洋蔥數(shù)學(xué)：用人工智能拉近城鄉(xiāng)教育差距

于靖園

由零開始 哈佛大學(xué)畢業(yè)的楊臨風(fēng)選擇了回國創(chuàng)業(yè)，他和幾位合伙人一起創(chuàng)辦了“洋蔥數(shù)學(xué)”，目的為了教育普惠和教育創(chuàng)新。

位于北京電通創(chuàng)意廣場的洋蔥數(shù)學(xué)辦公室里，穿著普通，戴著眼鏡，有些削瘦的楊臨風(fēng)喜歡坐在設(shè)計(jì)部門的工位上，因?yàn)槟抢锉容^安靜。這個(gè)看起來很像“程序員”的85后是這家教育公司的創(chuàng)始人兼CEO。像他這樣哈佛畢業(yè)的高材生一直都是全球頂級公司爭搶的香餑餑，可是他卻選擇了回國創(chuàng)業(yè)，由零開始。

這個(gè)開始，源于他內(nèi)心深處最真實(shí)的追求：在一定程度上促進(jìn)教育的普惠化和公平化。

“杠上”數(shù)學(xué)

大學(xué)時(shí)，楊臨風(fēng)和同在美國讀書的朱若辰就對教育與科技的融合非常感興趣。他們發(fā)現(xiàn)，在國內(nèi)很多農(nóng)村地區(qū)師資嚴(yán)重缺乏，教育資源也比較少。他們開始趁著假期回國支教，在我國鄉(xiāng)村持續(xù)進(jìn)行教育公益的探索，希望找到可行的解決方案。

同一時(shí)期，一個(gè)名叫薩爾曼可汗的孟加拉裔美國青年，從哈佛商學(xué)院MBA畢業(yè)并找到優(yōu)越的工作后開始嘗試把自制的視頻課程放在Youtube上，免費(fèi)讓素不相識的網(wǎng)友學(xué)習(xí)采用，與絕大多數(shù)的網(wǎng)課側(cè)重于教不同，他的課程更強(qiáng)調(diào)學(xué)的過程。2009年，薩爾曼可汗創(chuàng)立 “可汗學(xué)院”，他所倡導(dǎo)的學(xué)習(xí)方式迅速風(fēng)靡全球。

受可汗學(xué)院的啟發(fā)，楊臨風(fēng)和他的團(tuán)隊(duì)決定嘗試制作面向中小學(xué)的動(dòng)畫視頻課程，他們希望這是一款能夠幫助學(xué)生自主學(xué)習(xí)和教師個(gè)性化教學(xué)的產(chǎn)品，幫助中國師生增效減負(fù)。

經(jīng)過大量的走訪調(diào)研，楊臨風(fēng)團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，數(shù)學(xué)是讓一線教師和學(xué)生最頭疼的學(xué)科。對很多學(xué)生來說，數(shù)學(xué)是“心中永遠(yuǎn)的痛”，聽不懂，學(xué)不會，抽象、艱深、無趣，即便到了大學(xué)，高數(shù)依然是學(xué)生掛科率最高的科目之一。對不少教師而言，數(shù)學(xué)也比較抽象難講，不像物理、化學(xué)那樣可以通過實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生觀察體驗(yàn)，有時(shí)候講了很多遍，學(xué)生仍然難以理解。

“如果數(shù)學(xué)也能講得有趣，那么其他學(xué)科也就簡單了。”從數(shù)學(xué)這門學(xué)科入手，開始創(chuàng)業(yè)征程，成為幾個(gè)創(chuàng)始人一致的選擇。

2013年底，楊臨風(fēng)和畢業(yè)于杜克大學(xué)的朱若辰，以及前創(chuàng)新工場“點(diǎn)心OS”技術(shù)高管李諾一起創(chuàng)辦了洋蔥數(shù)學(xué)。

談到這次創(chuàng)業(yè)，楊臨風(fēng)表示：“嚴(yán)格意義上來說，我們其實(shí)同時(shí)在做兩件事，第一是教育普惠，第二是教育創(chuàng)新。因?yàn)闆]有創(chuàng)新，就不能做到普惠，但是如果沒有普惠，我們也不會做這件事。”

以學(xué)習(xí)者為本

針對學(xué)生群體的個(gè)性特征，洋蔥數(shù)學(xué)決定用幽默生動(dòng)的動(dòng)畫視頻來講解抽象難懂的數(shù)學(xué)知識。不過，單有視頻課程還不夠，為了幫助不同水平的學(xué)生實(shí)現(xiàn)個(gè)性化學(xué)習(xí)，洋蔥數(shù)學(xué)明確了優(yōu)質(zhì)的視頻課程、智能交互練習(xí)題和大數(shù)據(jù)學(xué)情分析的產(chǎn)品方向。

