當(dāng)教育遇上人工智能

王輝輝 司雯雯

在教育領(lǐng)域，AI應(yīng)用場景越來越多，AI教師的“本領(lǐng)”也越來越強(qiáng)

2017年，中國互聯(lián)網(wǎng)教育走過錄播和直播時代，開始向智能時代邁進(jìn)

每天早上，小學(xué)四年級學(xué)生陽陽（化名）要做的第一件事就是打開電腦，跟著老師做英語朗讀練習(xí)。這位能與陽陽對話、幫助他糾正發(fā)音、給他的閱讀打分的英語老師并不是真人，而是一位AI老師。

近兩年，教育領(lǐng)域，類似的AI應(yīng)用場景越來越多，AI教師的“本領(lǐng)”也越來越強(qiáng)，不僅能借助語音測評技術(shù)陪學(xué)生做語音跟讀練習(xí)，還能夠協(xié)助人類教師批改作業(yè)和判卷，甚至完成部分個性化的教學(xué)工作。

作為AI技術(shù)落地較早的領(lǐng)域，教育正在發(fā)生變化。

“尤其是在高效學(xué)習(xí)和個性化教學(xué)方面，大數(shù)據(jù)和人工智能的技術(shù)優(yōu)勢已經(jīng)顯現(xiàn)出來?！敝袊逃茖W(xué)研究院基礎(chǔ)教育研究中心副研究員張杰夫告訴《瞭望東方周刊》。

從“聽聲音”到“看臉色”

在目前的各種AI教育應(yīng)用中，以自適應(yīng)學(xué)習(xí)指導(dǎo)、語音測評和情緒識別、批改作業(yè)較為多見。

“以AI的語音識別技術(shù)為支撐，設(shè)計算法，可以進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析，搭建底層數(shù)據(jù)庫，建立測評常模?！睂W(xué)而思網(wǎng)校AI老師研發(fā)部負(fù)責(zé)人彭守業(yè)向《瞭望東方周刊》解釋道。

目前學(xué)而思網(wǎng)校在其直播系統(tǒng)中嵌入語音測評系統(tǒng)。進(jìn)入口語練習(xí)環(huán)節(jié)，機(jī)器便可以代替教師，帶領(lǐng)學(xué)生讀英語單詞和句子，隨后打分，還可以自動將學(xué)生的“跟讀”成績反饋給主講教師和輔導(dǎo)老師，以便其安排接下來的教學(xué)內(nèi)容。

此外，在課后語言練習(xí)中還有不同主題的半開放的人機(jī)情景對話?！澳壳跋到y(tǒng)的反應(yīng)時間已縮短到2.5秒以內(nèi)，基本上不會因為對話延遲影響用戶體驗?！迸硎貥I(yè)說。

2018年6月，學(xué)而思網(wǎng)校的AI老師還增加了表情識別功能，借助表情識別和人臉追蹤技術(shù)，機(jī)器能夠根據(jù)孩子的面部表情和動作變化，分析出其興奮、專注、分心、離場等不同的學(xué)習(xí)狀態(tài)，并輸出課堂整體專注力曲線和和個化數(shù)據(jù)報告。這不僅能幫助遠(yuǎn)端教師實時了解學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)，還可以根據(jù)班級專注力曲線，調(diào)整教學(xué)節(jié)奏。

神奇的“自適應(yīng)學(xué)習(xí)”

AI技術(shù)另一重點是自適應(yīng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)，即根據(jù)自適應(yīng)原理將知識點進(jìn)行拆分，重構(gòu)知識體系，然后由系統(tǒng)引導(dǎo)學(xué)生實現(xiàn)自主學(xué)習(xí)。

以上海義學(xué)教育科技有限公司（以下簡稱義學(xué)教育）的智適應(yīng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)松鼠AI為例，首先須利用算法對學(xué)生作知識點掃描，以便掌握學(xué)生的整體學(xué)業(yè)水平和對各個知識點的掌握程度。掃描完成后，再為學(xué)生定制個性化的教學(xué)路徑，推薦個性化的學(xué)習(xí)內(nèi)容。

為了實現(xiàn)精準(zhǔn)掃描，義學(xué)教育將學(xué)生對每個知識點掌握程度的評估細(xì)分為100個層級?！叭绻凑铡凑莆铡莆铡煜と壌址欧謱樱陀锌赡軐⒉?分就能達(dá)到掌握水平的孩子，和差20分才能達(dá)到掌握水平的孩子歸為一類，并推薦相同的學(xué)習(xí)路徑和學(xué)習(xí)內(nèi)容。”義學(xué)教育董事長栗浩洋向《瞭望東方周刊》解釋說。

而要考察學(xué)生對500個知識點的掌握情況，系統(tǒng)并不會要求學(xué)生像傳統(tǒng)測驗一樣做500道題目，而是根據(jù)學(xué)生解答前一道題時的正確與否、用時幾何等情況，跳躍式地推送下一道題目。

“一般情況下，系統(tǒng)只需要通過20～30道題目即可完成對500個知識點掌握情況的考察，且精準(zhǔn)度要比傳統(tǒng)方式更高。”栗浩洋說。

教學(xué)內(nèi)容則主要包括練習(xí)題和由AI老師主講的教學(xué)視頻。在這一環(huán)節(jié)，為了實現(xiàn)AI對人類教師的取代，義學(xué)教育組織教育專家和AI專家，把初中數(shù)學(xué)的5000個知識點拆分至30000個，繪制出了一幅知識地圖。

