人工智能開啟新的教育模式

1、人工智能開啟新的教育模式 什么是人工智能 最近的AlphaGo大戰(zhàn)李世乭可謂是吸足了人們的眼球，大戰(zhàn)落幕之后，不禁引發(fā)了人們的深思，人工智能時(shí)代究竟離我們還有多遠(yuǎn)，人工智能將會(huì)對(duì)人們的生活帶來多大的改變，人工智能會(huì)不會(huì)顛覆現(xiàn)在的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)等問題。事實(shí)上，人工智能技術(shù)已經(jīng)或正在顛覆性的改變著許多行業(yè)和領(lǐng)域。曾有專家預(yù)斷，人工智能最有可能顛覆的兩大知識(shí)密集型領(lǐng)域，教育就是其中之一。圖1 AlphaGoVS李世乭 人工智能（Artificial Intelligence），英文縮寫為AI。它是研究、開發(fā)用于模擬、延伸和擴(kuò)展人的智能的理論、方法、技術(shù)及應(yīng)用系統(tǒng)的一門新的技術(shù)科學(xué)。人工智能是計(jì)算機(jī)科學(xué)的一

2、個(gè)分支，它企圖了解智能的實(shí)質(zhì)，并生產(chǎn)出一種新的能以人類智能相似的方式做出反應(yīng)的智能機(jī)器，該領(lǐng)域的研究包括機(jī)器人、語言識(shí)別、圖像識(shí)別、自然語言處理和專家系統(tǒng)等。 研究者普遍認(rèn)為，人工智能的發(fā)展順序是：弱人工智能、與人類智能相當(dāng)?shù)摹皬?qiáng)人工智能”和全面超過人類智能的“超人工智能”。目前，弱人工智能已經(jīng)滲入我們生活的方方面面：搜索引擎、實(shí)時(shí)在線地圖、siri等手機(jī)語音助手都運(yùn)用了人工智能技術(shù)。但人工智能要從情感、行為和認(rèn)知三個(gè)維度全面模擬人類，還有很長的路要走。而“超人工智能”還只是科幻小說和影視作品中的想象。圖2 人工智能發(fā)展路徑 現(xiàn)在大家談到人工智能、機(jī)器學(xué)習(xí)時(shí)，往往會(huì)說這并不是一個(gè)新概念，在上世

3、紀(jì) 90 年代就有了。事實(shí)上，這只是人工智能發(fā)展史上離大家最近的一個(gè)階段。 在這個(gè)階段，人工智能其實(shí)取得了一些里程碑似的成果。比如在 1997 年，IBM 的深藍(lán)戰(zhàn)勝國際象棋世界冠軍卡斯帕羅夫；2009 年，洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院發(fā)起的藍(lán)腦計(jì)劃聲稱已經(jīng)成功地模擬了部分鼠腦；以及著名的 AlphaGo 圍棋大戰(zhàn)。 最近這幾年，機(jī)器學(xué)習(xí)、圖像識(shí)別這些人工智能技術(shù)更是被用到了普通人的實(shí)際生活中。我們可以在 Google Photos 中更快地找到包含貓貓狗狗的圖片，可以讓 Google Now 自動(dòng)推送給我可能需要的信息，可以讓 Inbox 自動(dòng)撰寫郵件回復(fù)。這背后都離不開人工智能研究者們的長久努力。人工

4、智能與教育的結(jié)合 一、互聯(lián)網(wǎng)的顛覆 互聯(lián)之所以偉大，在于它在另一個(gè)層面上顛覆了傳統(tǒng)，所以才會(huì)有互聯(lián)網(wǎng)教育逐漸顛覆傳統(tǒng)教育?；ヂ?lián)網(wǎng)教育除了以內(nèi)容、人（老師）為核心的競爭外，還加入了模式、產(chǎn)品等維度競爭。在新的維度里，才有機(jī)會(huì)打破已有的行業(yè)壁壘。 雖然火熱的互聯(lián)網(wǎng)教育在模式及內(nèi)容探索上呈現(xiàn)出百家爭鳴之態(tài)，不過卻沒有突圍而出者。許多在線機(jī)構(gòu)也只是單純把線下體系搬到線上。直播+錄播模式的相互穿插是現(xiàn)在比較成熟的在線模式。再完善一點(diǎn)的模式，不外乎加多了社交元素，在線分享，在線互動(dòng)環(huán)節(jié)。但，遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒達(dá)到驚喜的境界。 現(xiàn)在互聯(lián)網(wǎng)教育就像早期的雅虎，通過人工堆砌內(nèi)容，單純地把線下模式搬到線上。但是，互聯(lián)網(wǎng)解決的

