教育、科技和设计的完美融合：在未来教室眺望教育的未来

6月初，由浙江大学和新加坡科技设计大学联合举办的2022科技与设计国际会议上（International Conference on Technology and Design, ICTD）， 联想研究院智慧教育团队的设计负责人姚涔，以“未来教室：用技术创新重新定义未来教育”为主题，线上分享了联想研究院在教育、科技和设计融合领域的思考和实践。

大家好，我是姚涔，来自联想研究院，是联想智慧教育业务的设计负责人。今天我很荣幸能在ICTD这个平台和大家进行分享和交流。我想和大家分享的话题，是关于教育、科技和设计的融合。

教育其实是一个很古老的话题。人类文明，区别于动物，能够快速发展和演变，教育是其中很重要的因素之一。可以说教育本身伴随着整个人类文明史的发展。在开始之前，我想先和大家做一个简单的小互动。我想先请大家回忆一下，在人类历史上，教育的发展和演变，经历了哪些阶段，发生了哪些变化？这些演变背后的主要推动力是什么？

看到大家已经给了一些反馈了。我自己也总结了一些，在这里也列出来一些重要的里程碑，从史前时期，到大家都非常熟悉的现代教育，这些演变背后的一条主线，是信息载体的进化和发展。最开始，通过早期人类的观察、模仿和口口相传，知识和经验得以在一代又一代之间缓慢地传承和积累。第一个里程碑，是人类发明了符号和文字，有了这样的记录形式，很多经验和技能能够跨越时间、空间的维度被记录保存下来，传授给更多的人；随着纸张和印刷技术的发明和发展，教育迎来了一个爆发期，知识、经验和技能快速积累和沉淀，使得我们可以站在巨人的肩膀上前进。接下来是信息化时代的到来，原本的纸面上的文字和图像，出现了视频、音频等多媒体的形态，这种信息的形式，给人带来的冲击和体验感受也是突破性的，也带来了相应的教育数字化，信息化变革。那么在今天的智能化时代，很多科技也有了新的突破，人工智能、混合现实、5G、边缘计算等一系列新兴技术的发展，可以为教育带来怎样的改变呢？能够为教育打造一个怎样的未来呢？

想要探索未来，就要了解当下的现状，所以接下来，就让我们聚焦，来看一下当下的教学活动。课堂授课，作为教学活动的主要形式，一直是大家关注的焦点。今天我也围绕这个问题分析一下。

我把以课堂为主体的教学活动，围绕三个维度进行分析：课堂活动的参与方、教学环境，以及承载教学内容的软硬件，从这三个角度出发，分别看看教学环节中的质量问题，健康安全问题，以及学习环境问题。

课堂活动的参与方，主要就是老师和学生，对老师来说，关注自己在课堂上授课的情况，所讲内容是不是能够被学生所理解，环节是否设置的合理，学生是否能集中听讲，能否充分地和学生沟通。同理，对学生来说，老师讲解的内容能不能理解，有没有学习到知识，表达自己的想法。因此，教学方法、教学过程如何有效动态调节、因材施教，课堂上如何建立和丰富沟通互动形式，加深知识点印象，是大家关注的重点问题。

对教学环境来说，现在教学活动越来越多样，要搞师生互动，小组讨论，小组协作，面对多样性的变动来说，能不能很好地适应改变。目前的环境是否是安全的，是否能够很好的给学生营造一个学习的氛围，等等。

还有软硬件，这关系到老师用了一些什么样的形式去展现课程的内容。传统的这种一支粉笔打天下的教学经验，在面对教育信息化时代，老师也在学习进步，也会琢磨如何在教研上做一些创新，能不能有一些新的形式，有没有新素材，用什么样的设备来播放，甚至是这些内容如何更便捷地发送给学生，能否借助一些新的智能手段能让课程更高效，更有趣呢？

除了以上这些，还有国家政策的变化，也会对教学活动的关注点有着一定的引导作用。加上近两三年疫情的环境下，越来越多的课程都不得不在线上课，老师们之间，师生协同工作，引发了很多新的关注点，这些我想大家也都深有体会。

这些点，都是课堂教学活动中的剖面，我们也一直围绕这些剖面在思考和探索，如何和创新技术相结合，给未来的教学带来一些不一样的东西。

我把我们对于未来教学形态的定义，总结为三个词。我把它称为——未来教育的三点畅想。

第一点，互联。应该让更多的学生，更多老师更高效更方便地连接，通过更多的连接，让优质的教育资源更灵活地流动和下沉到更多地方，甚至是一些边远山区的孩子也能享受相同的教育资源，学习到相同的教学理念，促进教育的平等化。

第二点，智能。在教育信息化、数字化的基础上，未来的教育应该是向着更智能的方向发展，比如能够提供高效的人、设备和教学环境之间智能化协同的关系；通过计算机视觉、语音、和自然语言理解等实现教学状态和效果的智能化评估；以及通过构建大规模知识图谱实现个性化的学习指导和帮助等等。

