聊聊常态化教学场景下实现“智能纸笔互动”

随着互联网、物联网、5G等技术的飞速发展改变了大部分行业，然后传统的线上教育，线上互动等手段似乎无法满足传统课堂的互动与协作的需求，因此需要各个领域智能硬件的交互和协作，同时教育的数字化转型除需要数字化资源以外，学生高频使用的学习设备、文具教辅等都呈现数字化的发展趋势，其形态也多体现为教育智能硬件。

在当今世界，多屏协同已经成为了趋势，各大厂商都在努力提升自己的多设备协同能力。

近几年随着物联网技术、云计算技术和智能技术的发展无论是k12、高职、高校都在建设各种形态的未来教室、智慧教室，然后在各种新形态的智慧教室或未来教室中，被提及最多的也是交互和协作，其中：多屏互动、纸笔互动、师生互动、课堂互动、等都在解决互动、协作的问题，但是各种互动形式貌似都不能更好的融合老师传统的上课习惯。

一、场景分析

场景一：传统板书电子化

老师授课过程的传统板书内容很难电子化存储，目前大部分实现思路通过触摸屏，电子白板的等代替传统黑板、粉笔书写实现老师的板书电子化存储。

优势：触摸屏、电子白板等技术成熟，成本低，安装部署简单能够通过对教室的简单改造快速实现，目前也是大部分智慧教室的解决方案之一。

缺点：

1、触摸屏、电子版等需要通过软件程序进行识别控制等，对目前部分年长的教室增加了一定的学习负担，老师需要学习各种软件操作、设备的使用。

2、由于触摸屏和电子白板的特殊性，版面一般都是趋近于光滑的对书写体验很差，且不能使用粉笔进行书写，无法真正的还原传统的板书体验效果。

场景二：师生课堂实时互动

传统的课堂提问、课堂作业、测验等实现实时互动且数据电子化存储并对数据进行后续处理及分析，目前大部分场景下都是通过pad或一些特殊的触摸屏的电子设备进行实现老师学生的实施互动。

缺点：

• pad或教学专用平板等设备在高职、高校等特殊场景下使用没有问题，但是在k12等一些特定环境下是无法使用切无法实现互动
• 设备保存维护问题，另外就是电量的问题，往往当要使用的时候设备是没电的状态

优势：设备方案成熟，不需要硬件设计仅仅需要软件开发即可实现，成本和安装部署方案较低

场景三：教师板书和学生书写实时互动数据关联

在老师板书电子化，学生笔记、测验等电子化，经过数据存储，标签化处理后，进行数据关联和课堂实时互动，目前大部分智慧教室方案基本上都是在课堂上的互动，比如通过屏幕镜像，图片上传OCR技术识别，还有通过智能纸笔书写进行的实时数据投屏展示。

缺点：

1、没有实现更深层次的数据互联互通，只是简单的实现课堂的互动

2、对学生和老师在使用操作上都增加操作负担。

优点：目前大部分解决方案都是机遇此实现，从成本和时间上最简单实现的。

二、需求分析

在常态化教学场景下要实现智能纸笔互动，前提是在保障不改变传统书写的情况下通过智能手段来实现真正意义的纸笔书写互动，在实现传统书写电子化存储后，对数据进行处理分割，打标签分析，将课堂中学生的笔记以及老师板书内容进行关联，学生在课后回顾复习或者检查错题时，能够通过查看电子笔记关联到老师授课的板书知识点可以更好的做到复习巩固，领导通过对笔记，作业、测验的关联数据处理，老师也可以在板书电子版中查看某一时间点某一知识点的学生反馈情况、通过数据的不断积累提供强大课堂数据分析。

1. 传统黑板改造

实现教师板书电子化的关键，是对教室黑板的改造，如果在保障传统书写习惯不改变的情况实现板书电子化同时不增加老师的学习电子设备的负担做到即来即用数据即存，

• 在红外技术发展成熟的当下可以实现通过超高精度的红外触控技术实现对传统教室绿板的改造即可实现传统粉笔书写数据存储，注意这里的普通的红外技术会存在问题，因为粉笔在书写过程会产生大量的灰尘遮挡底部的红外发射影响识别效果，经过调研测试可以采用高精度双边红外触控技术实现对黑板的改造。
• 可以通过软电磁或着点阵铺码技术对传统黑板的改造也可以实现传统黑板在保障传统书写的前提下实现智能书写板书电子化。

2. 学生智能书写

学生智能书写目前主流的技术就是点阵技术和电磁技术、点阵技术使用起来比较方便但是需事先将所需要的资料纸张打印好才能实现、电磁手写版使用起来只要将书写的纸张铺在手写版上即可实现智能书写。

三、实现课堂智能纸笔互动的几点思考

• 在物联网万物互联的时代，通过操作系统，底层通信等底层关键技术来实现智慧教室设备的万物互联使设备都不是孤立的，在系统层让多终端融为一体，成为“超级终端”，设备之间能力互助共享，带来无缝协同体验。
• 让每个教室都存在智能操作系统。为不同设备的智能化、互联与协同提供了统一的语言。设备可实现一碰入网，无屏变有屏，操作可视化。
• 对教室传统设备升级改造如黑板，组网等设备（网络路由器、蓝牙路由器，智能书写设备，纸笔材料等）基础环境升级改造能够实现设备智能化。
• 通过对数据的采集分析，对数据的标签化处理，实现纸笔的无限互动，除了课堂以外的其他地方依然能够起到互动作用，如学生复习可以查看笔记调去的老师课堂板书所讲的知识点内容，同时也可以学生对老师提问，老师通过线上解答实现课后实时互动，最终通过整个完整闭环在实现纸笔互动的基础上实现大数据分析如课堂互动率、学生对知识点掌握情况以及其他的数据作为一些教学数据分析指导。

本文作者 @心安即是归处 。

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