“人工智能課堂”利與弊

宋亮

在這輪新課改中，中小學(xué)提倡高效課堂，用教學(xué)效率提高學(xué)習(xí)效果。這個時期，也是電腦和網(wǎng)絡(luò)輔助教學(xué)進(jìn)入學(xué)校的時期，在形式上出現(xiàn)了智慧課堂和高效課堂的結(jié)合，創(chuàng)新的教學(xué)手段，在落實課改的同時，也引領(lǐng)了教學(xué)理念的轉(zhuǎn)變。

教育部：鼓勵教學(xué)終端建設(shè)

課堂低效的原因在哪里？

清華大學(xué)附屬中學(xué)教師王麗麗找到了原因：課堂的結(jié)構(gòu)主體就是教師和學(xué)生。教師在課堂上的投入程度或精神狀態(tài)可以打滿分；可是不管教師激情多高，總會有些學(xué)生不為所動，我行我素；這些學(xué)生反過來又影響教師的授課情緒。在這種情況下，如果對學(xué)生上課的表現(xiàn)打分，不少教師的滿意度會低于60分。教師希望把自己精心備課的全部，傳達(dá)給學(xué)生。這種想法會產(chǎn)生一個預(yù)期結(jié)果，教師希望所有的學(xué)生能把他上課的內(nèi)容當(dāng)作寶貝，認(rèn)真地接受并消化。也就是教師要求學(xué)生能在課堂上100%投入。

北京師范大學(xué)中國教育與社會發(fā)展研究院講師高莉介紹：傳統(tǒng)的提升學(xué)生課堂注意力的方法，主要是營造輕松愉快的課堂氣氛和采用新穎的教學(xué)手段。但是無論教師怎樣創(chuàng)新，學(xué)生終究會倦怠，創(chuàng)新會失效，而創(chuàng)新的失敗會進(jìn)一步挫傷教師的心理。目前，新出現(xiàn)了一些管理手段來提升學(xué)生注意力，方法主要有兩種：一種是對學(xué)生進(jìn)行注意力訓(xùn)練，還有一種是引進(jìn)技術(shù)手段，監(jiān)控學(xué)生課堂投入程度并打分評估。隨著科技的日益發(fā)達(dá)，會有越來越多的新技術(shù)手段應(yīng)用到教育教學(xué)領(lǐng)域。

近一年來，全國各地相繼出臺“智慧課堂”“智慧校園”試行建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)。全國教育主管部門的下一步重點工作計劃，就是通過建設(shè)智慧課堂逐步推動“網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)空間人人通”的普及應(yīng)用。在經(jīng)歷初期的班班通設(shè)備采購熱潮后，多媒體教室占比已達(dá)到計劃水平，通過校園寬帶網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，形成了支持校園網(wǎng)絡(luò)連通和開展信息化教學(xué)、教研的模式及保障機(jī)制。但是，校園信息化的建設(shè)工作中，人機(jī)交互的界面還處于摸索階段。

教育部教技司2018年1號文件《2018年教育信息化和網(wǎng)絡(luò)安全工作要點》以及教育部副部長杜占元在2017年全國教育信息化工作會議上講話中提出，鼓勵師生配備教學(xué)終端，加速推進(jìn)“人人通”建設(shè)，并列舉了全國優(yōu)秀的智慧課堂教學(xué)探索模式作為示范。越來越多的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)企業(yè)進(jìn)入基礎(chǔ)教育領(lǐng)域，直接參與教學(xué)或者提供教學(xué)輔助技術(shù)，幫助學(xué)校解決學(xué)生注意力不集中問題。

培訓(xùn)機(jī)構(gòu)：強(qiáng)力跟進(jìn)

為了提升學(xué)生的課堂專注力，一些培訓(xùn)機(jī)構(gòu)面對中小學(xué)生課堂學(xué)習(xí)，引入了注意力引導(dǎo)訓(xùn)練。

2018年4月，“火花思維”完成1500萬美元融資，用于課程研發(fā)和教師中心的建設(shè)?！盎鸹ㄋ季S”是一家在線兒童教育平臺，專門為3歲至10歲兒童提供數(shù)理邏輯、專注力等視頻互助課程，全面提高數(shù)理邏輯和專注力。幼小銜接數(shù)學(xué)思維訓(xùn)練課程目前已經(jīng)上線。

思維能力是學(xué)習(xí)的核心智力因素，這方面的差距足以影響孩子成年后的成就。觀察力、想象力、注意力等都屬于思維能力的范疇。其中，注意力問題被認(rèn)為是我國兒童學(xué)習(xí)障礙的首要因素。在我國660個大中城市中，75%的兒童存在不同程度的注意力問題。其中，有42%的孩子上課時不能集中注意力；60%的孩子不能堅持聽課30分鐘以上；20%的孩子經(jīng)常走神、多動。

