基于Rokid CXR-M SDK的引导式作业辅导系统设计与实现

一、灵光乍现

"这题怎么又不会？上次不是讲过吗？"

周末的下午，邻居家传来熟悉的"辅导作业"声。这场景太常见了------家长越讲越急，孩子越听越懵。

问题的本质是什么？经过观察，我发现三个关键矛盾：

帮助与依赖的博弈：直接告诉答案，孩子秒懂但没学会；不给答案，孩子发呆半小时。

情绪与理性的拉扯：面对"简单题目做错"，理性说要耐心，情绪却先爆发。

陪伴与独立的平衡：陪太紧孩子依赖，陪太松孩子走神。

正是在思考这个问题时，我想到了 Rokid AR 眼镜------如果让眼镜来做这个"中间人"，会怎样？

二、设计哲学：不是"答案机"，而是"引路人"

核心定位：它不是"告诉答案"的工具，而是"引导思考"的桥梁。

渐进式提示系统

传统辅导APP：拍照 → 识别 → 出答案。快速，但孩子学到了什么？

我设计了"三段式"渐进提示：

每一层独立触发，家长完全掌控节奏。

角色分离架构

设备	使用者	功能定位
AR眼镜	孩子	只看到提示，专注思考
手机APP	家长	控制进度，观察反应

三、技术架构：CXR-M SDK 的正确打开方式

3.1 为什么选择 CXR-M SDK？

Rokid 提供了多种SDK选项，为什么最终选择 CXR-M？这要从它的核心特性说起：

提词器场景（Word Tips） 是 CXR-M SDK 的杀手级功能。它允许手机端实时发送文本内容到眼镜端，并以提词器的形式呈现。这正是我们需要的------将提示内容"推送"到孩子眼前。

更重要的是，SDK 的 sendStream API 支持动态更新内容，这让"逐步推进提示"成为可能。

3.2 项目依赖配置

首先，在 settings.gradle.kts 中添加 Rokid Maven 仓库：

dependencyResolutionManagement {
    repositories {
        maven { url = uri("https://maven.rokid.com/repository/maven-public/") }
        google()
        mavenCentral()
    }
}

然后在 app/build.gradle.kts 中引入 SDK：

dependencies {
    implementation("com.rokid.cxr:client-m:1.0.1-20250812.080117-2")
​
    // 协程支持，用于异步操作
    implementation("org.jetbrains.kotlinx:kotlinx-coroutines-android:1.7.3")
​
    // Lifecycle 组件，管理UI状态
    implementation("androidx.lifecycle:lifecycle-runtime-ktx:2.7.0")
}

3.3 权限声明

眼镜通过蓝牙连接手机，需要在 AndroidManifest.xml 中声明蓝牙权限：

<!-- 蓝牙基础权限 -->
<uses-permission android:name="android.permission.BLUETOOTH"
    android:maxSdkVersion="30" />
<uses-permission android:name="android.permission.BLUETOOTH_ADMIN"
    android:maxSdkVersion="30" />
​
<!-- Android 12+ 蓝牙权限 -->
<uses-permission android:name="android.permission.BLUETOOTH_CONNECT" />
<uses-permission android:name="android.permission.BLUETOOTH_SCAN" />

