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AI在教育領域的六大應用 | “AI+傳統行業”全盤點

前有網際網路+,現有ai+。當ai+教育出現的時候,不少人懷疑:冷冰冰的機器真的能擔任人類靈魂工程師嗎?

懷疑來自不了解。雷鋒網總結了ai+教育繁衍出的六大主要應用:個性化學習、自動化輔導、智能測評、模拟和遊戲化教學平台、教育決策、幼兒早教機器人,附上國内外具體應用案例,探究ai到底是怎麼改變教育行業的。看現在,緻未來。

因材施教教育方法在我國已有2000多年曆史,但在我國應試教育大環境下,根據學生不同的認知水準、學習能力以及自身素質來制定個性化學習方案真是說易行難。當傳統思想與尖端科技相結合,因材施教的可行性有了大幅提高。ai介入後,個性化學習有兩條實作途徑:

分析内容,建構知識圖譜

建構和優化内容模型,建立知識圖譜,讓使用者可以更容易地、更準确地發現适合自己的内容。國外這方面的典型應用是分級閱讀平台,推薦給使用者适宜的閱讀材料,并将閱讀與教學聯系在一起,文後帶有小測驗,并生成相關閱讀資料報告,老師得以随時掌握學生閱讀情況。

newsela将新聞與英語學習融為一體。通過科學算法衡量讀者英語水準,抓取來自《彭博社》、《華盛頓郵報》等主流媒體的内容,由專人改寫成不同難度系數(詞彙量多少)的版本。

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lightsail也是相同應用,不過它的閱讀材料是出版書籍,它收集了适合k12學生閱讀的來自400多個出版商的8萬多本圖書。

bibblio有較大不同,它是b2b業務,它主要客戶是出版商、edutech公司等,其中一個主打産品是提供更便捷、更契合使用者所需内容的知識搜尋saas。一般的内容搜尋靜止且碎片化,搜尋巨頭google的資訊未經過過濾、雜亂且外行,而bibblio則填補了這個缺陷。

2015年底newsela使用者量超過400萬,lightsail和紐約市教育局、芝加哥公立學校、丹佛公立學校等機構達成了合作,而目前我國沒有如此規模、與官方達成合作的個性化閱讀學習平台。

自适應學習,實作智能化推薦

個性化學習是自适應重要的特點,也是其相較于 mooc最大的差別。自适應學習(adaptive learning)的運作過程是這樣的:搜集學生學習資料,預測學生未來表現,智能化推薦最适合學生的内容,最終高效、顯著地提升學習效果。

那麼自适應學習是否會超越人類教師的重要性?knewton核心團隊成員表示,自适應平台不能代替老師。推廣自适應學習的意義在于不是所有學生都能遇到好老師,自适應平台能讓沒有好老師的學生也獲得優質的教育資源。尤其在我國更有存在發展的必要性,這能改善地區、群體間教育資源配置設定失衡情況。

提到自适應平台,首當要說其中佼佼者knewton。它為發行商、學校及全球的求學者提供預測性分析及個性化推薦,其覆寫的學生範圍包括

k12、高等教育及職業發展教育等。據knewton核心團隊成員介紹,它有三個重要功能:首先是推薦課程内容功能。系統抓取學生的學習資料,并分析下一階段應該學什麼,這與亞馬遜、淘寶的推薦并無不同;第二,預測性的學習資料分析。這或許是knewton和出版商最大的差别,出版商讓學生知道做題的對錯。而knewton是預測你未來的學習程度,你現在做的怎麼樣,未來能做怎麼樣。比如說一個學生測試得了60分,還有系統基于學生資料分析和對内容的了解,系統可能會顯示學生水準要高于60分;第三,内容資料分析。評估課程的内容品質,對學生學習有什麼影響。

smart sparrow是澳洲一個線上适應性教育平台,與其他适應性教育平台相比,smart

sparrow更突出老師的地位,“把老師作為學習過程的中心,讓老師設計适應性課程”,公司的創始人兼ceo德羅爾•本-納伊姆博士(dr.

dror

ben-naim)對外媒表示,“我們本身沒有内容,互動中得到的回報引導老師把課程設計得更好。下一階段學習都是在學生學習行為的基礎上動态生成的。”

dreambox learning是一個針對k8學生的線上數學自适應學習平台。最大特點在于課程形式靈活多樣,有500多個線上數學課程、謎語、遊戲等形式。老師、家長也可以檢視學習進展。

