随着移动互联网的发展,i OS成为了当前最流行的移动开发平台之一,因此研究基于i OS平台的产品具有重要的意义。魔方作为一款益智性游戏,存在初学者学习门槛高,记忆公式繁重等特点。经调查发现,目前已有的魔方软件缺少面向魔方初学者的教学功能,系统易用性不足,无法有效拉近初学者与魔方的距离。为此,本文基于i Pad交互设备,采用Open GL ES实现了一款基于i OS的三维魔方教学软件,包括教学、求解两个核心功能模块以及竞速、用户管理,系统设置模块。系统涉及的核心问题有:三维建模、三维人机交互、教学专家系统。三维建模涉及的关键问题是魔方的逻辑模型表示以及模型数据的获取,综合考虑,系统最终采用了一维数组存储27个模型小块,用三维索引数组维护魔方变换后的状态,最后采用导入3D模型技术实现模型的加载,采用mesh对象存储顶点数据等主要信息。其次三维魔方人机交互涉及的关键技术主要包括三维拾取以及三维物体旋转,系统将基于射线拾取技术以及交叉检测的方法实现魔方的拾取,另外基于四元数法实现魔方的任意视角转换。最后教学专家系统通过采用以用户为中心的8355还原算法为核心规则,遵循匹配-选择-执行(match-select-action)的推理方法,循环直到还原完成状态;即,利用识别的魔方模式在规则库中确定可以匹配的规则,选择某个匹配的规则,执行此规则相应的规则动作。重复这一过程,直到某一状态(如没有更多的规则动作)。通过该过程指导用户完成魔法还原,实现魔方的教学性,另外考虑扩展性的问题,系统设计了知识库编辑规范,支持不同规则的编辑输入;魔方的求解功能也是采用专家系统作为求解核心。考虑到多用户管理的需要,设计了用户管理模块对用户信息进行管理。经测试表明:系统的教学性和易用性,性能能够得到满足,功能性需求可以得到满足,用户可以在经过学习后掌握还原魔方的方法,经过测试表明系统的稳定性可以满足用户需要。与同类产品比较,具备教学交互创新性的特点。