三維模型庫或稱為３Ｄ虛擬模型庫具有經(jīng)濟(jì)性、靈活性、直觀性、可復(fù)制性等優(yōu)點(diǎn)［３］。其在《工程制圖》中的教學(xué)優(yōu)勢體現(xiàn)在：（１）替代并擴(kuò)充傳統(tǒng)的實(shí)物模型。它不僅能完全取代傳統(tǒng)的實(shí)物模型，消除實(shí)物模型攜帶不便的缺點(diǎn)，還能根據(jù)教學(xué)內(nèi)容的更新，及時(shí)擴(kuò)展新的三維教學(xué)模型，克服傳統(tǒng)教學(xué)模型數(shù)量有限、無法修改等缺點(diǎn)。(2)是教育和學(xué)習(xí)的輔助工具，是師生交流的載體。不僅能在課堂上生動地表現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容，還有助于教師對知識的講解和學(xué)生的理解，以及教師和學(xué)生的交流和討論。三維模型庫可以作為從課堂延伸到課后的載體，幫助學(xué)生完成課后練習(xí)，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)效率。

此外，三維模型庫具有豐富的實(shí)踐教育素材庫等多種優(yōu)點(diǎn)，但目前在教育中應(yīng)用的三維模型庫客觀存在(1)不完全開放、修正和更新能力差的問題。目前，大多數(shù)虛擬三維模型庫不能隨意修改、擴(kuò)展或刪除，大大降低了這種三維模型庫的利用率。(2)基于單一三維CAD軟件，通用性差。為了滿足教育的需要，教師熟練掌握的三維CAD軟件，如UG、PGG/E、Slddwords、CATIA、Slddeideee等，相應(yīng)的虛擬三維模型庫相繼建立，在制圖教育中也發(fā)揮了提高教育效果的作用。

但這類三維模型庫最大的缺點(diǎn)是基于某一種ＣＡＤ軟件的，對不能熟練掌握該軟件的教師來說大大提高了其應(yīng)用難度［４］；另一方面，學(xué)生在使用這些三維模型時(shí)需要安裝專業(yè)化的軟件，而對于還未接觸三維ＣＡＤ軟件的學(xué)生來說也是非常有難度的，這就大大降低了學(xué)生學(xué)習(xí)這類三維模型庫的積極性。（３）非網(wǎng)絡(luò)化，共享性差。三維模型庫大多在單機(jī)環(huán)境下運(yùn)行，其共享廣度和方便程度是非常有限的。雖然也可將三維模型庫載入網(wǎng)絡(luò)共學(xué)生瀏覽，但這仍舊只是單一的傳授模式，在信息技術(shù)高度發(fā)展和應(yīng)用的今天，還缺乏一個(gè)教師實(shí)時(shí)發(fā)布與之教學(xué)及課后輔導(dǎo)內(nèi)容高度一致的三維模型的通道，缺乏一個(gè)師生間實(shí)時(shí)互動與交流、三維模型資源高度共享的公共網(wǎng)絡(luò)平臺。綜上所述，建立基于Web和異構(gòu)三維CAD軟件的三維模型資源共享平臺是必要的，通過網(wǎng)絡(luò)，不僅可以提供大量的模型資源，還可以整合教育資源，還可以為教師和學(xué)生的交流提供交流平臺，支持遠(yuǎn)程教育、網(wǎng)絡(luò)教育。

２Ｗｅｂ三維模型共享平臺的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

２．１總體架構(gòu)設(shè)計(jì)

為克服目前模型庫在工程制圖教學(xué)中存在的缺點(diǎn)，Ｗｅｂ三維模型共享平臺采用了Ｂ／Ｓ模式，其總體架構(gòu)如圖１所示。系統(tǒng)大體設(shè)置了５個(gè)層次：用戶界面層、業(yè)務(wù)邏輯／功能層、數(shù)據(jù)層、應(yīng)用程序服務(wù)層和接口層。(1)用戶界面層:用戶界面為終端用戶(教師和學(xué)生)提供系統(tǒng)訪問的工具。教師和學(xué)生只需通過Web瀏覽器安裝簡單支持Web3D的三維模型可視化插件(BSContactvRML)，即可在線瀏覽平臺的各種三維模型，無需安裝專業(yè)化軟件。(2)業(yè)務(wù)邏輯/功能層:業(yè)務(wù)處理層是系統(tǒng)的核心，負(fù)責(zé)處理三維模型共享平臺的核心功能，包括三維模型的在線預(yù)覽、在線參數(shù)驅(qū)動設(shè)計(jì)、三維模型的發(fā)布和知識交流、三維模型的快速建設(shè)和擴(kuò)展工具等。(3)數(shù)據(jù)層:數(shù)據(jù)庫是三維模型共享平臺的支持，三維模型資源庫是最重要的數(shù)據(jù)來源。根據(jù)其來源分為基礎(chǔ)模型庫、擴(kuò)展模型庫和用戶模型庫等。(4)應(yīng)用服務(wù)和接口層:該系統(tǒng)基于異構(gòu)三維CAD軟件系統(tǒng)，包括UGNX、PDD/E、Soloeee、SloeWoks、CATIA等，通過接口連接，以服務(wù)的形式滿足不同CAD軟件用戶的教師需求。

