中國教育智能硬件趨勢洞察報告：教育智能硬件串聯學習生活場景

　　在本次展會的“大數據+AI雙輪驅動 新時代教育創新高峰論壇”上,騰訊研究院、騰訊智慧教育發展研究中心聯合Intel和艾瑞咨詢,共同發布了《2021中國教育智能硬件趨勢洞察報告》,對教育智能硬件市場的火爆進行了解答。

　　本次報告梳理了市場上豐富多樣的各類教育智能硬件,針對其中10大品類進行了深度調研,既包括智能手機、智能平板、智能手表、電子紙等通用品類,還包括學習機、早教機、教育本、錯題打印機、智能筆、智能作業燈等教育專用品類。

　　報告從行業概覽、使用場景、市場現狀、案例分析和趨勢展望等五方面,系統分析了教育智能硬件的發展情況與趨勢,著重解讀了書桌、客廳、學校、戶外四大場景需求,以及本、筆、紙、燈四個主要的新興品類的核心特點與價值,以供參考。

　　教育智能硬件,是教育改革與技術變革歷史交匯的必然

　　當下教育智能硬件的火爆不是偶然,整體上是由于教育制度改革有新的需要,而教育相關技術應用發展成熟已經具備條件,能夠通過智能硬件創新的方式,支持教育改革并更好地滿足市場需求。

　　首先,教育改革在向個性化、泛在化和素質化方向發展,為教育技術創新提供了政策支持。早在2016年,工信部發布了《智能硬件產業創新發展專項行動(2016-2018年)》,提出要深入挖掘教育等領域智能硬件應用需求、加強智能化提升,為教育智能硬件的發展奠定了政策基調。2018年,教育部發布《教育信息化 2.0行動計劃》,提出要構建“個性化”的教育體系和“泛在化”的學習環境,推動新技術支持下教育的生態重構,進一步為教育智能硬件的發展明確了方向。2019年,國務院發布了《關于深化教育教學改革全面提高義務教育質量的意見》,突出強調要堅持“五育”并舉,全面發展素質教育,推動了后續基礎教育對體育和美育的重視和一系列加強政策,為教育智能硬件的提供了更廣闊的創新應用場景。

　　其次,在線教育已步入常態化普及階段,為學習工具的更新換代提供了市場空間。根據CNNIC第47次中國互聯網發展報告,截至2020年12月,我國在線教育用戶規模達3.42億,較疫情之前增長了1.09億,行業發展態勢良好,已進入常態化發展階段。 2020年新冠疫情的爆發,學習與辦公同步遷移到線上,學生的網絡課程和家長的居家辦公都進一步激活了家庭對硬件設備的使用需求。在這樣的背景下,為避免家長和學生對電腦和平板的使用沖突,學生專屬電腦和專屬平板購置需求旺盛。隨著教育硬件設備的推廣以及更多教育環節逐步實現線上化,教、學、測、評、練各個環節的交付場景都發生了變化,傳統學習工具為適應用戶學習場景的變化,需要不斷迭代功能與提升性能,學習工具更新換代速度加快。

　　最后,新一代軟硬件技術和產業鏈已經比較成熟,能夠有效支持新型硬件的高效集成和生產。從底層技術環境來看,隨著5G、Wi-Fi 6等技術快速發展,數據傳輸帶寬和速度進一步大幅提升,由此能更好地保障在線教育等上層應用的流暢性;從產業鏈支撐來看,我國已成為電子元器件第一大生產國,基本可以滿足各種教育硬件生產的市場需求;從人機交互體驗來看,從云計算到邊緣計算的發展成熟使得計算效率大幅提升,加上各類傳感技術的成熟,使得人機交互響應更準更快,能夠為教育提供更為真實的體驗。

