隨著技術(shù)的發(fā)展，教育智能硬件也出現(xiàn)在了我們的生活場(chǎng)景中，智能硬件的使用更是大大提升了教學(xué)效率。在這篇文章里，作者就對(duì)智能紙筆互動(dòng)這一技術(shù)進(jìn)行了背景分析、需求場(chǎng)景拆解、產(chǎn)品架構(gòu)拆解等。一起來(lái)看看作者的解讀。

一、概述

“教育智能硬件”的本質(zhì)是教學(xué)介質(zhì)的革新升級(jí)，傳統(tǒng)的教育場(chǎng)景，在師生之間充當(dāng)教學(xué)介質(zhì)的主要是黑板、書(shū)、本三類(lèi)，“黑板”主要作為老師的展示介質(zhì)，“書(shū)”主要作為知識(shí)內(nèi)容的載體，“本”主要作為學(xué)生練習(xí)的介質(zhì)。

現(xiàn)有教育智能硬件基本上是對(duì)這三類(lèi)教學(xué)介質(zhì)的革新升級(jí)，其價(jià)值路徑首先體現(xiàn)在教學(xué)介質(zhì)的升級(jí)，其次是教學(xué)資源的整合，最后是教學(xué)效率的提升。

舉例說(shuō)明，如交互白板首先是黑板的數(shù)字化升級(jí)，其次是課件、教學(xué)工具的資源整合，最后是對(duì)師生課堂互動(dòng)效率的提升。

二、行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)——技術(shù)驅(qū)動(dòng)

從技術(shù)發(fā)展推力來(lái)看，在硬實(shí)力方面，我國(guó)是電子元器件第一大生產(chǎn)國(guó)，有著較為完整的電子元器件工業(yè)體系，基本可以覆蓋現(xiàn)有的市場(chǎng)需求，同時(shí)，5G、OCR識(shí)別等技術(shù)的發(fā)展，也有助于智能硬件的普及和使用體驗(yàn)的提升。

在軟實(shí)力方面，在近兩年技術(shù)公司的軟件研發(fā)能力也進(jìn)一步提升，直播錄播、答疑平臺(tái)、學(xué)習(xí)工具等教育軟件層出不窮。

從技術(shù)發(fā)展需求來(lái)看，物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展需要各個(gè)領(lǐng)域智能硬件的交互和協(xié)作，同時(shí)教育的數(shù)字化轉(zhuǎn)型除需要數(shù)字化資源以外，學(xué)生高頻使用的學(xué)習(xí)設(shè)備、文具教輔等都呈現(xiàn)數(shù)字化的發(fā)展趨勢(shì)，其形態(tài)也多體現(xiàn)為教育智能硬件。

三、產(chǎn)業(yè)鏈——成熟

教育智能硬件的上游主要為基礎(chǔ)的軟硬件供應(yīng)商，其中硬件相關(guān)的廠商主要由元器件、中間件供應(yīng)商以及代工廠商組成，他們向中游硬件終端廠商提供原材料采購(gòu)、產(chǎn)品生產(chǎn)等服務(wù)；軟件相關(guān)的廠商主要為向中游提供通信、云計(jì)算、AI以及大數(shù)據(jù)等技術(shù)的服務(wù)商。中游為教育智能硬件的品牌商，當(dāng)前的主流品類(lèi)多服務(wù)于學(xué)前幼兒與中小學(xué)生。在下游銷(xiāo)售環(huán)節(jié)，教育智能硬件布局全渠道營(yíng)銷(xiāo)，通過(guò)直銷(xiāo)和經(jīng)銷(xiāo)滲透線下賣(mài)場(chǎng)，借助直播和社交創(chuàng)新線上電商。

四、智能手寫(xiě)筆——發(fā)展形勢(shì)

