大數(shù)據(jù)和AI怎么與現(xiàn)代教育相結(jié)合？

比爾·蓋茨曾預(yù)言，“5年以后，你將可以在網(wǎng)上免費(fèi)獲取世界上最好的課程，而且這些課程比任何一個(gè)單獨(dú)大學(xué)提供的課程都要好?！?

現(xiàn)在看來(lái)，雖然并不是每個(gè)網(wǎng)上課程都能強(qiáng)過(guò)大學(xué)教程，但是在線(xiàn)教育已經(jīng)成為現(xiàn)實(shí)，據(jù)業(yè)內(nèi)人士估算，目前中國(guó)在線(xiàn)教育用戶(hù)數(shù)量過(guò)億，市場(chǎng)規(guī)模達(dá)數(shù)千億元，而且線(xiàn)上學(xué)習(xí)者也是受益良多。

不僅在線(xiàn)教育成為了新的風(fēng)口，同時(shí)在大數(shù)據(jù)與人工智能的加持下，教育行業(yè)的相關(guān)應(yīng)用正在進(jìn)入深水期，現(xiàn)代教育的形式正在悄然改變。

大數(shù)據(jù)+AI賦能教育

目前，大數(shù)據(jù)+AI正在賦能各行各業(yè)，教育也不例外，人臉識(shí)別、語(yǔ)音識(shí)別等智能技術(shù)開(kāi)始用于語(yǔ)文、英語(yǔ)、音樂(lè)等學(xué)科，為教育提供更加智能化、個(gè)性化的解決方案。

從教學(xué)過(guò)程來(lái)看，落實(shí)到授課、學(xué)習(xí)、考評(píng)、管理等各個(gè)方面，大數(shù)據(jù)+人工智能可以使教育在形式和內(nèi)容方面都能趨于多樣化。

授課

“不得不承認(rèn)，對(duì)于學(xué)生，我們知道得太少。”這是卡耐基·梅隆大學(xué)教育學(xué)院的一句經(jīng)典名言，同時(shí)也是教育領(lǐng)域普遍存在的議題。

對(duì)于80、90以及更早的幾代，從小學(xué)到大學(xué)接受的都是生產(chǎn)線(xiàn)教育，一代學(xué)生應(yīng)用同一套教材，一個(gè)學(xué)科由一個(gè)老師負(fù)責(zé)，并通過(guò)同一套標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行考核，因?yàn)閭€(gè)性化的私人教育仍屬奢侈品。

現(xiàn)在，大數(shù)據(jù)與AI可以幫助輕松實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)教育與個(gè)性化教學(xué)。在教學(xué)方式方面，智慧課堂可以為老師提供更為豐富的教學(xué)手段，全時(shí)互動(dòng)、以學(xué)定教，老師上課時(shí)也不再是只有一本教科書(shū)，而是可以任意調(diào)取后臺(tái)海量的優(yōu)質(zhì)學(xué)習(xí)資源，以多種形式展現(xiàn)給學(xué)生。

比如，語(yǔ)音識(shí)別和圖像識(shí)別在教育上的應(yīng)用，大大提高了師生的教學(xué)體驗(yàn)。對(duì)于某個(gè)英語(yǔ)句子，可以通過(guò)手機(jī)拍照上傳到云端，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)海量的語(yǔ)音素材，用合適的語(yǔ)氣和語(yǔ)調(diào)閱讀這句話(huà)，還可以與語(yǔ)音測(cè)評(píng)技術(shù)結(jié)合，讓學(xué)生跟讀這句話(huà)，并由系統(tǒng)做出測(cè)評(píng)并反復(fù)朗讀打分。

同時(shí)，通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)與大數(shù)據(jù)的珠聯(lián)璧合，盡可能還原教育場(chǎng)景，讓學(xué)生愛(ài)學(xué)、樂(lè)學(xué)，學(xué)習(xí)效果也能有質(zhì)的飛躍。比如谷歌通過(guò)引入AR與VR技術(shù)，創(chuàng)造教學(xué)應(yīng)用“實(shí)境教學(xué)”，正在悄然改變課堂的活動(dòng)方式。