由于從掃描測評到授課，再到考核都由AI老師主導(dǎo)，系統(tǒng)便可積累大量的連續(xù)數(shù)據(jù)。“在此基礎(chǔ)上，它可以通過自我學(xué)習(xí)和迭代，不斷優(yōu)化和提高教學(xué)水平。”栗浩洋表示。

機(jī)器怎樣批改作文

批改作業(yè)也是目前市場上AI教育的重要應(yīng)用場景之一。

據(jù)互聯(lián)網(wǎng)教育研究院院長呂森林介紹，目前在利用AI技術(shù)批改主觀題目方面，數(shù)學(xué)科目已經(jīng)延伸到了初中階段，英語和語文則集中在小學(xué)四年級以前?！耙驗橹饔^題目的批改涉及語義識別，就目前整體的技術(shù)水平而言，實現(xiàn)這一點仍有困難?！眳紊直硎?。

但在彭守業(yè)看來，即使是主觀性最強(qiáng)的作文，真人教師在批改時也會有一定的客觀性標(biāo)準(zhǔn)，“我相信，只要有可量化的標(biāo)準(zhǔn)就有實現(xiàn)AI批改的可能”。

他向本刊記者介紹，目前學(xué)而思網(wǎng)校已經(jīng)初步實現(xiàn)了初中作文的半智能化批改。智能系統(tǒng)會首先根據(jù)學(xué)生作文中的詞匯量、語法、修辭手法運用、引用名言名句數(shù)量等可量化的評判標(biāo)準(zhǔn)，對學(xué)生的作文進(jìn)行第一輪打分，然后由真人教師就文章立意、深層邏輯等更主觀層面的內(nèi)容進(jìn)行打分。

“現(xiàn)在系統(tǒng)可以識別作文中大部分的錯別字和病句?！迸硎貥I(yè)說，未來系統(tǒng)通過不斷地自我學(xué)習(xí)和迭代，一定可以向更高年級延伸，幫助老師解決更復(fù)雜的教學(xué)問題。

比真人教師更懂學(xué)情

一起教育科技是以在線題庫起家的互聯(lián)網(wǎng)教育企業(yè)，其人工智能應(yīng)用則是推送以班級為單位的個性化作業(yè)。

其CEO劉暢介紹說，一起科技在公立學(xué)?！安贾米鳂I(yè)”環(huán)節(jié)深耕多年，留存了大量數(shù)據(jù)，通過對海量數(shù)據(jù)的分析發(fā)現(xiàn)，不同地區(qū)、學(xué)校以及教師的常用題型不同，不同學(xué)校不同年級的教學(xué)目標(biāo)也不盡相同。

以小學(xué)英語為例。小學(xué)階段共有200多種英語題型，其中北京海淀區(qū)的?？碱}型有13種，考試的平均難度較順義區(qū)更高。有了這些數(shù)據(jù)，便能夠以班級為單位，對學(xué)生的學(xué)習(xí)水平進(jìn)行畫像，幫助教師推薦適合班級的個性化作業(yè)。

對于同樣是初次使用一起科技作業(yè)推薦系統(tǒng)的兩位教師來說，第一次拿到的作業(yè)是相同的，但從第二次開始便不再相同。“系統(tǒng)會根據(jù)第一次作業(yè)的班級正確率確定第二次的推送內(nèi)容。正確率越高，下次推送作業(yè)的難度就會上升，反之則會降低。”劉暢說。

智商為什么從90提高到120

在國外，已有一些成熟的智能教學(xué)系統(tǒng)投入應(yīng)用，它們完全不同于目前中國市場上常見的AI教育應(yīng)用。

某教育機(jī)構(gòu)學(xué)員在體驗VR教學(xué)

2010年，張杰夫從南非地區(qū)引入一款名為CMI（凱米）的智能教學(xué)系統(tǒng)，并在成都地區(qū)的多所公立中小學(xué)開展教學(xué)實驗。這款智能教學(xué)系統(tǒng)中嵌入了感知能力訓(xùn)練系統(tǒng)。

心理學(xué)有一個觀點，感知能力是人類學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)。一些孩子在數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)時總是丟三落四。問題可能出在感知能力上。凱米系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)模型進(jìn)行測試，找到學(xué)生感知方面的弱點，然后推薦相應(yīng)的學(xué)習(xí)內(nèi)容，并對其進(jìn)行感知能力訓(xùn)練。

張杰夫舉例稱，澳大利亞有一個入學(xué)智商測試只有90的孩子，使用凱米系統(tǒng)三個月后，智商竟然達(dá)到了120的正常水平。

而來自美國的愛迪樂智能教學(xué)系統(tǒng)則在輸出知識的同時，培養(yǎng)學(xué)生的自信心、專注力、獨立性、思考力、積極性、自識力等六大核心素養(yǎng)，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)品質(zhì)。

張杰夫認(rèn)為，這些智能教學(xué)系統(tǒng)具備個性化、發(fā)現(xiàn)式學(xué)習(xí)和交互式指導(dǎo)，以學(xué)生為中心的教育理念，代表著智能教育的發(fā)展方向。