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此外,還有近兩年被稱為“學生的救星,作業的克星”等各類搜題app,其中國内以猿題庫為代表。美國學生也有着他們的搜題神器——volley 。volley 使用過程是這樣的:學生們用手機拍攝教材内容或作業題目,volley

會分析照片和文本,并顯示要點、難點、先修知識。随後,應用會提供線上課堂、百科連結、甚至是教師上傳的參考 pdf

檔案。這個過程中運用了機器學習和自然語言處理技術來自動收集。該公司獲得紮克伯格教育風投公司、好未來等投資。紮克伯格教育風投公司在

facebook 上寫道:“volley 吸引我們的是,它引導學生們自行安排學習計劃和提高自學能力。”

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國内還有不少自适應平台創業公司,但有一些線上教育網站不過是将“自适應”作為包裝手段。除了自研外,國内公司還熱衷于與國外公司展開合作。據雷鋒網了解,2016年初好未來宣布戰略投資knewton,2015年一起作業網宣布與knewton達成合作協定,把knewton的個性化資料分析技術運用到旗下的英語教學産品。

ai除了應用于個性化學習方案的制定外,還落地在自動化輔導和答疑子領域,這也成為了教師面授外的補充。好未來創始人張邦鑫曾對媒體表示:

下一代機構是智能型,從大資料進化到人工智能,語音識别、圖像識别、手寫識别、語音分析等技術的發展,讓機器模拟人來答疑、做服務成為可能,這類應用會越來越多。最初機器是用來輔助人工教學的,未來的趨勢則是人輔助機器,而這個過程會一次次重塑未來的學習和教育。

ai在這方面的應用不是雷鋒網張口就來的。佐治亞理工學院某個課程整個學期結束後,學生才被老師告知此前一直互動的某個助教(吉爾·沃森)是聊天機器人,同學們都震驚了。其中人機互動(hci)技術有着非常重要的作用。對馬裡蘭大學的計算機科學教授ben

shneiderman來說,hci就是記憶所有人類所創造出來的事情。

在求學期間,老師長時間改作業甚至到深夜的場景深深印入衆人心中。随着資訊化建設、人工智能的發展,大資料、文字識别、語音識别、語義識别,使得規模化的自動批改和個性化回報走向現實。如何利用人工智能減輕批改壓力,實作規模化又個性化的作業回報,是未來教育的重要攻克點,也是國内外衆多企業看中的市場。

先說說國内風頭正勁的科大訊飛。今年兩會期間,科大訊飛董事長劉慶峰提案中提到,科大訊飛的英語口語自動測評、手寫文字識别、機器翻譯、作文自動評閱技術等已認證教育部鑒定并應用于全國多個省市的聯考、中考、學業水準的口語和作文自動閱卷。而基于國家“十二五”863“基于大資料的類人智能關鍵技術與系統”階段性成果建構的“訊飛教育超腦”已在全國

70% 地市、1 萬多所學校應用。

國外也有多個智能測評公司和實踐用例。gradescope是起源于2012年在加州伯克利大學一個邊緣性的産品,它旨在簡化批改流程,使老師們更專注于教學回報。目前有超過150家知名學校(osu、mit等)采用該産品。

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mathodix是美國實時數學學習效果評測網站,算法會對每一步驟都進行檢查、回報。

美國教育考試服務中心(ets)是世界上最大的私營非盈利教育考試及評估機構,已經成功将ai引入sat和gre論文批改,同人類一起扮演評卷人角色。

寓教于樂也是現代教育理念之一。gsv capital聯合創始人michael moe曾對外媒表示:

未來教育要從娛樂業中學習如何大規模吸引使用者參與其中,同時提升品質與價值。他認為,未來知識擷取會有很多管道,盡管舊的知識貨币不會被取代,但它會因為一個人的知識組合包的形成而獲得優化,這個知識組合包中包含他學過的内容,上過的課程,經曆的事情,并且依賴于linkedin這樣的數字網絡。

平台應用的科技将會包括虛拟現實、計算機視覺、機器學習等。目前最成功的模拟仿真是飛行模拟器。據悉,模拟機和真機飛行的感覺沒有差别,而模拟機的訓練還更為便捷。例如美國紅雀模拟器公司推出的紅雀fmx型全動飛行訓練裝置經過了美國美國航空管理局(faa)認證,價值幾千萬美金的模拟機。 中航國際曾采用這款飛行器訓練我國飛行員。