在教學(xué)過(guò)程中，通過(guò)收集和分析學(xué)生日常學(xué)習(xí)和完成作業(yè)過(guò)程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，老師即能準(zhǔn)確知曉每個(gè)學(xué)生的知識(shí)點(diǎn)掌握情況，為每一位學(xué)生有針對(duì)性地布置作業(yè)，達(dá)到因材施教的效果。

此外，未來(lái)機(jī)器人教學(xué)也將成為一種趨勢(shì)，此前在喬治亞理工學(xué)院的一個(gè)300多人的課堂上，人工智能機(jī)器人教吉爾·沃森(Jill Watson)擔(dān)任了一個(gè)月助教，會(huì)在第一時(shí)間回復(fù)郵件，而且口吻并不機(jī)械，因此并沒(méi)有人發(fā)現(xiàn)她其實(shí)是一個(gè)機(jī)器人。

學(xué)習(xí)

對(duì)于學(xué)生而言，在學(xué)習(xí)過(guò)程中，一方面可應(yīng)用大數(shù)據(jù)技術(shù)，根據(jù)知識(shí)點(diǎn)的相互關(guān)系，制作知識(shí)圖譜，制定學(xué)習(xí)計(jì)劃，另一方面，數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)可以幫助進(jìn)一步分析學(xué)生個(gè)人的學(xué)習(xí)水平，并建立與之相匹配的學(xué)習(xí)計(jì)劃，并由AI系統(tǒng)確定如何為學(xué)生提供個(gè)性化補(bǔ)充指導(dǎo)，以幫助高效學(xué)習(xí)，避免題海戰(zhàn)術(shù)。

比如，過(guò)去需要3個(gè)小時(shí)練習(xí)的考題，也許真正需要掌握的知識(shí)點(diǎn)只需要花費(fèi)半個(gè)小時(shí)。那么應(yīng)用大數(shù)據(jù)與人工智能，就可以不斷對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)成果進(jìn)行評(píng)估，并有針對(duì)性地推薦適合每個(gè)學(xué)生的練習(xí)，節(jié)約時(shí)間，卻能達(dá)到更好的學(xué)習(xí)效果。

同時(shí)，利用圖像識(shí)別技術(shù)，也能進(jìn)一步提高學(xué)習(xí)效率。如今，學(xué)生們可以通過(guò)手機(jī)拍攝教材內(nèi)容或作業(yè)題目，分析照片和文本，并顯示相應(yīng)的要點(diǎn)與難點(diǎn)。隨后，在線(xiàn)課堂、百科鏈接，以及教師上傳的PPT以及 PDF 文件等，為自主學(xué)習(xí)提供了更多可能性，整個(gè)過(guò)程運(yùn)用機(jī)器學(xué)習(xí)和自然語(yǔ)言處理技術(shù)來(lái)收集處理。

另外，在線(xiàn)教育發(fā)展得如火如荼，通過(guò)提供視頻教學(xué)、謎語(yǔ)、游戲等靈活多樣的課程形式以及優(yōu)質(zhì)豐富的課程內(nèi)容，使學(xué)習(xí)不只限于某時(shí)某地，可以靈活有效地安排學(xué)習(xí)計(jì)劃。

其中，就編程而言，越來(lái)越多孩子通過(guò)在線(xiàn)教育進(jìn)行學(xué)習(xí)。如編程貓依靠人工智能和數(shù)據(jù)挖掘系統(tǒng)，為6~16歲青少年提供了圖形化編程平臺(tái)，并針對(duì)不同學(xué)生進(jìn)行差異化課程推送。學(xué)生在平臺(tái)上通過(guò)使用圖形化編程語(yǔ)言創(chuàng)作游戲、軟件、動(dòng)畫(huà)、故事等作品，可以同步鍛煉提升邏輯思維能力、任務(wù)拆解能力、跨學(xué)科結(jié)合能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力等。

考評(píng)

在傳統(tǒng)教育中，考試與評(píng)價(jià)可以說(shuō)耗費(fèi)了老師們的大量時(shí)間。如今，大數(shù)據(jù)、文字識(shí)別、語(yǔ)音識(shí)別、語(yǔ)義識(shí)別等技術(shù)的日趨成熟，使得規(guī)?；淖詣?dòng)批改和個(gè)性化反饋?zhàn)呦颥F(xiàn)實(shí)。

