基于三維圖像技術(shù)的高校體育多媒體教學(xué)平臺設(shè)計

李軍林

（西安職業(yè)技術(shù)學(xué)院陜西西安710077）

三維圖像技術(shù)是現(xiàn)代先進的計算機展示技術(shù)之一，目前被廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)、軍事、教育等諸多領(lǐng)域。它借助于計算機相關(guān)軟件，通過采集制做“角本”，經(jīng)過建模、設(shè)定參數(shù)、渲染等系列技術(shù)環(huán)節(jié)，生成需要的具有高仿真性的、可隨意操作的三維畫面。

1 三維圖像技術(shù)應(yīng)用的意義

1）有助于建立正確的表象信號，提高教學(xué)效果

在傳統(tǒng)體育教學(xué)中，教師進行動作示范只能瞬間連續(xù)完成，無法在空中停頓或分解動作，技術(shù)細(xì)節(jié)展示不清，另外由于觀察時間和角度等問題，即使教師反復(fù)示范，學(xué)生在頭腦中仍難以形成清晰的動作結(jié)構(gòu)。

2）有助于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高教學(xué)效果

傳統(tǒng)體育教學(xué)往往以語言描述居多，即使使用一些掛圖、模型等直觀手段也顯得較為呆板。有研究表明：人們從語言獲得知識的記憶效率只占20%，而利用視覺加聽覺獲得知識的記憶效率高達(dá)70%。多媒體教學(xué)最大的優(yōu)點就是能給學(xué)生提供直觀的感受。利用多媒體課件可在短時間內(nèi)通過反復(fù)進行視覺刺激，強化記憶效果。更主要的是三維技術(shù)可全方位的剖析動作的細(xì)節(jié)和難點，化難為易，能夠加快學(xué)習(xí)進度，提高學(xué)習(xí)效率。

2 多媒體體育教學(xué)平臺的設(shè)計與制作

2.1 教學(xué)平臺的設(shè)計

開發(fā)及運行環(huán)境：本系統(tǒng)采用BS結(jié)構(gòu)，在.NET Framework3.5平臺上使用VS.NET2008開發(fā)工具進行開發(fā)，使用C#開發(fā)語言，數(shù)據(jù)庫使用SQL Server 2005數(shù)據(jù)庫平臺。服務(wù)器使用Windwos Server 2003 Standard Edition操作系統(tǒng)，系統(tǒng)運行于Internet信息服務(wù)器（IIS）只上，客戶端使用Microsoft Internet Exploer瀏覽器。

開發(fā)模式：在本系統(tǒng)的程序設(shè)計主要采用3層架構(gòu)的方式，如圖1所示，UI（User Interface）層的職責(zé)是數(shù)據(jù)的展現(xiàn)和采集，數(shù)據(jù)采集的結(jié)果通常以DAL提交給BLL層處理。BLL（Business Logic Layer）層的職責(zé)是按預(yù)定的業(yè)務(wù)邏輯處理UI層提交的請求。DAL（DataAccess Layer）層負(fù)責(zé)從數(shù)據(jù)庫中存取資源。

2.2 模塊設(shè)計

本系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)可用5個視圖、4層邏輯結(jié)構(gòu)表達(dá)，如圖2所示。

關(guān)鍵技術(shù)：大容量文件的上傳，需要在Web.config修改max RequetLength以修改最大文件傳輸上限，利用管道技術(shù)使服務(wù)器將數(shù)據(jù)文件分塊接受，避免出現(xiàn)服務(wù)器內(nèi)存不足的異常情況。

圖1 三層架構(gòu)Fig.1 Three layer architecture

圖2 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)圖Fig.2 The system structure diagram

圖3 應(yīng)用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖Fig.3 Application system structure diagram

圖4 系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)Fig.4 The topological structure of the network system

視屏數(shù)據(jù)傳送可采用Streaming技術(shù)，Streaming是一種數(shù)據(jù)傳送技術(shù)，它把客戶機收到的數(shù)據(jù)變成一個穩(wěn)定連續(xù)的流，源源不斷地送出，使用戶聽到的聲音或看到的圖象十分平穩(wěn)，而且用戶在整個文件送完之前就可以開始在屏幕上瀏覽文件。這在目前大多數(shù)用戶因接入瓶頸而不具備快速下載大型多媒體文件的情況下尤為重要。

3 三維教學(xué)課件的制作

三維圖像技術(shù)可以直觀立體地展示運動員的運動過程，可以量化運動員的動作細(xì)節(jié)。以背越式跳高項目為例介紹三維教學(xué)課件的制作流程。

以專業(yè)運動員在跳高比賽中的全程錄像為依據(jù)，首先完成“角本”工作。其次借助于計算機軟件計算出肢體在空間位置的坐標(biāo)參數(shù)、運動軌跡、關(guān)節(jié)角度等基本數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)借助計算機用3DMAX軟件，按照跳高技術(shù)動作中助跑、起跳、騰空、展體、落地等技術(shù)環(huán)節(jié)，分段逐幀制作成動作模型，然后將各段動作連接起來形成連續(xù)的動作，根據(jù)需要將其圖像任意調(diào)整示范角度、播放速度，再進行著色從而形成完整清晰、生動逼真的三維畫面。再根據(jù)教學(xué)需要，結(jié)合其他內(nèi)容制作成可用于教學(xué)訓(xùn)練的具有三維圖像技術(shù)的課件。

4 結(jié)束語

三維圖像技術(shù)的高校體育多媒體教學(xué)平臺由日常體育課教學(xué)模塊、課外體育自學(xué)模塊、基本體育知識模塊、資助鍛煉模塊構(gòu)成，采用三層架構(gòu)、分布式系統(tǒng)、管道技術(shù)、視頻Streaming數(shù)據(jù)傳輸和三維數(shù)據(jù)建模等技術(shù)，是集圖像、聲音、娛樂等多種元素于一身的現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)教育教學(xué)平臺，它多角度、多方位，細(xì)致的展示了各項體育技術(shù)動作，為學(xué)生提供豐富的體育理論與體育知識。解決了日常傳統(tǒng)體育教學(xué)中教師講解示范的方位、角度、細(xì)節(jié)、次數(shù)等的不足，大大改善了學(xué)生學(xué)習(xí)時間的局限性。有利于學(xué)生對于動作感知到認(rèn)知過程的形成。本平臺打破了以往體育教學(xué)的枯燥和單調(diào)的缺點，利于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動性，能進一步提高學(xué)習(xí)效率和促進教學(xué)質(zhì)量提高，促進學(xué)生心、智、體的和諧統(tǒng)一發(fā)展。

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