基于AR技术的通信行业信息系统用户教育模式

文/戴越 李静

（1.中国移动通信集团云南有限公司 云南省昆明市 650000）

（2.昆明长水国际机场 云南省昆明市 650000）

1 前言

增强现实技术（Augmented Reality，简称AR），也叫混合现实，是一种在最近几年得到充分发展和特别关注的技术，它能够将虚拟的数字化信息与真实生活中的信息相结合，从而让用户体验到在真实世界中的时间空间中，难以直接体验到的信息（例如图像信息、声音信息、味觉信息等）。AR技术通过电脑技术，模拟仿真后将信息提供用户，让用户感官可以感知到这些虚拟的信息叠加在真实的信息之上，从而实现超越现实的感官体验。因为AR技术在用户感知方面独特效果，在教育领域，已有了较多的AR技术实践成功经验[1]。虚拟学习环境就是指基于AR技术的教学方法，它的理论基础揭示了学习是刺激—反应（S-R）联结公式，刺激引发反应从而完成学习。在AR技术提供的学习模式中，学习者与环境互动，并且得到快速的反馈结果，再根据反馈结果引发下一步的操作，形成知识和反应的链接关系[2]。从已有的AR实践成果来看，在教育界新技术已经体现出了良好的适应性和效能比。将AR技术应用于通信行业解决信息化系统管理问题，是一种突破性的研究。

2 通信行业信息系统管理现状

通信行业信息化系统众多，各系统由不同开发商进行开发，各系统采用的架构也各不相同。以用户信息管理为例，各业务子系统均在自己架构下有着自己的用户管理体系，存在用户数据分散、规则与标准不一致、授权独立、维护成本高以及安全审计等风险。随着通信行业信息化的不断发展，整体系统用户群越来越庞大，公司内岗位分工越来越复杂，员工角色的权限划分也越来越敏感，因用户信息不准确导致的问题风险也越发突出。

2.1 信息化系统管理难点

通过抽样调研统计，通信行业大部分系统都已经实现了IT固化的用户管理机制。在信息保存、查询、调度等方面表现均较好。主要的管理难点在于用户信息本身在录入系统时的准确度上。因为业务的多样性，造成各系统拥有各自的用户信息管理模块，通常的用户信息管理维护都主要通过人工录入的方式进行。而人工处理，容易发生错误，导致信息不一致，从而影响了后续整个用户信息的管理和使用。

2.2 AR技术运用于通信行业信息系统用户教育的开发原则

传统情况上，通信行业的系统管理员在解决用户信息管理问题时，主要是从提高信息化系统的操作体验、自动校验、提升系统稳定性等技术手段入手，但是效果一般都比较差。经常是投入了较高的开发资源和实践成本后，存在对实际提升不明显或者根本没有效果的情况。

导致通信行业信息化系统用户管理困境的一个核心问题，其实出在了使用者本身对业务管理要求的不了解。而解决这个问题最好的办法是能够更有效的教育使用者本身，快速提高使用者对管理规则的理解，从而从根本上提升用户信息管理的水平。

AR技术是突破目前困局的有力方法。基于AR技术的特点[3]，本文提出了可应用于通信行业信息化系统的AR教育模式基础理论和开发模式。

3 基于AR技术的通信行业信息系统教育模式基础理论

3.1 情景认知原则

情景认知既感情与景色。在汉语词典的基本释义是：在一定时间内各种情况的相对的或结合的境况。而情景学习，在教育界并不陌生，甚至是一种主流的教育界学习方式。它是由美国加利福尼亚大学的让·莱夫（Jean Lave）教授于1990年前后提出的一种学习方式[4]。情境学习的理论基础，就是把学习定义为是基于差异资源的一种社会中的实践，不仅限于个体意义的建构[5]。

情景学习是把学习者在学习过程中，自然的融合知识学习和自我意识的过程。主要的学习目标集中在学习身份和角色含义，将生活中的经验与知识认知紧密结合，让学习者体验到学以致用的学习感知。由此，突破了传统的书本式学习中的去自我、轻情景的难点。要求学习和使用必须紧密结合，而不是分布在不同的时间和空间。

3.2 视觉传达原则

在信息化系统的使用过程中，使用者多数都是通过视觉来接收和分辨信息的。根据心理学测定结果，进入人类大脑的信息约有85%来自眼睛，有10%来自耳朵，其余5%来自人的其他器官[6]。因此，提升信息化系统教育（传递信息）能力，主要的传达信息途径就是视觉感官，要把视觉传达的规律作为一个重要的设计原则。

确保视觉传达的有效性，设计中应考虑的因素：一是符合用户习惯，即人本化设计。视觉的传达应符合用户使用的习惯和人类身体的本能，如阅读习惯是从上而下，从左而右。二是必须是美观的。符合用户审美观点的设计才能让用户更有效的接收需要表达的含义。三是耦合周边条件，每一种设计不能独立的存在，必须要充分考虑到用户特征、业务特点和使用场景等各种因素。