注意：Android 12 引入了新的蓝牙权限模型，需要同时处理新旧两种权限声明方式。

四、核心代码实现：从连接到推送

4.1 SDK 封装层设计

为了解耦业务逻辑与SDK调用，我设计了一个单例管理类 RokidGlassesManager：

package com.rokid.homework.sdk
​
import com.rokid.cxr.m.CxrApi
import com.rokid.cxr.m.callback.SendStatusCallback
import com.rokid.cxr.m.enums.CxrSendErrorCode
import com.rokid.cxr.m.utils.ValueUtil
​
/**
 * Rokid眼镜连接管理器
 * 封装CXR-M SDK的核心API，提供简化的调用接口
 */
object RokidGlassesManager {
​
    private val cxrApi: CxrApi = CxrApi.getInstance()
​
    /**
     * 检查眼镜连接状态
     */
    val isConnected: Boolean
        get() = cxrApi.isBluetoothConnected
​
    /**
     * 发送提示内容到眼镜
     *
     * @param text 要显示的提示文本
     * @param callback 发送结果回调
     */
    fun sendHint(text: String, callback: SendCallback?) {
        // 前置检查：眼镜是否已连接
        if (!isConnected) {
            callback?.onFailed("眼镜未连接，请检查蓝牙")
            return
        }
​
        // 第一步：激活提词器场景
        cxrApi.controlScene(
            ValueUtil.CxrSceneType.WORD_TIPS,
            true,  // 开启场景
            null
        )
​
        // 第二步：发送文本流
        cxrApi.sendStream(
            type = ValueUtil.CxrStreamType.WORD_TIPS,
            stream = text.toByteArray(Charsets.UTF_8),
            fileName = "homework_hint.txt",
            cb = object : SendStatusCallback() {
                override fun onSendSucceed() {
                    callback?.onSuccess()
                }
                override fun onSendFailed(code: CxrSendErrorCode?) {
                    callback?.onFailed("发送失败: ${code?.name}")
                }
            }
        )
    }
​
    /**
     * 发送回调接口
     */
    interface SendCallback {
        fun onSuccess()
        fun onFailed(message: String?)
    }
}

这段代码的核心在于理解 CXR-M SDK 的工作流程：

1. 场景控制 ：controlScene 告诉眼镜"我要用提词器场景了"

1. 流式传输 ：sendStream 将实际内容推送到眼镜

4.2 分步提示的构建逻辑

提示内容不是简单的一行文本，而是结构化的信息。我设计了 HintBuilder 来组装提示内容：

package com.rokid.homework.core
​
import com.rokid.homework.data.Question
import com.rokid.homework.data.Subject
​
/**
 * 提示内容构建器
 * 负责将题目和提示组装成眼镜端显示的格式
 */
object HintBuilder {
​
    /**
     * 构建当前步骤的提示文本
     *
     * @param question 当前题目
     * @param stepIndex 当前步骤索引 (-1=仅题目, 0~n-1=提示步骤, n=答案)
     */
    fun build(question: Question, stepIndex: Int): String = buildString {
        // 标题区域：科目信息
        appendLine("📚 ${question.subject.displayName}")
        appendLine()
​
        // 题目区域：始终显示
        appendLine("══════ 题目 ══════")
        appendLine()
        appendLine(wrapText(question.content, 24))
        appendLine()
​
        // 提示区域：根据步骤动态显示
        if (stepIndex >= 0 && question.hints.isNotEmpty()) {
            val currentHintCount = minOf(stepIndex + 1, question.hints.size)
            appendLine("══════ 提示 $currentHintCount/${question.hints.size} ══════")
            appendLine()
​
            // 逐步累加显示历史提示
            for (i in 0 until currentHintCount) {
                appendLine("▸ ${question.hints[i]}")
            }
            appendLine()
        }
​
        // 答案区域：所有提示显示完后才能看
        if (stepIndex >= question.hints.size) {
            appendLine("══════ 参考答案 ══════")
            appendLine()
            question.answer.forEach { ans ->
                appendLine("✓ $ans")
            }
        }
    }
​
    /**
     * 文本换行处理
     * 眼镜屏幕宽度有限，需要手动控制每行字符数
     */
    private fun wrapText(text: String, maxLineLength: Int): String {
        return text.chunked(maxLineLength).joinToString("\n")
    }
}

这里有个细节值得注意：stepIndex 的设计。

• -1：只显示题目，不显示任何提示（初始状态）

• 0：显示第1个提示

• 1：显示第1+2个提示（提示是累加显示的）

• ...

