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教育痛点的AI解法
来源: | 作者:胡杨基金 | 发布时间: 2022-07-18 | 380 次浏览 | 分享到:
业内专家认为，面对“建设高质量教育体系”的任务，人工智能、大数据与教育的融合大有作为。党的十九届五中全会提出了“建设高质量教育体系”的目标，《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》则进一步明确了建设高质量教育体系的改革发展任务。面对这样的大局，科大讯飞总裁吴晓如一直在想一个问题：教育、人工智能、大数据的融合，将为高质量教育体系贡献什么？

身为中科大博士和高级工程师的他，是业内知名专家，国家科技进步二等奖、安徽省科技进步一等奖、信息产业重大技术发明奖的获得者，曾获国务院政府特殊津贴。但他现在更关注的是，技术的进步如何更好地推动人的进步，如何让教育变得更美好。


·科大讯飞总裁吴晓如。
建设高质量教育体系，意味着教育将是“伴随每个人一生、平等面向每个人、适合每个人、更加开放灵活”的。近年来，中国高度重视人工智能对教育的深刻影响，积极推动人工智能和教育深度融合，促进教育变革创新。吴晓如说，这样的大趋势、大格局，让长久深耕于人工智能与教育融合的科大讯飞看到了机遇。日前他表示，教育与人工智能的融合，让孩子告别“刷题”苦海，学得更有效率，也让教育公平获得了科技支撑。

 



深度改善民生

人工智能的应用前景广阔，这已是人们的共识。这种前景，在于将人工智能与保障、改善民生的结合，从“为人民创造美好生活”的需要出发，推动人工智能在人们日常工作、学习、生活中的深度运用，以创造更加智能的工作与方式。具体到教育上，吴晓如从“三个维度”看待教育与人工智能融合的意义。
第一个维度是国际大趋势。2019年5月，中国政府与联合国教科文组织共同主办了国际人工智能与教育大会。“那次会议，目的就是推动人工智能在教育领域应用的深化，促进教育变革创新。从国际大趋势看，大家都把人工智能推动教育变革、提升教育效率作为非常重要的技术变量。”吴晓如说。
第二个维度是“双减”大背景。有效减轻学生过重作业负担和校外培训负担，以及家庭教育支出和家长相应精力负担，这是提升群众教育满意度的关键，也是基础教育生态重构的关键。而要真正减少学生作业负担，就要减少无效学习时间，提高学习效率。吴晓如说，“在这个层面上说，就要为每个学生提供更精准化、个性化的教学。”在这件事上，中国比欧美发达国家更紧迫，因为发达国家的师生比例较小，而中国一个老师面对的孩子更多，给每个孩子提供更精准化、个性化学习内容和方案的难度更大。“这就更需要采用人工智能手段，帮助老师去了解每个学生当前的学习状态。”
第三个维度是教育公平目标的实现。教育公平是社会公平的重要基础，要不断促进教育发展成果更多更公平惠及全体人民，以教育公平促进社会公平正义。“让亿万孩子同在蓝天下共享优质教育”，离不开教育资源的均衡发展。吴晓如深有感慨地表示，近年来党和国家把教育摆在优先发展的战略位置，教育经费投入优先向农村地区、边疆民族地区、革命老区、边远贫困地区倾斜。“我们到一些偏远地区考察时看到，很多地方教育基础条件已经相当不错，国家投资兴建建设操场、校舍，但人才还跟不上。”
而这正是人工智能技术可以发挥作用的地方。“比如，农村学生跳远，可能没有合格的体育老师去帮助他，指出他的问题。我们可以在操场上部署一个摄像头，孩子们练习三级跳远后，智慧体育设备可以给出报告，指出他的步伐有这样那样的问题——这是通过图像模式识别发现的。这样的产品我们已经推出第二代了。”运用以人工智能为代表的数字化技术，可以提升教育的均衡性，让学生普遍享受优质资源，把“因材施教”普惠化。

 