通過(guò)應(yīng)用大數(shù)據(jù)與人工智能，老師只需將需要批閱的試卷進(jìn)行掃描，就能實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)并顯示掃描過(guò)的試卷份數(shù)、平均分、最高分，以及最集中的錯(cuò)題和對(duì)應(yīng)知識(shí)點(diǎn)，一目了然，方便進(jìn)行全面、實(shí)時(shí)分析。

如果需要對(duì)幾十萬(wàn)、幾百萬(wàn)份考試試卷進(jìn)行分析，也能通過(guò)精準(zhǔn)的圖文識(shí)別以及海量文本檢索技術(shù)，快速核對(duì)檢查所有試卷與目標(biāo)相似的文本，并迅速提取并標(biāo)注出可能存在問(wèn)題的試卷，幫助實(shí)現(xiàn)智能測(cè)評(píng)。

在這方面，科大訊飛可以說(shuō)走在行業(yè)前沿，其英語(yǔ)口語(yǔ)自動(dòng)測(cè)評(píng)、手寫(xiě)文字識(shí)別、機(jī)器翻譯、作文自動(dòng)評(píng)閱技術(shù)等已通過(guò)教育部鑒定并應(yīng)用于全國(guó)多個(gè)省市的高考、中考、學(xué)業(yè)水平的口語(yǔ)和作文自動(dòng)閱卷。

管理

如果說(shuō)學(xué)習(xí)者大多只是關(guān)注“學(xué)”的部分，那么學(xué)校教育則需要在教學(xué)之外，進(jìn)一步分析教育行為數(shù)據(jù)，做好管理工作。通過(guò)智能技術(shù)，充分考慮包括教務(wù)處、學(xué)生處、校辦、校務(wù)處等部門(mén)在內(nèi)的校園管理需求，學(xué)?？蛇M(jìn)一步采集、記錄、分析教與學(xué)及其相關(guān)教育行為，更好地勾勒出教育教學(xué)的真實(shí)形態(tài)，有效推進(jìn)教學(xué)信息化。

目前，一些高校已經(jīng)建立了學(xué)生畫(huà)像、學(xué)生行為預(yù)警、學(xué)生家庭經(jīng)濟(jì)狀況分析、學(xué)生綜合數(shù)據(jù)檢索、學(xué)生群體分析等功能應(yīng)用，幫助更好地分辨學(xué)生在專(zhuān)業(yè)學(xué)習(xí)或就業(yè)方向上的潛能，從而為學(xué)生提供個(gè)性化的管理與培養(yǎng)方案。

例如，面對(duì)多樣的選課需求，如何合理排課成為一個(gè)亟待解決的難題，而在沒(méi)有人工智能的時(shí)候，老師排課往往需要幾周時(shí)間，還不能保證讓學(xué)生都滿(mǎn)意。現(xiàn)在用人工智能算法進(jìn)行排課，學(xué)生只需提交自己的課程選擇，系統(tǒng)可以結(jié)合課程、教室、師資進(jìn)行快速的排課，大大提高效率與學(xué)生滿(mǎn)意度。

在教育領(lǐng)域，這只是開(kāi)始，大數(shù)據(jù)、人工智能對(duì)教育的變革還將持續(xù)發(fā)酵。未來(lái)，以大數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)教育個(gè)性化，用人工智能賦能教育，在成倍放大教育產(chǎn)能的同時(shí)，將使得優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源得到充分利用，從而做到因材施教、因人施教。

對(duì)此，我們不僅要仰望星空，更要腳踏實(shí)地。正如教育家葉圣陶先生所言，教育是農(nóng)業(yè)，而非工業(yè)。不僅教育需要一個(gè)發(fā)展過(guò)程，同時(shí)孩子們也如農(nóng)作物一般需要成長(zhǎng)時(shí)間，而大數(shù)據(jù)與人工智能則將成為其生長(zhǎng)期重要的養(yǎng)分與輔助力量。