• hints.size：显示完整答案

这种"累加式"显示的设计理念是：让孩子看到完整的思考过程，而不是每次只看到一个孤立的提示。

4.3 数据模型：题目的结构化表达

package com.rokid.homework.data
​
/**
 * 学科枚举
 */
enum class Subject(val displayName: String, val icon: String) {
    MATH("数学", "🔢"),
    CHINESE("语文", "📖"),
    ENGLISH("英语", "🔤"),
    PHYSICS("物理", "⚡"),
    CHEMISTRY("化学", "🧪")
}
​
/**
 * 题目数据模型
 *
 * @param id 唯一标识
 * @param subject 所属学科
 * @param content 题目内容
 * @param hints 分步提示列表（按渐进顺序）
 * @param answer 最终答案
 * @param difficulty 难度等级 1-5
 */
data class Question(
    val id: Int,
    val subject: Subject,
    val content: String,
    val hints: List<String>,
    val answer: List<String>,
    val difficulty: Int = 1
) {
    /**
     * 获取提示总步数
     */
    val totalSteps: Int
        get() = hints.size + 1  // +1 是答案步骤
​
    /**
     * 判断指定步骤是否为答案步骤
     */
    fun isAnswerStep(stepIndex: Int): Boolean = stepIndex >= hints.size
}

4.4 预设题库

为了演示，我准备了几个典型题目：

package com.rokid.homework.data
​
import Subject.*
​
object QuestionBank {
​
    val allQuestions = listOf(
​
        // ═══════ 数学题 ═══════
        Question(
            id = 1,
            subject = MATH,
            content = "解方程：2x + 5 = 15，求 x 的值",
            hints = listOf(
                "先把常数项 5 移到等号右边",
                "移项后变成：2x = 15 - 5 = 10",
                "然后两边同时除以 2"
            ),
            answer = listOf("x = 5"),
            difficulty = 2
        ),
​
        Question(
            id = 2,
            subject = MATH,
            content = "一个长方形的周长是24cm，长是宽的2倍，求面积",
            hints = listOf(
                "设宽为 x，则长为 2x",
                "周长公式：2 × (长 + 宽) = 24",
                "代入得：2 × (2x + x) = 24，解出 x",
                "面积 = 长 × 宽"
            ),
            answer = listOf("宽 = 4cm，长 = 8cm", "面积 = 32cm²"),
            difficulty = 3
        ),
​
        // ═══════ 语文题 ═══════
        Question(
            id = 3,
            subject = CHINESE,
            content = "默写《静夜思》并说明表达了什么情感",
            hints = listOf(
                "作者是唐代诗人李白",
                "前两句：床前明月光，疑是地上霜",
                "后两句：举头望明月，低头思故乡",
                "从「思故乡」可以推断情感"
            ),
            answer = listOf(
                "床前明月光，疑是地上霜",
                "举头望明月，低头思故乡",
                "表达了诗人漂泊异乡的思乡之情"
            ),
            difficulty = 2
        ),
​
        // ═══════ 英语题 ═══════
        Question(
            id = 4,
            subject = ENGLISH,
            content = "翻译句子：The red apples on the table are very sweet",
            hints = listOf(
                "red = 红色的，apples = 苹果",
                "on the table = 在桌子上",
                "very sweet = 非常甜",
                "注意中文语序调整"
            ),
            answer = listOf("桌子上的红苹果非常甜"),
            difficulty = 1
        ),
​
        // ═══════ 物理题 ═══════
        Question(
            id = 5,
            subject = PHYSICS,
            content = "一个物体从静止开始自由落体，3秒后速度是多少？(g=10m/s²)",
            hints = listOf(
                "自由落体初速度 v₀ = 0",
                "速度公式：v = v₀ + gt",
                "代入 g = 10，t = 3"
            ),
            answer = listOf("v = 0 + 10 × 3 = 30m/s"),
            difficulty = 2
        )
    )
​
    /**
     * 按学科筛选题目
     */
    fun getBySubject(subject: Subject): List<Question> =
        allQuestions.filter { it.subject == subject }
​
    /**
     * 获取指定ID的题目
     */
    fun getById(id: Int): Question? =
        allQuestions.find { it.id == id }
}

