因材施教一向被認(rèn)為是最成功的教育方式，同一個(gè)老師、同一本教材如何能實(shí)現(xiàn)讓不同的孩子獲得相似的學(xué)習(xí)效果，科技力量正嘗試尋找解決之道。日前，在2019好未來TI教育智能大會(huì)上，展示了WISROOM2.0、教研云、T-Box等教育科技最新研發(fā)成果，并正式發(fā)布AI開放平臺(tái)，吸引了不少教育界專業(yè)人士的關(guān)注。據(jù)悉，去年有500間教室升級成了WISROOM。業(yè)內(nèi)人士表示，AI不能替代老師，未來教育是人工智能和人類社會(huì)相結(jié)合的結(jié)果。教育永遠(yuǎn)離不開情感交流、思想碰撞以及愛的傳遞，不過當(dāng)傳統(tǒng)教室升級成聰明教室，確實(shí)能賦能這些人類靈魂的工程師們，大規(guī)模因材施教在AI時(shí)代將成為可能。

　　AI人工智能在過去5——10年快速發(fā)展，通過數(shù)據(jù)的驅(qū)動(dòng)，教育行業(yè)也迎來了智能化的浪潮。語音語義識(shí)別、圖像識(shí)別、AR/VR、機(jī)器學(xué)習(xí)、腦神經(jīng)科學(xué)、量子計(jì)算、區(qū)塊鏈等技術(shù)已經(jīng)開始并且持續(xù)地、加速地與教育產(chǎn)業(yè)結(jié)合在一起。不僅許多學(xué)校推出了刷臉進(jìn)校門、進(jìn)宿舍等智慧校園的功能，同時(shí)從在線教育、拍照識(shí)題解題，到個(gè)性化推送習(xí)題，學(xué)習(xí)軌跡、學(xué)習(xí)習(xí)慣抓取分析等方面，眾多教育企業(yè)正在對AI技術(shù)在教育領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)行探索，并且得到了資本的青睞，頻頻獲得大額融資。今年2月掌門1對1宣布完成3.5億美金E-1輪融資，這是K12在線一對一輔導(dǎo)領(lǐng)域迄今為止融資金額最高的一筆融資。而在線語言培訓(xùn)品牌阿卡索也完成了億元級C1輪融資。

　　在TI教育智能大會(huì)上，中國工程院院士孫家廣表示，科技進(jìn)步成為推動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要?jiǎng)恿?，也是推?dòng)教育發(fā)展的重要?jiǎng)恿?。語音識(shí)別和圖像識(shí)別與教育相關(guān)的場景結(jié)合，將應(yīng)用到個(gè)性化教育、自動(dòng)評分、語音識(shí)別評測等場景中。學(xué)生獲得量身定制的學(xué)習(xí)支持，形成面向未來的“自適應(yīng)”教育。

　　在所有教育領(lǐng)域的智能化技術(shù)應(yīng)用場景中，最典型的就是自適應(yīng)學(xué)習(xí)(Adaptive Learning)。自適應(yīng)學(xué)習(xí)的運(yùn)作過程是這樣的：搜集學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，預(yù)測學(xué)生未來表現(xiàn)，智能化推薦最適合學(xué)生的內(nèi)容，最終高效、顯著地提升學(xué)習(xí)效果。自適應(yīng)學(xué)習(xí)能夠根據(jù)學(xué)生的個(gè)人能力制定個(gè)性化學(xué)習(xí)方案，提供個(gè)性化的輔導(dǎo)。

　　用科技力量突破教學(xué)極限

　　學(xué)生學(xué)習(xí)的效果究竟與老師的教法有沒有關(guān)系？一位在教輔機(jī)構(gòu)被公認(rèn)為“名師”的老師表示，“我上課很多學(xué)生喜歡聽，我知道有些學(xué)生聽不明白，但不知道具體是哪些。我很少講一對一，因?yàn)槲疫€做不到針對不同學(xué)生切換我的講法” 。一位新老師則表示，“作為一個(gè)新老師，我最不擔(dān)心的就是把一個(gè)知識(shí)點(diǎn)講得流暢自如，但當(dāng)我講完一道題后，同學(xué)們看我的眼神，會(huì)讓我有點(diǎn)困惑，我不太確定那意味著什么？如果能夠根據(jù)班上不同的狀況給我授課的建議，或者是實(shí)時(shí)的反饋，那我會(huì)教得更好”。