智能手寫(xiě)筆主要指面向?qū)W生群體，通過(guò)點(diǎn)陣、電磁等技術(shù)，對(duì)普通紙張上的書(shū)寫(xiě)痕跡進(jìn)行信息采集的智能筆。點(diǎn)陣筆和電磁筆分別通過(guò)暗碼識(shí)別和電磁感應(yīng)等技術(shù)實(shí)現(xiàn)筆跡數(shù)據(jù)的高效、實(shí)時(shí)采集，具有不改變自然書(shū)寫(xiě)習(xí)慣、視力保護(hù)、常態(tài)化數(shù)據(jù)采集、應(yīng)用場(chǎng)景豐富等諸多優(yōu)勢(shì)。隨著OCR識(shí)別技術(shù)、點(diǎn)陣鋪碼技術(shù)的成熟，教輔、作業(yè)鋪碼成本、智能筆制造成本的進(jìn)一步降低，更大范圍的規(guī)模化應(yīng)用將成為可能。

五、智能手寫(xiě)筆——獨(dú)特優(yōu)勢(shì)

• 傳統(tǒng)紙筆的數(shù)字化升級(jí)、不改變?cè)紩?shū)寫(xiě)習(xí)慣、不依賴(lài)屏幕能夠保護(hù)視力
• 師生實(shí)時(shí)互動(dòng)，數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)存儲(chǔ)、筆記還原、高效便捷
• 精細(xì)化筆記采集、可對(duì)數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、美術(shù)等提供利好體驗(yàn)
• 提供常態(tài)化、大規(guī)模、無(wú)感化數(shù)據(jù)采集
• 課堂教學(xué)互動(dòng)、智慧作業(yè)、智慧測(cè)驗(yàn)、自主學(xué)習(xí)、書(shū)法等應(yīng)用場(chǎng)景
• 智慧紙筆解決了數(shù)據(jù)采集和交互的問(wèn)題，一定程度上解決了傳統(tǒng)書(shū)寫(xiě)無(wú)法實(shí)時(shí)交互數(shù)字的問(wèn)題、搭配教室大屏等能有更好的顯示和交互效果

六、需求特點(diǎn)及場(chǎng)景

在學(xué)習(xí)方面的諸多痛點(diǎn)是對(duì)教育智能硬件需求上升的驅(qū)動(dòng)力之一：

1. 上網(wǎng)課時(shí)注意力不集中、長(zhǎng)時(shí)間看電子產(chǎn)品、習(xí)慣不好；
2. 寫(xiě)作業(yè)、預(yù)習(xí)、復(fù)習(xí)時(shí)學(xué)習(xí)效率不高、姿勢(shì)習(xí)慣不好；
3. 整理錯(cuò)題時(shí)對(duì)錯(cuò)題相關(guān)知識(shí)點(diǎn)掌握不足、無(wú)法有效歸納；
4. 課上互動(dòng)效果差，無(wú)法向老師反饋實(shí)際學(xué)習(xí)效果。

自主學(xué)習(xí)場(chǎng)景：提升學(xué)習(xí)準(zhǔn)確性、積極性、合理性，形成良好學(xué)習(xí)生活習(xí)慣是重點(diǎn)需求，學(xué)生平板、點(diǎn)讀筆、點(diǎn)陣筆、電磁筆等多品類(lèi)相互配合，可為孩子提供全方位的幫助。

智慧作業(yè)場(chǎng)景：科學(xué)布置、有效監(jiān)督、提升效率、精準(zhǔn)講解是核心需求，在留、寫(xiě)、批、講作業(yè)的不同環(huán)節(jié)中，紙筆書(shū)寫(xiě)、掃描儀、錯(cuò)題打印機(jī)等各自發(fā)揮作用。

教學(xué)互動(dòng)場(chǎng)景：線下追求“錦上添花”，線上期望還原傳統(tǒng)場(chǎng)景。教育智能硬件作為終端主要解決信息配供需 展示、直播上課問(wèn)題，教學(xué)互動(dòng)的核心仍在于豐富的軟件應(yīng)用工具。

七、介質(zhì)聯(lián)通——紙筆互動(dòng)

1）介質(zhì)聯(lián)通下的動(dòng)態(tài)認(rèn)知

廣義教學(xué)反饋：板書(shū)·筆記·隨堂測(cè)·作業(yè)·單元測(cè)，不過(guò)分區(qū)分場(chǎng)景，系統(tǒng)能夠自動(dòng)識(shí)別場(chǎng)景及角色，高維版面擊穿應(yīng)用·滾動(dòng)代價(jià)最小。

