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　　原標(biāo)題：楊臨風(fēng)：重構(gòu)教學(xué)流程AI輔助教師個(gè)性化教學(xué)

　　經(jīng)國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)，由國(guó)家發(fā)展改革委、科技部、工業(yè)和信息化部、國(guó)家互聯(lián)網(wǎng)信息辦公室、中國(guó)科學(xué)院、中國(guó)工程院等部委與上海市政府共同舉辦的 2019 世界人工智能大會(huì)，于 8 月 29-31 日在滬召開。

　　楊臨風(fēng)在演講中表示：" 人工智能自適應(yīng)學(xué)習(xí)正引領(lǐng)學(xué)校和家庭的教育變革。通過數(shù)字化互動(dòng)課程重構(gòu)師生關(guān)系，支持學(xué)生隨時(shí)自主學(xué)習(xí)和賦能教師個(gè)性化教學(xué)。在此基礎(chǔ)上，利用人工智能實(shí)時(shí)采集和分析學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)，能夠大幅提升師生教與學(xué)的效率和效果。"

　　核心觀點(diǎn)：

　　打破時(shí)空限制，AI 賦能學(xué)生自適應(yīng)學(xué)習(xí)；

　　重構(gòu)教學(xué)流程，AI 輔助教師個(gè)性化教學(xué)；

　　連接學(xué)校和家庭場(chǎng)景，構(gòu)建 AI 學(xué)習(xí)閉環(huán)；

　　AI 讓優(yōu)質(zhì)教育普惠，促進(jìn)教育均衡發(fā)展。

　　以下是他的演講實(shí)錄，億歐教育略作刪減：

　　今天是本屆世界人工智能大會(huì)的最后一天。過去兩天，大家聽了很多教育和人工智能的發(fā)展結(jié)合，不管是行業(yè)報(bào)告、權(quán)威發(fā)布或是專家點(diǎn)評(píng)，我們都會(huì)發(fā)現(xiàn)，人工智能毫無疑問已經(jīng)對(duì)各行各業(yè)產(chǎn)生了極其深刻的變革。

　　但是在現(xiàn)階段，人工智能在教育領(lǐng)域的應(yīng)用，還更多停留在輔助階段，還沒有深入到學(xué)校的課堂教學(xué)環(huán)節(jié)，學(xué)生的學(xué)習(xí)過程和師生的日?；?dòng)中。

　　對(duì)于以上的觀察，我先講三個(gè)現(xiàn)象供大家思考：

　　今天，大部分學(xué)校里的大部分教師和學(xué)生，都已經(jīng)能夠?qū)?shù)字化技術(shù)、科技化手段用于教學(xué)和學(xué)習(xí)，但是，老師和學(xué)生之間沒有明顯的角色變化，學(xué)生依然在被動(dòng)接受，不太愿意聽講。

　　其次，學(xué)校內(nèi)外其實(shí)是兩個(gè)邊界鮮明的教育生態(tài)。學(xué)校和家庭的教育場(chǎng)景并沒有打通，學(xué)生在課內(nèi)接受老師教學(xué)，在課外接受輔導(dǎo)班培訓(xùn)。學(xué)生其實(shí)是在 " 雙軌制 " 學(xué)習(xí)，所以現(xiàn)在很多孩子的學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)很重。因?yàn)樗麄冊(cè)趯W(xué)校里學(xué)完一遍的東西，在輔導(dǎo)機(jī)構(gòu)里又要學(xué)一遍，并沒有同步。

　　此外，雖然人工智能和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)理論上能夠大幅降低優(yōu)質(zhì)教育的價(jià)格，但在今天高品質(zhì)的培訓(xùn)費(fèi)用依然很高，優(yōu)質(zhì)教育的價(jià)格并沒有因?yàn)榧夹g(shù)的普及而顯著降低。

　　以上這三個(gè)現(xiàn)象說明，盡管人工智能在教育領(lǐng)域中取得了蓬勃的發(fā)展，但距離真正觸及到教育的本質(zhì)，還需要時(shí)間。

　　如何才能讓教育中的人工智能發(fā)揮效用？過去五年多的實(shí)踐讓我們堅(jiān)信，人工智能自適應(yīng)學(xué)習(xí)能夠真正幫助學(xué)生實(shí)現(xiàn)自主學(xué)習(xí)。

　　這里的自主學(xué)習(xí)不是說完全不需要老師，而是說教師的角色要發(fā)生轉(zhuǎn)變，不是說要建立新的教育生態(tài)，而是說要用能夠吸引學(xué)生興趣、帶動(dòng)學(xué)生注意力、讓學(xué)生能按個(gè)人節(jié)奏往前走的學(xué)習(xí)方式，而且在走的過程中，能夠真的實(shí)現(xiàn)學(xué)生對(duì)知識(shí)的深入理解和運(yùn)用，最后起到學(xué)習(xí)效果。