五、状态管理：让提示"听话地"推进

5.1 ViewModel 的设计

package com.rokid.homework.ui
​
import androidx.lifecycle.ViewModel
import androidx.lifecycle.viewModelScope
import com.rokid.homework.data.Question
import com.rokid.homework.data.QuestionBank
import com.rokid.homework.data.Subject
import com.rokid.homework.sdk.RokidGlassesManager
import kotlinx.coroutines.flow.MutableStateFlow
import kotlinx.coroutines.flow.StateFlow
import kotlinx.coroutines.launch
​
class HomeworkViewModel : ViewModel() {
​
    // ═══════ 状态定义 ═══════
​
    private val _currentQuestion = MutableStateFlow<Question?>(null)
    val currentQuestion: StateFlow<Question?> = _currentQuestion
​
    private val _currentStep = MutableStateFlow(-1)
    val currentStep: StateFlow<Int> = _currentStep
​
    private val _isGlassesConnected = MutableStateFlow(false)
    val isGlassesConnected: StateFlow<Boolean> = _isGlassesConnected
​
    private val _sendStatus = MutableStateFlow<SendStatus>(SendStatus.Idle)
    val sendStatus: StateFlow<SendStatus> = _sendStatus
​
    // ═══════ 公开方法 ═══════
​
    /**
     * 选择题目
     */
    fun selectQuestion(question: Question) {
        _currentQuestion.value = question
        _currentStep.value = -1  // 重置到初始状态
        sendCurrentHint()
    }
​
    /**
     * 推进到下一步提示
     */
    fun nextStep() {
        val question = _currentQuestion.value ?: return
        if (_currentStep.value < question.hints.size) {
            _currentStep.value++
            sendCurrentHint()
        }
    }
​
    /**
     * 返回上一步提示
     */
    fun previousStep() {
        if (_currentStep.value >= 0) {
            _currentStep.value--
            sendCurrentHint()
        }
    }
​
    /**
     * 直接显示答案
     */
    fun showAnswer() {
        val question = _currentQuestion.value ?: return
        _currentStep.value = question.hints.size
        sendCurrentHint()
    }
​
    /**
     * 检查眼镜连接状态
     */
    fun checkConnection() {
        _isGlassesConnected.value = RokidGlassesManager.isConnected
    }
​
    // ═══════ 私有方法 ═══════
​
    private fun sendCurrentHint() {
        val question = _currentQuestion.value ?: return
​
        val hintText = HintBuilder.build(question, _currentStep.value)
​
        _sendStatus.value = SendStatus.Sending
​
        RokidGlassesManager.sendHint(hintText, object : RokidGlassesManager.SendCallback {
            override fun onSuccess() {
                _sendStatus.value = SendStatus.Success
            }
            override fun onFailed(message: String?) {
                _sendStatus.value = SendStatus.Failed(message ?: "未知错误")
            }
        })
    }
}
​
// 发送状态密封类
sealed class SendStatus {
    object Idle : SendStatus()
    object Sending : SendStatus()
    object Success : SendStatus()
    data class Failed(val message: String) : SendStatus()
}

5.2 状态流转图

六、开发中的"坑"与填坑实录

6.1 坑一：眼镜端文字截断

现象：题目内容稍长，眼镜端显示就出现截断，后面看不到。

原因分析 ：眼镜屏幕分辨率有限，而 sendStream 发送的文本没有自动换行处理。

解决方案：在发送前预处理文本，强制每20-24个字符换行：

private fun wrapText(text: String, maxLineLength: Int = 24): String {
    val result = StringBuilder()
    var currentLineLength = 0
​
    for (char in text) {
        result.append(char)
        currentLineLength++
​
        // 中文字符算2个宽度
        val charWidth = if (char.code > 127) 2 else 1
        if (currentLineLength + charWidth >= maxLineLength) {
            result.append('\n')
            currentLineLength = 0
        }
    }
​
    return result.toString()
}

6.2 坑二：蓝牙连接状态不稳定

现象 ：明明眼镜连着手机蓝牙，但 isBluetoothConnected 有时返回 false。

原因分析：CXR-M SDK 需要眼镜和手机APP建立专用连接，单纯的系统蓝牙配对不够。

解决方案：在应用启动时主动调用连接检查，并添加重试机制：

fun ensureConnection(retryCount: Int = 3): Boolean {
    repeat(retryCount) {
        if (cxrApi.isBluetoothConnected) return true
        Thread.sleep(500)  // 等待连接建立
    }
    return cxrApi.isBluetoothConnected
}

