Holoboard敲开智慧教育元宇宙的大门

 

你是否幻想过这样的课堂？走进教室，老师通过大屏与学生互动；触控大屏，就能建立一个与现实世界对等的虚拟原子世界、宇宙太空；足不出户，学生通过大屏做游戏；身处教室却能在太空遨游、登上世界屋脊看雪山群峰和日出……

这听起来很酷，更像是科幻电影里面的场景。但事实上，这并不是脑洞大开的奇思妙想，而是联想大型沉浸式未来黑板HoloBoard带来的真实体验。

目前，由联想研究院打造的沉浸式未来黑板HoloBoard，成功入围素有“教育界的奥斯卡”之称的国际大奖——“重构教育奖”虚拟现实/增强现实类别决赛名单。通过大幅面沉浸式投影、高精度实时动作捕捉、双面多人增强现实渲染等先进技术的加持，HoloBoard可以完成教学场景中各种虚实结合的互动和教学。

“利用沉浸式新兴技术，联想研究院打造了未来黑板HoloBoard, 为学生和教学机构提供了负担得起的、可扩展的教学服务，推动了教师授课和学生学习质量的提升。”来自专家评审团的高度评价，印证了HoloBoard未来黑板的高价值。而这块黑板，究竟有何什么神秘之处？哪些技术扮演着关键的赋能作用？联想在智慧教育领域还有哪些高科技储备和场景应用？

今天，掀开HoloBoard的神秘面纱，走进教室里的那些黑科技。

 

让教育与科技互联，一块黑板敲开教育元宇宙的大门

还记得知名作家凯文、凯利那场以“数字孪生 镜像世界”为主题的演讲吗？他提到镜像世界是一场重大变革，将数字世界层层叠加到现实物理世界中，一切都将在虚拟数字世界中有一个复制品，像是现实世界的一面镜子。而这一技术应用在智慧教育领域时，无异于开启了教育元宇宙的大门。

未来黑板HoloBoard结合镜像世界技术和全息网真，可以实现老师在异地虚拟空间的映射，再结合沉浸式投影技术将老师的画面投射到HoloBoard未来黑板上。同时，生动、栩栩如生的全息教师，还可以实现真正“面对面”互动授课。举个例子，传统枯燥的天文学学习场景，通过自然体感交互技术，全息老师可以实时操作八大行星的三维模型，远在异地的同学，也可以运用空间定位技术进行实时交互。这一技术，不仅打破了地理区域的授课限制，更具备让偏远地区学生享受到大城市里的优质教育资源的重大意义。

 

图为联想HoloBoard通过全真网息和镜像世界将老师投送到异地教室屏幕

 

镜像世界技术不仅带来了全息教师，也带来了物理世界的数字孪生体。通俗点说，我们可以通过HoloBoard建造一个太空的数字孪生体，同时把自己镜像为孪生体中的宇航员，通过自己的动作控制屏幕里的宇航员，身临其境地在太空遨游。通过数字孪生技术，老师和学生可以和屏幕中的物体进行互动，并切实地感知周围的环境。

 

图为学生借助HoloBoard将自己镜像成宇航员与周围物体互动

 

其次，HoloBoard还拥有打造裸眼全息、三维互动的能力。不需要传统的头戴设备支持，HoloBoard可以实现裸眼的沉浸式全息体验。而全息技术的教学信息呈现能力，不仅能够让复杂内容清晰可见，满足教学互动需求，同时利用交互式学情展示功能，可以对每个学生进行独立标记和学习状态分析。通过VR实现720°的事物展示，再利用AR技术将虚拟信息与真实世界巧妙融合，通过多媒体、三维建模、实时跟踪及注册、智能交互、传感等多种技术，将计算机生成的三维模型等虚拟信息模拟仿真后，应用到真实世界，从而实现对真实世界的“增强”。以未来黑板HoloBoard中真实场景为例，学生捡起一个小球，向屏幕抛去。当实体球击中屏幕时，屏幕上就会产生一个虚拟的小球，虚拟球会沿着实体球的轨迹移动，虚拟与现实，非常自然地实现了衔接与转换。教师可以站在屏幕之后，轻松和学生完成沟通，并引导学生完成一系列的全息互动。

 

图为师生通过HoloBoard进行裸眼全息互动体验

另外，教师和学生可以在HoloBoard屏幕上执行三维建模任务，亲手建立一个原子世界。学生用手轻微按压屏幕，根据按压的深度即可在屏幕上新建一个对应大小的3D原子模型。借助弹性触觉反馈技术，在操作的时候，感觉就像把手伸进真正的场景中一样，会有身临其境的沉浸体验。

HoloBoard的核心价值，在于能够让课本里的知识点“动”起来，通过AR/VR、数字孪生、人工智能等综合技术应用让平面的静态呈现变成立体的动态表达，不仅让整个课堂充满活力，灵动有趣，还会不断激发出学生的积极性、参与感、求知欲。

 

AI化身教学小能手，让教学更高效更便捷

时空的壁垒在教育信息化2.0时代被打破。扮演着关键作用的新一代信息技术，为智慧教育提供了更多的交流和协作形式。未来黑板HoloBoard亦是得益于先进技术而诞生，是联想布局智慧教育领域前沿技术应用的集中体现。其背后，离不开联想几大关键技术应用的赋能。