　　好未來WISROOM負(fù)責(zé)人楊松帆對記者表示，“小的時(shí)候他有一個(gè)夢想，是想成為一名考古學(xué)家。可是他初中的歷史老師講課卻讓他瞬間對歷史喪失了興趣，這個(gè)理想破滅了。如果老師知道學(xué)生里面有一個(gè)人懷著這樣的夢想，他會(huì)不會(huì)有不同的方法教歷史？”楊松帆說，或許不是老師沒有想過因材施教，但要對每個(gè)人都因材施教并不簡單。而現(xiàn)在通過科學(xué)技術(shù)，可以讓這些難題得以解決。比如要學(xué)好英語，就要敢于去說。沒有技術(shù)支持的情況下，一堂英語課40分鐘，如果老師給班上40多個(gè)學(xué)生每個(gè)人都給予練習(xí)和反饋時(shí)間，一堂課基本就這樣過去了。

　　而技術(shù)就有可能突破這些極限，AI的助力可以讓更多的老師變成好老師，把更多的授課變成匹配學(xué)生和班級的授課。比如在英語課上，學(xué)生開口次數(shù)可達(dá)到180次，每一個(gè)孩子都可以拿答題器說，說完后技術(shù)還可以真實(shí)反映出孩子的發(fā)音和回答問題在哪里。一個(gè)聰明的教室，可以讓授課的內(nèi)容在方法、節(jié)奏、版本、進(jìn)度等方面，都能適應(yīng)不同地區(qū)孩子的發(fā)展。比如利用語音和文本理解技術(shù)，批改學(xué)生的練習(xí)題，可以使效率提升20%以上，利用手寫識(shí)別技術(shù)，累計(jì)批改數(shù)學(xué)口算題超過了4.5億道，為參與的老師節(jié)省了5萬小時(shí)的時(shí)間。

　　在TI教育智能大會(huì)現(xiàn)場，記者親身體驗(yàn)了變“聰明”的教室是如何上課的。課室中有一個(gè)老師，屏幕中還有一個(gè)老師，屏幕里的老師提出一個(gè)問題，看到誰舉手叫誰回答問題，當(dāng)學(xué)生回答對了就給他表揚(yáng)，把他的頭像放在屏幕里面并且加了積分。這樣一個(gè)課程就是在WISROOM里面完成的，它是一個(gè)智能的教室，也是一個(gè)聰明的教室?？雌饋硎且粋€(gè)老師通過直播給這個(gè)班的孩子上課，但其實(shí)這個(gè)授課過程并不是真人完成的，整個(gè)過程是由AI完成的。所有授課的內(nèi)容是提前準(zhǔn)備好的，而AI實(shí)時(shí)看到了誰在舉手，誰想要回答問題，讓他回答問題的時(shí)候判斷有沒有回答正確，當(dāng)判斷為正確時(shí)就會(huì)給他鼓勵(lì)。

　　據(jù)了解，這樣的聰明教室的教學(xué)內(nèi)容在云端，可以進(jìn)行數(shù)據(jù)收集并和孩子產(chǎn)生互動(dòng)。通過教研云，教學(xué)的內(nèi)容、進(jìn)度、難度、風(fēng)格以及授課技巧都在這個(gè)云端做了記錄和結(jié)構(gòu)化。如果一個(gè)學(xué)生在上課時(shí)兩節(jié)課都沒有參與互動(dòng)了，他的答題數(shù)據(jù)、做題的時(shí)長比其他孩子平均要長，正確率比別的孩子要低，聰明教室就會(huì)通過分析這個(gè)孩子所有的行為數(shù)據(jù)、做題數(shù)據(jù)、聽課數(shù)據(jù)，發(fā)出兩個(gè)指令：第一個(gè)指令是接下來的課程里面提一個(gè)相對簡單的問題，AI算法計(jì)算出這個(gè)學(xué)生肯定會(huì)回答正確，然后在課堂中把他請起來回答，答對之后給他一個(gè)表揚(yáng)，幫他找回信心；另外，聰明教室將他的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)、聽課數(shù)據(jù)給到現(xiàn)場老師，讓老師關(guān)心這個(gè)孩子，看他有沒有其他原因?qū)е铝藢W(xué)習(xí)狀態(tài)不佳，從信心和關(guān)心上面給孩子更多關(guān)注。通過這樣的方式，把一個(gè)傳統(tǒng)教室變成一個(gè)智能教室，智能教室通過數(shù)據(jù)更懂孩子，為大規(guī)模因材施教提供了基礎(chǔ)。

