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AIEDU 2019 演讲实录丨吴砥:人工智能赋能教育创新(图1)

10月27日,由中国人工智能学会(CAAI)主办,中国人工智能学会中小学工作委员会(CAAI中小学工委会)、北京童程童美科技有限公司、深圳点猫科技有限公司联合承办,北京未来基因教育科技有限公司协办的2019全国中小学人工智能教育大会在古都西安举办,华中师范大学教授吴砥为我们带来了题为“人工智能赋能教育创新”的精彩演讲。  

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吴砥

华中师范大学教授

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华中师范大学教授、博士生导师

国家数字化学习工程技术研究中心副主任,教育部教育信息化战略研究基地(华中)常务副主任,教育部“智慧教育示范区”创建项目专家组成员,教育部全国中小学教师信息技术应用提升工程2.0专家工作组副组长,教育部人工智能科技创新专家组工作组组员。主要研究方向:教育信息化政策与规划、教育信息化指标与评估、师生信息素养监测与评价。

以下是吴砥教授的演讲实录:

各位领导、各位老师大家上午好,很荣幸有机会在这里和大家分享人工智能赋能教育创新这个主题。

下面分两个部分向大家报告人工智能怎么赋能教育教学的创新。


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机遇与挑战:智能教育成为关注热点

以前提到要培养智能时代的创新人才,但是对大规模培养强调不太多。习总书记在国际教育信息化大会上明确提出新时代要培养大批的创新人才,这是对整个教育提出新的要求。各个国家对人工智能教育的相关内容都非常重视,比如说美国已经把人工智能编程教育的普及作为重要的内容,还有英国、法国、日本、韩国等等采取的措施基本差不多。

这些措施可以归为两类,一类就是利用人工智能技术提升我们现有的教育的品质,提高我们的办学水平,提高人才培养的质量;第二个就是直接把人工智能的课程,人工智能的技术内容作为课程内容,直接纳入到各级各类的教学体系中。所以,不仅是中小学开设人工智能教育,职校也要开,高校也要开,要进行全层次的培养。

中国对这个趋势非常重视,国家发布了一系列的规划和战略,如《新一代人工智能发展规划》等等,很多规划与政策都和我们这个主题密切相关。发展智能教育成为国家战略,最典型的是国务院《新一代人工智能发展规划》里面,其中专门提到一个内容就是智能教育,即“利用智能技术加快推动人才培养模式、教学方法改革,构建包含智能学习、交互式学习的新型教育体系。”

有很多概念都是在这个规划里面第一次提出的,比如说“构建包含智能学习、交互式学习的新型教育体系”,已经提升到体系层面,而不是局部的改革。“开发立体综合教学场、基于大数据智能的在线学习教育平台”已经提到了相当的高度。另外还有一些概念的提出,也有非常重要的意义。

刚才主持人提到的关于国际人工智能与教育大会,明确提出要探讨人工智能时代能力素质的要求和教学体系的构建。《人工智能北京共识》特别强调人工智能的无差别应用,强调要避免人工智能可能产生的危险和隐私问题,避免出现拉大数字鸿沟的问题。

从中可以看到智能教育现在确实成为各个领域关注的焦点,国际上还有国内都非常关注这个内容,包括今天的会议大都是来自教育系统的领导和一线学校的领导。大家都应该非常了解现在这个会议,会议内容提到了一个非常高的高度。


探索与实践:AI支撑下的教育教学创新

下面来看人工智能到底怎么赋能整个教育体系创新,到底构建一个怎么样的教育体系。我们做了一个简单的归纳,实际构建一个高度智能化的以学生为中心的教育体系。新的教育体系是以学生为中心,下面有一系列的支撑体系,需要一系列的教育支撑,比如环境、资源、教师、方法,还有评价等等,都要进行全方位的改革。比如说评价方面,以前可能强调结果多一点,强调一次性的评价多一点,而以后可能会有更多关于过程化、精细化、多元化的评价。

从分类上来说,可以将人工智能赋能分为赋能教师、学生、课堂、课程、学校五部分: 

01、人工智能赋能教师

一些老师会担心被人工智能替代,但是实际上目前大家公认的是,教师这个职业是最不容易被人工智能所能替代的职业之一。人工智能可以帮助老师做很多工作,比如费时间以及没有创造性的活动,像批改作业、改卷子等,这些可以让人工智能做,以减轻老师的负担。

如佐治亚理工教授采用人工智能教学助手帮助老师在线回答问题。这个案例是人工智能助手帮助老师的经典案例,因为每一届的学生提出的问题大同小异,新问题很少,把以前学生提出的问题集中进行归纳,利用人工智能方法训练,回答新学生提出的问题,可以降低老师的负担。

另外一个案例是华中师范大学的代晋军教授的线性代数的授课。代老师的课程非常好,很多人愿意学,但是名额的限制,很多人学不上,他采取“1+7”同步的方式,同时在8个班上课,采用大数据和人工智能精准分析。代老师认为,老师教学生最重要的是及时学习干预,干预不能过早也不能过晚,所以适时学习干预是一个老师最难把握的事情,尤其当你面对很多人。采用这样的授课方式,教学绩效非常好,平均来说他整个班的期末考试比平均值要高出20分。人工智能渗透到教学中可以提升教育品质,这个案例解决了过往很难解决的教学问题,即规模大,质量低,规模小,质量高。在这个案例中代老师同时教8个班,还能保证很好的教育质量,这是人工智能赋能教师的典型案例。