6.3 坑三：发送失败的错误码含义不清

现象 ：onSendFailed 返回的错误码如 CODE_STREAM_ERROR 太笼统，难以定位问题。

解决方案：建立错误码映射表，给用户友好提示：

private val errorMessages = mapOf(
    CxrSendErrorCode.CODE_DEVICE_NOT_CONNECTED to "眼镜未连接",
    CxrSendErrorCode.CODE_STREAM_ERROR to "数据传输失败，请重试",
    CxrSendErrorCode.CODE_TIMEOUT to "发送超时，请检查连接"
)
​
fun getErrorMessage(code: CxrSendErrorCode?): String {
    return errorMessages[code] ?: "发送失败: ${code?.name}"
}

七、实际使用场景演示

场景一：数学方程题

家长选择题目：解方程 2x + 5 = 15
​
眼镜端初始显示：
┌─────────────────────────┐
│ 📚 数学                   │
│                          │
│ ══════ 题目 ══════        │
│                          │
│ 解方程：2x + 5 = 15       │
│ 求 x 的值                │
└─────────────────────────┘
​
家长点击"下一步"后：
┌─────────────────────────┐
│ 📚 数学                   │
│                          │
│ ══════ 题目 ══════        │
│ 解方程：2x + 5 = 15       │
│                          │
│ ══════ 提示 1/3 ══════    │
│                          │
│ ▸ 先把常数项5移到等号右边  │
└─────────────────────────┘

场景二：古诗默写

家长选择题目：默写《静夜思》
​
渐进提示过程：
提示1：作者是唐代诗人李白
提示2：前两句：床前明月光，疑是地上霜
提示3：后两句：举头望明月，低头思故乡
答案：完整诗句 + 情感分析

孩子可以先尝试回忆，实在想不起来再看第一层提示，还不行再看第二层。每一步都是"拉一把"而不是"抱起来"。

八、教育场景的深度思考

8.1 为什么 AR 眼镜比手机更适合？

维度	手机APP	AR眼镜
注意力	通知弹窗、其他APP干扰	沉浸式，只有当前内容
交互方式	触摸屏幕，孩子可能乱点	家长手机远程控制
视角	低头看屏幕，与书本分离	抬头可见，与学习环境融合
心理感受	"又在玩手机"	"用科技学习"

8.2 "引导式"vs"直接式"的教育学依据

维果茨基的"最近发展区"理论指出：学习者独立解决问题的水平，与在成人指导下解决问题的水平之间存在差距。好的教育应该在这个"区"内提供支架（Scaffolding） 。

分步提示系统本质上就是数字化支架：

• 太简单的问题 → 不需要支架

• 太难的问题 → 支架也够不着

• 刚好在"区"内的问题 → 支架让孩子自己爬上去

8.3 可能的扩展方向

AI 能力接入：接入大模型，实现：

• 拍照识别手写题目

• 自动生成分步提示

• 根据孩子水平动态调整难度

学习数据积累：

• 记录哪些题目需要多次提示

• 识别薄弱知识点

• 生成个性化练习建议

多设备协同：

• 平板显示完整解析

• 眼镜只显示关键引导

• 手机作为家长控制台

九、写在最后

这个项目的出发点很小------只是想让邻居家少一点"辅导作业的争吵"。但深入做下去，发现它触及了一个本质问题：技术如何在教育中扮演正确的角色？

不是用AI代替老师，不是用APP代替家长，而是用技术放大"好的教育方式"的效果------耐心、渐进、引导。

AR眼镜恰好提供了一种可能：让孩子在需要帮助的时候，能够"悄悄地"获得提示，而不是在众目睽睽下被"纠正"。这份小小的尊严，或许正是独立思考萌芽的土壤。

代码量不大，理念却很重。希望这个小小的尝试，能给教育科技领域的探索者们一点启发。

---

项目结构：

HomeworkHelper/
├── app/
│   └── src/main/
│       ├── java/com/rokid/homework/
│       │   ├── sdk/           # SDK封装层
│       │   ├── data/          # 数据模型
│       │   ├── core/          # 核心业务逻辑
│       │   └── ui/            # 界面与ViewModel
│       └── res/
└── 征文.md

参考资源：

• CXR-M SDK 官方文档

• Rokid 开发者论坛

• 维果茨基《思维与语言》