增強現(xiàn)實（AR）技術(shù)在現(xiàn)地教學中的應用研究

張瑞 衛(wèi)小強

摘 要 隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展，增強現(xiàn)實技術(shù)逐漸出現(xiàn)在現(xiàn)實生活中。而在傳統(tǒng)現(xiàn)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(xiàn)實技術(shù)首先應用在現(xiàn)地教學中成為可能。盡管尚未實際運用，但增強現(xiàn)實技術(shù)的發(fā)展前景以及其在未來現(xiàn)地教學過程中的應用優(yōu)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(shù)；現(xiàn)地教學；訓練場地

當前，中國制造正在向中國創(chuàng)造邁進。而創(chuàng)新正像一根杠桿，以極大的比值撬動著現(xiàn)代科技的發(fā)展。傳統(tǒng)的現(xiàn)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(xù)集約發(fā)展和學員技能訓練的雙重要求。因而，伴隨物聯(lián)網(wǎng)和顯示技術(shù)的迅猛發(fā)展，增強現(xiàn)實技術(shù)將促使傳統(tǒng)的現(xiàn)地教學進行一次徹底的改造。

1 AR技術(shù)簡介

增強現(xiàn)實（Augmented Reality，簡稱AR），是通過計算機模擬仿真現(xiàn)實空間內(nèi)一段時空內(nèi)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(xiàn)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(lián)網(wǎng)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(xiàn)實訓練場地相互疊加，使學員產(chǎn)生沉浸感。AR技術(shù)是仿真技術(shù)、圖像處理技術(shù)、顯示技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的綜合運用，是一種由物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展帶動產(chǎn)生的一種仿真系統(tǒng)。所以，AR技術(shù)融入現(xiàn)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(gòu)筑物，從而達到相應的教學目的，也就是控制學員看到的環(huán)境中的非現(xiàn)實場景[1]。

2 AR技術(shù)的優(yōu)勢

2.1 最直觀的教學方式

傳統(tǒng)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(chǎn)生理解的偏差，AR技術(shù)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(shù)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(zhàn)場環(huán)境。

2.2 最有效的訓練平臺

AR技術(shù)所產(chǎn)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(huán)境感受不同的訓練場景，并支持實時的戰(zhàn)場環(huán)境設置、不同方案調(diào)整。與此同時，AR技術(shù)可以提供場景交互功能，為學員展示個人戰(zhàn)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(shù)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(xiàn)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(yè)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(shù)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(shù)解脫了這些束縛，能夠讓學員在訓練場現(xiàn)地排兵布陣的同時，又不損耗裝備動用費用，并且節(jié)省了大量的協(xié)同時間。

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

3 AR技術(shù)與現(xiàn)地教學結(jié)合的必然性

3.1 傳統(tǒng)現(xiàn)地教學方案的缺陷

現(xiàn)地教學作為一種比較特殊的教學方式，應該能夠展現(xiàn)教員的教學構(gòu)想，使學員能夠充分理解構(gòu)想。當前現(xiàn)地教學的過程是口述情況、轉(zhuǎn)場、下達任務、構(gòu)思個人方案等。根據(jù)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(jié)合。雖然這種教學構(gòu)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(chuàng)造力和想象力。

3.2 AR技術(shù)在現(xiàn)地教學中的優(yōu)勢

通過增強技術(shù)，教員在充分了解和熟悉現(xiàn)有場地的布局和細節(jié)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(fā)現(xiàn)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(shù)在現(xiàn)地教學中的應用將成為一個必然的趨勢。

4 結(jié)束語

在現(xiàn)地教學的過程中，AR技術(shù)的應用具有重要的現(xiàn)實意義。針對現(xiàn)地教學而言，創(chuàng)新、變化、直觀是教學設計的核心問題。AR技術(shù)恰恰是解決這些核心問題的最有力的武器。同時，AR技術(shù)也將為現(xiàn)地教學過程中教員與學員之間構(gòu)建一個非常便捷的展示溝通平臺。此外，AR技術(shù)的應用也將徹底改變傳統(tǒng)的現(xiàn)地教學模式，從而翻開現(xiàn)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(xiàn)實的智慧城市導覽[J].計算機研究與發(fā)展，2014，51（02）：302-310.

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