5、不單純是連接方式，更多的還有習(xí)慣，效率，技術(shù)。因此給了谷歌技術(shù)性翻身的機(jī)會(huì)，PR算法的偉大之處在于它擺脫了人工干預(yù)，這就是互聯(lián)網(wǎng)的奇妙之處。人工智能及機(jī)器學(xué)習(xí)為新來者打開了一扇門。人與機(jī)器的“戀愛”，便產(chǎn)生了真正的奇跡。人工化只能解決當(dāng)前的問題，隨著互聯(lián)網(wǎng)教育發(fā)展的不斷深入，對(duì)于大數(shù)據(jù)的分析及處理，人則力不從心。因此，就會(huì)產(chǎn)生人工+智能的雙向分工。人，負(fù)責(zé)個(gè)性化縱向問題解決；智能，負(fù)責(zé)海量數(shù)據(jù)處理，根據(jù)算法做出精準(zhǔn)的海量操作，同時(shí)也給”人”更好的策略。 二、技術(shù)才是變革的本源 互聯(lián)網(wǎng)教育還迷惘、沒領(lǐng)頭、沒清晰模式的時(shí)候，專注課程內(nèi)容是一種安全的方式。當(dāng)下以主打課程內(nèi)容的MOOC模式已經(jīng)形成多頭

6、的格局，并且掀起了國內(nèi)其他平臺(tái)機(jī)構(gòu)的跟進(jìn)。另一面，知識(shí)譜圖的應(yīng)用大大提高了學(xué)習(xí)者的效率。對(duì)于結(jié)構(gòu)化的知識(shí)，可以輕易地進(jìn)行優(yōu)化和處理，通過層次結(jié)構(gòu)和映射關(guān)系為學(xué)生提供最優(yōu)的學(xué)習(xí)路徑。結(jié)構(gòu)化可以細(xì)節(jié)到每個(gè)單元和每個(gè)知識(shí)點(diǎn)。 當(dāng)然，對(duì)于結(jié)構(gòu)化的知識(shí)可以通過人工的歸類，但是對(duì)于職業(yè)教育等非結(jié)構(gòu)化的體系，則需要人工智能挖掘內(nèi)在關(guān)系，并且對(duì)不同學(xué)生進(jìn)行內(nèi)容匹配。非結(jié)構(gòu)化的知識(shí)隱藏著不同的維度，所以需要系統(tǒng)數(shù)據(jù)挖掘和機(jī)器學(xué)習(xí)，來得到現(xiàn)實(shí)的知識(shí)庫。據(jù)筆者了解，邢帥教育已經(jīng)著手專家知識(shí)系統(tǒng)的打造和學(xué)習(xí)系統(tǒng)的底層建立，把自身海量學(xué)員長期形成的教學(xué)過程數(shù)據(jù)化，再通過算法進(jìn)行機(jī)器挖掘，力求打造基于社交、教學(xué)、反饋、學(xué)

7、習(xí)、知識(shí)庫、排序推薦等一體的自動(dòng)化智能系統(tǒng)，意在建立互聯(lián)網(wǎng)教育的“Matrix”體系。 技術(shù)才是探索模式進(jìn)化的根本。在互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代中，隨著大數(shù)據(jù)及海量操作的產(chǎn)生，為人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)提供了客觀基礎(chǔ)。人工智能雖然還沒達(dá)到變革的地步，但應(yīng)用在互聯(lián)網(wǎng)教育上已經(jīng)綽綽有余。 三、人工智能與教育的結(jié)合點(diǎn) 假如把傳統(tǒng)的學(xué)習(xí)方式比作是“虎”，那么人工智能則是給了這只“虎”一雙翅膀，“虎”在添翼之后會(huì)如何施展它的功力，這是值得進(jìn)一步探討的。1.自動(dòng)批改作業(yè) 計(jì)算機(jī)科學(xué)家喬納森研發(fā)了一款可進(jìn)行英語語法糾錯(cuò)的軟件，不同于其他同類型軟件的是，它能夠聯(lián)系上下文去理解全文，然后做出判斷，例如各種英語時(shí)態(tài)的主謂一致，單復(fù)數(shù)等

8、。它將提高英語翻譯軟件或程序翻譯的準(zhǔn)確性，解決不同國家之間的交流問題。語音識(shí)別和語義分析技術(shù)的進(jìn)步，使得自動(dòng)批改作業(yè)成為可能，對(duì)于簡單的文義語法機(jī)器可以自動(dòng)識(shí)別糾錯(cuò)，甚至是提出修改意見，這將會(huì)大大提高老師的教學(xué)效率。圖3 批改作業(yè)2.拍照搜題的在線答疑 2014年到2015年投資比較火爆的拍照搜題軟件，如學(xué)霸君，作業(yè)幫，等，這類軟件都是借助了智能圖像識(shí)別技術(shù)，學(xué)生遇到難題時(shí)只需要用手機(jī)排成照片上傳到云端，系統(tǒng)在一到兩秒內(nèi)就可以反饋出答案和解題思路，而且這類軟件不僅能識(shí)別機(jī)打題目，手寫的題目的識(shí)別正確率也越來越準(zhǔn)，目前達(dá)到了70%以上，大大提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。圖4 拍照搜題3.語音識(shí)別測(cè)評(píng) 語