精准减负，因材施教

让每一个孩子都对自己有信心、对未来有希望，这是“因材施教”的目标。而“教育+人工智能”，则让“因材施教”有了科学支撑。
首先是精准减负。“双减”政策实施以来，得到学生、家长的拥护。以往的教培已形成“剧场效应”，“你家孩子超前学习一个小时，我家孩子就要超前学习两个小时，大家都被拖入到这种‘竞争’中”。这种局面已经改变。但孩子们仍有家庭辅导的需求，而家长在这方面的能力参差不齐。“有很多家长还是拿一些教辅材料给孩子，还是让孩子‘刷’更多的题，这形成了家庭教育的新问题。家庭需要给孩子提供更好的学习帮助，而不是进行‘地毯轰炸式的学习’。”吴晓如说。
“有一次，我和一位大学校长聊天，他说起他们做过研究，发现高三学生的创新力反不如高二学生，他认为问题在于高三阶段更多的学生在‘刷题’，这对创新力是有影响的。其实，作业和练习是学生发现自己的问题、并巩固知识的重要环节，但如果变成‘刷题’，情况就会起变化。我们要有效地提高教育的效能。”而要给学生“精准减负”，工具之一就是科大讯飞AI学习机。它通过对学生的评价、诊断，给学生提供更加精准的、合适的学习内容。也就是说，以精准的方式给学生提供家庭学习辅导。吴晓如说：“这与‘双减’政策吻合，也能解决家长辅导孩子过程中的困难。”


 


·科大讯飞AI学习机系列产品。

 



人工智能为教育赋能

那么，人工智能究竟“智”在哪里，为何能为教育赋能？
第一是“智”在融合，将教育理念融入科技动力。在讯飞内部，做教育相关产品和服务的团队，已经越来越成为一个融合性团队。以往，这个团队更多的是工程技术人员，如今则有大量教育专家加入。北师大、华师大等国内一流的师范大学，也与讯飞有深入的合作。“单纯的技术解决不了教学问题。人工智能、相关的数字化技术以及教学的内容、方法，都要做深度的融合。”
第二是“智”在分析。人工智能应用于教育，一大优势是显著地提升家长对子女的学情分析能力。很多时候，家长对自己孩子的学习情况并不了解。让他说说自己家的孩子学习怎么样，他只能说个分数，深层次的东西就说不了。而这恰恰是AI学习机可以“帮忙”的地方。吴晓如介绍：“从最表层来说，人工智能学习机可以展示孩子对知识点的掌握情况。再深一个层面，则可以了解孩子的学习习惯，比如在学习时是否拖沓，是不是偏科，知识点不会到底是因为马虎，还是上课时对基础内容没掌握？这些情况，随着学习机使用时间越来越长，数据量越来越大，家长可以深入了解。这就像帮家长给孩子画个像，让他们更好地了解孩子。只有真正地了解孩子，才能更好地帮孩子提高。”
中考、高考以后，吴晓如收到很多家长的反馈，有的感谢学习机帮助孩子提高了成绩，有的还分享了怎么使用学习机的经验。“有家长告诉我，自己原先帮孩子把做错的题目进行整理，形成错题本，觉得已经做得很不错了。没想到学习机能对孩子的差错做出更好的分析。也有老师在交流中说，有些学生在学习机上所学的内容，比一般的教辅材料更深入。”

 


·科大讯飞AI学习机通过“AI诊断”帮助孩子找到学习薄弱点，实现个性化精准学习。

 


给每个学生画学习图谱

人工智能助力教育的背后，是数据科学的力量。吴晓如说，人工智能是一种数据驱动的智能，要通过数据和相关技术方法的整合，来帮助学生提高学习效率。而第一步就是形成数据。“举个例子，一个孩子每天做很多口语练习，或在作业本上留了大量文字，这些都是非结构化的信息。这些信息通过人工智能的图像识别、语音识别，把它变成结构化的信息。这在当前的技术处理上已经非常实用，这是第一个层面。”
第二个层面，是有了这些数据后，如何进一步提供服务。“首先，这在语言学习上的应用潜力是巨大的。语言学习对学生的能力培养非常关键，不仅仅是在考试中，而且学生的沟通、表达、写作能力对其一生都非常重要。语言学习尤其是口语的交互能力培养，需要一对一的训练，需要一个仿真的环境。如何通过人工智能构建一种更好的语言学习仿真环境，使大家的表达、沟通能力在技术支持下有更好的提升？讯飞建有语音及语言信息处理国家工程研究中心，我们做了非常多的人工智能和语言学习的技术研发与应用。”
这些应用走出了国门，也走进了考场。“科大讯飞建设和运营的全球中文学习平台2019年上线，利用其语言评测引擎、声韵调纠错等技术，让全球中文学习更加智能。在英语教学方面，我们和雅思也有深度的合作。而在国内的英语标准化考试中，多个省市的听力、口语、作文等都已深度用到我们的技术。”
第三个层面则是利用过程化学习中所形成的数据，为学生进行建模，给每个学生个性化的学习图谱，了解学生学习的问题在哪。这就要用到知识图谱的构建和分析建模技术。这一技术还在不断发展，但相当一部分已经可以用在教学中。“比如，一个学生的数学抽象能力比较差，他的父母如果不是非常专业，或者老师对他的关注度不够，就很难发现这一点。”如今有了感知智能、认知智能、知识图谱技术的不断进步，就有可能对学生更深层次的学习问题进行挖掘。吴晓如对这方面的应用潜力颇为乐观：“目前，人工智能感知技术已完全够用，在语言交互上应用得也非常好，而在知识图谱方面，一部分技术已开始应用。当然，目前的技术还没到‘包打天下’的程度，还需要和不同的学习场景做不断的融合。”