3.3 构建主义原则

构建主义的学习观认为，学习对于学生，是一个自我构建知识的过程。学生在学习中应该主动的去追寻和构建知识，而不是依赖于被动的接受知识。学生对于接受的外部信息，要根据自己的经验、特点进行主动的选择、优化和加工，最终形成一套适合自己认知的个人知识，或者通常称为“成为自己的理解”。

构建主义的教学观认为，教育者提供的教学，应是一个因材施教的过程。教学对于教育者，应该要考虑学生自身的知识经验，而不是简单直接的把知识填鸭式的输出给学生。正确的教学方式应该基于学生原有的知识经验，把新知识作为原有知识的发散点，引导学生基于自己的知识经验，主动去学习和建构新的知识经验。教学过程中，需要注重知识的转换过程，既需要教师和学生、学生与学生之间，能够针对问题进行探索，在探索中共同交流、学习，从而实现知识的转换。

信息化系统中，把使用者划分为学习者，而AR教育模块则成为成为了教育者。用户是是知识意义的主动建构者，AR教育模块则在用户学习的过程中，主要起到组织、帮助、指导和加强的作用。系统所提供的提示是用户主动建构意义的对象；功能设计是用来创设情境、进行人机协作式学习和对话交流。最终目的是鼓励用户自主学习，自主研究，从而打破传统的系统与用户之间的关系。

4 基于AR技术的通信行业信息系统用户教育的开发模式

4.1 开发工具

目前通信行业普遍在推行降本增效的理念，同时也在强调自主研发和核心能力掌控。因此通信行业内部自行研发AR教育模块是必选模式。但目前AR核心技术门槛较高，而通信行业普遍的IT研发能力尚较初级，因此选用成熟的，轻量级的AR制作工具进行开发制作，是符合通信行业现状的开发模式。

轻量级AR制作工具是指不需要开发者具有编程基础，开发时不需要接触AR技术的核心代码，只需要进行简单的编程，甚至界面内进行图形化的拖拉、设置等操作，就能够完成AR作品的制作工具[7]。这些工具一般由成熟的AR业内开发人员设计和开发功能核心。工具所能提供的能力范围根据其版本和开发者的设计而定，一般可以满足绝大多数的AR使用场景。现今国内外有大量可用的AR开源库和软件开发工具包（Software Development Kit，简称SDK）。如国外开发的AR开发平台如苹果公司的ARkit，谷歌公司的 Tango；国内开发的AR开发平台，如免的EasyAR、HiAR，腾讯公司的QQ-AR等，都可以为通信行业的AR开发人员提供简便开发途径。

4.2 设计策略

根据通信行业信息化系统的业务环节和从业人员情况，本文提出了功能设计策略，更好的契合AR教育模块的使用场景。

4.2.1 以自主探索为主的主动式学习模式

AR教学模块功能设计时，应去预估用户行为。在功能开发时，注重情景的设计，控制用户行为，引导用户主动参与。利用AR技术，让用户通过明显的指示，实际操作。在做中学习，在做中获得知识，在做中加深记忆，从而获得更好的用户引导和教育效果。

4.2.2 以手机平台为载体的移动式支撑模式

AR技术需要一个载体作为用户的使用媒介。在目前的手机终端高速发展的时代背景中，手机终端作为一个通用普遍，且几乎覆盖所有人群的平台，非常适合作为AR教学模块的载体[8]。手机平台主要的操作系统为谷歌公司推出的安卓以及苹果公司的IOS系统，都是成熟可靠的手机端操作系统，基于此的软件开发已经得到大量的实践应用，行业内有大量的技术积累，降低了技术门槛，有益于AR技术的开发落地。

4.2.3 以视觉演示为主的演示式引导模式

AR技术具备真实世界与虚拟信息的集成、实时交互、在三维尺度空间中添加虚拟对象的特点。在信息化系统用户教育引导中应有效发挥。AR教学模块可以采用投屏、界面效果增强等方式，将系统的使用规则和操作方法，展现成演示式的引导，包括但不限于三维模型、图片、视频、文字，在此基础上在加入动态交互元素，使用户的交互感和沉浸感更强。

5 结语

目前，相比于传统信息化系统中实现的用户教育和引导方式，AR技术的应用可以突破性的提升用户自主学习的能力，降低信息化系统的学习使用成本，提升用户感知和信息化支撑水平，解决目前存在的信息化系统管理困境。但是在通信行业公司中，对AR技术的技术积累和概念推广水平都较低。特别是对于信息化系统的管理员和规划人员，仍局限于传统的技术框架和支撑认知，自主开发AR相关技术的困难较大，门槛较高。在行业内，AR技术也仍然属于前沿技术，成熟可用，特别是开源免费的资源较少，且受兼容性、网络限制等原因较难取得与使用，而且AR教育模块属于增值服务，难以直观的对比经济效益和管理效益。不过得益于其推广成功后的理想效果预估，AR教育模块的建立仍或将成为通信行业信息化系统未来发展的热点。