基于AR技術的通信行業信息系統用戶教育模式

文/戴越 李靜

（1.中國移動通信集團云南有限公司 云南省昆明市 650000）

（2.昆明長水國際機場 云南省昆明市 650000）

1 前言

增強現實技術（Augmented Reality，簡稱AR），也叫混合現實，是一種在最近幾年得到充分發展和特別關注的技術，它能夠將虛擬的數字化信息與真實生活中的信息相結合，從而讓用戶體驗到在真實世界中的時間空間中，難以直接體驗到的信息（例如圖像信息、聲音信息、味覺信息等）。AR技術通過電腦技術，模擬仿真后將信息提供用戶，讓用戶感官可以感知到這些虛擬的信息疊加在真實的信息之上，從而實現超越現實的感官體驗。因為AR技術在用戶感知方面獨特效果，在教育領域，已有了較多的AR技術實踐成功經驗[1]。虛擬學習環境就是指基于AR技術的教學方法，它的理論基礎揭示了學習是刺激—反應（S-R）聯結公式，刺激引發反應從而完成學習。在AR技術提供的學習模式中，學習者與環境互動，并且得到快速的反饋結果，再根據反饋結果引發下一步的操作，形成知識和反應的鏈接關系[2]。從已有的AR實踐成果來看，在教育界新技術已經體現出了良好的適應性和效能比。將AR技術應用于通信行業解決信息化系統管理問題，是一種突破性的研究。

2 通信行業信息系統管理現狀

通信行業信息化系統眾多，各系統由不同開發商進行開發，各系統采用的架構也各不相同。以用戶信息管理為例，各業務子系統均在自己架構下有著自己的用戶管理體系，存在用戶數據分散、規則與標準不一致、授權獨立、維護成本高以及安全審計等風險。隨著通信行業信息化的不斷發展，整體系統用戶群越來越龐大，公司內崗位分工越來越復雜，員工角色的權限劃分也越來越敏感，因用戶信息不準確導致的問題風險也越發突出。

2.1 信息化系統管理難點

通過抽樣調研統計，通信行業大部分系統都已經實現了IT固化的用戶管理機制。在信息保存、查詢、調度等方面表現均較好。主要的管理難點在于用戶信息本身在錄入系統時的準確度上。因為業務的多樣性，造成各系統擁有各自的用戶信息管理模塊，通常的用戶信息管理維護都主要通過人工錄入的方式進行。而人工處理，容易發生錯誤，導致信息不一致，從而影響了后續整個用戶信息的管理和使用。

2.2 AR技術運用于通信行業信息系統用戶教育的開發原則

傳統情況上，通信行業的系統管理員在解決用戶信息管理問題時，主要是從提高信息化系統的操作體驗、自動校驗、提升系統穩定性等技術手段入手，但是效果一般都比較差。經常是投入了較高的開發資源和實踐成本后，存在對實際提升不明顯或者根本沒有效果的情況。

導致通信行業信息化系統用戶管理困境的一個核心問題，其實出在了使用者本身對業務管理要求的不了解。而解決這個問題最好的辦法是能夠更有效的教育使用者本身，快速提高使用者對管理規則的理解，從而從根本上提升用戶信息管理的水平。

AR技術是突破目前困局的有力方法。基于AR技術的特點[3]，本文提出了可應用于通信行業信息化系統的AR教育模式基礎理論和開發模式。

3 基于AR技術的通信行業信息系統教育模式基礎理論

3.1 情景認知原則

情景認知既感情與景色。在漢語詞典的基本釋義是：在一定時間內各種情況的相對的或結合的境況。而情景學習，在教育界并不陌生，甚至是一種主流的教育界學習方式。它是由美國加利福尼亞大學的讓·萊夫（Jean Lave）教授于1990年前后提出的一種學習方式[4]。情境學習的理論基礎，就是把學習定義為是基于差異資源的一種社會中的實踐，不僅限于個體意義的建構[5]。

情景學習是把學習者在學習過程中，自然的融合知識學習和自我意識的過程。主要的學習目標集中在學習身份和角色含義，將生活中的經驗與知識認知緊密結合，讓學習者體驗到學以致用的學習感知。由此，突破了傳統的書本式學習中的去自我、輕情景的難點。要求學習和使用必須緊密結合，而不是分布在不同的時間和空間。

3.2 視覺傳達原則

在信息化系統的使用過程中，使用者多數都是通過視覺來接收和分辨信息的。根據心理學測定結果，進入人類大腦的信息約有85%來自眼睛，有10%來自耳朵，其余5%來自人的其他器官[6]。因此，提升信息化系統教育（傳遞信息）能力，主要的傳達信息途徑就是視覺感官，要把視覺傳達的規律作為一個重要的設計原則。

確保視覺傳達的有效性，設計中應考慮的因素：一是符合用戶習慣，即人本化設計。視覺的傳達應符合用戶使用的習慣和人類身體的本能，如閱讀習慣是從上而下，從左而右。二是必須是美觀的。符合用戶審美觀點的設計才能讓用戶更有效的接收需要表達的含義。三是耦合周邊條件，每一種設計不能獨立的存在，必須要充分考慮到用戶特征、業務特點和使用場景等各種因素。

