“智聯世界,無限可能”,8月29日-31日,由國家發改委、科技部、工信部、國家網信辦、中國科學院、中國工程院和上海市人民政府共同主辦的2019世界人工智能大會在上海隆重舉行。本屆大會圍繞人工智能領域的前沿技術、產業趨勢和熱點等問題,旨在探討人工智能與各產業融合創新的新局面,洞察人工智能發展的新機遇。
中共中央政治局委員、上海市委書記李強出席開幕式并致辭,上海市市長應勇、聯合國工業發展組織總干事李勇,以及中科協、國家發改委、科技部、工信部和國家網信辦等政府領導出席活動。圖靈獎得主羅杰。瑞迪、曼紐爾。布盧姆、諾貝爾獎得主喬治。斯穆特、芬恩?;绿m德、特斯拉首席執行官伊隆。馬斯克、阿里巴巴集團創始人馬云和騰訊董事會主席馬化騰等海內外全球人工智能領域最具影響力的科學家、企業家、國際組織與行業協會負責人出席了本次盛會。
本屆大會期間還發布了《2019中國人工智能商業落地研究報告》,報告集中展現了2018-2019年中國人工智能的階段性成果和商業進展,表彰了一批在“人工智能技術落地和實際應用”上有突出成果的企業,洋蔥數學入選“2019中國人工智能商業落地初創企業100強”,成為AI百強企業之一。
作為人工智能教育領域的知名企業代表,洋蔥數學聯合創始人及CEO楊臨風受邀出席“AI引領時代,教育創造未來”主題論壇發表演講。
對于本屆大會上備受矚目的人工智能與教育議題,楊臨風的觀點發人深省,他表示:“盡管人工智能發展如火如荼,但鮮有觸及教育的核心,教師與學生角色未變,學校與家庭邊界鮮明,品質與價格沖突依舊?!?/p>
教育中的人工智能到底如何才能發揮效用?對此楊臨風指出:“破局教育困境的關鍵,必須圍繞學生認知規律來構建人工智能,確保學生能真正學懂。還必須要實現各學習場景應用的閉環,確保數據的連續流動。”
楊臨風在演講中表示:“人工智能自適應學習正引領學校和家庭的教育變革。通過數字化互動課程重構師生關系,支持學生隨時自主學習和賦能教師個性化教學。在此基礎上,利用人工智能實時采集和分析學習行為數據,能夠大幅提升師生教與學的效率和效果。”
以下為楊臨風的演講實錄(經整理):
今天是本屆世界人工智能大會的最后一天。過去兩天,大家聽了很多教育和人工智能的發展結合,不管是行業報告、權威發布或是專家點評,我們都會發現,人工智能毫無疑問已經對各行各業產生了極其深刻的變革。
但是在現階段,人工智能在教育領域的應用,還更多停留在輔助階段,還沒有深入到學校的課堂教學環節,學生的學習過程和師生的日?;又?。
對于以上的觀察,我先講三個現象供大家思考:
今天,大部分學校里的大部分教師和學生,都已經能夠將數字化技術、科技化手段用于教學和學習,但是,老師和學生之間沒有明顯的角色變化,學生依然在被動接受,不太愿意聽講。
其次,學校內外其實是兩個邊界鮮明的教育生態。學校和家庭的教育場景并沒有打通,學生在課內接受老師教學,在課外接受輔導班培訓。學生其實是在“雙軌制”學習,所以現在很多孩子的學習負擔很重。因為他們在學校里學完一遍的東西,在輔導機構里又要學一遍,并沒有同步。
此外,雖然人工智能和互聯網技術理論上能夠大幅降低優質教育的價格,但在今天高品質的培訓費用依然很高,優質教育的價格并沒有因為技術的普及而顯著降低。
以上這三個現象說明,盡管人工智能在教育領域中取得了蓬勃的發展,但距離真正觸及到教育的本質,還需要時間。
如何才能讓教育中的人工智能發揮效用?過去五年多的實踐讓我們堅信,人工智能自適應學習能夠真正幫助學生實現自主學習。
這里的自主學習不是說完全不需要老師,而是說教師的角色要發生轉變,不是說要建立新的教育生態,而是說要用能夠吸引學生興趣、帶動學生注意力、讓學生能按個人節奏往前走的學習方式,而且在走的過程中,能夠真的實現學生對知識的深入理解和運用,最后起到學習效果。