除了“火花思維”之外，較大的注意力培訓(xùn)機(jī)構(gòu)還有“成長?！薄敖鹕炅帧薄敖鸩┲腔邸焙汀熬鬯冀逃钡?。

“成長?！睂Ｗ⒂?歲至12歲兒童的在線素質(zhì)教育。通過在線互動直播課堂提供互動學(xué)習(xí)體驗，訓(xùn)練孩子的專注力、語言邏輯和記憶力等能力。2017年2月，成長保完成5000萬元第一輪預(yù)融資，投資方為黑馬基金、昆仲資本、達(dá)晨創(chuàng)投。同年7月，成長保宣布完成數(shù)千萬元人民幣的第一輪輪融資；緊接著在2018年3月和2018年5月完成第二輪融資，第二輪累計融資達(dá)3億元。密集的成功融資表明，兒童思維訓(xùn)練已經(jīng)引起了資本注意。“成長?！鄙暇€至今，月收入均保持30%的增長，憑借先發(fā)優(yōu)勢、流量運營機(jī)制和內(nèi)容增量機(jī)制，目前市場占有率達(dá)80%。成長保創(chuàng)始人路小得表示，在全國學(xué)齡兒童中，有半數(shù)以上會出現(xiàn)注意力問題。巨大的市場需求，可以預(yù)見，注意力培訓(xùn)機(jī)構(gòu)的發(fā)展空間很大。

兒童學(xué)習(xí)能力研究機(jī)構(gòu)“金色雨林”主要為3歲至14歲的兒童提供學(xué)習(xí)能力培養(yǎng)。公司在今年完成數(shù)千萬元融資，投資方為美年大健康母公司天億資本。天億資本對金色雨林的投資主要是因為“金色雨林”在兒童學(xué)習(xí)能力方面取得的成果。本輪融資主要用于品牌推廣和在線教學(xué)平臺建設(shè)。“金色雨林”依托北京、成都、廈門三大運營中心，向全國輻射加盟，是中國科學(xué)院心理研究所“青少年腦科學(xué)與學(xué)習(xí)”課題的實驗基地。

“聚思教育”為兒童提供專注力培訓(xùn)，主要使用美國專注力訓(xùn)練系統(tǒng)“玩出注意力”（Play Attention），是該產(chǎn)品的中國代理商。訓(xùn)練法基于腦反饋技術(shù)，設(shè)定訓(xùn)練課程和專注力測評工具。2018年1月，“聚思教育”完成數(shù)百萬元天使輪融資，投資方為青山資本。本輪資金將用于產(chǎn)品及課程體系研發(fā)升級、品牌整體規(guī)劃升級、ToB端的市場拓展及線上專注力訓(xùn)練系統(tǒng)完善等方面。

隨著國內(nèi)市場對注意力方面的研究逐漸熱起來，相關(guān)方面的研究也在不斷推進(jìn)中。

學(xué)校：技術(shù)手段干預(yù)系統(tǒng)

為了解決課堂教學(xué)效率問題，浙江省杭州第十一中學(xué)在2018年春季開學(xué)后，就引進(jìn)了“智慧課堂行為管理系統(tǒng)”——在教室的黑板上方安裝了3枚攝像頭，每30秒鐘掃描一次學(xué)生的臉，并由處理器進(jìn)行分類統(tǒng)計、打分，識別學(xué)生上課是否專注。

杭州十一中學(xué)的校園富有科技感。在推出號稱全球第一個刷臉吃飯的食堂后，學(xué)校立馬建起了國內(nèi)第一臺刷臉自助購物機(jī)，曾在新聞里轟動一時。2018年，刷臉技術(shù)延伸到教室。

住校的高中生李拂在學(xué)校安裝測試系統(tǒng)的前一個晚上，因為停電空調(diào)停機(jī)而失眠了。幾乎全體住校生都出現(xiàn)了這個問題。第二天，很多人都精力不足。課后，教室門口的大屏幕上打出了李拂的課堂教學(xué)注意力分?jǐn)?shù)：74分。系統(tǒng)將李拂的課堂行為分為閱讀、書寫、聽講、起立、舉手和趴桌子等6種。每種行為都代表一個分值，分值高低由系統(tǒng)設(shè)定，李拂“舉手”就比“趴桌子”的分值要高許多，他的行為被攝像頭認(rèn)定后，變成一個代碼，接入位于攝像頭后部的處理器內(nèi)——那是系統(tǒng)的大腦。

這只是一部分分值的參數(shù)，另一部分來自李拂的面部表情，攝像頭將深度捕捉他的表情，變成另外一個代表分值的代碼。表情被分為中性、高興、反感、難過、害怕、驚訝、憤怒等7種。但李拂很少“憤怒”，也很少“高興”。

當(dāng)課程進(jìn)行到20分鐘時，只有老師的視角才能看到的講臺顯示屏將收到系統(tǒng)推送的提醒，那些最低賦分值的人將出現(xiàn)在屏幕上，這代表他們并不專注。老師便會走到學(xué)生面前，或者對學(xué)生進(jìn)行提問。3分鐘后，提醒自動消失。