　　在這些關鍵因素的支持下,教育智能硬件正在進入一個多元創新發展的新階段。根據艾瑞的估算,2020年教育智能硬件市場規模為343億元,預計2021年將擴大到453億元,2024年有望接近1千億元。其中得益于大數據和人工智能的加持,未來新興品類(主要包括教育本、書寫筆、智能作業燈等)的增長速度,將遠遠高于傳統品類(主要包括學生平板、點讀筆、早教機等)。雖然當前兩者的市場份額比例是26:74,傳統品類占主體,但到2023年新興品類的份額將反超,兩者比例將變為53:47。

　　教育智能硬件,成為串聯書桌、客廳、學校、戶外四大學習生活場景的數字化入口

　　根據報告的用戶調研分析,目前教育智能硬件整體上已經覆蓋了包括書桌、客廳、學校和戶外四大應用場景,正在成為串聯這些學習生活場景的重要入口。近來隨著各類教育智能硬件的涌現,不同教育場景對硬件的應用,正在從過去的相對單一、綜合通用的硬件,向更多垂類、核心功能相對聚焦的硬件擴展。

　　書桌:學習為重,硬件品類最豐富

　　書桌是孩子在家學習的核心場景。調研顯示,91%的孩子在臥室書桌進行學習。對于當前的中小學生而言,學習活動多樣且具體。寫作業是首要任務,其次是自由學習、課程預習和復習,并由此衍生出了朗讀背誦、上網課、整理錯題等諸多活動。這么多學習活動,為教育智能硬件提供了廣闊的施展空間。一方面綜合能力強的智能硬件進一步普及,并且針對教育專用的品類發展更快。典型像平板已經成為學生最常用的智能硬件,使用學生平板的占比近55%,是使用普通平板的2倍多。另一方面有學習相關特定剛需的硬件加速智能化,并且在向其他學習相關的功能拓展集成。典型像智能作業燈,在被調用戶中已經是僅次于學生平板的第2大品類,常用者占比達31%。作為照明的必要工具,除了護眼這個剛需外,學習指導和家長監督也成為了用戶對作業燈衍生出的重要需求。

　　客廳:寓教于樂,公共硬件更常用

　　客廳是孩子在家休閑娛樂的主要場景。調研顯示,70%的孩子在客廳進行休閑娛樂?？措娨暋⒖磿?、聽音樂和玩玩具,是孩子在家最主要的休閑娛樂方式。在這種情況下,能夠比較綜合滿足休閑娛樂主要需求的公用智能電視和智能音箱,成為客廳最常使用的智能硬件,使用比例達到65%和37%;家長的手機和平板,在一些家庭也成為孩子休閑娛樂的工具,使用比例分別為20%和15%;還有一些家庭,為孩子配備了專用的學習機與智能平板,使用比例為15%和13%。這些家庭對智能硬件接受度較高,認為孩子可以“邊玩邊學”;與此相對的是,有14%的家庭表示暫時不讓孩子玩任何智能硬件,擔心孩子近視、沉迷使用等可能是這些家庭拒絕的主要原因,也是教育智能硬件需要應對的關鍵問題。

　　學校:嚴格管控,聚焦安全和學輔的特定硬件可能相對寬松

　　學校是孩子在外學習的主要場景,也是政府管理教育的主要場景,受政策影響明顯。因此教育智能硬件在學校的發展,不僅要看需求、更要看政策。從政策上看,個人的智能硬件入校面臨嚴格管控甚至禁用。2021年1月,教育部發布《關于加強中小學生手機管理工作的通知》,明令限制手機入校,表示“原則上不得將個人手機帶入校園”。2021年4月,教育部跟進發布《未成年人學校保護規定(征求意見版)》,提出“學校應當禁止學生攜帶手機等智能終端產品進入學?；蛘咴谛@內使用,對經允許帶入的,應當統一管理,禁止帶入課堂”。從調研的實際情況看,個人的智能手表和掃描筆還沒受明顯影響,擁有該類硬件的學生攜帶上學的比例分別為87%和40%。前者主要是家長對孩子的安全考慮,能了解孩子的所在并能及時聯系;后者主要是學生用來輔助英語學習。從學校的角度而言,也需要保障學生的安全和給予有效的學習輔助,如果能借助此類智能硬件與家長更好地協同,對各方來說都有利。