課程方面，洋蔥數(shù)學(xué)的每一個(gè)知識點(diǎn)都從概念課引入，用生動(dòng)有趣的方式，展現(xiàn)對應(yīng)的數(shù)學(xué)史以及知識點(diǎn)在生活中的應(yīng)用，幫助學(xué)生深度理解;再通過解題課強(qiáng)化知識的應(yīng)用性， 將看似復(fù)雜的數(shù)學(xué)題進(jìn)行拆分，讓學(xué)生習(xí)得以不變應(yīng)萬變的解題能力。

在視頻中，洋蔥數(shù)學(xué)設(shè)置了大量的交互練習(xí)，一個(gè)知識點(diǎn)講完后會暫停講解，并彈出一道習(xí)題讓學(xué)生解答，既可以防止他們走神，也能夠及時(shí)檢測知識點(diǎn)掌握情況;學(xué)生看完視頻之后，系統(tǒng)還會推送個(gè)性化習(xí)題，幫助學(xué)生把剛學(xué)到的知識迅速應(yīng)用。

在這些用戶看得見的功能背后，其實(shí)隱藏著繁瑣而復(fù)雜的技術(shù)流程。

2017年初，洋蔥數(shù)學(xué)成立了人工智能實(shí)驗(yàn)室，圍繞人機(jī)交互學(xué)習(xí)的視頻課程，自主研發(fā)了人工智能個(gè)性化學(xué)習(xí)系統(tǒng)，建立完整閉環(huán)。

“我們用得最多的，其實(shí)是對于數(shù)據(jù)的收集分析和通過算法做決策，希望這些人工智能技術(shù)能實(shí)實(shí)在在地幫助到學(xué)生，對他們的薄弱點(diǎn)進(jìn)行診斷，并推送精準(zhǔn)的學(xué)習(xí)內(nèi)容?！睏钆R風(fēng)說道。

這就是說，在練題的過程中，機(jī)器會根據(jù)學(xué)生的做題情況和看視頻的認(rèn)真程度，對學(xué)生水平進(jìn)行綜合評價(jià)，并且在后臺建立模型。

隨著視頻數(shù)據(jù)、練習(xí)數(shù)據(jù)和行為數(shù)據(jù)等不同維度數(shù)據(jù)的增多，系統(tǒng)對于學(xué)生學(xué)情的診斷會越加精準(zhǔn)，截至目前，洋蔥數(shù)學(xué)累計(jì)收集學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)500億條，在更加了解學(xué)生的同時(shí)，也為教師的個(gè)性化教學(xué)提供了客觀嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臄?shù)據(jù)參考。

“這相當(dāng)于給學(xué)生提供了一個(gè)人工智能的助教老師，這個(gè)‘老師不是壓迫式的，而是輔助性的，幫助學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中不斷地搭梯子，充分激發(fā)學(xué)生的內(nèi)生動(dòng)力，讓他們發(fā)自內(nèi)心喜歡上學(xué)習(xí)?！睏钆R風(fēng)說。

對于洋蔥數(shù)學(xué)人工智能的教學(xué)模式，盤古智庫學(xué)術(shù)委員會委員、國際關(guān)系學(xué)院教授儲殷表示：“從課程設(shè)計(jì)來看，洋蔥數(shù)學(xué)在個(gè)性化教學(xué)方面取得了顯著的突破。數(shù)學(xué)的學(xué)習(xí)在很大程度上因人而異，如何因材施教往往是開啟學(xué)生悟性的關(guān)鍵，而這通常也取決于教師的悟性。洋蔥數(shù)學(xué)的人工智能自適應(yīng)學(xué)習(xí)在很大程度上將不可控的教師悟性變成了可控的人工智能，這對于數(shù)學(xué)教育乃至中小學(xué)教育而言意義深遠(yuǎn)。”

為教學(xué)者賦能

要想改變傳統(tǒng)的教育方式、提升教育的質(zhì)量和效率，只影響學(xué)生群體顯然不夠，作為教學(xué)行為的發(fā)起者，教師的能力水平對學(xué)生的學(xué)習(xí)和發(fā)展影響深遠(yuǎn)。

洋蔥數(shù)學(xué)把公司愿景明確為“以學(xué)習(xí)者為本，為教學(xué)者賦能”，正是因?yàn)樵谒麄兛磥?，影響知識的傳授者和影響學(xué)習(xí)者同樣重要。

一位員工回憶，在一次公司月度例會中，楊臨風(fēng)難得感性地引述了科幻作家劉慈欣作品中的一個(gè)故事。

宇宙中，碳基聯(lián)邦和硅基帝國的星際戰(zhàn)爭持續(xù)了兩萬年，獲勝的碳基聯(lián)邦將建立一條隔離帶，以防止敵人的入侵，同時(shí)他們決定，除了3C級別以上文明的恒星，隔離帶中的大部分恒星將被摧毀。

