AR技术应用于初中地理教学的探索与研究

张道婷　王泽华　张婷

摘  要：将前沿的AR技术与初中地理教学相结合，针对地理书中主要的地形、地势、板块、山脉等平面图制作出一款软件，将增强现实技术运用到教学实践之中，使课堂的教学更加立体，就能让学生在屏幕上感受到现实世界与虚拟世界融合，创建合适的学习环境，以提高他们的学习兴趣，让他们积极主动地参与到发现地理、学习地理当中。

关键词：AR技术  地理  Unity  3D

中图分类号：G633.55                              文献标识码：A                         文章编号：1672-3791（2019）03（c）-0102-02

1  AR技术和Unity 3D简介

1.1 增强现实技术简介与发展

增强现实是在虚拟现实的发展过程中应运而生的，它的诞生一方面是体现了时代的发展，另一方面是为了弥补虚拟现实完全脱离现实而呈现的不足。增强现实（Augmented Reality，简称AR），它是一种将真实世界信息和虚拟世界信息“无缝”集成的新技术。计算机图形学之父和增强现实之父萨瑟兰开发出了第一套增强现实系统，是人类实现的第一个AR设备;2001，Kooper和MacIntyre开发出第一个可扫描一切的AR浏览器;2012年，谷歌宣布开发Project Glass增强现实眼镜项目，并可正式在网上订购。增强现实的应用领域非常广泛，教育医疗、影视媒体、游戏娱乐、旅游展览、工业航天等多个领域都有所应用。

1.2 Unity 3D简介

Unity 3D是由Unity Technologies开发的多平台的综合型游戏开发工具，是一个全面整合的专业游戏引擎。Unity 3D具有广阔的发展前景：软件具有通用性、操作规范、高效的开发速度、多平台的支持，以及多种编程语言兼容;Unity 3D性能卓越，可视化的编程界面、高效脚本编辑，方便完成各种开发工作开发效率出类拔萃，极具性价比优势;Unity 3D支持大部分3D模型，骨骼和动画直接导入，贴图材质自动转换为可兼容的格式;Unity 3D支持从单机应用到大型多人联网游戏开发。目前Unity 3D全球游戏开发使用占有率已超过10%，Unity 3D引擎占据全功能游戏引擎市场45%的份额。

2  开发过程

2.1 准备

在制作軟件之前，小组成员要针对每人所擅长的方向进行分工，以便于后期工作的有效进行，其中包括模型搭建、UI设计、代码等方面;小组制定合理的时间表并严格执行，其中包括项目完成进度、定期开会总结、组内成员讨论等。

2.2 收集信息，整理资料

首先对初一初二的学生进行问卷调查，了解学生对于地理这门课程的态度以及学科成绩，作为该软件开发的实际基础;其次对初中地理课本中的知识点进行收集及统计，找到具有针对性的知识点，把书中可扫描内容整理成图册，以便后续使用;然后将书中可做模型进行统计，找到对学习需要重要的模型，合理地策划方案，提前安排模型的展示方式、制作、贴图、动画等内容，以便于对模型制作的进度以及模型的真实度进行把控;最后，将所有内容整理成文字资料，以方便后续工作的进行。

2.3 制作模型

根据制定好的方案利用3D MAX三维制作软件进行模型的搭建，依据模型在真实世界中的尺寸比例来搭建模型，使用合适的贴图及动画，使模型展示能让学生对地理产生兴趣，对知识点深度理解。模型制作过程中要不断以Unity 3D可支持的格式导出，并导入进Unity 3D中进行调试，防止模型的比例、位置、贴图、动画出现不可控、不理想的状态。模型完成后导出为FBX模式。

2.4 设计UI

UI设计主要分为软件logo、切换界面、按钮图标三大部分，软件的logo采用了蓝紫色系，并展示出软件的特色及主题;为了使界面与软件的定位风格相适应，我们采用了蓝绿色为主颜色设计界面;根据学习类软件的需求将图标设计成简约的白色线性图标，简洁清晰，容易理解。

2.5 编写代码并测试程序

结合软件的功能编写代码并逐步优化。该软件的主要功能有登录系统、AR扫描、模型操作、知识点展示等。使用者需要先输入准确的账号和密码登录软件，针对书中的内容找到图册中对应的模型位置，对模型进行扫描得到相应的模型;触发模型操作按钮可以对模型执行移动、旋转、动画播放和暂停的命令;第一次点击模型可以看到模型所对应的小标记，第二次点击模型标记消失;触发知识点功能可以得到模型对应的完整知识点，以便使用者学习整理。程序完成后进行测试、修改和维护，测试各个界面、各个按钮是否达到了预期的要求，是否还有优化的需要，是否能够让使用者的有最舒适的用户享受。

2.6 发布程序

完成程序的测试确定程序的完整性和准确性以后将程序发布到各个平台上，以便于使用者对软件的下载和应用。初期，我们会将软件在中学进行推广使用，并对使用者进行回访，了解使用者的使用感受以及使用后的建议，根据收到的信息对程序及时修改优化，以达到使用者的最佳使用感;然后我们会继续增加模型的数量，对模型不断进行优化，达到极大化的真实性，让使用者能够感受到地理的魅力，产生学习地理的兴趣。未来我们将会拓展模型量和知识点，在条件允许的情况下可以和学校合作，使软件成为教学工具，拓展教师端、学生端一起运用，使地理教学变得生动有趣，更加便利。

3  结语

现阶段国内的教师对学生进行近乎“填鸭式”的教育，通过讲解枯燥的文字、图片给学生传播知识，这样的教学方式单调，尤其对于在学习方面不那么有天赋的学生来说不易理解，教学效果并不理想。地理老师在讲台上激情澎湃地讲着，学生在座位上绞尽脑汁去想象那个场景的发生过程，这个想象过程是很痛苦的，如果可以直观地看到变化过程，学生还会觉得痛苦吗？AR技术应用到初中地理可以加深学习者对于学习内容的理解，将文字、图片、视频、动画等一系列技术手段融合到地理学习当中，给学习者提供动手操作的机会，提供维持学习者学习动机的外部激励。让学习地理变成一种娱乐，一种提供给学习者同时使用多种感官如眼、耳、手相结合的全方位式的互动体验。

参考文献

[1] 曾妮丽.基于Unity和Maya的虚拟实验室设计与实现[J].电脑编程技巧与维护，2015（22）：82-84.

[2] 季静宇.AR技术在初中地理教学中的应用——以“等高线地形图”为例[J].地理教育，2018（4）：51-52.