　　人工智能對(duì)于老師則更多是要實(shí)現(xiàn)角色的轉(zhuǎn)變，從廣播者成為引導(dǎo)者，帶領(lǐng)學(xué)生走完整個(gè)學(xué)習(xí)過程，包括帶領(lǐng)學(xué)生研究高級(jí)的認(rèn)知和思維目標(biāo)，比如對(duì)知識(shí)的評(píng)價(jià)、分析和創(chuàng)造。在記憶、理解和應(yīng)用的簡(jiǎn)單層級(jí)上，很多都是可以通過人工智能自適應(yīng)學(xué)習(xí)的方式實(shí)現(xiàn)的。

　　洋蔥數(shù)學(xué)在過去幾年里，我們一直致力于這個(gè)方向的研究和探索，首先把中小學(xué)階段的數(shù)學(xué)和物理學(xué)科的知識(shí)進(jìn)行重構(gòu)和拆解，到現(xiàn)在已經(jīng)擴(kuò)展到了語文、英語和化學(xué)的多學(xué)科領(lǐng)域。

　　對(duì)于憑借人工智能來實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)學(xué)習(xí)，我們首先會(huì)思考什么樣的教學(xué)過程更加適合學(xué)生自主學(xué)習(xí)，自主消化。把所有的知識(shí)、資源積累起來后，用系統(tǒng)的方式串在一起。再把教學(xué)過程產(chǎn)品化，從學(xué)習(xí)、練習(xí)、測(cè)評(píng)、反饋、到預(yù)測(cè)學(xué)生未來的學(xué)習(xí)情況，最后用人工智能向?qū)W生推薦需要的知識(shí)，給學(xué)生動(dòng)態(tài)規(guī)劃個(gè)性化的學(xué)習(xí)路徑。

　　這樣對(duì)完整的學(xué)習(xí)過程構(gòu)建人工智能閉環(huán)的產(chǎn)品，是洋蔥數(shù)學(xué)過去這些年一直在探索和實(shí)踐的方向。這樣的產(chǎn)品不僅僅能夠幫助學(xué)生從零到一把知識(shí)學(xué)懂，當(dāng)學(xué)生學(xué)完一段時(shí)間后，還可以通過數(shù)據(jù)的收集和采集掌握到學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)，為每個(gè)學(xué)生規(guī)劃如何學(xué)習(xí)、復(fù)習(xí)以及如何更進(jìn)一步。

　　當(dāng)有了這樣的人工智能個(gè)性化的學(xué)習(xí)產(chǎn)品后，我們發(fā)現(xiàn)教師的課堂教學(xué)和組織形式也在發(fā)生變化。以鄭州市第八中學(xué)的宋冬云老師為例。

　　在課前，她會(huì)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)自己情況完成學(xué)習(xí)。當(dāng)學(xué)生帶著一定的學(xué)習(xí)思考走進(jìn)課堂時(shí)，老師可以通過數(shù)據(jù)將學(xué)生按學(xué)情分組，對(duì)每個(gè)組布置不同的任務(wù)，鼓勵(lì)學(xué)生相互幫助的探究式學(xué)習(xí)。

　　宋老師通過投影儀、平板將學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)推送給對(duì)應(yīng)的每個(gè)學(xué)生，不僅能夠分享全班的學(xué)習(xí)情況，構(gòu)建小組學(xué)習(xí)氛圍，還能夠持續(xù)根據(jù)分組情況，給學(xué)生更多的學(xué)習(xí)挑戰(zhàn)。

　　課后，洋蔥數(shù)學(xué)的人工智能引擎會(huì)自動(dòng)結(jié)合學(xué)生的掌握情況、學(xué)習(xí)特點(diǎn)和個(gè)人數(shù)據(jù)，給每個(gè)學(xué)生推送不一樣的課后任務(wù)，從而實(shí)現(xiàn)個(gè)性化的查缺補(bǔ)漏，對(duì)知識(shí)進(jìn)行鞏固。

　　這樣的學(xué)習(xí)方式，學(xué)生從對(duì)知識(shí)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(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)都會(huì)被機(jī)器記錄下來。小到學(xué)生看視頻的時(shí)候有沒有暫?；蛲献В蟮綄W(xué)生完成互動(dòng)問題時(shí)的策略等，這些多維度數(shù)據(jù)結(jié)合在一起可以生成學(xué)生的知識(shí)圖譜，反映出每個(gè)學(xué)生的個(gè)性化學(xué)習(xí)情況。