　　戶外:安全為首,能及時聯絡是硬件的剛需功能

　　在更廣泛的戶外場景,孩子并不會總與家長在一起。出于安全考慮,家長往往會讓孩子佩戴智能手表和手機,方便定位與隨時聯系。調研顯示,外出時擁有智能手表的學生攜帶比例超過92%,擁有智能手機的學生攜帶比例達到85%,絕大部分都是為了和家長聯絡。因此,手表和手機這樣便于攜帶、并且能保障使用者安全的智能終端,可能最適合用以向戶外教育方向拓展。

　　教育智能硬件,進入了形態多樣化和功能集成化的新發展階段

　　在教育改革和技術變革的交相驅動下,教育的場景需求被激發,把教育智能硬件推入了新一輪的大規模發展階段。這一階段有兩大特點,一是形態的多樣化,從筆記本和平板,到學習機、點讀筆和智能手表,再到書寫筆、電子紙、作業燈,甚至筆盒、橡皮、跳繩等各類學具等,都在加速智能化;另一方面是功能的集成化,數字技術使得硬件的功能軟件化,從而能夠更方便地把各種功能集成。由此,很多教育智能硬件能夠在傳統核心功能之外,延展更多的功能,覆蓋學生學習生活的更多環節,創造新的應用場景和用戶價值。

　　在多樣化和集成化的進程中,一些新興品類展現出了更廣泛普及的潛力。這些高潛力品類首先依托于某個供學習使用的剛需用具,其次是大小形態上適合集成多種功能,最后具備較好的移動性。目前看,有“本、筆、紙、燈”四類值得重點關注。

　　“本”:教育本,是專門為K12家庭設計的教育用筆記本電腦。不同于學生平板對產品使用者的限制,教育PC搭載的雙系統可以讓用戶在學習和普通模式之間切換。學習模式下,學生使用系統內置教學軟件,家長可對學生的電腦使用情況進行管控。普通模式下,教育PC與一般PC并無差異,能滿足每一位家庭成員休閑、辦公和學習的需求。一機雙用,能夠幫助家庭節約重復購買的成本。

　　“筆”:教育智能筆,是專為學習者開發的筆型智能終端。目前主要包括點讀筆、掃描筆和書寫筆,三類智能筆的適用人群、使用場景和商業模式各不相同。1)點讀筆主要適用于學前幼兒和低齡小學生,幫助他們輔助閱讀;2)掃描筆主要適用于小學中高年級及以上學生,多用于英語學習中的詞句翻譯;3)書寫筆是一種特殊的簽字筆,主要依靠點陣技術實現筆記追蹤與紙屏同步,多用于學校課堂老師授課中的答題互動。作為學習最重要的工具,未來這三類筆的應用場景還比較分散,未來可能還有進一步融合和創新的空間。

　　“紙”:教育電子紙,是基于電子墨水屏可讀可寫的“作業本”。電子墨水屏最大的好處,是相對電腦和平板等更護眼,技術體驗上更接近傳統紙張,還有高存儲、節電等特點,更適合教育中高頻閱讀與書寫的需求場景。在具體的應用模式上有三類:1)“墨水屏+教育資源”,如各閱讀器的學生版預裝教育資源;2)“墨水屏+筆”,主要滿足寫作業場景下的書寫和閱讀需求;3)“墨水屏+筆+教育資源”,更綜合實現閱讀、學習和練習的一體化。

　　“燈”:智能作業燈,是針對孩子融合AI技術的學習輔導用智能燈。與單純的護眼燈不同,智能作業燈在智能護眼的基礎之上,還提供作業批改、智能點讀、坐姿管理、視頻和語音通話等輔助學習功能,正在成為一種陪伴性的學習工具。作為最新的教育智能硬件品類,智能作業燈正在集成融合更豐富的教育內容和服務,發展潛力較大。