令他們難以置信的是，一個(gè)星球上，一種沒有記憶遺傳、相互間用聲波交流、并且交流速率低效到每秒1至10比特的物種，竟然能自行創(chuàng)造出5B級文明。

奇跡如何誕生？因?yàn)橛幸欢〝?shù)量的一種個(gè)體，分布于這個(gè)種群的各個(gè)角落，這種個(gè)體充當(dāng)了兩代生命體之間知識傳遞的媒介。

這種個(gè)體叫教師。

“想辦法去提升代際的信息傳遞速度，是一件非?？?、非常好玩、價(jià)值非常大的事情，在座的各位，我們在做的就是這樣的事——通過人工智能提升教與學(xué)的質(zhì)量。每次想到這里，就覺得熱血沸騰。”楊臨風(fēng)說。

楊臨風(fēng)話音未落，臺下就響起掌聲。這位員工稱：“通過教與學(xué)的創(chuàng)新，來改善中國教育生態(tài)，這是我們共同的目標(biāo)?！?/p>

所幸，人工智能時(shí)代已經(jīng)到來，教師這份神圣的職業(yè)，正借由AI的加持，加速推動(dòng)著人類知識傳遞的速率，以及教育均衡的實(shí)現(xiàn)。

河南省重點(diǎn)初中鄭州八中的數(shù)學(xué)老師宋冬云，她創(chuàng)新的教學(xué)方式一度引發(fā)教育行業(yè)的關(guān)注：她會在課前給學(xué)生布置個(gè)性化的自主學(xué)習(xí)任務(wù)，讓每個(gè)學(xué)生根據(jù)自己情況完成。當(dāng)學(xué)生帶著一定的學(xué)習(xí)思考走進(jìn)課堂時(shí)，她可以通過學(xué)情數(shù)據(jù)將學(xué)生分組，鼓勵(lì)學(xué)生相互幫助進(jìn)行探究式學(xué)習(xí)。她同時(shí)還會將學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)通過投影儀、平板推送給每個(gè)學(xué)生，構(gòu)建小組學(xué)習(xí)氛圍，給學(xué)生更多的學(xué)習(xí)挑戰(zhàn)。

而在寧夏回族自治區(qū)的鄉(xiāng)村學(xué)校銀川八中，在學(xué)校的計(jì)算機(jī)機(jī)房，老師同樣可以完成個(gè)性化的教學(xué)。在人工智能的支持下，每個(gè)學(xué)生在45分鐘內(nèi)完成的學(xué)習(xí)任務(wù)截然不同，這些任務(wù)不需要老師一個(gè)個(gè)手動(dòng)布置，而是機(jī)器根據(jù)學(xué)生的學(xué)情，自動(dòng)為他們進(jìn)行推送、規(guī)劃和整理。老師更多作為“導(dǎo)演”統(tǒng)籌著學(xué)生所有學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)，利用人工智能釋放出的教學(xué)時(shí)間，最大化地幫助學(xué)生習(xí)得解決問題的方法，實(shí)現(xiàn)個(gè)性化的自主學(xué)習(xí)。

這一切都有賴于洋蔥數(shù)學(xué)研發(fā)的 “智慧課堂解決方案”，其中包含教學(xué)資源、學(xué)情分析、智能診斷、個(gè)性化教學(xué)助手，以及信息化教學(xué)實(shí)踐課程，不僅很好地支持了鄭州八中這樣的名校進(jìn)行教學(xué)創(chuàng)新，也幫助了銀川八中為代表的農(nóng)村學(xué)校實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)教育的普惠。

迄今為止，全國已經(jīng)有超過18萬所學(xué)校80萬名教師用戶在使用洋蔥數(shù)學(xué)輔助教學(xué)。跟市面上一些信息化產(chǎn)品標(biāo)榜“取代教師”不同，洋蔥數(shù)學(xué)所傳遞的價(jià)值，并非替代教師，而是幫教師更好地完成教學(xué)，提升信息技術(shù)的掌握度和融合能力。

始終不變的公益底色

自2017年以來，“人工智能”已經(jīng)連續(xù)三年被寫入政府工作報(bào)告，“人工智能+教育”大勢所趨，被寄予推動(dòng)教育均衡的歷史重任。

