AR技術應用于初中地理教學的探索與研究

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　　摘  要：將前沿的AR技術與初中地理教學相結合，針對地理書中主要的地形、地勢、板塊、山脈等平面圖制作出一款軟件，將增強現實技術運用到教學實踐之中，使課堂的教學更加立體，就能讓學生在屏幕上感受到現實世界與虛擬世界融合，創建合適的學習環境，以提高他們的學習興趣，讓他們積極主動地參與到發現地理、學習地理當中。
　　關鍵詞：AR技術  地理  Unity  3D
　　中圖分類號：G633.55                              文獻標識碼：A                         文章編號：1672-3791（2019）03（c）-0102-02
　　1  AR技術和Unity 3D簡介
　　1.1 增強現實技術簡介與發展
　　增強現實是在虛擬現實的發展過程中應運而生的，它的誕生一方面是體現了時代的發展，另一方面是為了彌補虛擬現實完全脫離現實而呈現的不足。增強現實（Augmented Reality，簡稱AR），它是一種將真實世界信息和虛擬世界信息“無縫”集成的新技術。計算機圖形學之父和增強現實之父薩瑟蘭開發出了第一套增強現實系統，是人類實現的第一個AR設備;2001，Kooper和MacIntyre開發出第一個可掃描一切的AR瀏覽器;2012年，谷歌宣布開發Project Glass增強現實眼鏡項目，并可正式在網上訂購。增強現實的應用領域非常廣泛，教育醫療、影視媒體、游戲娛樂、旅游展覽、工業航天等多個領域都有所應用。
　　1.2 Unity 3D簡介
　　Unity 3D是由Unity Technologies開發的多平臺的綜合型游戲開發工具，是一個全面整合的專業游戲引擎。Unity 3D具有廣闊的發展前景：軟件具有通用性、操作規范、高效的開發速度、多平臺的支持，以及多種編程語言兼容;Unity 3D性能卓越，可視化的編程界面、高效腳本編輯，方便完成各種開發工作開發效率出類拔萃，極具性價比優勢;Unity 3D支持大部分3D模型，骨骼和動畫直接導入，貼圖材質自動轉換為可兼容的格式;Unity 3D支持從單機應用到大型多人聯網游戲開發。目前Unity 3D全球游戲開發使用占有率已超過10%，Unity 3D引擎占據全功能游戲引擎市場45%的份額。
　　2  開發過程
　　2.1 準備
　　在制作軟件之前，小組成員要針對每人所擅長的方向進行分工，以便于后期工作的有效進行，其中包括模型搭建、UI設計、代碼等方面;小組制定合理的時間表并嚴格執行，其中包括項目完成進度、定期開會總結、組內成員討論等。
　　2.2 收集信息，整理資料
　　首先對初一初二的學生進行問卷調查，了解學生對于地理這門課程的態度以及學科成績，作為該軟件開發的實際基礎;其次對初中地理課本中的知識點進行收集及統計，找到具有針對性的知識點，把書中可掃描內容整理成圖冊，以便后續使用;然后將書中可做模型進行統計，找到對學習需要重要的模型，合理地策劃方案，提前安排模型的展示方式、制作、貼圖、動畫等內容，以便于對模型制作的進度以及模型的真實度進行把控;最后，將所有內容整理成文字資料，以方便后續工作的進行。
　　2.3 制作模型
　　根據制定好的方案利用3D MAX三維制作軟件進行模型的搭建，依據模型在真實世界中的尺寸比例來搭建模型，使用合適的貼圖及動畫，使模型展示能讓學生對地理產生興趣，對知識點深度理解。模型制作過程中要不斷以Unity 3D可支持的格式導出，并導入進Unity 3D中進行調試，防止模型的比例、位置、貼圖、動畫出現不可控、不理想的狀態。模型完成后導出為FBX模式。
　　2.4 設計UI
　　UI設計主要分為軟件logo、切換界面、按鈕圖標三大部分，軟件的logo采用了藍紫色系，并展示出軟件的特色及主題;為了使界面與軟件的定位風格相適應，我們采用了藍綠色為主顏色設計界面;根據學習類軟件的需求將圖標設計成簡約的白色線性圖標，簡潔清晰，容易理解。
　　2.5 編寫代碼并測試程序
　　結合軟件的功能編寫代碼并逐步優化。該軟件的主要功能有登錄系統、AR掃描、模型操作、知識點展示等。使用者需要先輸入準確的賬號和密碼登錄軟件，針對書中的內容找到圖冊中對應的模型位置，對模型進行掃描得到相應的模型;觸發模型操作按鈕可以對模型執行移動、旋轉、動畫播放和暫停的命令;第一次點擊模型可以看到模型所對應的小標記，第二次點擊模型標記消失;觸發知識點功能可以得到模型對應的完整知識點，以便使用者學習整理。程序完成后進行測試、修改和維護，測試各個界面、各個按鈕是否達到了預期的要求，是否還有優化的需要，是否能夠讓使用者的有最舒適的用戶享受。
　　2.6 發布程序
　　完成程序的測試確定程序的完整性和準確性以后將程序發布到各個平臺上，以便于使用者對軟件的下載和應用。初期，我們會將軟件在中學進行推廣使用，并對使用者進行回訪，了解使用者的使用感受以及使用后的建議，根據收到的信息對程序及時修改優化，以達到使用者的最佳使用感;然后我們會繼續增加模型的數量，對模型不斷進行優化，達到極大化的真實性，讓使用者能夠感受到地理的魅力，產生學習地理的興趣。未來我們將會拓展模型量和知識點，在條件允許的情況下可以和學校合作，使軟件成為教學工具，拓展教師端、學生端一起運用，使地理教學變得生動有趣，更加便利。
　　3  結語
　　現階段國內的教師對學生進行近乎“填鴨式”的教育，通過講解枯燥的文字、圖片給學生傳播知識，這樣的教學方式單調，尤其對于在學習方面不那么有天賦的學生來說不易理解，教學效果并不理想。地理老師在講臺上激情澎湃地講著，學生在座位上絞盡腦汁去想象那個場景的發生過程，這個想象過程是很痛苦的，如果可以直觀地看到變化過程，學生還會覺得痛苦嗎？AR技術應用到初中地理可以加深學習者對于學習內容的理解，將文字、圖片、視頻、動畫等一系列技術手段融合到地理學習當中，給學習者提供動手操作的機會，提供維持學習者學習動機的外部激勵。讓學習地理變成一種娛樂，一種提供給學習者同時使用多種感官如眼、耳、手相結合的全方位式的互動體驗。
　　參考文獻
　　[1] 曾妮麗.基于Unity和Maya的虛擬實驗室設計與實現[J].電腦編程技巧與維護，2015（22）：82-84.
　　[2] 季靜宇.AR技術在初中地理教學中的應用——以“等高線地形圖”為例[J].地理教育，2018（4）：51-52.
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