种各样的教学挂图。据调查，目前各高等院校“画法几何” 的授课方式8 0 以上仍然是教师在黑板上结合实物模型和挂图边画边讲，教学效率很低。进一步 改革画法几何的教学方法和手段，仍然是提高教学质量所迫切需要的”“”“”。 计算机技术的飞速发展，有越来越多的人认识到多媒体网络教学是计算机辅助教学发展的 必然趋势。多媒体网络教学系统将多媒体技术、网络技术引入教学。它通过计算机局域网和冈 特网，使教师和学生能够共享本地的多媒体教学资源，实现远程教学和全球教学资源共享。 1 2 本课题的提出 在画法几何方面，如何运用网络这一影响力巨大的媒体，实施课程针对性的全民教育，是 一个迫切的课题。画法几何的教学与其他课程有相似也有不同，需要从其特点出发，逐渐研究 出一种有效而实用的方法。 1 2 1 必要性和可行性“忉脚 画法几何教学主要是为了培养学生的形象思维能力和掌握一定的绘制图纸的技能。为帮助 学生锻炼空间想象力，建立空间概念，仅靠语言和文字难以达到目的。同时，画法几何又是一 门技术基础课，涉及的一些问题，如零件的加工、装配、检验、测试等问题，对于毫无经验的 中国农业大学硕七学位论文第一章问题的提h 学生来说是很难透彻理解。为此，人们想了各种办法来改进教学效果，传统教具中的抒i 璺l 、模 型，就是这方面常用的一些手段。 近年来发展起来的电化教育，如投影、幻灯和录像等也可称之为教具。挂图、模型、投影 幻灯在形象表达方面比较逼真，但不利于表现一些动态过程。录像教学在动态演示和形象显示 方面有所发展，但录像以后不能改变，不能进行交互式教学，缺乏灵活性。c a i 技术不但能较好 地解决形象与动态过程，而且还使于人工控制。多媒体技术能出色地对文字、声音、图形，图 像动画、影像资料进行处理，将其集成、显示，给学习者以最大限度的感观刺激，学生还可利 用计算机图形方面的功能绘制图形，制作图像，用以学习和练习，可提供给学习者既听又看。 又有机会亲手操作的教学手段。网络的应用使远程教学成为现实。在教学过程中同- - c a i 系统 还可以对不同学生实行不同水平与风格的教学，即“因材施教”，其中包括学习速度、学习难 度，学习风格与学习过程中的个别化适应问题。 现在随着软件产业的发展出现了许多多媒体应用软件工具，主要课件制作工具软件有以 下几种： 1 创意性软件工具，利用这些软件可以产生各种多媒体数据，它们成为可见多媒体素材来 源，如：w o r d ，3 d sm a x ，p h o t o s h o p ，w a v ef o rw i n d o w s 等。 2 多媒体编辑工具，它的功能是整合多种媒体数据，同时承上启下，还可提供交互功能。 比较著名的软件有a c t i o n s 、f l a s h 等。 利用以上两类开发工具，结合某种高级语言，首先组织文字、制作动画、摄录影像、录制 录音等媒体素材，然后把它们编辑起来。构成课件。但是仅靠这些平台软件提供的素材库是有 限的，一般制图教师利用它们制作出理想的课件，还需要掌握一定的多媒体制作知识以及有关 课件制作的基本知识，这对于一般教师来说具有一定的难度。而且利用一般多媒体平台制作出 的课件，不能理想地达到多媒体计算机辅助教学的效果。因此，根据画法几何教学的特点，开 发一个基于网络的面向广大制图教师的c a i 制作系统非常有必要，而且利用现有的软件工具也是 可行的。 1 2 2 主要研究内容 本研究旨在寻求一种适合本专业特点和难点的制作多媒体网络课程的理论和方法，并为相 关课程的制作提供一种模式，为画法几何课程日常教学和远程教学提供一个恰当的授课新思路。 在实现中，综合教材内容，教师多年的教学实践经验及学生在学习中的反应，利用当今先进的 得计算机技术、多媒体技术和网络传输技术，开发一套适合予网络应用的供多人在网络上共享 的集声音、动画，文字、图像( 片) 等于一体的多媒体教学软件。 1 2 3 实现目标 此课件的基本设计思想是利用计算机的强大的多媒体制作和合成功能，设计一套界面友好、 文字醒目，图形清晰、动态效果好的辅助教学系统，用于课堂或网上教学和学习。是_ i j 鼠标代 2 中葡农业大学硕十学位论文第一节问题的提m 替粉笔，高架大屏幕和网络终端显示代替黑板的新的授课模式，可克服传统制图教学中的诸多 弊端，加快教学中信息传播的速率，进而提高教学效果与教学质量。