教育元宇宙：引领教育智慧化变革

　　技术是推动教育发展的核心动力。线上教学平台的兴起实现了教学模式的数字化，而元宇宙的兴起将实现教育的数字孪生化、智能化。元宇宙与教育的结合将深刻变革当前教育模式，深化智慧教育的发展。

　　一、 聚焦教育元宇宙平台，创造教学新场景

　　目前职业教育实训过程中存在实训设备昂贵、耗材成本大、安全隐患多、无法人手一机、双师型教师，无法实时指导，实训效果差，毕业无法直接上岗等问题。

　　尤其针对进不去、看不见、难再现、无法人手一机操练、有操作安全隐患的、实训条件(场地、设备、师资等)无法满足的、耗材成本高的、实训设备昂贵的、实验代价无法承受的(如突发生命危险的应急处理等)教学实训内容，凤凰创壹公司从创立之初就已经着手研发元宇宙教育相关的平台应用，为用户提供沉浸式学习体验，突破传统教学与实训的瓶颈。

　　凤凰创壹元宇宙教育云平台是基于XR与数字孪生的核心技术上进行开发的，目前平台拥有110个专业800多万个三维XR数字孪生仿真资源可以供用户使用、学习，能够提供用户身临其境的真实体验感，支持多人在线学习，突破区域界限。

　　图为凤凰创壹元宇宙教育云平台

　　二、 着眼教育元宇宙应用场景，推出数字孪生虚实结合系列产品

　　凤凰创壹结合28年国内外最先进的VR/AR/MR(XR)数字孪生元宇宙核心技术优势和积累，已自主研发了110个专业大类700多门课程800多万个VR+数字孪生模型，满足教育、工业、国防、游戏、商业等各领域的元宇宙开发应用，尤其在教育元宇宙领域已成熟应用各种使用场景，如虚实融合MR教学系统、数字孪生虚实结合智能实验台、数字孪生虚实融合数控I8多轴智能训练机、沉浸式VR体验、虚实结合桌面式VR体验等。

　　(一) 教育元宇宙应用场景-虚实融合MR教学系统

　　针对教室讲台展示、实训教学演示/示范成本昂贵或示范过程中存在一定安全隐患的教学内容。

　　凤凰创壹公司研发了立体沉浸、身临其境深度学习的3D-LED MR教学系统，通过混合现实MR技术将3D数字孪生虚拟仿真教学内容与老师上课实时空间画面混合，让学生通过立体眼镜沉浸到老师实时操作数字孪生虚拟仿真教学场景中，让学生具有跟老师一样的空间立体想象能力与逻辑思维能力。可以帮助学生更快学会老师讲授的专业技术知识，身临其境感受到真实的模拟场景，提高学生学习兴趣和理解能力，同时提升老师的教学质量， 沉浸式3D-LED MR教学系统真正解决了课堂专业技术知识传递效率低的问题。

　　图为凤凰创壹MR教学系统

　　(二) 教育元宇宙应用场景-数字孪生虚实结合系列产品

　　而在学生实训实操过程中，目前则存在实训设备不足，做不到人手一机独立操作实训，多人分组进行，一人操作多人观看，每人真正实操时间很少，达不到预期理想的实践教学成果。

　　在这方面，凤凰创壹数字孪生虚实融合虚拟仿真实训中心推出了一系列全身参与、人手一机操作具有物理属性的数字孪生仿真设备，借助虚拟现实、数字孪生等先进技术，该系列产品可以实现教学场景中各种数字孪生虚实融合的互动,兼具真机设备操作手感，又解决了各种工件耗材、器件损耗、能源消耗、以及各种生产操作安全隐患。

　　1. 数字孪生虚实融合数控i8多轴训练机

　　针对数控专业实训过程中存在设备昂贵，教学设备老旧，操作失误容易造成设备损伤大、人员伤害等情况。创壹数字孪生虚实融合数控i8多轴训练机，通过真机数控操作面板和真机手轮，连接数字孪生五轴数控机床。所有操作过程跟真机操作一样，能够可以根据需要通过更换操作面板贴膜达到更换不同型号、不同系统的数控机床，包括车、铣、加工中心等进行训练。提供多达25款机型，覆盖了数控车、数控铣、加工中心和五轴加工中心等多种类型机床。包括三轴法兰克、西门子、华中、广数加工中心/平床/斜床，5轴的西门子、海德汉、华中等，实现一机多用。