人工智能對于老師則更多是要實現角色的轉變,從廣播者成為引導者,帶領學生走完整個學習過程,包括帶領學生研究高級的認知和思維目標,比如對知識的評價、分析和創造。在記憶、理解和應用的簡單層級上,很多都是可以通過人工智能自適應學習的方式實現的。
洋蔥數學在過去幾年里,我們一直致力于這個方向的研究和探索,首先把中小學階段的數學和物理學科的知識進行重構和拆解,到現在已經擴展到了語文、英語和化學的多學科領域。
對于憑借人工智能來實現自適應學習,我們首先會思考什么樣的教學過程更加適合學生自主學習,自主消化。把所有的知識、資源積累起來后,用系統的方式串在一起。再把教學過程產品化,從學習、練習、測評、反饋、到預測學生未來的學習情況,最后用人工智能向學生推薦需要的知識,給學生動態規劃個性化的學習路徑。
這樣對完整的學習過程構建人工智能閉環的產品,是洋蔥數學過去這些年一直在探索和實踐的方向。這樣的產品不僅僅能夠幫助學生從零到一把知識學懂,當學生學完一段時間后,還可以通過數據的收集和采集掌握到學習行為數據,為每個學生規劃如何學習、復習以及如何更進一步。
當有了這樣的人工智能個性化的學習產品后,我們發現教師的課堂教學和組織形式也在發生變化。以鄭州市第八中學的宋冬云老師為例。
在課前,她會給學生布置個性化的自主學習任務,讓每個學生根據自己情況完成學習。當學生帶著一定的學習思考走進課堂時,老師可以通過數據將學生按學情分組,對每個組布置不同的任務,鼓勵學生相互幫助的探究式學習。
宋老師通過投影儀、平板將學習數據推送給對應的每個學生,不僅能夠分享全班的學習情況,構建小組學習氛圍,還能夠持續根據分組情況,給學生更多的學習挑戰。
課后,洋蔥數學的人工智能引擎會自動結合學生的掌握情況、學習特點和個人數據,給每個學生推送不一樣的課后任務,從而實現個性化的查缺補漏,對知識進行鞏固。
這樣的學習方式,學生從對知識完全陌生到精熟掌握的全過程都在線上完成。因此,所有的學習行為數據都會被機器記錄下來。小到學生看視頻的時候有沒有暫?;蛲献?,大到學生完成互動問題時的策略等,這些多維度數據結合在一起可以生成學生的知識圖譜,反映出每個學生的個性化學習情況。
在知識圖譜的輔助下,老師可以了解班級里學生對每個知識點的掌握情況,從而有的放矢地規劃下一節課應該重點講什么,因為在課堂上,每個學生的自主學習模式也會存在不同。鄭州八中是河南省重點學校,并且學校的人工智能個性化教學水平非常高。
我們再來看看寧夏銀川八中為代表的農村學校課堂,在這些薄弱學校中洋蔥數學同樣深受認可。利用學校的計算機機房,老師同樣可以完成個性化的教學。在人工智能的支持下,每個學生在45分鐘內完成的學習任務截然不同,這些任務不需要老師一個個手動布置,而是機器根據學生的學情,自動為他們進行推送、規劃和整理。
在銀川八中的課堂里,老師更多情況下是輔助學生學習的角色。這樣的輔助非常關鍵,因為老師作為“導演”在統籌學生的所有學習環節。學生首先進行分組式自主學習,遇到問題先在同學之間互助解決。
老師在教室里巡查,幫助那些真正遇到較大困難的小組,對他們進行點撥。因為人工智能釋放出了老師的教學時間,老師得以最大化地幫助學生習得解決問題的方法?,F在的學?;旧隙加?a target="_blank">微機房,這樣即便是在農村,學生不需要額外花錢買設備,就能實現個性化的自主學習。
洋蔥數學花了五年多的時間,把初高中的數學和物理知識體系進行了精細拆解,以積累的超過500億條的多維度學習數據,結合深度學習等算法訓練出人工智能學習引擎。智能化的學習引擎可以記錄下來學生的所有行為,并且可以7×24小時不斷地自動更新,以及及時反饋給學生學習水平是在提升還是在下降,以及下一步應該如何應對。