　　集成30多種AI技術(shù)

　　可同時(shí)識(shí)別200人的專注度

　　對于優(yōu)秀老師來說，上課中不斷地觀察學(xué)生的細(xì)微動(dòng)作、表情，根據(jù)他們積累教學(xué)經(jīng)驗(yàn)、教學(xué)能力，來實(shí)施調(diào)整，而這一切在聰明教室里則依賴于一個(gè)“超級大腦”來完成。這就是T-Box，在T-Box中集成了骨骼點(diǎn)檢測、表情識(shí)別、手勢識(shí)別、語音識(shí)別等30多種AI能力。

　　在整個(gè)教學(xué)過程當(dāng)中收集學(xué)生的數(shù)據(jù)，說起來簡單，其實(shí)并非在每個(gè)教室裝上攝像頭、麥克風(fēng)就可以了。據(jù)了解，T-Box配備了專門AI算力，讓它擁有了16T運(yùn)算能力，這相當(dāng)于300臺(tái)iPhone XS加起來的運(yùn)算能力。這樣超高的算力，可以同時(shí)進(jìn)行超過800人的身體姿態(tài)識(shí)別，或者同時(shí)進(jìn)行200人表情和專注度的識(shí)別。據(jù)悉，在過去一年，全國有500間教室升級成了WISROOM，一共服務(wù)了5萬人次的學(xué)生，并且擁有了20多個(gè)專利。

　　整個(gè)教室如何收取到云數(shù)據(jù)呢？據(jù)好未來開放平臺(tái)事業(yè)部硬件負(fù)責(zé)人趙必鵬介紹，教室的傳感器有攝像頭和麥克風(fēng)，還有各種各樣的智能設(shè)備，比如語音答題器和硬件，把整個(gè)課堂數(shù)據(jù)收集起來。通過T-Box——聰明教學(xué)室的大腦，利用超過30多種AI技術(shù)在上課過程中，不停地觀察學(xué)生的學(xué)習(xí)過程，通過全高清的攝像頭以每秒三四十幀的頻率記錄學(xué)生學(xué)習(xí)過程，再通過AI算法，從他們的姿勢、手勢，再到他們的表情多個(gè)方面觀察和分析學(xué)生。同時(shí)會(huì)通過學(xué)生手上的答題器，對學(xué)生說的每一句話進(jìn)行實(shí)時(shí)的識(shí)別和語意的分析，再進(jìn)行一系列運(yùn)算，最后匯成對每個(gè)學(xué)生的關(guān)注。比如，通過現(xiàn)場展示的視線移動(dòng)軌跡識(shí)別，可以看到分析視線移動(dòng)的路徑和時(shí)間、速度，從而分析其專注度和感興趣度。為了實(shí)現(xiàn)從檢測到分析，決策的過程中，某種場景下，教學(xué)大腦需要進(jìn)行幾千億次的運(yùn)算。

　　除了課堂實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，課堂的教學(xué)也需要大量的數(shù)據(jù)，其內(nèi)容來自教研云。教研云里收錄了大量的試卷和題庫，比如說恢復(fù)高考以來全國所有省份的高考真題，最近十年以來一百多個(gè)城市的中考真題以及中高考的模擬題，近五年以來兩千多所重點(diǎn)中小學(xué)期中、期末試卷，目前整個(gè)題庫的總體量已經(jīng)接近500萬，同時(shí)每年在以100萬的增速在持續(xù)增長。通過將教材和圖書進(jìn)行數(shù)字化，老師們可以隨時(shí)將里面的片段和題目下載到講義和課件上。目前教研云正在構(gòu)建以照片、圖片、視頻、動(dòng)畫、3D小程序等資料館。好未來教研平臺(tái)高級總監(jiān)季云英表示，今天獲取信息方式已經(jīng)不僅僅是文字，不管是宏觀的地理、天文，還是微觀的生物和化學(xué)，都可以通過技術(shù)的手段，通過一個(gè)小視頻呈現(xiàn)給孩子們。教研云為老師準(zhǔn)備好這些教學(xué)資源，老師只需要把所需的相關(guān)資料放進(jìn)小車，一鍵拖到系統(tǒng)里適當(dāng)編輯，一個(gè)課件就完成了。