　　图为凤凰创壹数字孪生虚实融合数控i8多轴训练机

　　2. 数字孪生虚实融合智能制造实训台

　　针对抽象程序难理解，智能制造生产线规模大，无法实时观看生产过程细节等问题，凤凰创壹该系列的数字孪生虚实融合智能制造实训台通过真机PLC，连接数字孪生智能制造产线进行智能制造产线控制，所有控制过程跟真机操作一样。可以根据需要更换不同型号的PLC、机器人、数控机床(车、铣、加工中心等)组成不同的产线进行训练。

　　学生可以通过PLC编程，自由编辑PLC指令控制产线上各个数字孪生设备运行的控制逻辑与控制信号等，然后加载并启动程序，运行整个智能产线的控制逻辑控制产线的生产制造过程，学生可以不断演练智能制造产线上各个工位角色的操作内容。

　　图为凤凰创壹虚实融合智能制造实训台

　　3. 虚实融合汽车维修实训台

　　例如在发动机实际运行过程中，出现故障成本高，而且有些故障不能重现，如果故障状态下运行会对发动机造成损坏。凤凰创壹虚实融合汽车维修实训台，通过虚实融合智能诊断仪，可以通过实物的智能诊断仪，直接诊断电脑端数字孪生发动机在运行过程中可能出现的故障码。学生可以根据故障现象，使用配套的数字孪生工具箱，对数字孪生汽车模型展开维修，直到排除故障。通过各类故障的模拟，让学生深入了解发动机电控系统正常信号与异常信号之间的差异，按照4S店标准的操作流程进行故障诊断，理解不同故障的诊断方法以及诊断策略。

　　图为凤凰创壹虚实融合汽车维修实训台

　　4. 凤凰创壹虚实融合机器人实训台

　　而针对机器人行业，凤凰创壹虚实融合机器人实训台则可以通过真机机器人示教仪连接数字孪生机器人，进行机器人编程控制，所有编程跟真机操作一样。可以根据需要更换不同型号的机器人(如kuka，松下，发那科，安川等)。

　　以ABB机器人绘图实验为例，学生可以通过手动操作示教仪控制数字孪生机器人，或自由编程控制数字孪生机器人运动，当然也可以把机器人加到智能制造产线进行操作。

　　图为凤凰创壹虚实融合机器人实训台

　　据悉，该系列数字孪生虚实融合产品均搭配了凤凰创壹自主研发的智能导学和智能评价系统，能够实现对学生操作过程进行全面跟踪记录分析 ，实现对学生操作过程智能化评价和实训结果自动评分。

　　三、 凤凰创壹简介

　　厦门凤凰创壹软件有限公司致力于虚拟现实VR/AR/MR(统称XR)数字孪生技术平台、线上3D虚拟现实数字孪生产品展示平台和元宇宙开发工具即XR数字孪生编辑工具的研制、开发、运用与推广。公司创始人林庆平博士有28年虚拟现实数字孪生研发经验和技术积累，曾在世界排名第13的新加坡南洋理工大学任博士生导师11年，他所带的研究团队在1999年就已经实现了大规模协同式虚拟现实系统，在实验室局域网环境可以进行具有实时人脸视频交流的3D虚拟人交互场景(跟现在脸书发布的元宇宙3D互动场景类似)，他在大规模协同式虚拟现实技术的研究成果具有国际领先水平，两项发明研究成果被当时任职的新加坡南洋理工大学收列为学校知识产权保护对象。林博士20多年来所研究的XR和数字孪生技术核心技术就是未来元宇宙的核心技术，凤凰创壹团队完全自主研发拥有所有源代码的跨平台虚拟现实XR引擎、浏览器、数字孪生引擎、编辑工具、物理属性引擎等是支撑创建元宇宙的核心技术(包括XR技术、数字孪生建型、数字孪生仿真、直到实现虚实融合交互)，能够与国内外各种XR硬件厂家设备实现无缝对接支持各种操作系统如Windows、IOS、Android等。凤凰创壹的数字孪生虚实融合技术发明专利2020年获得"中国科技创新发明成果奖"，公司在XR与数字孪生的核心技术积累及设备应用技术积累已经产生广泛的实际应用价值，开发了110个专业800多万个三维XR数字孪生仿真资源，在全国独领风骚。2020年12月、2021年5月先后签约了4159万元的宁夏回族自治区教育信息化管理中心自治区职业教育云平台建设项目、以及8760万元的国家职业教育示范实训基地云平台建设项目。

　　凤凰创壹100唯尔教育云平台入选人社部推荐的线上职业技能培训平台，并于 2022年1月凤凰创壹100唯尔教育云平台及百个工种资源被人社部列入优质线上职业技能培训平台及数字资源推荐名单，为全国提供急需的职业技能培训服务。