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摘要：介绍了VRML定义和特性，通过一个课堂实例来描述用VRML构建沉浸式虚拟环境的步骤。给出建立模型的方法，指出在构建过程中的关键技术，并列出课件优化的措施，通过比较教学效果前后的差异，得出结论。
关键词：建构主义 沉浸式环境 VRML 虚拟现实
中图分类号：G434 文献标识码：A 文章编号：1002－2422(2008)03－0051－02
1 沉浸式虚拟学习环境
沉浸式虚拟学习环境应实现的功能：(1)给学习者提供具有情境感的学习环境；(2)学习环境是学习资源的承载者；(3)学习者能感受到自身在环境中的存在；(4)学习者对环境的刺激和环境对学习者的反应实时自然。
2 用VRML实现沉浸式虚拟学习环境
VRML应用于学习情境的创建，凭借VRML强大的三维展示能力，帮助克服时空局限性及现实条件的约束性。对那些空间性的、抽象的难于理解的教学内容给予形象化地、逼真地展示，大大提高了学习者的想象力，增加了学习内容的直观性与趣味性，激发了学习者的学习兴趣，促进学习者对学习内容的理解和构建。
2.1 VRML课件构思
在课程的引入设计一个以密码设计为主题的VRML动画，动画内容是：一个女孩站在某银行柜员机前准备取款。
柜员机与女孩均为三维，人物可由客户旋转，观察欣赏。镜头进入柜员机内部后，画面为女孩拿着卡进到里面看到一扇金库门，有一个液晶显示屏，要求女孩输入密码。女孩输入密码后，液晶屏显示密码查找过程(数据表内进行字段名的数据查找，界面是一个号码在一张数据表中从上往下查找的动画)，找到帐号以后，界面显示客户的帐户清单，此界面可参考建设银行网上银行客户清单。一边播放动画，一边展示相应的程序代码(判断在TEXTI，VALUE=数据表，帐户情况下，判断密码是否正确，是到达提款框，否则显示密码错误)。密码正确后，提示输入金额，审核后，液晶屏显示金库状况，看到很多一百元的人民币，然后钱自动飞到女孩手中，取款结束。
2.2 VRML课件实现
2.2.1人物和场景的建模
使用3DMAX软件创建教学模型，进行材质、纹理等方面的处理后，利用VRML插件转化为VRML(.wrl)文件导出，然后利用场景图重建，从而达到所需要求的场景。
(1)几何建模：按照树状层次结构图将整个模型分为几部分分别制作，再在3DS MAX中组合在一起。将任务化整为零，提高细节制作效果。
(2)物理建模：通过几何建模，只能构建出物体抽象的集合模型。物体的表面颜色、材质、纹理、光滑度、灯光、阴影效果及物理约束、碰撞等效应也是表现物体的重要因素。
(3)虚拟环境的建立：通过VRML自身的功能，综合运用Transform、Scale、Inline等场景节点实现造型，最后利用VRML可视化编辑器Cosmo Worlds来进行场景合成。
2.2.2利用VRML设计虚拟场景的关键技术
(1)Timesensor时间传感器节点：Timesensor时间传感器节点的作用是创建一虚拟时钟，并对其他切点发送时间值，控制VRML立体空间动态对象的开始、变化和结果过程的时间，实现空间物体造型的移动、变色、变形等自动变化。
(2)触摸传感器节点：通过使用这些检测器节点，使浏览器感知用户和各种操作，比如提款动作完成后，货币的弹出、任务的移动等。这样可以和VRML虚拟世界中的三维对象直接进行交互。TouchSensor触摸传感器节点是浏览者与虚拟对象之间相接触型传感器节点。该节点可以为任何成组节点，并感知用户对该组节点的动作。
2.2.3 VRML课件的优化
为了减小文件规模，提高传输速度和执行性能，可以使用一些优化工具对模型进行优化。利用3DMAX提供的模型优化器，采用一种“合并相邻平面”的算法将相邻平面之间夹角小于某一指定值的面合并，从而减少总平面数，该夹角可由学习者决定，从而减少文件规模。
为进一步提高VRML文件的传输速率，常常对其进行压缩。在最终的VRML场景编辑完成后，还可使用GZIP对其进行压缩，VRML浏览器会自动识别和解压GZIP格式的压缩文件。使用文件压缩可以明显减少传输时间。
2.2.4 VRML课件的演示
将VRML文件嵌入网页中，只需在网页的HTML源文件中插入一行标签，即在要放置VRML课件的地方写入如下一行语句：
其中，“src”指明了是VRML课件的路径及文件名，“width”和“height”属性指明了VRML播放器窗口在网页中的大小，即宽和高。
3 结束语