其包含的内容是具有典型 性的，学生不太容易理解。它能够把课本中较为抽象的东西比较直观地表达出来，即深入浅出； 能够直接减轻教师的劳动强度和改善教学效果，能够激发学生的学习兴趣，从而提高学习效率； 操作方便、简捷等。 中国农业大学硕士学位论文第二章w e b 教学环境和几何模型构建的殚论幕础 第二章w e b 教学环境和几何模型构建的理论基础 2 1w e b 页面设计和编程 2 1 1w e b 页面设计 根据文档内容确定的方式，w e b 文档可划分为三类“”： 1 静态w e b 文档 2 动态w e b 文档 3 活动w e b 文档 具体w e b 页面文挡包括： 1 h t m l 尽管h t m l 最初的目的是创建一种文本描述语言，但它却成为了种标记语言。它像字处理编 辑器一样包含各种命令，以十分松散的方式告诉计算机文档中的内容。例如，使用h t m l 能够告诉 计算机一个文档中包含段、项目列表、表格或图像。h t m l 和文字处理器之间的区别是文字处理嚣 使用特定的格式。因为它们是特定的编辑器，所以一个文字处理器与其他文字处理器的原始文件 不兼容。但是，文字处理器可使用输入、输出过滤来转换文件格式。 2 d h t m l 传统的h t m l 是静态的，当它被加载到浏览器后，它只像一个画面，怎么看也不会发生变化， 丽动态h t 札则意昧着w e b 页面对用户有响应，即动态h n | l 能自动变化。首先。d h t 札需要一种方法 查阅文档，它能跟踪页面上的每个元素，从最小的( h 6 ) 标题和( h r ) 水平标尺，到表单中所有元素， 从本质上说，每当页面被加载时，浏览器就建立起数据库，每个标记就成为数据库中的一个记录。 其次。d h t m l 还需要一种方法来控制一个文档中所有需要控制的元素，可以通过一些脚本语言来 完成，例如j a v as c r i p t 或v bs c r i p t ，脚本语言会把相关信息嵌入到页面上的每个元素，并存阅 他们的设置值，使之发生预想的变化。 简面言之，d h t m l 不是有关面向服务器的脚本，j a v aa p p l e t 或动, 面g i f 图像。所有的这些操 作都可以自己完成，除了改变页面内容外，不需要访问服务器。页面下载后，不论什么时候，d h t m l 都能处理页面元素，改变页面版面，内容和位置，并把结果不断提供给用户。 2 1 2 如b 编程技术 1 v b s c r i p t m i c r o s o f tv i s u a lb a s i c 家族的新成员b a s i cs c r i p t i n ge d i t i o n 是程序开发语言v i s u a l 它 将灵活的s c r i p t 应用于更广泛的领域，包括m i c r o s o f ti n t e r n e te x p l o r e r d o 的w e b 客户机s c r i p t 和m i c r o s o f ti n f o r m a t i o ns e r v e r o o 的w e b 服务器s c r i p t 1 ) 。易学易用 4 中国农业大学硕+ 学位论文 第二章w e b 教学环境和几何模型构建的理论草础 如果已了解v i s u a lb a s i c 或v i s u a lb a s i cf o ra p p l i c a t i o n s ，就会很快熟悉v b s c r i p t 。 2 ) a c t i v e xs c r i p t v b s c r i p t 使用a c t i v e x r ms c r i p t 与宿主应用程序对话。使用a c t i v e xs c r i p t ，浏览器和其他 宿主应用程序不再需要每个s c r i p t 部件的特殊集成代码。a c t i v e xs c r i p t 使宿主可以编译s c r i p t 、 获取和调用入口点及管理开发者可用的命名空间。通过a c t i v e xs c r i p t ，语言厂商可以建立标准 s c r i p t 运行时语言。m i c r o s o f t 将提供v b s c r i p t 的运行时支持。