　　在知識(shí)圖譜的輔助下，老師可以了解班級(jí)里學(xué)生對(duì)每個(gè)知識(shí)點(diǎn)的掌握情況，從而有的放矢地規(guī)劃下一節(jié)課應(yīng)該重點(diǎn)講什么，因?yàn)樵谡n堂上，每個(gè)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)模式也會(huì)存在不同。鄭州八中是河南省重點(diǎn)學(xué)校，并且學(xué)校的人工智能個(gè)性化教學(xué)水平非常高。

　　我們?cè)賮砜纯磳幭你y川八中為代表的農(nóng)村學(xué)校課堂，在這些薄弱學(xué)校中洋蔥數(shù)學(xué)同樣深受認(rèn)可。利用學(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。

　　在銀川八中的課堂里，老師更多情況下是輔助學(xué)生學(xué)習(xí)的角色。這樣的輔助非常關(guān)鍵，因?yàn)槔蠋熥鳛?" 導(dǎo)演 " 在統(tǒng)籌學(xué)生的所有學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)。學(xué)生首先進(jìn)行分組式自主學(xué)習(xí)，遇到問題先在同學(xué)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(duì)他們進(jìn)行點(diǎn)撥。因?yàn)槿斯ぶ悄茚尫懦隽死蠋煹慕虒W(xué)時(shí)間，老師得以最大化地幫助學(xué)生習(xí)得解決問題的方法?，F(xiàn)在的學(xué)?；旧隙加形C(jī)房，這樣即便是在農(nóng)村，學(xué)生不需要額外花錢買設(shè)備，就能實(shí)現(xiàn)個(gè)性化的自主學(xué)習(xí)。

　　洋蔥數(shù)學(xué)花了五年多的時(shí)間，把初高中的數(shù)學(xué)和物理知識(shí)體系進(jìn)行了精細(xì)拆解，以積累的超過 500 億條的多維度學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，結(jié)合深度學(xué)習(xí)等算法訓(xùn)練出人工智能學(xué)習(xí)引擎。智能化的學(xué)習(xí)引擎可以記錄下來學(xué)生的所有行為，并且可以 7 × 24 小時(shí)不斷地自動(dòng)更新，以及及時(shí)反饋給學(xué)生學(xué)習(xí)水平是在提升還是在下降，以及下一步應(yīng)該如何應(yīng)對(duì)。

　　因此，我們才構(gòu)建了人工智能的學(xué)習(xí)閉環(huán)，從感知、認(rèn)知到行動(dòng)。機(jī)器對(duì)學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)感知，能夠真正反映出學(xué)生的學(xué)習(xí)水平。在有了數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，機(jī)器通過智能分析進(jìn)行有價(jià)值的預(yù)測(cè)，得出合理、精準(zhǔn)的認(rèn)知和判斷。依靠這樣的判斷，機(jī)器會(huì)自動(dòng)抓取相應(yīng)的學(xué)習(xí)內(nèi)容推送給學(xué)生，從而讓學(xué)習(xí)成為真正的閉環(huán)。

　　我們認(rèn)為，只有把學(xué)習(xí)過程的感知、認(rèn)知和行動(dòng)環(huán)節(jié)串聯(lián)成閉環(huán)，才能真正實(shí)現(xiàn)人工智能自適應(yīng)學(xué)習(xí)。

　　同樣，學(xué)生的學(xué)習(xí)過程可以在學(xué)校和家庭同時(shí)進(jìn)行，當(dāng)課堂內(nèi)外的所有數(shù)據(jù)都可以被采集，最后又回流到學(xué)生本身，這樣就能把老師的 " 教 " 和學(xué)生的 " 學(xué) " 有機(jī)結(jié)合在一起，形成學(xué)校和家庭場(chǎng)景的學(xué)習(xí)閉環(huán)，課內(nèi)和課外學(xué)習(xí)將有機(jī)會(huì)整合在一起。

　　在這樣的閉環(huán)內(nèi)，老師可以個(gè)性化地教，學(xué)生可以個(gè)性化地學(xué)，并且時(shí)間、空間相對(duì)來講比較靈活。這里面有很多關(guān)鍵點(diǎn)，比如說技術(shù)要圍繞學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律來設(shè)計(jì)，所有環(huán)節(jié)必須要形成互動(dòng)，所有的學(xué)習(xí)過程在線上百分之百人機(jī)交互。注意是沒有人參與和干預(yù)的，否則數(shù)據(jù)沒有辦法及時(shí)收集，收集以后也不能指導(dǎo)行動(dòng)。