第三点，沉浸。未来的教育，应该是打破物理时空边界的，连接虚拟和现实的，能给大家带来一种全新的体验，是一种沉浸的，有临场感、既视感的教学体验。通过视、听、体感

等多通道的感官刺激，来加深对知识的理解和记忆，增强学习效果。

那想要实现这三点，背后需要一系列创新技术的加持。我们也围绕这些点做了一系列技术探索，以往我们连线两个场地的人来交流，音视频的传输总是会有延迟的，我们用5G技术，结合边缘计算，提供超高清音视频来实现这种即时的传输，保障互动的即时性。通过多模态智能感知识别，来助力人/设备/人工智能之间的高效协作。结合远程拟真渲染技术，实现大幅面虚实结合的、全息交互的沉浸体验。由于时间的关系，这些具体技术的细节我就不一一展开说了。

围绕这些核心的技术突破，针对教学活动中讲解、互动、分析等环节，我们设计和搭建了一系列的概念原型，并且让真实的老师和学生参与进来，共同探讨和优化。我来举其中的一两个例子。

第一个是全息的互动教学，老师既可以在屏幕前面给学生上课，也可以在屏幕后面，就是在不遮挡教学主体内容的情况下，给学生进行生动的演示，老师可以操作屏幕上的物体，也可以根据老师的位置来构建屏幕上显示的内容，是一种可互动的多媒体的呈现。这个也可以支持多人的互动，能够让多个学生可以一起体验，或者学生之间相互协作。

第二个是远程虚拟教学，也就是在线的课程升级版，一端的老师通过广视角的环幕来还原教室内的场景，另一端，学生们可以通过一套设备还原真实的老师在上课的情景，能够提升在线教学的效率和效果。这种场景，可以应用在老师分校区上课，老师就可以不用来回跑，在一个地方完成课程的教授，也可以支持同时给多个班级上课。

第三个场景是一种虚实双师教学，传统的双师教学，是一个老师讲一段，效果其实不是很好，那这个方案就可以改善这种现状，比如说像在偏远山区师资力量不是很好，这种拥有优质教育资源的老师就可以远程和本地老师协作授课，实现老师之间的协作，实现远程教师和学生的即时互动，有助于推广和扩大教育的覆盖面。

最终，我们打造了未来教室的方案，这是一个新一代混合增强学习空间，里面融合了人工智能、人机交互、AR/VR、边缘计算以及5G等新兴技术，能给用户带来一种全息沉浸式的体验，它是一种探索的、混合的、体验式、探究式的一种新型教学方式。接下来，我们可以通过一个短片来了解一下最终实现方案的效果。

第一个是全息的互动教学，老师既可以在屏幕前面给学生上课，也可以在屏幕后面，就是在不遮挡教学主体内容的情况下，给学生进行生动的演示，老师可以操作屏幕上的物体，也可以根据老师的位置来构建屏幕上显示的内容，是一种可互动的多媒体的呈现。这个也可以支持多人的互动，能够让多个学生可以一起体验，或者学生之间相互协作。

第二个是远程虚拟教学，也就是在线的课程升级版，一端的老师通过广视角的环幕来还原教室内的场景，另一端，学生们可以通过一套设备还原真实的老师在上课的情景，能够提升在线教学的效率和效果。这种场景，可以应用在老师分校区上课，老师就可以不用来回跑，在一个地方完成课程的教授，也可以支持同时给多个班级上课。

第三个场景是一种虚实双师教学，传统的双师教学，是一个老师讲一段，效果其实不是很好，那这个方案就可以改善这种现状，比如说像在偏远山区师资力量不是很好，这种拥有优质教育资源的老师就可以远程和本地老师协作授课，实现老师之间的协作，实现远程教师和学生的即时互动，有助于推广和扩大教育的覆盖面。

最终，我们打造了未来教室的方案，这是一个新一代混合增强学习空间，里面融合了人工智能、人机交互、AR/VR、边缘计算以及5G等新兴技术，能给用户带来一种全息沉浸式的体验，它是一种探索的、混合的、体验式、探究式的一种新型教学方式。接下来，我们可以通过一个短片来了解一下最终实现方案的效果。

今天很高兴和大家分享关于教育的演进发展历史，以及在如今的数字化、智能化时代，科技创新能够为教育这个行业注入哪些新鲜血液的一些思考。最后，我想借用2400多年前古希腊哲学家苏格拉底的一句话作为我的结束语，这也是我本人的一个愿景：希望科技创新为教育行业，带来的不仅仅是更先进更高效的方法和工具，而是能真正成为一个火把，点燃更多人思维的火花，为整个教育行业带来更多的可能性，也让教育能真正惠及，更多更需要它的人们，这也是人类文明和社会可持续发展最强大的驱动力。