·区域化知识图谱。

 



人工智能+教育大数据

毋庸讳言，以人工智能助力教育是一个全球热点。而人工智能与教育大数据的融合，则是这场竞争中的一个着力点。“基础教育监测国家每年都在做，讯飞是其中唯一的技术协同单位。我们帮助北师大这样的机构，把他们评测的模型用技术去实现，使这些模型可以低成本、大幅度的去实施。”吴晓如说，科大讯飞早在2018年就开始与北师大合作举办人工智能和教育大数据峰会，推动教育大数据和人工智能技术的深度融合。“人工智能+教育大数据”为什么重要？吴晓如说，一方面，人工智能是数据驱动的，如果不能有效获取教育中的各种数据，就不能建立为教育服务的模型，很难为学生提供更精准的服务。另一方面，“人工智能+教育大数据”对精准教育的实现也非常重要。“传统的教育可能存在‘一人有病、全班吃药’的情况，老师在教学中一对多布置的作业，学生都做一样的作业。如今，通过精准教学、个性化学习和中间效果的评价，可以改变这种情况。”以教学评价为例。“以往可能是一个老师对一个班级的关注，很难非常深入地去关注每个学生。人工智能和大数据则可以变成老师的全方位助手，让老师眼观六路、耳听八方。通过数据的反馈，老师可以更好地了解班里的每个学生，校长可以了解每个老师的教学情况，教学主管机构可以了解每个学校的情况，进行很好的评价。”

 



让年轻一代爱上数字化

人工智能正在改变世界的方方面面，对教育的改变也同样深入。未来教育有两个特点，第一是“无时不在的教育”，通过互联网和数字化，打破物理空间的限制。第二是“适合每个人的教育”，给每个学生提供适合他们的教育。吴晓如说，教育中有几件重要的事，第一是教育管理，第二是为学生提供高质量的教学，第三是更好地了解学生、班级、学校，也就是评价，第四是学生在学习中需要关注的问题。在这四个部分中，人工智能和大数据都能起到非常重要的作用。他以教育管理为例解释，目前学校校长对全校教学情况的了解，可能还停留在以经验为主判断的程度，不能随时拿出详细、深入的数据报告来。“在教育管理中需要用数据说话，因为你要了解每个孩子，才能因材施教。这就需要大量数据。”这是人工智能可以帮忙的。再比如，未来的老师怎样教学，特别是在虚拟空间怎么教学？通过网络跨越物理空间，把优质的内容传输给更多的学生，这当然很重要，但这还不够。“以前大家有一个误解，觉得只要老师做个直播课或录播课，把视频发给学生，学生就能很好地学习，其实不是这样。我们做过调研，多数学生的有效学习时间只有5到10分钟。如果在这段时间内，老师没有针对学生的学习情况进行互动，学生就可能走神，甚至学习难以为继。这就需要更精准地把精彩的讲解和对学生的关注结合起来。”而人工智能可以非常有效地促进互动，让老师讲解得更精彩，更好地调用教学课件，有效地与学生互动，实时了解学生的情况，形成一个“更有效的、跨时空的优质教学供给”。这一切，最终的目标是更好地提升中国学生的学习能力。作为以语音和语言技术为入口的中国人工智能国家队，科大讯飞正努力做到让机器能听会说，能理解会思考。在当前国际背景下，语音技术、交互技术成为所有未来智能终端出口必备的技术。基于多年深耕，科大讯飞构建了AI研发底座平台，打通数据回流、人机协作、能力交互等关键技术，已经正式推出60个语种5大类能力。大量领先技术都在AI学习机等教育领域的应用中有所体现。让学生们接触这种硬核科技实力，同样是教育的一部分。吴晓如说：“未来的一代不仅是互联网原住民，也是数字化原住民，他们需要掌握数字化技术。当我们把这些技术与日常学习结合起来，让他们尽早接触这些技术时，他们就可能因为喜欢数字化而去深入学习这些技术。”说到底，教育关系全社会人力资源质量的提升。“公平而有质量的教育”，将为我国转向高质量发展提供源源不断的人力支撑和智力支持。
-------------此稿来自《环球人物》公众号


  
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