a c t i v e xs c r i p t 可用在m i c r o s o f t i n t e r n e te x p l o r e r 和m i c r o s o f t i n t e r n e ti n f o r m a t i o ns e r v e r 中。 2 a s p n e t a s p n e t 是集成的应用程序j 它们存在于一个或多个服务器上，负责动态响应客户机的请求。 这种响应是动态的，因为a s p n e t 要截取使用指定扩展名的页面中的请求，例如a s p x 或a s e x 。同 时它们也担当了响应即时( j u s t - i n t i m e - j i t ) 编译代码文件请求的职责，这些编译文件可以很快 地建立响应。a s p n e t 与其他的n e t 框架可集成在一起，a s p n e t 对配置文件“e b c o n f i g 和 m a c h i n e c o n f i g ) ，w e b 服务器文件岱s 溉) ，w e b 表单文件( a s p x ) 进行了特别处理。服务器不对任 何这些文件类型进行服务，而是将适当的文件类型返回到客户机。配置文件类型包含对具体应用 程序或部分应用程序的初始化和设置。另外一个配置文件叫做“m a c h i n e w e b ”，包含机器级的 初始化和配置。服务器会忽略对w e b 文件的请求，因为服务与w e b 文件可能构成安全隐患。 静态请求与动态请求的区别在于传统的页面都使用静态文件。服务器读取文件并依照请求文 件的内容响应。使用a s p n e t 就没有这样的限制，也就是说，不必一定对已经存在的文件内容进 行响应，而是可以按照自己的意愿来响应任何文件，包括自动生成的h t m l 、扩展标记语言( x m l ) 、 图形、原始文档或者二进制文档。 不同于传统的a s p a s p n e t 使用n e t 语言。因此，程序员可以像使用其他的c # 编写应用程序 一样，使用任何n e t 程序集和类。a s p n e t 支持所有的n e t 语言( 当前的c # ，c + + ，vb n et 以及 j s c r i p t ，但是仍有足足超过2 0 种的不同语言在不同的时期发展或扩展了n e t 语言) ，因此最终人们 将可以选择任意一种流行的编程语言编写w e b 应用程序。 m i c r o s o f t 花了好几百万小时的开发时间来优化传统的a s p ，因此除了速度和功能的巨人增强 外，a s p n e t 还拥有实质性的改进。 2 1 3w e b 数据库技术 m i c r o s o f t l 入a c t i v e xd a t ao b j e c t s ( a d 0 ) 技术作为d a t aa c c e s so b j e c t s ( d a o ) 的替代 产品。早期版本的v i s u a lb a s i c 和m i c r o s o f ta c c e s s 都使用了d a d 技术。a d o 是m i c r o s o f t 更早一 点引入的o d b c 思想的进一步扩展。它主张不管特定的后台数据存储技术是什么，都能够使_ j 相似 的接口检索数据。和o d b c 类似，对每一具体的信息存储技术a d o 要求不同的提供者。最终，在所 有主要的关系型数据库中，都可以找到a d o 驱动，同时，也经常可以在文档型数据库和二进制型 数据库找到a d o 驱动。 a d o ，n e t 是传统a d o 的最新版本a d o n et 修正了a d o 存在的几个问题，扩展7 a d o 的性能。不 像传统的a d o 需要单独附加到系统中。a d o n e t 已完全渗进n e t 框架。 中国农业大学硕十学位论文 第二章w e b 教学环境和几何模型构建的理论基础 连接本质上是其他对象与数据库之间通信的通道。通常在人们建立它的时候，连接就开始根 据给c o n n e c t i o n 对象设定的属性来处理数据转换。