结合VRML制作多媒体课件，其形象逼真、准确生动的交互式三维世界能够创建建构主义学习理论所提倡的学习情境，能够提供实时交互性，有利于增强学生的想象力，促进学习者自主实现知识的意义建构，提高教学效果。
关键词：建构主义 沉浸式环境 VRML 虚拟现实
中图分类号：G434 文献标识码：A 文章编号：1002－2422(2008)03－0051－02
1 沉浸式虚拟学习环境
沉浸式虚拟学习环境应实现的功能：(1)给学习者提供具有情境感的学习环境；(2)学习环境是学习资源的承载者；(3)学习者能感受到自身在环境中的存在；(4)学习者对环境的刺激和环境对学习者的反应实时自然。
2 用VRML实现沉浸式虚拟学习环境
VRML应用于学习情境的创建，凭借VRML强大的三维展示能力，帮助克服时空局限性及现实条件的约束性。对那些空间性的、抽象的难于理解的教学内容给予形象化地、逼真地展示，大大提高了学习者的想象力，增加了学习内容的直观性与趣味性，激发了学习者的学习兴趣，促进学习者对学习内容的理解和构建。
2.1 VRML课件构思
在课程的引入设计一个以密码设计为主题的VRML动画，动画内容是：一个女孩站在某银行柜员机前准备取款。
柜员机与女孩均为三维，人物可由客户旋转，观察欣赏。镜头进入柜员机内部后，画面为女孩拿着卡进到里面看到一扇金库门，有一个液晶显示屏，要求女孩输入密码。女孩输入密码后，液晶屏显示密码查找过程(数据表内进行字段名的数据查找，界面是一个号码在一张数据表中从上往下查找的动画)，找到帐号以后，界面显示客户的帐户清单，此界面可参考建设银行网上银行客户清单。一边播放动画，一边展示相应的程序代码(判断在TEXTI，VALUE=数据表，帐户情况下，判断密码是否正确，是到达提款框，否则显示密码错误)。密码正确后，提示输入金额，审核后，液晶屏显示金库状况，看到很多一百元的人民币，然后钱自动飞到女孩手中，取款结束。
2.2 VRML课件实现
2.2.1人物和场景的建模
使用3DMAX软件创建教学模型，进行材质、纹理等方面的处理后，利用VRML插件转化为VRML(.wrl)文件导出，然后利用场景图重建，从而达到所需要求的场景。
(1)几何建模：按照树状层次结构图将整个模型分为几部分分别制作，再在3DS MAX中组合在一起。将任务化整为零，提高细节制作效果。
(2)物理建模：通过几何建模，只能构建出物体抽象的集合模型。物体的表面颜色、材质、纹理、光滑度、灯光、阴影效果及物理约束、碰撞等效应也是表现物体的重要因素。
(3)虚拟环境的建立：通过VRML自身的功能，综合运用Transform、Scale、Inline等场景节点实现造型，最后利用VRML可视化编辑器Cosmo Worlds来进行场景合成。
2.2.2利用VRML设计虚拟场景的关键技术
(1)Timesensor时间传感器节点：Timesensor时间传感器节点的作用是创建一虚拟时钟，并对其他切点发送时间值，控制VRML立体空间动态对象的开始、变化和结果过程的时间，实现空间物体造型的移动、变色、变形等自动变化。
(2)触摸传感器节点：通过使用这些检测器节点，使浏览器感知用户和各种操作，比如提款动作完成后，货币的弹出、任务的移动等。这样可以和VRML虚拟世界中的三维对象直接进行交互。TouchSensor触摸传感器节点是浏览者与虚拟对象之间相接触型传感器节点。该节点可以为任何成组节点，并感知用户对该组节点的动作。
2.2.3 VRML课件的优化
为了减小文件规模，提高传输速度和执行性能，可以使用一些优化工具对模型进行优化。利用3DMAX提供的模型优化器，采用一种“合并相邻平面”的算法将相邻平面之间夹角小于某一指定值的面合并，从而减少总平面数，该夹角可由学习者决定，从而减少文件规模。
为进一步提高VRML文件的传输速率，常常对其进行压缩。在最终的VRML场景编辑完成后，还可使用GZIP对其进行压缩，VRML浏览器会自动识别和解压GZIP格式的压缩文件。使用文件压缩可以明显减少传输时间。
2.2.4 VRML课件的演示
将VRML文件嵌入网页中，只需在网页的HTML源文件中插入一行标签，即在要放置VRML课件的地方写入如下一行语句：
其中，“src”指明了是VRML课件的路径及文件名，“width”和“height”属性指明了VRML播放器窗口在网页中的大小，即宽和高。
3 结束语
结合VRML制作多媒体课件，其形象逼真、准确生动的交互式三维世界能够创建建构主义学习理论所提倡的学习情境，能够提供实时交互性，有利于增强学生的想象力，促进学习者自主实现知识的意义建构，提高教学效果。