因此,我們才構建了人工智能的學習閉環,從感知、認知到行動。機器對學習數據的精準感知,能夠真正反映出學生的學習水平。在有了數據的基礎上,機器通過智能分析進行有價值的預測,得出合理、精準的認知和判斷。依靠這樣的判斷,機器會自動抓取相應的學習內容推送給學生,從而讓學習成為真正的閉環。
我們認為,只有把學習過程的感知、認知和行動環節串聯成閉環,才能真正實現人工智能自適應學習。
同樣,學生的學習過程可以在學校和家庭同時進行,當課堂內外的所有數據都可以被采集,最后又回流到學生本身,這樣就能把老師的“教”和學生的“學”有機結合在一起,形成學校和家庭場景的學習閉環,課內和課外學習將有機會整合在一起。
在這樣的閉環內,老師可以個性化地教,學生可以個性化地學,并且時間、空間相對來講比較靈活。這里面有很多關鍵點,比如說技術要圍繞學生的認知規律來設計,所有環節必須要形成互動,所有的學習過程在線上百分之百人機交互。注意是沒有人參與和干預的,否則數據沒有辦法及時收集,收集以后也不能指導行動。
洋蔥數學這些年在人工智能自適應學習上取得了令人鼓舞的成果。比如說,很多老師在學校里把班級分成平行班和提升班,對洋蔥數學的效果進行長期實驗追蹤。他們發現,幾學期下來后成績對比會非常明顯。
很多班級在對比過程中,通過一兩個學期的觀察,使用洋蔥數學的班級平均分能比不使用的班級竟然能高出20分。更重要的是學生的學習效率大幅度提升,因為學生在學習過程中完全自主參與和自主思考,所以他們的參與度很高,進入高效學習狀態的速度很快和有效學習的時間更長。
學生和老師利用洋蔥數學,在每一個知識點上的學習時間都比傳統課堂要極大地縮短,我們統計過,初中三年的內容在課上課下大概有600課時,在洋蔥只需要80個小時。
由于洋蔥深受學生和老師喜愛,師生都覺得非常有趣和有用。因此,洋蔥數學在周末要比周中的用戶活躍度高,假期比學期的活躍度高,這些都很好地說明了學生其實能夠很好地自主學習。
迄今為止,洋蔥數學自主研發了超過2200節的數字化互動課程,涵蓋了中小學階段的數學、物理、化學、英語、語文,所有學科全是百分之百人機交互的。截止目前,洋蔥數學已經在全國積累了2700萬注冊學生用戶和超過80萬的教師用戶,基本上遍布了全國的每個角落,覆蓋超過18萬所中小學校。此外,洋蔥的課程累計學習時長已經超過了21億分鐘,累計的練習次數超過了10億次。
我們的用戶分布非常符合互聯網理念,一二線城市和三四五線以下地區的用戶數分別是35%和65%。需要特別說明一下的是,并不是洋蔥在一二線城市的用戶少,事實上在全國學生人口的分布數據中,一二線和三四線人數的比例就是這樣。
當然,更重要的一點是我們讓優質教育變得普惠。大家知道,在一二線城市報一個學科培訓班,一年至少要花一萬元。但如果付費購買洋蔥的課程,每學科一學年只需要488元,我們極大程度降低了優質教育的價格和學習門檻。
除此之外,我們還發起了洋蔥助教行動的公益項目。過去五年時間里,我們免費把洋蔥所有的教學資源和平臺無償地開放給國家級貧困縣的鄉村教師,目前已經有超過3000所學校的40000多名鄉村教師從中受益。
內蒙古和林格爾縣第二中學的鄉村教師葛麗,在她的班級里,大部分學生是“農民工二代”,通過洋蔥助教行動的公益支持,這個班級用了很短的時間,把平均分變成了年級第一,并且超過年級平均分將近30分。
今年是洋蔥數學成立的第六年,盡管教育領域這些年變化很大,但我們的方向從未改變。我們非常堅定地相信,人工智能自適應學習一定能夠對教育生態產生很大變化。
但在這個過程中還有很長的路要走,在此我也希望有機會和各位專家、老師、同行們多多溝通和交流。希望我們所有人共同努力讓教育生態變的更好,讓優質教育變的更加普惠,真正發揮出人工智能在教育中應有的價值和作用。
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