v s n e t 中有两种类型的连接类，一种是通刚的 类o l e d b c o n n e c t i o n ，用于一些o d b c 数据库，包括a c c e s s ( j e t ) s q ls e v e r 和o r a c l e m i c r o s o f t 提供t 可以单独下载的o d b e c o n n e c t i o n 类，它常由o d b c 数据库的o l e d b 提供程序所使用。同时，还 提供了与之等同的用于s o ls e v e r 的s g l c o n n e c t i o n 类。 如果要查询s q l s e v e r 数据库，最好使用s g l c o n n e c t i o n 类，因为它比通用的0 1 e d b c o n n e c t i o n 类的速度要快。这种二元一同时支持通用的o l e d b 类和优化的s q l 类在整个s y s t e m n e t 命名空间 中一直存在。每个可应用的o l e d b 类都有对应的s q l 类，就是说，( 几乎) 可以无需改动应用程序， 就转换到s q ls e v e r 和s q l 类，以此来提高程序的性能 使用d a t a r e a d e r 的步骤如下： 1 建立并打开个链接。 2 创建c o m m a n d 对象，并设置c o m m a n d t e x t 和c o n n e c t i o n 属性。 3 用c o m m a n d e x e c u t e r e a d e r 方法建立d a t a r e a d e r ，并填入数据。 4 用d a t a r e a d e r r e a d 方法从一行到下一行移动d a t a r e a d e r 行指针。 5 完成时关闭d a t a r e a d e r 2 2w e b 交互理论 w e b 交互设计主要的任务是实现人机交互，学生与教师之间的交互、学生之间的交互。可实 现交互的有e - m a i l 、b b s ，论坛，即时交流工具、聊天室等 2 2 1e - m a e - m a i l 是“e l e c t r o n i cm a i l ”的缩写，中译规范名为“电子邮件”。用户可以通过计算机 网络，在几秒钟或几分钟内将以机读介质为载体的文本，数据，程序、消息等传递给所期望的其 他网络用户。通信内容也从早期的文字传输发展到今天可以进行包括文字、图像、声音乃至影像 的多媒体传输。时至今日，e - m a i l 以其方便、快捷的特点，发挥着越来越重要的作用。 2 2 2 即时交流工具和聊天室 即时交流工具如腾讯q q ，支持在线聊天、视频电话、点对点断点续传文件，共享文件，网络 硬盘、自定义面板、q q 邮箱等多种功能。它的主要应用是娱乐领域。如私人之间的联系，交流等。 聊天室用于群聊。一般采用两页模式，信息的呈现具有零散性，适合于同时在线的情况，且 聊天记录不适合其他用户的重复利用。 2 2 3b b s 和论坛 b b s ( b u l l e t i nb o a r d ss y s t e m ) ，是i n t e r n e t 的一项基本应用，是教育网上流行的四人网络 6 中周农业大学硕十学位论文 第二章w e b 教学环境和几何模型构建的理论幕础 服务( w w w ，f t p ，e - m a i l ，b b s ) 之一。传统的b b s 基于t e l n e t 协议，客户机登录到b b s 服务器上，在 b b s 应用程序的支持下进行电子公告交互服务，实现了文章的刊出及阅览其他文章。t e l n e t ( 远程 登录协议) 与h t t p ( 超文本传输协议) 同为o s i i s o 高层协议，但所支持的i n t e r n e t 应用类璎完全不 同。随着i n t e r n e t 上w e b 应用的迅速普及，大量的网上应用都是通过页面浏览或页面交互的方式 进行，这种通过浏览器页面访问的用于用户间交流信息的服务，我们可以称之为b b s 或论坛。 b b s 或论坛结构按其功能分为三个层次。第一个层次是栏目分类目录层，第二个层次是文章 列表目录层，第三个层次是文章发表及阅读层栏目分类且录定义了在栏日级对文章的检索或导 引，即本b b s 或论坛有那些文章讨论组，并且生成进入某一文章讨论组的超级链接。