增強現實（AR）技術在現地教學中的應用研究

張瑞 衛小強

摘 要 隨著物聯網技術發展，增強現實技術逐漸出現在現實生活中。而在傳統現地教學過程中，裝備使用費用居高不下與氣候制約效應明顯的雙重壓力，使得增強現實技術首先應用在現地教學中成為可能。盡管尚未實際運用，但增強現實技術的發展前景以及其在未來現地教學過程中的應用優勢，將為進一步探索其使用方法提供研究動力。

關鍵詞 AR技術；現地教學；訓練場地

當前，中國制造正在向中國創造邁進。而創新正像一根杠桿，以極大的比值撬動著現代科技的發展。傳統的現地教學，受困于裝備使用費用高昂、天氣制約效應明顯等因素，已無法滿足持續集約發展和學員技能訓練的雙重要求。因而，伴隨物聯網和顯示技術的迅猛發展，增強現實技術將促使傳統的現地教學進行一次徹底的改造。

1 AR技術簡介

增強現實（Augmented Reality，簡稱AR），是通過計算機模擬仿真現實空間內一段時空內無法感知到的信息（視覺信息、聽覺信息、嗅覺信息和觸覺信息等）再疊加到當前世界，從而使人們能夠獲得超越現實的感知體驗。其中，視覺信息是引起沉浸感的關鍵。當學員佩戴上設備時，設備的位置信息便會在物聯網中被精確的感知，服務器就會迅速的進行相應運算，將精確的3D圖像實時傳到設備中，并與現實訓練場地相互疊加，使學員產生沉浸感。AR技術是仿真技術、圖像處理技術、顯示技術、物聯網技術的綜合運用，是一種由物聯網技術發展帶動產生的一種仿真系統。所以，AR技術融入現地教學，能夠使用不同的場景疊加，并控制生成疊加到地形地貌上的虛擬武器裝備及虛擬構筑物，從而達到相應的教學目的，也就是控制學員看到的環境中的非現實場景[1]。

2 AR技術的優勢

2.1 最直觀的教學方式

傳統的口述式情況設置很容易囿于語言描述的準確性而使學員產生理解的偏差，AR技術的應用，學員可以通過自身的觀察，對訓練場中的各種要素進行感知，從而做出自己的情況判斷。學員應用AR技術能夠更準確的理解當前所設置的場景，也就能更好的感知未來戰場環境。

2.2 最有效的訓練平臺

AR技術所產生的是一個支持實時交互的訓練平臺。教學過程中，讓學員身處同一環境感受不同的訓練場景，并支持實時的戰場環境設置、不同方案調整。與此同時，AR技術可以提供場景交互功能，為學員展示個人戰場指揮意圖提供了交互平臺，從而提高訓練的效益。

2.3 最便捷的沙盤模型

AR技術提供場景展示功能的同時，也可以完成場景設計的功能。在教學訓練中，可以以視覺信息展示教學設計的想法。譬如，開展現地教學前，需要對整個訓練場地進行詳盡的了解勘察和功能使用的設計。在以往需要通過很多專業描述，才能將完成功能設計。但是，這些功能的設計過程在AR技術的支持下，變成了搭積木一樣簡單的工作，極大地提高了場地功能設計的效率。

2.4 最先進的訓練手段

在過去的教學過程中，普遍的方法是學員制作沙盤模型，口述指揮意圖。然而受沙盤大小比例限制，學員往往只能進行簡單的描述展示自己的意圖。既無法感受真實的空間，也不能用正常的視角描述想法。而AR技術解脫了這些束縛，能夠讓學員在訓練場現地排兵布陣的同時，又不損耗裝備動用費用，并且節省了大量的協同時間。

總之，與傳統的現地教學相比，AR技術參與的教學過程將具有顯而易見的優點。使得學員同一訓練場中能夠感受到不同戰場情景的切換，在增強教學效果和提高訓練效率的同時，節省了裝備的動用費用[2]。

3 AR技術與現地教學結合的必然性

3.1 傳統現地教學方案的缺陷

現地教學作為一種比較特殊的教學方式，應該能夠展現教員的教學構想，使學員能夠充分理解構想。當前現地教學的過程是口述情況、轉場、下達任務、構思個人方案等。根據教員的引導，最終獲得對訓練場地和武器裝備運用的一個充分結合。雖然這種教學構想可以展示教員的教學思路，但受天氣情況、場地情況以及裝備動用費用等制約，這種方式又極大地限制了教員的創造力和想象力。

3.2 AR技術在現地教學中的優勢

通過增強技術，教員在充分了解和熟悉現有場地的布局和細節的基礎上，對其進行充分的分析和功能設計。通過不同的功能場景設計，有效激發現地教學的場地使用潛力和教員的教學設計能力。而且，對于不同的訓練對象可以提供不同的場景，使學員在同一場景中進行不同科目的訓練，也將極大的提高學員的學習熱情。所以，AR技術在現地教學中的應用將成為一個必然的趨勢。

4 結束語

在現地教學的過程中，AR技術的應用具有重要的現實意義。針對現地教學而言，創新、變化、直觀是教學設計的核心問題。AR技術恰恰是解決這些核心問題的最有力的武器。同時，AR技術也將為現地教學過程中教員與學員之間構建一個非常便捷的展示溝通平臺。此外，AR技術的應用也將徹底改變傳統的現地教學模式，從而翻開現地教學的新的一頁。

參考文獻

[1] 張運超，陳靖，王涌天，等.基于移動增強現實的智慧城市導覽[J].計算機研究與發展，2014，51（02）：302-310.

[2] 王涌天，劉越，胡曉明.戶外增強現實系統關鍵技術及其應用的研究[J].系統仿真學報，2003，15（03）：329-333.