　　洋蔥數(shù)學(xué)這些年在人工智能自適應(yīng)學(xué)習(xí)上取得了令人鼓舞的成果。比如說，很多老師在學(xué)校里把班級(jí)分成平行班和提升班，對(duì)洋蔥數(shù)學(xué)的效果進(jìn)行長(zhǎng)期實(shí)驗(yàn)追蹤。他們發(fā)現(xiàn)，幾學(xué)期下來后成績(jī)對(duì)比會(huì)非常明顯。

　　很多班級(jí)在對(duì)比過程中，通過一兩個(gè)學(xué)期的觀察，使用洋蔥數(shù)學(xué)的班級(jí)平均分能比不使用的班級(jí)竟然能高出 20 分。更重要的是學(xué)生的學(xué)習(xí)效率大幅度提升，因?yàn)閷W(xué)生在學(xué)習(xí)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(jìn)入高效學(xué)習(xí)狀態(tài)的速度很快和有效學(xué)習(xí)的時(shí)間更長(zhǎng)。

　　學(xué)生和老師利用洋蔥數(shù)學(xué)，在每一個(gè)知識(shí)點(diǎn)上的學(xué)習(xí)時(shí)間都比傳統(tǒng)課堂要極大地縮短，我們統(tǒng)計(jì)過，初中三年的內(nèi)容在課上課下大概有 600 課時(shí)，在洋蔥只需要 80 個(gè)小時(shí)。

　　由于洋蔥深受學(xué)生和老師喜愛，師生都覺得非常有趣和有用。因此，洋蔥數(shù)學(xué)在周末要比周中的用戶活躍度高，假期比學(xué)期的活躍度高，這些都很好地說明了學(xué)生其實(shí)能夠很好地自主學(xué)習(xí)。

　　迄今為止，洋蔥數(shù)學(xué)自主研發(fā)了超過 2200 節(jié)的數(shù)字化互動(dòng)課程，涵蓋了中小學(xué)階段的數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、英語、語文，所有學(xué)科全是百分之百人機(jī)交互的。截止目前，洋蔥數(shù)學(xué)已經(jīng)在全國(guó)積累了 2700 萬注冊(cè)學(xué)生用戶和超過 80 萬的教師用戶，基本上遍布了全國(guó)的每個(gè)角落，覆蓋超過 18 萬所中小學(xué)校。此外，洋蔥的課程累計(jì)學(xué)習(xí)時(shí)長(zhǎng)已經(jīng)超過了 21 億分鐘，累計(jì)的練習(xí)次數(shù)超過了 10 億次。

　　我們的用戶分布非常符合互聯(lián)網(wǎng)理念，一二線城市和三四五線以下地區(qū)的用戶數(shù)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(shí)上在全國(guó)學(xué)生人口的分布數(shù)據(jù)中，一二線和三四線人數(shù)的比例就是這樣。

　　當(dāng)然，更重要的一點(diǎn)是我們讓優(yōu)質(zhì)教育變得普惠。大家知道，在一二線城市報(bào)一個(gè)學(xué)科培訓(xùn)班，一年至少要花一萬元。但如果付費(fèi)購買洋蔥的課程，每學(xué)科一學(xué)年只需要 488 元，我們極大程度降低了優(yōu)質(zhì)教育的價(jià)格和學(xué)習(xí)門檻。

　　除此之外，我們還發(fā)起了洋蔥助教行動(dòng)的公益項(xiàng)目。過去五年時(shí)間里，我們免費(fèi)把洋蔥所有的教學(xué)資源和平臺(tái)無償?shù)亻_放給國(guó)家級(jí)貧困縣的鄉(xiāng)村教師，目前已經(jīng)有超過 3000 所學(xué)校的 40000 多名鄉(xiāng)村教師從中受益。內(nèi)蒙古和林格爾縣第二中學(xué)的鄉(xiāng)村教師葛麗，在她的班級(jí)里，大部分學(xué)生是 " 農(nóng)民工二代 "，通過洋蔥助教行動(dòng)的公益支持，這個(gè)班級(jí)用了很短的時(shí)間，把平均分變成了年級(jí)第一，并且超過年級(jí)平均分將近 30 分。

　　今年是洋蔥數(shù)學(xué)成立的第六年，盡管教育領(lǐng)域這些年變化很大，但我們的方向從未改變。我們非常堅(jiān)定地相信，人工智能自適應(yīng)學(xué)習(xí)一定能夠?qū)逃鷳B(tài)產(chǎn)生很大變化。

　　但在這個(gè)過程中還有很長(zhǎng)的路要走，在此我也希望有機(jī)會(huì)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(tài)變的更好，讓優(yōu)質(zhì)教育變的更加普惠，真正發(fā)揮出人工智能在教育中應(yīng)有的價(jià)值和作用。