当点击某一 个栏目分类目录的超级链接时就可以进入文章列表目录层，该层对该栏目所有的文章进行列表及 超级链接。点击该层次的文章超级链接则进入文章的阅读及发表层。 2 3 基于网络的多媒体c h l 2 3 1c a l 教学的基本原理 计算机在程序的控制下可以通过输出设备( 如监视器) 向人们呈现各种信息，通过输入设备 ( 如键盘) 接受使用者输入的各种信息，并对输入信息进行判断，根据判断结果进行转移和提供 有针对性的提示信息。把具有教学功能的软件( 即通常所说的课件) 配置到计算机并上传至网络 以后，计算机就能模拟教师，与学生构成教学系统。 学生根据自己的需要和老师的安排选择学习的内容。计算机将有关教学内容按一定的结构， 用文字、图像、图形、声音等形式表现出来，使学生容易理解。学生学习计算机呈现的教学信 息，经过思考加以理解和记忆。这样就从原先的单靠老师讲、在黑板上画转变到用多种方式向 学生传达信息，而且可实现远距离传送，既减轻了教师的劳动强度，又提高了学生的学习效果。 c a i 课件的形式多种多样，不同的课件各有其不同的特点。 2 3 2 基于网络的多媒体c a l 嗍。”“1 c a i 是一种新型的现代化教学手段，它把教学内容、教学经验、计算机锺术融为一体，以授 课对话、模拟练习，问题求解、自由讨论等形式来表达一定的教学目的。将多媒体技术融入c a i 软件中就形成了具有卢音，图像、音频和视频等的多媒体c a i 教学软件。然而，传统的多媒体c a i 软件具有其本身所无法克服的缺陷。由于其发行的形式一般为光盘，更改则需要源程序改动。 所以其内容更新或升级较馒，进而影响到教学就是比较单调，一成不变。另外，其投资较大也 是缺陷之一综上所述，传统的多媒体c a i 课件已不能满足教学日益发展的需要。为了解决以上 问题，伴随着网络技术的出现和发展，基于网络的多媒体c a i 课件应运而生了。 基于网络技术的课件其基本特征是多媒体化、网络化、智能化及非线性结构。多媒体的表 现形式有利于激发学生的想象力与兴趣；网络化环境提高了，a i 课件的利用率，有利丁二教师与学 生的交流以及课件的统一管理。这类课件与以往的c a i 课件相比较，其网络化与智能化都夫人得 到加强。另一方面，用以开发、维护基于网络的c a i 课件的开发维护费用相对低廉：目前种种“所 7 中国农业大学硕士学位论文第二章w e b 教学环境和凡何模型构建的理论幕础 见即所得”的全图形化的开发和维护工具也使得对开发维护人员的技术水平要求相对降低：由丁： 各网页之间相对独立，因此可以十分容易对课件进行升级更新。可以说，基于网络技术的网络 教学软件是c a i 新的发展方向。 2 3 3 网络o a i 基本功能 基于i n t e r n e t 网络c a i 系统不同于传统的单机c a i 软件，它具有以下的基本功能： 1 利用i n t e r n e t 网络作为信息传播的载体，使任何一台联入i n t e r n e t 的计算机均可以访问 该系统，从而无需集中学员即可授课。用户无需获得该软件系统，只需装有该系统的服务器开 机，用户就可与服务器相连，进入教学系统。 2 w w 风格的用户界面，用户只要会使用删览器，就能开始自主学习，而不需经过专门 的操作培训过程。 3 。提供灵活丰富的交互功能，教学过程形象生动，易于理解。 4 提供灵活的教学过程。用户可以自己掌握教学进度，选择教学内容，可以方便地从一个 知识点跳转至另一个知识点继续学习。 认为了补充计算机教学的灵活性，加快知识的更新速度，学生可在网上或面对面向教师提 问，从教师处得到解答。同时，教师可将比较集中的问题汇总起来，通过网络发布出去，即根 据学生的反馈来补充、修改和完善系统， 5 建立微教学单元库，提高系统利用率和可扩充性。 多媒体技术在很大程度上又是一种系统技术，它由计算机，通信网络、人机接口以及相廊 的媒体数据组成“1 ”“1 。 2 4f i a s h 技术及其特点 f l a s h 是美国著名的多媒体软件公司m a c r o m e d i a 开发的矢量图形编辑和交互式动画制作的 专业软件。该软件的功能十分强大，在网页设计和多媒体制作等领域得到了广泛的应用，已经 成为制作交互式动画的标准软件 2 4 1f i s h 的特点 1 灵巧的绘图工具。