3.3 構建主義原則

構建主義的學習觀認為，學習對于學生，是一個自我構建知識的過程。學生在學習中應該主動的去追尋和構建知識，而不是依賴于被動的接受知識。學生對于接受的外部信息，要根據自己的經驗、特點進行主動的選擇、優化和加工，最終形成一套適合自己認知的個人知識，或者通常稱為“成為自己的理解”。

構建主義的教學觀認為，教育者提供的教學，應是一個因材施教的過程。教學對于教育者，應該要考慮學生自身的知識經驗，而不是簡單直接的把知識填鴨式的輸出給學生。正確的教學方式應該基于學生原有的知識經驗，把新知識作為原有知識的發散點，引導學生基于自己的知識經驗，主動去學習和建構新的知識經驗。教學過程中，需要注重知識的轉換過程，既需要教師和學生、學生與學生之間，能夠針對問題進行探索，在探索中共同交流、學習，從而實現知識的轉換。

信息化系統中，把使用者劃分為學習者，而AR教育模塊則成為成為了教育者。用戶是是知識意義的主動建構者，AR教育模塊則在用戶學習的過程中，主要起到組織、幫助、指導和加強的作用。系統所提供的提示是用戶主動建構意義的對象；功能設計是用來創設情境、進行人機協作式學習和對話交流。最終目的是鼓勵用戶自主學習，自主研究，從而打破傳統的系統與用戶之間的關系。

4 基于AR技術的通信行業信息系統用戶教育的開發模式

4.1 開發工具

目前通信行業普遍在推行降本增效的理念，同時也在強調自主研發和核心能力掌控。因此通信行業內部自行研發AR教育模塊是必選模式。但目前AR核心技術門檻較高，而通信行業普遍的IT研發能力尚較初級，因此選用成熟的，輕量級的AR制作工具進行開發制作，是符合通信行業現狀的開發模式。

輕量級AR制作工具是指不需要開發者具有編程基礎，開發時不需要接觸AR技術的核心代碼，只需要進行簡單的編程，甚至界面內進行圖形化的拖拉、設置等操作，就能夠完成AR作品的制作工具[7]。這些工具一般由成熟的AR業內開發人員設計和開發功能核心。工具所能提供的能力范圍根據其版本和開發者的設計而定，一般可以滿足絕大多數的AR使用場景。現今國內外有大量可用的AR開源庫和軟件開發工具包（Software Development Kit，簡稱SDK）。如國外開發的AR開發平臺如蘋果公司的ARkit，谷歌公司的 Tango；國內開發的AR開發平臺，如免的EasyAR、HiAR，騰訊公司的QQ-AR等，都可以為通信行業的AR開發人員提供簡便開發途徑。

4.2 設計策略

根據通信行業信息化系統的業務環節和從業人員情況，本文提出了功能設計策略，更好的契合AR教育模塊的使用場景。

4.2.1 以自主探索為主的主動式學習模式

AR教學模塊功能設計時，應去預估用戶行為。在功能開發時，注重情景的設計，控制用戶行為，引導用戶主動參與。利用AR技術，讓用戶通過明顯的指示，實際操作。在做中學習，在做中獲得知識，在做中加深記憶，從而獲得更好的用戶引導和教育效果。

4.2.2 以手機平臺為載體的移動式支撐模式

AR技術需要一個載體作為用戶的使用媒介。在目前的手機終端高速發展的時代背景中，手機終端作為一個通用普遍，且幾乎覆蓋所有人群的平臺，非常適合作為AR教學模塊的載體[8]。手機平臺主要的操作系統為谷歌公司推出的安卓以及蘋果公司的IOS系統，都是成熟可靠的手機端操作系統，基于此的軟件開發已經得到大量的實踐應用，行業內有大量的技術積累，降低了技術門檻，有益于AR技術的開發落地。

4.2.3 以視覺演示為主的演示式引導模式

AR技術具備真實世界與虛擬信息的集成、實時交互、在三維尺度空間中添加虛擬對象的特點。在信息化系統用戶教育引導中應有效發揮。AR教學模塊可以采用投屏、界面效果增強等方式，將系統的使用規則和操作方法，展現成演示式的引導，包括但不限于三維模型、圖片、視頻、文字，在此基礎上在加入動態交互元素，使用戶的交互感和沉浸感更強。

5 結語

目前，相比于傳統信息化系統中實現的用戶教育和引導方式，AR技術的應用可以突破性的提升用戶自主學習的能力，降低信息化系統的學習使用成本，提升用戶感知和信息化支撐水平，解決目前存在的信息化系統管理困境。但是在通信行業公司中，對AR技術的技術積累和概念推廣水平都較低。特別是對于信息化系統的管理員和規劃人員，仍局限于傳統的技術框架和支撐認知，自主開發AR相關技術的困難較大，門檻較高。在行業內，AR技術也仍然屬于前沿技術，成熟可用，特別是開源免費的資源較少，且受兼容性、網絡限制等原因較難取得與使用，而且AR教育模塊屬于增值服務，難以直觀的對比經濟效益和管理效益。不過得益于其推廣成功后的理想效果預估，AR教育模塊的建立仍或將成為通信行業信息化系統未來發展的熱點。