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除了上述特殊應用外,還有科學學習模拟平台。catchment simulation 是一款可以學習水文和水利的仿真軟體,研發目的是出于對環境的保護。

中國學生教育決策失誤率很高,尤其展現在選擇大學學校以及專業時。有資料顯示,70%學生後悔自己當年所選專業。有句戲谑的話是“現在上課流的淚,都是當年選專業腦子進的水”。如果能夠搜集海量資料提供決策基礎,ai 算法就能幫助學生找到最優理論路徑,進而選擇更适合的學校、專業。

ipin是一家商業智能公司,創始人兼ceo楊洋曾參與雷鋒網線下分享會。在創業初期,ipin選擇聯考志願填報為切口,楊洋指出:

我們幫助聯考生填報志願的方法是讓機器學習上億人的成長軌迹,學會人類職業成長的模式,然後用他們的軌迹去指導畢業生規劃人生,找到裡面的捷徑。其中涉及的資料有各省政策、招生計劃、錄取資料、職業測評體系、就業情況、男女比例等。做了三年之後,使用者品質口碑都做到了市場第一。

2016年ipin與新東方達成戰略合作協定,釋出了三款人工智能機器人,其中之一就是聯考志願機器人,三步走實作指導:測錄取率、自我測評、智能機器人比對方案。

此外,楊洋還認為由于資料收集難度低,運算資源極大豐富,ai 能做的遠遠不止大學專業選擇的分析決策,ai 幫助決策将越來越多地影響我們生活的方方面面,例如招聘、法律等。

教育可劃分為四類:幼兒早教、k12、高等教育、職業教育。後三者上述已有提及,這裡着重描述一下幼兒早教。從網際網路時代開始,早教創業者就面臨着一堆困惑,其中最大的莫過于變現。有業内人士表示:早教的未來在移動和智能。國内早教智能很多,許多創業公司、網際網路巨頭都一頭紮入這魚龍混雜之地。進入ai時代後,早教的研發門檻無疑又增高了。雷鋒網(公衆号:雷鋒網)此前報道中指出,兒童機器人的門檻不在技術這塊,而在于内容、互動方式。

做過高端教育機器人的ez robotics創始人張濤表示:

“在技術上會具體涉及語音互動、機器人的動作和肢體語言互動等。拿語音互動為例,科大訊飛通用語意交流方案的場景往往是比較固定的,直接拿語音技術與小孩交流肯定不夠。比如說小孩喜歡聊小動物,科大訊飛肯定不會在小動物特定語義下做很深入的技術。創業公司隻能把它的語音sdk拿過來再做二次深度開發,而肢體動作跟機器人的自動控制相關,這個目前隻能創業公司自己做”

著名教育家葉聖陶先生曾說過:“教育是農業,不是工業”。教育不是一蹴而就的事,這種“慢”屬性也不由得感染到了教育+領域。

此時不妨舉中國網際網路教育市場作個例子。不同于其他強商業驅動行業,如金融、遊戲、廣告傳媒等,教育始終是個持續投入的行業,變現難。k12是國内線上教育最有分量的子領域,根據網際網路教育研究的報告,我國線上教育機構8000家左右,有70%的k12線上教育企業處于虧損狀态,盈利的企業隻占5%。若想在教育行業撈快錢,還是趁早離場吧,耐得住寂寞方能成功。

教育雖“慢”,但如前文所提,教育是國之強盛根本,ai的進步對于教育革新推動力也是顯而易見,各國都開始将ai+教育提升到戰略高度。

今年ai首次被寫入李克強總理的政府工作報告中,上升到國家戰略層面,劉慶峰在兩會上再次提及ai+教育應用;去年第四季度,英美兩國分别釋出了《美國國家ai研究與發展政策規劃》、《ai:未來決策制定的機遇與影響》,報告肯定ai将對教育行業産生積極作用,并将其寫入國家數字戰略。

教育ai技術供應商cognii創始人dee kanejiya曾撰文表示,他相信ai将惠及教育生态系統的所有利益相關者:

學生能夠獲得實時回報和自動化輔導,家長可以通過一種便捷、實惠的方式看到孩子實時學習情況和更加明朗職業前景。老師能收獲更豐富的教學資源、學生個性化學習資料來實作因材施教,學校也能提供高品質的教育,政府則将更容易為所有人提供可負擔、更均衡的教育。

圖檔來源網絡

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