　　互聯網+教育智能硬件,正在孕育出軟硬件結合的新模式與新生態

　　教育智能硬件大發展的背后,是各類參與方推動形成的新產業生態。從上、中、下游看:上游與傳統硬件產業鏈最大的差異,是即包括軟硬件技術供應商,還包括教育內容供應商;中游的核心是教育智能硬件的平臺商和集成商,核心價值在于有效集成各類技術和資源、構建平臺生態;下游是各類渠道商和服務商,除了營銷能力,更需要具備持續的服務和運營能力。

　　在新產業生態形成的過程中,互聯網+教育智能硬件的結合,成為了關鍵力量。一方面是互聯網的“硬化”,海外互聯網大企業做教育,普遍都采取了軟硬件結合的方式。Google的Chromebook、微軟的Surface、亞馬遜的Kindle,都先后推出了針對教育或孩子專用的終端、應用套件和附屬硬件體系;另一方面是硬件商的“軟化”,大型基礎硬件商也積極聯手生態,推動教育軟硬件融合方案發展。英特爾就在積極與互聯網等合作伙伴推動建立教育產業聯盟,重點推出教育云中心,給教育行業用戶提供包括數據驅動、軟件定義、硬件融合的云數據中心解決方案。

　　互聯網參與教育智能硬件的打造,能充分利用互聯網的資源和技術加快硬件創新迭代。一是互聯網擁有廣泛的用戶連接,能夠支持硬件更有效積累用戶數據,加快其智能化水平的迭代提升;二是互聯網有深刻的用戶需求洞察經驗,能夠更敏銳地捕捉和關聯用戶需求場景,協同各類硬件更廣泛實現教學閉環;三是互聯網有更高效、低成本的技術,便于生態合作伙伴的集成、調用和再創新;四是互聯網有豐富的人機交互經驗,能夠幫助硬件進行更科學的設計提升用戶體驗。

　　作為互聯網的一員,騰訊教育一直秉承公司“用戶為本、科技向善”的理念,以Connection (連接)、Content(內容)、Commonweal (社會責任)為出發點,堅持科技助手的定位,積極聯動生態建設,助力教育實現公平化、個性化與智慧化。在教育智能硬件領域,騰訊教育從2019年開始聯合各類生態伙伴探索嘗試,目前已經先后推出了企鵝云筆、電子墨水屏Magicpie、教育智能本和智能作業燈AILA。通過這些硬件入口,騰訊教育希望能夠逐步完善教育AIoT平臺,在多方合作中共建內容、軟件、硬件為一體的智慧教育生態,支持國家教育改革向泛在化、個性化和素質化方向更好地推進實現。

　　教育智能硬件,是推動教育“多方共育”發展落地的重要載體

　　從長遠看,教育智能硬件的價值不僅在于對個人學習的支持,更可能成為個人、家庭、學校和政府“多方共育”能夠更有效落地的重要平臺。

　　對學生而言,教育智能硬件是直接的學習助手,能夠幫助學生獲得個性化的學習內容并合理改善學習方法;對家長而言,其能成為有力的監護助手,不僅能幫助及時了解孩子的學習情況、進行必要的輔導,更能及時聯絡確保孩子的安全;對學校老師而言,其最大的價值在于能及時記錄學生的學習情況,幫助改善教學內容和方法;對教育主管部門而言,綜合使用教育智能硬件,能有效收集學生多樣化的數據,可能成為教育評價體系改革的重要支持。

　　教育智能硬件火了,但關于其與教育的結合、應用和管理的討論可能才剛剛開始。當越來越多搭載著人工智能硬件進入教育場景,一方面能提升教學、管理的效率和體驗,另一方面也隱含著人機沖突的深層風險。禁止使用或許是一個干脆的方式,但在整個數字社會、知識社會成型的大趨勢下,禁止是不是真能有效實現?抑或會不會造成教育與現實的脫節……這些都需要慎重考慮。過度使用也要避免,孩子的健康和注意力保護是首要問題,而利用教育智能硬件把發展素質教育變為了加強應試教育,則是更需要重視和避免的陷阱。“讓學習者自主,而非替學習者決定”,可能是教育智能硬件,乃至教育科技需要長期堅持和踐行的原則。