9、音識(shí)別技術(shù)在教育上的應(yīng)用，目前主要用于英語口語測(cè)評(píng)上，科大訊飛、清睿教育、51Talk開發(fā)出的語音測(cè)評(píng)軟件，都能在用戶跟讀的過程中，很快對(duì)發(fā)音做出測(cè)評(píng)并指出發(fā)音不準(zhǔn)的地方，通過反復(fù)的測(cè)評(píng)訓(xùn)練用戶的口語。圖5 語音識(shí)別4.個(gè)性化學(xué)習(xí) McGraw-Hill教育正在開發(fā)數(shù)字課程，準(zhǔn)備相關(guān)的課程資料，它從200萬學(xué)生中收集信息，利用人工智能為每個(gè)學(xué)生創(chuàng)建自適應(yīng)的學(xué)習(xí)體驗(yàn)。當(dāng)一個(gè)學(xué)生閱讀材料并回答問題時(shí)，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握情況給出相關(guān)資料。系統(tǒng)知道應(yīng)該考學(xué)生什么問題，什么樣的方式學(xué)生更容易接受。系統(tǒng)還會(huì)在盡可能長的時(shí)間內(nèi)保留學(xué)生信息，以便未來能給學(xué)生帶來更多的幫助。 大數(shù)據(jù)可以描述每個(gè)學(xué)生的學(xué)

10、習(xí)特性。根據(jù)倫敦一家研究機(jī)構(gòu)的分析，人們的學(xué)習(xí)方法可以分為70種；而某機(jī)構(gòu)的機(jī)器人已經(jīng)積累了1300萬名學(xué)生做過的8億道題目，為個(gè)性化教學(xué)提供了充分的依據(jù)。 如果說今天課堂教學(xué)的主流方法是“從原理到應(yīng)用”，那么機(jī)器人的教學(xué)方法是“從案例到原理”，并且是同時(shí)學(xué)習(xí)多個(gè)案例。事實(shí)證明，很多被原理絆腳的學(xué)生更適應(yīng)于“從案例到原理”的學(xué)習(xí)方法。圖6 個(gè)性化學(xué)習(xí)5.對(duì)教學(xué)體系進(jìn)行反饋和評(píng)測(cè) 試想一個(gè)場景，當(dāng)某學(xué)生在查詢自己的期末成績的時(shí)候，他看到的不僅僅是一個(gè)簡單的分?jǐn)?shù)，還附有一份“診斷報(bào)告單”。通過這份報(bào)告，他不但可以了解到自己學(xué)科板塊知識(shí)點(diǎn)和能力點(diǎn)的掌握情況，還能看到對(duì)自己的優(yōu)勢(shì)、劣勢(shì)的學(xué)科分析。通過

11、這些數(shù)據(jù)為每個(gè)學(xué)生進(jìn)行“畫像”，從而找到提升成績的方法。這就是借助大數(shù)據(jù)的幫助，通過對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)成長過程與成效的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，診斷出學(xué)生知識(shí)、能力結(jié)構(gòu)和學(xué)習(xí)需求的不同，以幫助學(xué)生和教師獲取真實(shí)有效的診斷數(shù)據(jù)。學(xué)生可以清楚看到問題所在，學(xué)習(xí)更高效；教師也可對(duì)癥下藥地針對(duì)具體情況，選擇不同的教學(xué)目標(biāo)和內(nèi)容，實(shí)施不同的教學(xué)方式，進(jìn)一步提高教與學(xué)的針對(duì)性、有效性和科學(xué)性。圖7 反饋過程 人工智能教育未來的展望 目前，人工智能技術(shù)在教育上的應(yīng)用主要體現(xiàn)在圖像識(shí)別和語音識(shí)別兩個(gè)方面。這兩個(gè)技術(shù)雖然得到了應(yīng)用，但目前尚處于初級(jí)階段。在技術(shù)和應(yīng)用場景上還需要更多的探索。 人工智能它將來要實(shí)現(xiàn)的是與人類的緊密貼合，甚

12、至未來可以實(shí)現(xiàn)“思考即學(xué)習(xí)”，那么連接人與知識(shí)的工具將不再是剛需。當(dāng)然，我們也可以把機(jī)器人等人工智能產(chǎn)品看成工具，而這個(gè)工具足以讓人們脫離在線學(xué)習(xí)的方式去學(xué)習(xí)。圖8 思考即學(xué)習(xí) 未來的人們只需要一個(gè)機(jī)器人或者一款智能頭盔就可以完成所有的學(xué)習(xí)?，F(xiàn)在人類教學(xué)場景非常簡單，互聯(lián)網(wǎng)教育也僅僅通過圖像、視頻等多媒體的方式來表現(xiàn)教學(xué)知識(shí)點(diǎn)。在未來的人工智能教育時(shí)代，將實(shí)現(xiàn)虛擬現(xiàn)實(shí)立體型的綜合教學(xué)模式。其實(shí)人機(jī)交互被認(rèn)為是人工智能領(lǐng)域重要一環(huán)，未來教育不只是與老師交互，同時(shí)也可以與知識(shí)交互，每一個(gè)知識(shí)點(diǎn)都可以立體展現(xiàn)。想象一下電腦知道你學(xué)習(xí)的進(jìn)程和特點(diǎn)，在給你一些刺激和激勵(lì)，更聰明地提示你，這樣開發(fā)了你的大腦，知識(shí)