學(xué)科教學(xué)的演進(jìn)：從雅典學(xué)院到“AI老師”

在拉斐爾的著名畫(huà)作《雅典學(xué)院》中，位于學(xué)院正中央的兩位是柏拉圖和亞里士多德。柏拉圖手指朝上指向天空，寓意自然宇宙，亞里士多德手指朝下指向地面，寓指世道人心。千百年來(lái)，自然宇宙和世道人心成為人類(lèi)認(rèn)知世界的兩個(gè)主要維度，進(jìn)而衍生出多門(mén)類(lèi)學(xué)科。致力于探索自然宇宙的天文、物理、化學(xué)等，以及從世道人心派生出的人類(lèi)學(xué)、社會(huì)學(xué)、政治學(xué)等。目前，世界各國(guó)所奉行的學(xué)科教育制度從哲學(xué)起源來(lái)說(shuō)，可追溯至《雅典學(xué)院》時(shí)期。

隨著人類(lèi)認(rèn)知從最初包羅萬(wàn)象的“愛(ài)智慧”，到各個(gè)學(xué)科門(mén)類(lèi)越來(lái)越細(xì)分，教育也在不斷的演進(jìn)。到中世紀(jì)中后期，“大學(xué)”的誕生標(biāo)志著學(xué)科教育的興起。從世界第一所博羅尼亞大學(xué)，到如今的哈佛，學(xué)科從最初的一個(gè)，到一千頁(yè)目錄。而在學(xué)科體系基礎(chǔ)上，900多年來(lái)，也誕生了難以計(jì)數(shù)的學(xué)科教師，他們?yōu)榕囵B(yǎng)各個(gè)領(lǐng)域人才付出著汗水和辛勞。

然而，我們認(rèn)為的數(shù)學(xué)老師教數(shù)學(xué)，語(yǔ)文老師教語(yǔ)文，英語(yǔ)老師教英語(yǔ)……這些天經(jīng)地義的認(rèn)知，如今卻可能被推倒重建。以后在學(xué)科教育上，取而代之的很可能是“AI老師”。

在日前舉辦的2018 GMIC會(huì)議上，乂學(xué)教育首席科學(xué)家崔煒博士發(fā)表了“AI和大數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的個(gè)性化學(xué)習(xí)”主題演講。在他看來(lái)，AI技術(shù)能夠讓教師回歸到更有價(jià)值的工作上，能夠帶來(lái)更好的教學(xué)效果：

“基于目前AI技術(shù)所具備的強(qiáng)大計(jì)算能力、存儲(chǔ)能力，以及邏輯思維能力。在教育領(lǐng)域，AI不僅能夠完成識(shí)別類(lèi)型、批改類(lèi)型的任務(wù)。在成為老師教學(xué)工具和助手之上，AI技術(shù)還可以幫助老師減少工作負(fù)擔(dān)，替代老師完成教學(xué)的過(guò)程，讓老師可以做更有意義的事情。”

以此為創(chuàng)建初衷和使命，乂學(xué)教育從2014年開(kāi)始以AI自適應(yīng)學(xué)習(xí)作為主要經(jīng)營(yíng)方向。截止2017年底，國(guó)內(nèi)專(zhuān)做AI教育方向的公司也從最初的寥寥無(wú)幾發(fā)展到四十多家。

AI教學(xué)路徑：前瞻學(xué)習(xí)、追根溯源、戰(zhàn)略放棄

而隨著市場(chǎng)體量的不斷增大，AI深入到教學(xué)領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)也不斷顯現(xiàn)出來(lái)。崔煒用圍棋來(lái)舉例說(shuō)明AI在教育領(lǐng)域所起到的異曲同工之效：類(lèi)似于Alpha Go模擬下圍棋的策略，下圍棋有目標(biāo)和規(guī)則，AI能從中夠判斷出最大獲勝的可能性。同樣，用深度學(xué)習(xí)的方法可以實(shí)現(xiàn)老師在教學(xué)中的思維過(guò)程，將觀察學(xué)習(xí)過(guò)程中采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，了解到各個(gè)學(xué)生知識(shí)掌握程度，并在分析的基礎(chǔ)上推薦個(gè)性化的學(xué)習(xí)方案。

在崔煒看來(lái)，讓AI做老師，表現(xiàn)更加優(yōu)秀的方面在于兩點(diǎn)：一方面能夠避免教師素質(zhì)參差不齊的弊端，另一方面則可以給學(xué)生量身定制。

