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　　原標題：楊臨風：重構(gòu)教學流程AI輔助教師個性化教學

　　經(jīng)國務院批準，由國家發(fā)展改革委、科技部、工業(yè)和信息化部、國家互聯(lián)網(wǎng)信息辦公室、中國科學院、中國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，于 8 月 29-31 日在滬召開。

　　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(shù)字化互動課程重構(gòu)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(shù)據(jù)，能夠大幅提升師生教與學的效率和效果。"

　　核心觀點：

　　打破時空限制，AI 賦能學生自適應學習；

　　重構(gòu)教學流程，AI 輔助教師個性化教學；

　　連接學校和家庭場景，構(gòu)建 AI 學習閉環(huán)；

　　AI 讓優(yōu)質(zhì)教育普惠，促進教育均衡發(fā)展。

　　以下是他的演講實錄，億歐教育略作刪減：

　　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(fā)展結(jié)合，不管是行業(yè)報告、權(quán)威發(fā)布或是專家點評，我們都會發(fā)現(xiàn)，人工智能毫無疑問已經(jīng)對各行各業(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(huán)節(jié)，學生的學習過程和師生的日常互動中。

　　對于以上的觀察，我先講三個現(xiàn)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(jīng)能夠?qū)?shù)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(nèi)外其實是兩個邊界鮮明的教育生態(tài)。學校和家庭的教育場景并沒有打通，學生在課內(nèi)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(xiàn)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(gòu)里又要學一遍，并沒有同步。

　　此外，雖然人工智能和互聯(lián)網(wǎng)技術理論上能夠大幅降低優(yōu)質(zhì)教育的價格，但在今天高品質(zhì)的培訓費用依然很高，優(yōu)質(zhì)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(xiàn)象說明，盡管人工智能在教育領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(xiàn)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(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生興趣、帶動學生注意力、讓學生能按個人節(jié)奏往前走的學習方式，而且在走的過程中，能夠真的實現(xiàn)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(xiàn)角色的轉(zhuǎn)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(chuàng)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(xiàn)的。

　　洋蔥數(shù)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(shù)學和物理學科的知識進行重構(gòu)和拆解，到現(xiàn)在已經(jīng)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(xiàn)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(tǒng)的方式串在一起。再把教學過程產(chǎn)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?qū)W生推薦需要的知識，給學生動態(tài)規(guī)劃個性化的學習路徑。

　　這樣對完整的學習過程構(gòu)建人工智能閉環(huán)的產(chǎn)品，是洋蔥數(shù)學過去這些年一直在探索和實踐的方向。這樣的產(chǎn)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(shù)據(jù)的收集和采集掌握到學習行為數(shù)據(jù)，為每個學生規(guī)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(chǎn)品后，我們發(fā)現(xiàn)教師的課堂教學和組織形式也在發(fā)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(jù)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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)推送給對應的每個學生，不僅能夠分享全班的學習情況，構(gòu)建小組學習氛圍，還能夠持續(xù)根據(jù)分組情況，給學生更多的學習挑戰(zhàn)。

　　課后，洋蔥數(shù)學的人工智能引擎會自動結(jié)合學生的掌握情況、學習特點和個人數(shù)據(jù)，給每個學生推送不一樣的課后任務，從而實現(xiàn)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(shù)據(jù)都會被機器記錄下來。小到學生看視頻的時候有沒有暫停或拖拽，大到學生完成互動問題時的策略等，這些多維度數(shù)據(jù)結(jié)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(guī)劃下一節(jié)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(nóng)村學校課堂，在這些薄弱學校中洋蔥數(shù)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(nèi)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(jù)學生的學情，自動為他們進行推送、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(tǒng)籌學生的所有學習環(huán)節(jié)。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。現(xiàn)在的學校基本上都有微機房，這樣即便是在農(nóng)村，學生不需要額外花錢買設備，就能實現(xiàn)個性化的自主學習。

　　洋蔥數(shù)學花了五年多的時間，把初高中的數(shù)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(shù)據(jù)，結(jié)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(gòu)建了人工智能的學習閉環(huán)，從感知、認知到行動。機器對學習數(shù)據(jù)的精準感知，能夠真正反映出學生的學習水平。在有了數(shù)據(jù)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(nèi)容推送給學生，從而讓學習成為真正的閉環(huán)。

　　我們認為，只有把學習過程的感知、認知和行動環(huán)節(jié)串聯(lián)成閉環(huán)，才能真正實現(xiàn)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(nèi)外的所有數(shù)據(jù)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(jié)合在一起，形成學校和家庭場景的學習閉環(huán)，課內(nèi)和課外學習將有機會整合在一起。

　　在這樣的閉環(huán)內(nèi)，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(guī)律來設計，所有環(huán)節(jié)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(shù)據(jù)沒有辦法及時收集，收集以后也不能指導行動。

　　洋蔥數(shù)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(shù)學的效果進行長期實驗追蹤。他們發(fā)現(xiàn)，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(shù)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(tài)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(shù)學，在每一個知識點上的學習時間都比傳統(tǒng)課堂要極大地縮短，我們統(tǒng)計過，初中三年的內(nèi)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(shù)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(shù)學自主研發(fā)了超過 2200 節(jié)的數(shù)字化互動課程，涵蓋了中小學階段的數(shù)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(shù)學已經(jīng)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(jīng)超過了 21 億分鐘，累計的練習次數(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，事實上在全國學生人口的分布數(shù)據(jù)中，一二線和三四線人數(shù)的比例就是這樣。

　　當然，更重要的一點是我們讓優(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(yōu)質(zhì)教育的價格和學習門檻。

　　除此之外，我們還發(fā)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?shù)亻_放給國家級貧困縣的鄉(xiāng)村教師，目前已經(jīng)有超過 3000 所學校的 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的鄉(xiāng)村教師葛麗，在她的班級里，大部分學生是 " 農(nóng)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(shù)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?qū)逃鷳B(tài)產(chǎn)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(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有的價值和作用。