但是很快，學(xué)生們掌握了在課堂上刷注意力高分的技巧：系統(tǒng)給吳建飛的分?jǐn)?shù)總在70分到80分之間，不論是他最喜歡的數(shù)學(xué)課，還是他不那么喜歡的物理課。他的好朋友李浩則是“好好先生”，李浩長臉，雙眼皮，喜歡笑，有酒窩。李浩曾經(jīng)在一個上午的四節(jié)課都拿到了“99分”，他告訴吳建飛，高分的技巧是表情要豐富，以及“挺直腰”。

很快，技巧在學(xué)生中普及了。一周后，一個成績中等、上課也沉默的學(xué)生在系統(tǒng)上得到了110分的高分。據(jù)資料顯示，微表情識別一直是計算機(jī)視覺領(lǐng)域一個具有挑戰(zhàn)性的技術(shù)難題，諸如肌肉單元難以標(biāo)注，每個人對表情的定義都不相同，“微笑”“難過”等標(biāo)準(zhǔn)難以判定，另外，微表情識別必須在五分之一秒內(nèi)抓取到情緒變化，這意味著攝像頭必須一秒鐘處理五幀以上畫面。這項技術(shù)目前還在進(jìn)一步完善中。

“人工智能課堂”引爭議

“人臉識別系統(tǒng)如果長期使用，老師會用來給學(xué)生施加壓力，學(xué)校會用來給老師施加壓力，建議千萬不要常規(guī)化?！贬槍θ四樧R別技術(shù)在課堂上的應(yīng)用，中國人民大學(xué)副教授高永安這樣表示。

山東省青島市膠州二中教師劉飛認(rèn)為：“這種系統(tǒng)可能引發(fā)抵觸心理，會束縛老師的心態(tài)，很難有淋漓盡致的自由發(fā)揮；二可能引起迎合心態(tài)。老師可能會一刀切地向‘高標(biāo)準(zhǔn)靠攏，系統(tǒng)采集到的數(shù)據(jù)可能就來自一個‘不真實的課堂?！钡傮w上，劉飛對人臉識別技術(shù)進(jìn)入課堂持歡迎態(tài)度。他說：“這些微表情和課堂行為對學(xué)生進(jìn)行行為診斷與判定，有重要的參考價值。部分學(xué)生上課精力不集中、課堂參與度低可能與老師的教學(xué)水平有很大關(guān)系。所以，不僅可以用來該學(xué)生打分，也可以反應(yīng)教師的教學(xué)狀況。”

杭州第十一中學(xué)副校長張冠超表示：學(xué)生從不理解、感覺被監(jiān)督，已轉(zhuǎn)變?yōu)槁邮?，自覺改變課堂上的行為習(xí)慣。老師也會對課堂上學(xué)生的表情、行為進(jìn)行分析，去考慮改變教學(xué)習(xí)慣，讓學(xué)生能更快樂地上課。

在人臉識別技術(shù)方面，比起學(xué)校，教育培訓(xùn)機(jī)構(gòu)已率先采用。目前，已經(jīng)有多家教育機(jī)構(gòu)宣稱采用“人臉識別”技術(shù)為學(xué)生提供個性化教學(xué)。這已經(jīng)成為教育培訓(xùn)機(jī)構(gòu)宣稱自己借助“科技推動教育”進(jìn)步的一個典型案例。

有多家教育培訓(xùn)機(jī)構(gòu)陸續(xù)發(fā)布消息，表示能夠基于人工智能科技，借助攝像頭捕捉學(xué)生上課時的狀態(tài)和情緒數(shù)據(jù)，輔助老師掌握課堂動態(tài)。把教學(xué)過程數(shù)據(jù)化，借此技術(shù)為學(xué)生提供個性化的教學(xué)體驗，并且還能獲取學(xué)生聽課質(zhì)量反饋、老師授課評價以及師生風(fēng)格匹配。也有部分教育培訓(xùn)機(jī)構(gòu)引入此類人臉識別系統(tǒng)不是為了“監(jiān)測”學(xué)生狀態(tài)，而是為了提升對教師授課效果的把控能力，利用人臉識別系統(tǒng)分析老師在課堂上的上課狀態(tài)。

有學(xué)生表示，對培訓(xùn)機(jī)構(gòu)有人臉識別系統(tǒng)不會很在意，而且一周也就去上兩節(jié)課，本來時間就不長，還花了錢，自己肯定會專注學(xué)習(xí)。但是該同學(xué)表示：“學(xué)校不一樣，在學(xué)校上一天的課，難道一點都不能放松？如果學(xué)校有這種數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，我會覺得不舒服，肯定會裝得乖一點。”

5月23日，在國家衛(wèi)生健康委員會舉行的新聞發(fā)布會上，北大六院兒童病房主任曹慶久表示：有些學(xué)校用智能系統(tǒng)監(jiān)控學(xué)生，學(xué)生往往會有一些心理方面的反應(yīng)。很多青春期的孩子正處于自我意識快速發(fā)展的階段，要求有隱私權(quán)，要求得到別人的尊重，要求得到別人的信任。如果裝監(jiān)控系統(tǒng)是為監(jiān)測孩子注意力，往往會引起孩子的反感，要注意它對孩子心理方面的影響。