f l a s h 本身具有极其灵巧的图形的是它能导入专业级的绘图工具，如 m a c r o m e d i af r e e h a n d 、a d o b ei l l u s t r a t o r 等绘制的图形。并产生翻转，拉伸擦除、歪斜等 效果，还可以将图形打碎分成许多单一的元素进行编辑，并改变其颜色亮度。由t f l a s h 提供具 有保真技术的绘图工具。使图形边缘在经过一系列加工后仍会保持平滑， 2 向量透明效果的应用。应用f l a s h 3 可以创建透明的图形，并可以任意改变层次间透明的 不同效果，如透明度、倾斜度及透明的颜色属性。 3 具有动画效果的按钮和菜单。f l a s h 采用精灵动画的方式，在f 1 a s h 中可以产生随意创建 8 中国农业大学颀| t 学位论文第二章w e b 教学环境和几何樽型构边的理论筚础 按钮、多级弹出式菜单、复选框、以及复杂的交互式字谜游戏。 4 物体的变形和形状的渐变。在f l a s h 中产生物体的变形和形状的变化非常容易，其发生 完全由f l a s h 自动生成，无需人为地在两个对象间插入关键帧。 5 ，增强对图像的支持f l a s h 不但可以对导入的图像( j p g 、g i f ) 产生翻转、拉伸、擦除、 歪斜、改变颜色亮度等效果，还能利用新的套索工具或魔术棒在图像中选择颜色相同的区域并 创建遮罩( m a s k ) ：将图像打碎分成许多单一的元素进行编辑，设置图像的属性，如产生平滑效 果和质最损失压缩。 6 声音插入f l a s h 支持同步张y ( w i n d o w s ) 格式的音乐文件和声音的连接，你可以用周一 个主声道中的一部分来产生丰富的音乐效果，无需改变音乐量的大小。而f l a s h 4 的版本中已经 可以支持m p 3 的音乐格式，这是的加入音乐的动画文件也能保持小巧的身材， 7 使用关键帧和图符。f l a s h 可以处理自定义的字体及其颜色、大小、字间距，行检举， 缩进等多种格式。数量非常小，几k 字节的动画文件已经实现许多令人叹为观止的动画效果。在 f l a s h g 建的网页中，可以加入眼花缭乱的标题和动态的文本，不仅使网页更加生动，而且比位 图的下载速度还快。当然为了防止客户端字体短缺，你也可以将特殊字体转换为位图图形。 8 独立性。f l a s h 3 可以将制作的影片生成独立的可执行文件( e 】( e 文件) 。在不具备f l a s h 播放其的平台上，仍可运行该影片。因此，除制作网页外还可因将其应用于商业演示及电子贺 卡等。 9 界面亲切。f l a s h 增加了i n s p e c t o r 窗口、手柄、加速所等新功能，比以往更加易于操作。 由于f l a s h 软件具备以上的特点，所以在本设计中选用了改开发工具来制作学院的简介。 2 4 2f l a s h 用于制作网络课件的优势 1 文件小。我曾经做过一个对比实验：将一个a v i 格式的有关加聚反应历程的动画( 7 0 0 k ) 采用f l a s h 制作文件大小仅仅2 0 k 。从下面列举一批例子中，您也可以看到所有的文件都很小。 这意味着同样的网络流量，使用f l a s h 来传送动画信息是最佳方案。 2 无级缩放不变形。由于f l a s h 是矢量动画，因此即使您把它放大i 0 0 倍，也同样是那么清 晰、完美。这是任何其它动画格式所不能比拟的。 3 模拟传输。f l a s h 3 提供了一幅设置动画播放方式的图表，你可以在此设置你的目标m o d e m 速度，如2 8 8 k h s ，然后进行模拟传输。检查其播放是否流畅，在参照图表中找出发生间断的 位置，并进行优化。最终确保动画在客户端播放流畅。 2 5v r m l 技术及网络优势 随着删的发展，v r m l 在飞速的发展，其本身在不断交更和扩充，以适应新的形势。在此影 响下，v r m l 规范的制订组织v 删l 联盟更名为w e b 3 d 联盟，以反映新的变化。随着v r m l 的发展， 商业、教育、娱乐游戏和虚拟社区成为v r m l 的应用热点，但v i o l i l 需要一定的改进矛发展，来满足 这些应用。因此技术人员在努力发展着v r m l 以适应新的需要。