《环球人物》| 教育痛点的AI解法
发布时间2022.07.12
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。《环球人物》专访了科大讯飞总裁吴晓如,展现了他在人工智能+教育领域的深度思考。以下为报道原文。
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。
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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。
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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。
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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。”
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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。”
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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。”
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区域化知识图谱
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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。”
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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。
编| 郭好运
责编| 汪贵贵