2.2工程制圖教育的基礎(chǔ)模型庫建設(shè)和擴(kuò)展

不同教師、教育對象和教育內(nèi)容的多樣性和復(fù)雜性特征，為了滿足現(xiàn)代工程制圖教育的要求，共享平臺中的三維模型資源庫分為基礎(chǔ)模型庫、擴(kuò)展模型庫和用戶模型庫3種。三維模型資源庫結(jié)構(gòu)如圖2所示。擴(kuò)展模型庫是指教師根據(jù)自己的教育、教育班的學(xué)生和不同專業(yè)的特點(diǎn)和要求，利用平臺提供的快速建設(shè)和擴(kuò)展工具，根據(jù)需要適時(shí)擴(kuò)展和調(diào)整基礎(chǔ)庫。用戶模型庫是平臺各用戶實(shí)時(shí)上傳交流而實(shí)時(shí)上傳到平臺的豐富的三維模型資源，也是三維模型資源庫的有效擴(kuò)展。學(xué)生在校園網(wǎng)上打開瀏覽器，可以從各個(gè)角度觀察和控制三維模型，對模型進(jìn)行評論和交流，有效提高學(xué)生積極學(xué)習(xí)的積極性，實(shí)現(xiàn)模型資源的高度共享，擴(kuò)大學(xué)生知識面，達(dá)到提高教育質(zhì)量的目的。

3工程制圖教學(xué)中的應(yīng)用實(shí)踐

Webb三維模型共享平臺是針對應(yīng)用于工程制圖教學(xué)中的大量三維模型資源開發(fā)的，集用戶在線應(yīng)用和在線管理于一體。教學(xué)是教師和學(xué)生共同參與的過程，Web3D模型共享平臺在工程制圖教學(xué)中的應(yīng)用如圖3所示。(1)教師必須作為教師登錄系統(tǒng)訪問主頁和系統(tǒng)管理頁面。在課堂教學(xué)中，教師通過上門系統(tǒng)瀏覽現(xiàn)有的三維模式輔助教學(xué)，通過加強(qiáng)學(xué)生對各種圖形的感性認(rèn)識，提高課堂理論教學(xué)效果；利用平臺提供的在線參數(shù)驅(qū)動設(shè)計(jì)功能，通過改變模式尺寸，更形象地展示圖形的變化情況，如通過在線改變圓柱直徑大小，展示雙正交圓柱或圓柱與圓錐正交相貫通的趨勢；利用平臺提供的快速建庫和擴(kuò)展工具，調(diào)整和擴(kuò)展基礎(chǔ)庫中的模型，滿足教師自身教學(xué)的特殊需求。這些擴(kuò)展模型可以是任何三維CAD軟件制作的模型，與基礎(chǔ)倉庫的模型一樣被教師和學(xué)生看到，可以進(jìn)行參數(shù)化的再設(shè)計(jì)。(2)學(xué)生作為學(xué)生登錄系統(tǒng)訪問主頁，根據(jù)自己的需要選擇相應(yīng)的鏈接，進(jìn)入三維模型的預(yù)覽和參數(shù)化設(shè)計(jì)頁面，實(shí)現(xiàn)模型的觀看和操作。另一方面，復(fù)習(xí)和補(bǔ)充課堂知識更重要的是，通過查看練習(xí)題模型庫，能夠及時(shí)校正練習(xí)的正確性，彌補(bǔ)教師不能及時(shí)指導(dǎo)的缺陷，有效提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和效率。

4結(jié)束語

這種利用資源共享、輔助教育、交流交流、師生共建等指導(dǎo)思想建立的Web3D模型共享平臺也可應(yīng)用于機(jī)械原理和機(jī)械設(shè)計(jì)等專業(yè)基礎(chǔ)課程教育。利用Web3D等網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，不受時(shí)間場所的限制，可以正確表現(xiàn)機(jī)械的形狀和結(jié)構(gòu)，展示機(jī)械的功能和原理，學(xué)生可以通過觀察和操作更全面、更深入地了解機(jī)械。網(wǎng)絡(luò)化三維模型共享平臺是順應(yīng)信息技術(shù)快速發(fā)展的產(chǎn)物，是計(jì)算機(jī)輔助教育的工具之一。對加強(qiáng)工科類學(xué)生學(xué)習(xí)專業(yè)基礎(chǔ)課程興趣，提高教學(xué)效果，促進(jìn)專業(yè)基礎(chǔ)課程教學(xué)改革起著重要作用。