對此，數(shù)字經(jīng)濟(jì)智庫執(zhí)行院長、華僑大學(xué)副教授黃日涵對《小康》雜志、中國小康網(wǎng)記者表示：“中國人口眾多，地域遼闊，各地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展程度不同，導(dǎo)致了教育發(fā)展水平也參差不齊。隨著人工智能的突飛猛進(jìn)，以洋蔥數(shù)學(xué)為代表的AI教育產(chǎn)品，讓不同地域的孩子都能享受到最優(yōu)質(zhì)的教育資源，幫助他們在人生中最需要獲得教育的階段獲得最優(yōu)質(zhì)的教育，讓教育普惠和教育公平變得越來越可行。”

洋蔥數(shù)學(xué)依據(jù)國家課程標(biāo)準(zhǔn)和教材自主研發(fā)的動(dòng)畫視頻課程總數(shù)達(dá)到了2200多個(gè)，在這些視頻課程和人機(jī)交互個(gè)性化學(xué)習(xí)系統(tǒng)的支持下，遍布全國所有省市的2700多萬學(xué)生和80萬老師被洋蔥數(shù)學(xué)成功“圈粉”，成為注冊用戶。

而與市面上每年動(dòng)輒上萬的單科學(xué)習(xí)費(fèi)用不同，洋蔥數(shù)學(xué)的免費(fèi)課程數(shù)量占比近50%，單科一年收費(fèi)不足500元。對于這樣的定價(jià)，楊臨風(fēng)表示，這既是源于人工智能產(chǎn)品本身的普惠性，同時(shí)也符合洋蔥數(shù)學(xué)公益底色。

面對國家級貧困縣鄉(xiāng)村教師群體，洋蔥數(shù)學(xué)自創(chuàng)辦之日起，就將所有課程資源無償釋放給他們，并同美麗中國、二十一世紀(jì)教育研究院等教育公益機(jī)構(gòu)合作，力圖用信息技術(shù)的手段改變農(nóng)村教育。

在過去的五年多里，洋蔥數(shù)學(xué)把所有的培訓(xùn)體系、教學(xué)體系、收費(fèi)和免費(fèi)的資源及產(chǎn)品無償捐贈給超過45000名農(nóng)村教師，涵蓋了全國3000多所農(nóng)村學(xué)校。

云南省曲靖市富源縣大栗小學(xué)校長李云躍就是洋蔥助教行動(dòng)所支持的一位鄉(xiāng)村教師，由于學(xué)校教師資源極度匱乏，除了當(dāng)校長，他還負(fù)責(zé)語文、音體美、信息技術(shù)的教學(xué)。

2016年，李云躍在“農(nóng)村小規(guī)模學(xué)校聯(lián)盟”的培訓(xùn)中，第一次接觸到洋蔥數(shù)學(xué)。當(dāng)時(shí)正值學(xué)校的教師崗位調(diào)動(dòng)，再加上兩位老師休產(chǎn)假在家，學(xué)校的教師資源更加緊張，萬般無奈下，李云躍帶著洋蔥數(shù)學(xué) “趕鴨子上架” ，臨時(shí)負(fù)責(zé)起并不擅長的四年級數(shù)學(xué)教學(xué)。

這一嘗試，可了不得。

孩子們開心極了。洋蔥數(shù)學(xué)的視頻幽默、易懂，就跟看動(dòng)畫片一樣。

李云躍則被深深震撼?？粗⒆觽兺度氲谋砬椋麖膩頉]想到，數(shù)學(xué)課還能這樣上。

洋蔥數(shù)學(xué)成了李云躍必不可少的“數(shù)學(xué)助教”，他講得輕松，學(xué)生學(xué)得也有趣。別的老師用傳統(tǒng)“滿堂灌”需要三個(gè)月才能講完的課程，他用兩個(gè)月就講完了。

經(jīng)過兩個(gè)學(xué)期的教學(xué)，他教的班級，成績從全鎮(zhèn)第五名上升到了第二名。但改變的不止于此，他告訴《小康》雜志、中國小康網(wǎng)記者：“考試只是一個(gè)方面，它沒有辦法去體現(xiàn)我學(xué)生的其他能力，就比如說，我的學(xué)生是可以用PBL（問題式學(xué)習(xí)）的方式把一個(gè)知識點(diǎn)自學(xué)掌握。”

在不斷的學(xué)習(xí)和自我更新中，李云躍的理念也潛移默化地發(fā)生著變化，和過去一直把成績當(dāng)作衡量學(xué)生的標(biāo)準(zhǔn)不同，現(xiàn)在談及對孩子們未來的期許，他表示：“我希望我教的孩子，未來即便無法考上大學(xué)，無論他到建筑工地還是田間地頭，無論在怎樣的崗位，他都能夠去發(fā)現(xiàn)生活的趣味、去追問知識的所以然、去破解問題的答案?！?/p>

他說，這也是洋蔥數(shù)學(xué)教會他的事。