v r m l 已经或可能在如下方面发生着 变化：v r m l 扩展( v r m le x t e n s i o n ) 、二进制文件格式、多用户，高端媒体( r i c hm e d i a ) 、渲染功 9 中国农业大学硕十学位论文第二章w e b 教学环境和几何模型构建的理论苹础 能。造型手段、事件处理功能等。这些变化使v r m l 从一项单一的技术发展进而成为以v r m l 为主体 的一系列w e b 3 d 技术 2 5 1v r m l 扩展 随着v 删l 的扩展y r 地标准化组织和各个致力于v r m l 技术开发的公司不断对v r m l 进行扩展以 适应新的要求，这些扩展中为行业所承认的比较通用的扩展就会成为最终确定的v r m l 扩展。目前 v r m l 主要在以下几个方面进行扩展。 i 可支持格式的扩充 v r m l 扩展中所能支持的媒体格式大为扩充。电影贴图( m o v i et e x t u r e ) 增加了支持的视频格 式，从原来只支持m p e g 一1 到现在支持大部分流行的视频格式包括肝e g 一4 ，a v i ，跚等格式，这就 有高端媒体的初步概念了。电影贴图扩展也支持f l a s h 动画格式，但仅仅支持非交互的f l a s h 动画， 即将f l a s h 动画作为视频来支持，f l a s h 的交互特性得不到体现。另，b l m a g e t e x t u r e 节点可支持的 图像格式也得到增加。a u d i o c l i p 节点增加了对w a y ，m i d i ，m p 3 ，a i f f 等多种音频格式的支持。 f o n t s t y l e 节点所支持的字体类型被大大扩展以支持各种平台下的字体，让用户可以选抒白己需 要的字体，丰富文本的显示。 2 造型手段的扩展 n u r b s 技术在三维建模领域里的使用已经很普遍了，n u r b s 技术相对其他造型方式有很多优 点。对v r m l 来讲比较突出的是：n u b r s 物体具有较小的数据量，并且渲染质量高，这样v r m l 三维场 景的网上传输和实时渲染就会提高到一个新的水平。n 【j r b s 节点在v r m l 2 0 0 x 草案中己经被定义， 但并没有进入使用阶段。这样除了v p m l 2 0 0 x 定义的n u r b s 节点外，不同的公司有不同的n u r b s 扩展 节点。另外有的公司对v r m l 扩展了其他造型手段，如样条曲线物体和粒子物体( p a r t i c l e ) 的加入。 3 事件处理的扩展 v r m l 扩展加入了新的捕获事件和事件处理的节点。对键盘输入信息的获取和鼠标点击事件的 处理本来都是在e a l 中处理的，现在v r l i l 扩展将这些处理放入v 脒l 之中。另外有的v r m l 扩展加入 了对操作杆( j o y s t i c k ) 的支持。 4 m p e 6 - 4 节点扩展 v r m l 扩展中加入了对肝e g - 4 的支持。这和v p j & 标准化组织和m p e g 一4 d 组的紧密合作是有关 的。引入的节点主要有l a y e r 3 d l a y e r 2 d 等其他3 d 和2 d 节点。这些节点对屏幕雍局和用户界面设 计有很大的帮助。 5 多用户扩展 v r m l 9 7 支持多用户，但具体实现需要自行开发目前三维虚拟社区已经成为v r m l 应用的一个 熟点，多个公司在进行v r 札的多用户开发。他们在开发时主要使用其他一些网络技术，但是为了 让用户方便地构建自己的多用户v r m l 世界，他们在v r m l 中加入了一些方便用户开发的节点。 6 提高渲染质量的扩展 为了提高渲染质量。v 眦浏览器开发者不仅便用硬件加速还开发了软件加速，并增加了相对 应的v r m l 节点。纹理节点中增加了多层贴图节点( m u l t i t e x t u r e ) 。材质节点的透明特性被扩展， l o 中国农业大学硕士学位论文第二章w e b 教学环境和几何模型构建的理论基础 可以和透明贴图融合。另一项重要特性得到扩展，有的公司在他们的贴图节点增加了新域 ( f i e l d ) 一贴图方式( m a p p i n g t y p e s ) 不同的贴图方式对应不同的渲染方式，如