　　當(dāng)有了數(shù)據(jù)在教室里面呈現(xiàn)了之后，學(xué)生和教室成了一個(gè)有機(jī)的整體，很多事情有了實(shí)現(xiàn)的可能。通過數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)有些孩子喜歡特別酷炫的表揚(yáng)，有些孩子喜歡充滿幽默感的老師，所以智能教室可以提供更有趣的上課方式，并能夠匹配相應(yīng)的難度、進(jìn)度和熟練度，從而提高學(xué)習(xí)效率。當(dāng)學(xué)生上完一堂課之后，教室“大腦”自動(dòng)判斷下一堂課怎么樣讓學(xué)生更感興趣，能夠判斷如果下一節(jié)課講同一個(gè)知識(shí)點(diǎn)，是不是應(yīng)該把學(xué)生分成兩個(gè)不同班級，用兩種不同方式講同一個(gè)知識(shí)點(diǎn)。

　　專家意見：除了激發(fā)學(xué)習(xí)興趣

　　更要遵循大腦發(fā)育規(guī)律

　　人工智能需要海量的數(shù)據(jù)進(jìn)行學(xué)習(xí)，缺乏數(shù)據(jù)將大大制約其升級和發(fā)展。據(jù)統(tǒng)計(jì)，國內(nèi)在線教育相關(guān)企業(yè)達(dá)上千家，其中，70%的企業(yè)面臨虧損，不少打著AI+教育的招牌， AI在整個(gè)教學(xué)過程中的利用甚少或者根本沒有帶來任何效益。有業(yè)內(nèi)人士表示，課堂是非常復(fù)雜的，參與角色這么多，師生互動(dòng)還有各種各樣的多樣性，同時(shí)還需要有實(shí)時(shí)性。每個(gè)場景都對AI技術(shù)提出了巨大挑戰(zhàn)，通用語音圖像、語言，還有視頻還是滿足不了要求。利用教育真實(shí)場景的數(shù)據(jù)來深度優(yōu)化AI模型，才能真正達(dá)到更優(yōu)的可用效果。

　　中國科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所研究員陳云霽表示，現(xiàn)在技術(shù)開發(fā)基本以感知為主，就像眼睛、耳朵等看和聽，而未來開發(fā)的方向是認(rèn)知，認(rèn)知包括推理聯(lián)想、分析歸納，隨著認(rèn)知能力的增加機(jī)器能做更多的事情，但其開發(fā)的難度要大很多，目前正是攻克的難點(diǎn)。

　　科技雖然可以讓一個(gè)哈佛老師服務(wù)更多的學(xué)生，但未來教育不僅僅是科技，它更要回歸教育的本質(zhì)。隨著技術(shù)的進(jìn)步，可以部分將老師從重復(fù)勞動(dòng)中解放，以便專注于教育本質(zhì)，發(fā)揮“激發(fā)、引導(dǎo)、陪伴”的作用。然而，在學(xué)習(xí)這件事上面，算法、數(shù)據(jù)面對更為復(fù)雜的人腦，其呈現(xiàn)結(jié)果未必會(huì)表現(xiàn)出邏輯合理性。

　　北京師范大學(xué)認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)與學(xué)習(xí)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室教授畢彥超則認(rèn)為，相比人工智能的算法，人的大腦是非常復(fù)雜還需要不斷探索的。即使是感知部分，人腦也有多個(gè)區(qū)域來管理，看并不一定是看，比如在不同的環(huán)境下，看到同樣的東西，能有不同的情感體驗(yàn)。現(xiàn)在通過人工智能的算法來激發(fā)人的興趣，推薦學(xué)習(xí)方式，不過，需要注意的是，人腦的發(fā)育有其自己的規(guī)律，不同的個(gè)體發(fā)育的狀態(tài)也是有差異的，比如同樣是語言能力，有些人開口表達(dá)早些，有些就晚些，這都是正常的。在促進(jìn)學(xué)習(xí)的過程中，更要順應(yīng)個(gè)體自然發(fā)育的規(guī)律，這是一個(gè)多方面因素影響的結(jié)果。