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摘 要：目前,各种各样的学习平台和学习终端层出不穷.因此,面对多样化的终端设备,我们在开发应用程序时考虑如何实现在不同设备的无差异化移植显得越来越重要.如何运用相关技术保证跨终端、跨平台的统一用户体验,这是值得探索的问题.针对一般的三维物理模型存在跨平台问题,文章通过研究WebGL技术在构建三维物理模型中的应用,提出了利用浏览器对WebGL的支持来解决跨平台问题的方法.该方法通过HTML5中Canvas画布获得三维绘制场景,在该场景中利用WebGL第三方库（three.js）构建三维物理模型,然后由浏览器对模型进行渲染,从而解决跨平台问题.研究结果表明,WebGL技术的应用为三维物理模型的构建提供了新的思路,克服了跨平台问题,极大地支持泛在学习,适应教育新常态——创客教育.
关键词：三维模型；WebGL；跨平台；设计和开发；
中图分类号：G434 文献标志码：A 文章编号：1673-8454（2016）06-0075-05
一、引言
随着计算机技术和网络技术的快速发展,虚拟现实和三维可视化技术已成为时下Web技术的焦点.近年来3D技术因其开发和设计上的突出优势而被广泛应用在软件行业、3D硬件行业、数字娱乐行业、制造业、建筑业、虚拟现实、地理信息GIS以及3D互联网等行业[1].然而当互联网时代的热潮还未褪去时,移动互联网时代已悄然来临.随着手机、Pad等移动设备的普及,越来越多的学校逐步开始尝试开放移动终端进入课堂,更进一步将移动设备引入教和学的过程.为更好地实现信息化创新教学,实现教师教学方式的改变和学生学习方式的转变,促进学生的知识建构,实现泛在学习、无缝学习,实现创客教育.那么如何使教学资源体现出交互性、移动性、智能化,以更好地适应课堂教学方式的变革?这对我们开发相关应用程序和教学资源提出了更大挑战：如何运用相关技术保证跨终端、跨平台的统一用户体验?
在过去,Web3D技术主要依赖不同的插件,为了展示3D效果,用户不得不安装各种插件,跨平台性较差.随着HTML5技术近年来的迅猛发展[2],这种状况得到了极大改善.特别是随着HTML5标准的进一步规范和完善,其提供的新特性和新标签能更好地适应现今多终端访问需求.目前,更多的主流浏览器如Chrome、Firefox、Safari、Opera以及IE11等对HTML5和WebGL提供了较好的支持.因此,我们可以在浏览器内部实现3D图形的硬件加速,创建3D游戏或其他高级的3D图形应用程序,从而使其在不同终端运行成为可能.
在此背景下,本文针对一般三维物理模型存在开发复杂、硬件要求高以及移植不便等问题,研究了WebGL技术在构建三维物理模型中的应用,提出了利用浏览器对WebGL的支持来解决跨平台问题的方法.该方法利用图形硬件加速图形绘制,有着较快的调用速度,通过HTML5中Canvas画布获得三维绘制场景,在该场景中利用WebGL第三方库（three.js）构建三维物理模型,然后由浏览器对模型进行渲染和运行.该技术使用方便,不需要任何插件,增加了复用性和灵活性,且更容易得到跨平台的支持,如Windows、Mac OS、Linux、Android和iOS等操作系统的支持.WebGL技术的应用不仅可以克服跨平台问题,为无缝学习提供很好的支持,而且为构建三维物理模型做出了有益的探索和尝试.
二、无缝学习和创客教育
1.学习新常态——无缝学习
无缝学习是以社会学习、情景学习、知识建构为理论基础,在移动设备下进行的一对一数字化学习[3].
移动终端设备的普及,人们对教和学资源的碎片化、可视化需求,在WebGL技术下能很好地实现三维物理模型的可视化,使学生能更好地理解,符合学生的认知.基于WebGL技术的三维物理模型能适合于各种系统软件和移动设备,在互联网+时代,能更好地适应学生利用碎片化时间进行无缝学习,促进学生学习方式的转变,也能很好地适应翻转课堂教学.
2.教育新常态——创客教育
创客教育是一种融合信息技术、秉承“开放创新、探究体验”教育理念,以“创造中学”为主要学习方式和以培养各类创新人才为目的的新型教育模式[4].在创客教育中,教师角色的转变,从关注知识技能教学,转向培养学生终身发展能力和思维的教学,学生角色的转变,从知识的灌输到知识建构,在做中学,促进学生知识建构和创造性思维培养.基于WebGL技术开发的三维物理模型能促进学生的知识建构,培养学生高级思维技能,引领学生高级思维的发展,能引导教师从浅层学习走向深层学习的教学策略,有利于学生创造性思维的培养.
随着信息技术的发展、智能手机的普及,面对信息技术和教育教学深度融合的今天,人们对移动学习资源建设越来越重视,能更好地促进学生的无缝学习,在互联网时代,学生对碎片化思维和碎片化知识的需求,有利于学生学习方式的转变.基于WebGL技术开发的三维物理模型在物理课堂中的应用将是信息化教学创新必不可少的,三维物理模型的可视化和交互性能更好地促进学生的知识建构,有利于培养学生的创造性思维,为实现智慧教育提供可能.
三、WebGL技术简介
1.WebGL技术
WebGL是一个用来在Web上生成三维图形效果的应用编程接口,也是一种3D绘图标准,这种绘图技术标准允许把JavaScript和OpenGL ES 2.0结合在一起,通过增加OpenGL ES 2.0的一个JavaScript绑定[5],WebGL可以为HTML5 Canvas提供硬件3D加速渲染,这样Web开发人员就可以借助系统显卡在浏览器里更流畅地展示3D场景和模型,还能创建更为复杂的导航和数据视觉化.WebGL技术直接利用JavaScript编程创建3D场景和动画,非常复杂且容易出错.框架的应用极大地简化了开发步骤,提高了开发效率,且更易维护和更新.目前已有大量基于WebGL技术的JavaScript库正在开发以加快创建3D图形的速度,如GLGE、SceneJS、Three.js等.本文主要采用Three.js开发框架来实现三维物理模型的开发.Three.js是一个很出色的开发框架,该框架以简单、直观的方式封装了WebGL底层的图形接口,从而降低了WebGL的使用难度,并且完全开源[6].它提供了一个JavaScript应用程序接口,允许在浏览器端未安装任何插件的情况下进行2D/3D硬件加速渲染.
结论：关于物理模型方面的的相关大学硕士和相关本科毕业论文以及相关高中物理常见44个模型论文开题报告范文和职称论文写作参考文献资料下载。
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