教學(xué)邏輯：紙筆獨(dú)立邏輯+屏幕獨(dú)立邏輯。

2）介質(zhì)聯(lián)通交互教學(xué)環(huán)境包括：

• 傳統(tǒng)黑板改造/觸控一體機(jī)/智能講臺(tái)
• 教材/目錄教輔/筆記本
• 點(diǎn)陣筆/導(dǎo)學(xué)棒+電磁筆&板，
• 智能手機(jī)+平板+家庭電視機(jī)

1. 介質(zhì)聯(lián)通·紙筆互動(dòng)·架構(gòu)設(shè)計(jì)

整體架構(gòu)通過(guò)對(duì)介質(zhì)連通技術(shù)以及基礎(chǔ)數(shù)據(jù)定義；分布式虛擬化指令系統(tǒng)子定義的指令模型標(biāo)準(zhǔn)和數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)表型以及數(shù)據(jù)標(biāo)簽、群組等形成數(shù)據(jù)核心，進(jìn)行聯(lián)通筆記、數(shù)據(jù)批改，頁(yè)群以及透明數(shù)據(jù)層等應(yīng)用數(shù)據(jù)提供應(yīng)用服務(wù)、最終以操作系統(tǒng)數(shù)據(jù)中臺(tái)的形式提供聯(lián)通筆記以及數(shù)據(jù)批改、版面交互的標(biāo)準(zhǔn)一共數(shù)據(jù)以及應(yīng)用服務(wù)。

2. 介質(zhì)聯(lián)通·紙筆互動(dòng)·指令架構(gòu)設(shè)計(jì)

多元化的調(diào)度層，作為整體結(jié)構(gòu)中最核心部分起著承上啟下橋梁的作用，其中根據(jù)指令層對(duì)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)和任務(wù)進(jìn)行調(diào)度和分配、虛擬機(jī)UI指令調(diào)度層起到關(guān)鍵核心部分之一、分布式任務(wù)調(diào)度系統(tǒng)主要根據(jù)定義的任務(wù)以及規(guī)則進(jìn)行對(duì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)層傳輸?shù)臄?shù)據(jù)調(diào)度分配，分配給指令層然后根據(jù)場(chǎng)景和算法模型進(jìn)行基礎(chǔ)處理，經(jīng)過(guò)增強(qiáng)服務(wù)系統(tǒng)不同的業(yè)務(wù)系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)服務(wù)層到數(shù)據(jù)中臺(tái)進(jìn)行業(yè)務(wù)結(jié)合處理。

最后通過(guò)智能紙筆互動(dòng)可通過(guò)普通的紙、筆，可以讓使用者在不改變和影響原有書(shū)寫(xiě)形式和習(xí)慣的基礎(chǔ)上，將所思所想的內(nèi)容寫(xiě)出，同時(shí)，其所書(shū)寫(xiě)的內(nèi)容、過(guò)程和進(jìn)度實(shí)時(shí)顯示在大屏上，可以實(shí)現(xiàn)個(gè)人或不同組之間的分享&交流&點(diǎn)評(píng)。

其創(chuàng)新意義，不僅在于通過(guò)直接將手寫(xiě)的內(nèi)容數(shù)字化，并實(shí)時(shí)顯示和分享，將原來(lái)手寫(xiě)、拍照、上傳、識(shí)別、分享等環(huán)節(jié)自動(dòng)完全，完全隱去了技術(shù)操作環(huán)節(jié)，使人們更加專(zhuān)注于交流的思想、內(nèi)容，顯著提高了課堂交流互動(dòng)的效率和質(zhì)量，更在于實(shí)現(xiàn)了我們對(duì)于書(shū)寫(xiě)傳統(tǒng)的敬重和基于數(shù)字化的全面融合，打通了傳統(tǒng)的模擬化與未來(lái)數(shù)字化之間的阻隔。