首先， OCR文字识别技术是通过利用光学技术与计算机技术对图片、纸张、物体等处的文本内容进行分析识别，读取转换成计算机和我们都容易接受的格式。联想将OCR文字识别技术与教学大屏结合，生成了联想智能白板。比如老师上课都习惯连续书写板书，联想自研独有的书写技巧，可以支持整句识别。当老师在连续写公式、手绘图形时，通过OCR技术自动识别，联想智能白板便会同步呈现，大大提升老师的办公效率。

 

其次，文档分析识别技术。一般情况下，老师阅卷后凭借零星记忆分析全班学生分数和错题情况，会有遗漏和误判。但如果利用联想文档分析识别技术与考试作业结合，构成智能教学工具，可以帮助老师找出共性问题和个性错题，做好归纳总结及后续个性化教学，这将为老师带来极大的便利。

 

在识别技术中，还有一项AI应用，即语音识别/理解技术与英语语音相结合，生成智能评测应用。语音识别/理解的本质是通过机器学习，系统能够把输入的语音按一定的模式分类，进而根据判定规则找出最佳匹配结果。实际应用中，联想借助ASR语音识别及NLP技术分析，通过识别把语音信号转变为相应文本或命令，为学生日常学习提供标准示范。如果欠发达地区的学生能利用语音识别技术辅助完善语言学习，毋庸置疑，这将推动教育均质化发展又向前迈进了一大步。

在数据挖掘方面，联想通过数据挖掘技术结合教学各环节产生的多维数据，打造出了一套成熟的教育教学评价体系。简单说，就是通过数据挖掘技术将学生从入学的档案数据，到校园中的行为数据，再到最后毕业升学数据，经过测量评价、机器学习、数据建模，形成最终能应用到教学、测评及管理环节的评价手段。

针对个性化学习，通过知识森林AI技术与日常学习资源结合，最后生成个性化学习方案。其运行逻辑是将多个知识源不同分面的知识映射到分面树对应叶节点上，再通过建立融合碎片化知识点的知识森林模型，为用户规划由认知关系组成的导学路径，帮助学生挖掘每一个错误知识点背后的系统性漏洞，找到错题根源，达到“既见树木，又见森林”的学习目标。

五大核心AI技术的落地，也进一步推动形成了联想体系化的智慧教育应用平台。进一步说，联想智慧教育平台涵盖三大块，通用平台GPaaS、垂直行业属性平台VPaaS、可复用场景化功能组建。其中，GPaaS通用平台包括了基础AI算法、IOT、基础数据及边缘服务，起到了“中台化”的横向打通作用，是智慧教育平台的底层支撑要素；面向垂直行业平台的VPaaS以“模块化”的协同方式相互作用，通过智能云平台打通大屏应用和N个终端的底层数据，进行统一管理，再利用AI实现数据价值转化，最终形成如知识森林、OCR识别、自适应学习等的落地应用。

而驱动联想教育平台不断迭代的是背后的技术动力源——联想乐学教育大脑。换句话说，联想乐学教育大脑是联想智慧教育云平台的核心智能化引擎，通过人工智能等前沿技术，联想打造了“教师智能备授课群体教学方案”和“学生自适应学习个体教学方案”两大闭环，推出了智能辅助阅卷、教师备授课、英语听说等解决方案。

 

连接数字世界与现实空间，用智能科技重构教学场景

目前，联想在智慧教育领域的技术应用布局，已开始实现规模化的落地，并形成了针对性的解决方案，即智慧通用教室和AI学科功能教室两个场景化教学空间为核心，进一步实现了授课方式多元化、互动体验智能化、教学分析精准化。

其中智慧通用教室，成为了老师的“智能化小帮手”。教师无需携带教具，点击联想智慧教育大屏/智慧黑板中的智能识别的功能，即可通过大屏手绘图形，自动精准识别；如果遇到考验空间思维的立体几何，白板携带的几何工具让抽象内容直观展示，让学生更深入地理解知识点。同时智慧通用教室里的所有环境都实现了智能化的再造，包括窗帘、灯光、空气质量和湿度在内教学情境，可实现自动设置及远程管控，颇具未来感。

 

 

在“AI学科功能教室”中，联想将传统的计算机教室通过AI技术，结合软硬件，做成了多功能教室，一室多用；利用联想IDV底层技术支持公共教室快速在不同学科之间进行切换。比如，学生上完化学实验课，下一堂是生物学解剖课，老师可以通过IDV虚拟化桌面快速切换到生物课界面。如果遇见特殊情况，如断电，IDV虚拟化技术也能保证课堂断网不断课，不受影响。

AI学科功能教室的关键在于学科应用层。当老师在生物课讲到心脏动脉血和静脉血流动，可以通过终端设备借助血液流动3D模型图展示；地理课上，老师可以借助3D模型图展示九大行星如何运转，既形象又生动。

 

真正的教学减负，应当从课堂开始。告别传统的授课模式，推动教师授课方式的信息化迭代，让教学高效又高光。

放眼未来，联想将持续通过AI、VR/AR/MR、数字孪生等前瞻黑科技，持续推动“1+1+4+N”区校一体化智慧教育解决方案落地，以“1个大屏”为终端中枢，“1个智慧教育云平台”做好应用服务，“4个空间”打造新一代智慧通用教室、功能教室、智慧校园及虚拟空间，最后通过“N个终端”互联，实现所有数据互通。

在新一代信息技术的推动下，智慧教育已然来临，教育普惠、信息迭代、现代化的教育方式开始落地生根。

如基普曼的一句名言:当你改变了看世界的方式,你就改变了你所看到的世界。智慧教育的普及和应用，或将为下一代打开全新的世界视角。

 

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