02、人工智能赋能学生

学生有很多学习的需求,很多时候需要一个导师,但是又不可能一对一配老师,通过小木机器人跟学生对话,可以实现实时提问,回答问题,引导性的激发学生对学习的兴趣,称为学生的个性化学习伙伴。人工智能在教育中,最主要是两个主体,一个是教师,一个是学生,对教师提供智能教学助手,对学生是提供智能学习伙伴,还需要进一步的研究。可汗学院是全球最大的在线K-12教学辅导机构,它通过数据挖掘和人工智能,一对一的推送,帮助学生得到个性化的学习服务,这是一种高度的个性化。

 03、人工智能赋能课堂

课堂是教学的主阵地,课堂教学是老师最看重的东西。人工智能赋能课堂可以直接帮助老师提高课堂教学的品质和质量。比如,哈佛大学的学习分析系统,其整个流程全部采用大数据的方法进行监控,同时可以开放式问题讨论,精准的评估,这是基于学习分析来改进课堂质量的典型的例子。

华中师范大学一附中,是湖北省最好的高中之一,全国的知名中学。他们通过大量采用精准诊断,为每个学生提供典型的推荐策略,学生没有那么辛苦,有大量的时间发展兴趣爱好,高考成绩又非常好,基本每年都是全省第一,这是一个非常厉害的例子。另外,学堂在线“雨课堂”,帮助课上即时评价、师生互动以及课下连接师生、轻松翻转。还有华中科技大学的“微助教”,受众老师达到15万以上,很多课堂愿意采用这样的系统,帮助授课效率提升。

04、人工智能赋能课程

人工智能赋能课程体现在:人工智能与课程内容深度整合、人工智能支撑下的智能化在线课程、人工智能直接列入课程内容、人工智能支撑下的跨学科课程以及人工智能改变课程评价等几个方面。

最典型的跨学科课程就是STEAM。现在人工智能的发展,为开展STEAM教育提供了一个新的起飞的翅膀,我们可以预见今后的STEAM教育越来越智能化。同时可以把在线课程变得高度智能化,比如,MOOC的发展确实需要人工智能,依托大数据提供更智能的学习过程支持。

尽管人工智能进入课程教育这个趋势大家认同,但是面临很多问题,比如怎么开展,老师从哪里来,课程从哪里来,会不会超前教育,怎么样的定标准、定规则,怎么培养老师,都是我们需要大力思考的问题。

还有就是课程评价方式,比如MOOC课程的在线评价,这是我们现在做的典型的案例。全国的MOOC发展成什么样子,每一门课到底如何评价,完全通过线上分析的方式,可以看到每一个平台,每一个课堂实际教学的效果。

05、人工智能赋能学校

学校一个是管理,一个是服务。在精细化管理方面,人工智能可以让各个业务环节得到高度的智能,以前谈数字校园,现在谈智慧校园或者智能校园。以大部分学校的发展水平来说,现在数字校园都没有完全实现,智慧校园有点早,有很多的宣传说学校智慧校园高度发展,就我调研的情况来看,大部分学校离智能校园,智慧校园的要求有一定距离,需要一段时间。

这个案例是华中师范大学的学校网格化管理,任何地方出故障可以立刻进行精准定位。学校提供一站式服务,提供线上报名,线上交费,线上选住宿,线上购买生活用品,实现了拎包入住,报名程序简化,服务水平大大提高。

斯坦福2025的开环大学是要把整个大学的教学体系全部改过来,把过去闭环大学改成开环大学,即人在一生中任意6年来完成大学的学习。当然真正实施起来会有一定的难度,但是可以看到这个趋势,任何学校都在积极推动人工智能时代的学校教学体系的改革。

比如西安电子科技大学,就正在积极推进以人工智能支撑的教学体系改革。他们将大学的“C语言”课程引入计算机教学。还有很多案例,我就不做更多介绍了。


AIEDU 2019 演讲实录丨吴砥:人工智能赋能教育创新(图3)

最后做一个趋势展望,总体变革的本质是不同的时代需要不同的教育生态跟它平衡。农业时代需要农业的教育生态,工业时代需要工业的教育生态,现在进入信息时代,需要一个新的教育生态跟它平衡。但是现在的教育生态总体上还是工业时代的教育生态,导致两者不匹配。这要求我们改良教育生态,构建新的教学体系,跟新时代适应。所以《新一代人工智能发展规划》提出,要构建新的教育体系,就是因为我们整个体系不适应,不是某一个环节不适应,整个教育体系需要做一些改革。

未来的教育生态肯定更加美好,会有差异化教学、个性化学习、精细化管理、精准的数据驱动的教学研究,还有智能化的教育服务,这些都是未来教育的美好图景,需要一定的时间才能实现。

最重要的是2035的教育目标,我们要建设教育强国,提供公平有质量的教学,办人民满意的教学。人与技术的协同共同打造未来的教育,我们有人脑,还有人工智能的机器大脑,两者结合起来可以做很好的事情。

今后老师面临的最大挑战是人与机器的协同,而不是教师被机器替换。花大量时间做一些机器可以做的事情,这样不值得,所以我们要适应今后的教学。我们要建设未来的环境,培养未来的老师,构建未来的教育体系,这就是每一个教育工作者肩上的责任。

我的报告就到这里,谢谢大家。



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