Mar 23, 2020

【浅析】人工智能遇上教育,会产生什么化学反应呢?

人工智能遇上教育,此处并非单指学习人工智能技术知识。AI+教育,其实在教育教、学、考、评、管各个细分领域,皆有应用。我们一起来看下

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人工智能运用于教育,可以分2条思路来看,1/进行人工智能教育,简单点就是学生接受人工智能相关内容的学习,如机器人、编程类、机器学习(Machine Learning)等,或者利用人工智能相关的逻辑思维解决问题,即学习与人工智能相关的知识技能。2/运用人工智能技术,引领教育系统性变革,比如说智能化感知,智能化的教育评价,智能化推荐数字教育资源,实现个性化学习等,即人工智能技术在各类教育场景的应用。


1/运用人工智能技术,引领教育系统性变革

从AI+教育场景来看,主流场景有:教学、管理、评价等。各个学者各家企业,对技术在教育场景的应用分类细度上有所差别。目前教育信息化行业,人工智能的应用比较成熟的产品,主要是智能批改、智能题库、自适应学习和分级阅读,当前它更多还是承担教学辅助的角色,未来可能将覆盖更多的教学核心环节。


AI技术已实现的应用场景

图源:科技部新一代人工智能发展研究中心


那么,在每个场景中,人工智能有哪些切合点呢?


一、教学应用场景,主要指教与学两部分,毕竟教学是主战场,其他的是衍生的场景,比如评价、管理等。


(1)老师的教


1.备课:如大数据的学情分析,优质教学资源的推荐,教案的按需生成,虚拟化课堂场景试讲等。



2.授课:线下课堂的如教师智能授课助手,线上的AI课程-基于学情分析、学习者风格等综合因素动态调整授课内容与形式等。


3.课后:智能辅导、课后答疑机器人等。



(2)学生的学


拍照搜题,智能题库,智能测评,个性化答疑如智能学伴等。



二、评价应用场景


(1)常规的考试/作业练习


作业/练习:作文批改、口语学习、语音交互、钢琴陪练等。


考试:智能组卷、个人化出卷、智能阅卷、考情分析、错因诊断、学情报告等。


(2)其他素质教育类


如职业兴趣评估、学习风格测评、综合素质评价等。


三、管理应用场景


(1)走班排课。走班制和新高考政策的颁发,预计在接下来的三年给“选课排课”类的人工智能+教育产品带来极大的市场需求。


(2)“依数治理”。依托大数据技术的产品,如学生/班级学情管理,教学分析,区域教育质量监控,教育决策平台等。



当前教育大数据市场呈现产学研广泛合作的态势,企业其一是与高校/研究机构合作,构架教育大数据模型。


其二是与K12合作,根据需求开发对应的产品,采集对应数据解决数据源的问题。当前市面上各家产品虽说都有一定的数据分析模型,但更多停留在结构化数据收集与分析阶段,非结构化的数据,更深层次的意义还有待进一步的探讨。



(3)人脸识别类:监考/校园安防,视频监控、门禁控制、宿舍管理、校园考勤等。


四、其他,如教研应用场景


教学视频行为分析,近一两年也比较流行的智慧课堂师生交互行为分析,利用同步课堂/专递课堂的设备进行的各类远程教学教研等。



不同的应用场景,AI技术的成熟度不一样,用户的容忍度也不一样。人工智能和教育的融合,仍面临着很多问题,真实的教育场景中,我们都需要做出一些变革,如导向变革、理念变革、资源变革,甚至是制度变革。


智能教育场景散点图
图源:科技部新一代人工智能发展研究中心


2/进行人工智能教育

下面我们再来说下学生如何接受人工智能相关内容的学习。关键一点:学AI必须理论结合实践,智行合一。

以此为基础,商汤科技着重解决了教育过程中的四大核心问题:


1. 如何教?


18年4月,商汤科技便推出了全球第一本面向高中生的人工智能教材——《人工智能基础(高中版)》。在此基础上,商汤科技又推出了适合初中生学习的《人工智能入门》。



商汤科技正是从教材入手,解决了如何教的问题。


教材由学生用书、教师用书、实验手册与配套实验室等系列组成。在整体设计上以任务为驱动,穿插知识点来推进,理论结合实践。学生可以在编程练习和项目中,培养动手能力和创造能力,并对AI有深入的理解。


2. 谁来教?


至今,商汤科技已免费培训了1000余位一线教师。


人数并不算多,因为这是全新领域,需要摸索。不仅要让老师知道什么是AI,怎么用AI的方法,甚至要让他们懂得提出需求,来跟有AI技术的公司合作。如此,才算一名合格的人工智能教师。



因此,商汤科技为学校提供了AI基础课程教师培训、AI实验平台教师培训、智能机器人教师培训等服务,全方位培养老师的理论知识和实践能力。


3. 如何学?


如何学,是AI基础教育里的重中之重。为此,商汤科技特意打造了SenseStudy AI实验平台、AI机器人、AI实验室等。


所有这些,都是践行“智行合一”的AI教育理念必不可少的一部分。


SenseStudy AI实验平台,是商汤科技专为教育行业打造的人工智能教学实验平台解决方案。目前在平台上已经拥有了和《人工智能基础(高中版)》、《人工智能入门》教材配套的200余课时的AI及编程教育课程。



打造这平台的目的,是为了能与教材有机结合,做到实验过程、结果可视化,全面培养学生理论结合实践的能力。


4. 如何评价?


课程开设后,如何评价学习效果?还是实践。


商汤科技已经与新教育研究院共同举办了“首届国际中学生人工智能交流展示会”,吸引了中国(包括香港地区)43所中学的118个项目,以及来自美国、印度、日本和新加坡的13所学校的14个项目报名参加活动。竞赛可以成为一个衡量的维度,学生们通过国际间的比赛、校际间的交流展示,让有成果的作品一目了然。



在这四个层面完整做成闭环,才算打造出了全链条AI基础教育生态。AI教材、AI实验平台、AI机器人、AI实验室、AI基础教育服务和AI交流展示活动,缺一不可。


人工智能已上升到了国家战略层面

早在《教育信息化“十三五”规划》就已指出,我国强调发展智能教育,主动应对新技术浪潮带来的新机遇和新挑战。人工智能与教育的深度融合,正在推动教育教学、管理和服务的改革创新,推动教育生态重构,引领教育的系统性变革。


然而,我国在高校人工智能相关学科建设和人才培养方面仍与发达国家有较大差距。相关报告显示,中国人工智能人才缺口已超过500万人。


培养AI人才,显得尤为重要。


3 月 3 日,教育部官方网站更新了「关于公布 2019 年度普通高等学校本科专业备案和审批结果的通知」。



其中,新增人工智能专业的高校达到了 180 所,也是本次新增备案专业数量较多的学科。新增数据科学与大数据技术专业的学校也占到了 100 多所;智能制造、机器人工程、智能科学与技术等专业也都有数十所学校通过审批。



教育部《加快人工智能研究生培养意见》通知,更是在人才培养模式方面强调“复合培养”,探索以问题为导向的学科交叉人才培养模式;在课程体系建设方面强调“精密耦合”打造人工智能核心知识课程体系和应用模块课程;在评价机制方面强调“组合创新”,推进不同类型研究生的分类评价机制。这将为人工智能领域提供更加充分的人才支撑。