“在學(xué)科教學(xué)模式中，好的老師對(duì)達(dá)成教學(xué)效果至關(guān)重要，但優(yōu)秀教師往往萬(wàn)里挑一。而且，更重要的是，人的精力有限，再優(yōu)秀的老師也有認(rèn)知漏洞和缺陷。與此同時(shí)，學(xué)生的水平也良莠不齊，學(xué)校中的班級(jí)教育一般針對(duì)中等成績(jī)學(xué)生的認(rèn)知能力，優(yōu)等生和差生都不能充分利用學(xué)校的教育資源，對(duì)于他們來(lái)說(shuō)，優(yōu)等生需要更高強(qiáng)度的認(rèn)知學(xué)習(xí)，而差生則需要補(bǔ)漏和重點(diǎn)突破。”

GMIC會(huì)議上崔煒發(fā)表演講

在保證教學(xué)水平更為優(yōu)越，對(duì)學(xué)生體察更為準(zhǔn)確的基礎(chǔ)上，AI老師能夠做到實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)規(guī)劃每個(gè)學(xué)生的學(xué)習(xí)路徑，主要包括三個(gè)方面：前瞻學(xué)習(xí)、追根溯源、戰(zhàn)略放棄。

前瞻學(xué)習(xí)：要求AI老師明確學(xué)習(xí)的目標(biāo)，并且清楚了解實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)目標(biāo)需要具備哪些相應(yīng)的知識(shí)。比如實(shí)數(shù)的運(yùn)算，學(xué)生需要明確實(shí)數(shù)的性質(zhì)和有理數(shù)的混合運(yùn)算兩個(gè)知識(shí)點(diǎn)；

追根溯源：AI老師要有發(fā)現(xiàn)學(xué)生知識(shí)點(diǎn)沒(méi)學(xué)好的溯源能力，比如九年級(jí)學(xué)生，花了很長(zhǎng)時(shí)間沒(méi)有學(xué)好的知識(shí)點(diǎn)，問(wèn)題是出在七八年級(jí)的某些知識(shí)點(diǎn)掌握不扎實(shí)；

戰(zhàn)略放棄：這個(gè)能力主要是適應(yīng)目前的教育體制，針對(duì)一些學(xué)習(xí)速率慢，學(xué)習(xí)能力較弱的學(xué)生。如果有太多的知識(shí)點(diǎn)不能一一完成學(xué)習(xí)，AI老師能夠做一些戰(zhàn)略性的放棄，優(yōu)先挑選知識(shí)點(diǎn)中學(xué)生有能力學(xué)習(xí)好的，且對(duì)他的中考、高考來(lái)說(shuō)幫助最大的。

構(gòu)建AI知識(shí)點(diǎn)系統(tǒng)的四要素和未來(lái)超級(jí)AI導(dǎo)師

然而，盡管有諸多的優(yōu)點(diǎn)，新生事物在沒(méi)有得到認(rèn)證之前，還是難免受到質(zhì)疑。而早在2011年，Vanlehn獨(dú)立研究者便證明了AI教學(xué)和人類(lèi)老師教育效果不相上下。與此同時(shí)，AI教學(xué)能夠滲透到教學(xué)過(guò)程中，讓老師有更多時(shí)間和學(xué)生進(jìn)行情感溝通交流，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和動(dòng)力，糾正學(xué)生的學(xué)習(xí)行為。

據(jù)崔煒介紹說(shuō)，目前乂學(xué)教育在打造AI知識(shí)點(diǎn)學(xué)習(xí)系統(tǒng)上沉淀了四個(gè)要素：第一是具備本地化的知識(shí)體系，第二個(gè)是具備高質(zhì)量學(xué)習(xí)能力，第三個(gè)是多種AI算法有機(jī)結(jié)合，最后是有效的大數(shù)據(jù)體系。

去年，公司獲得了2.7億元融資，其中大部分資金用于產(chǎn)品研發(fā)。對(duì)于該融資的使用情況，崔煒表示說(shuō)：“初中四個(gè)學(xué)科投入研發(fā)一個(gè)多億。包括算法、學(xué)習(xí)內(nèi)容，我們自己開(kāi)發(fā)算法，并和國(guó)外的數(shù)據(jù)科學(xué)家合作。在美國(guó)紐約設(shè)立了人工智能教育研發(fā)中心，并在硅谷和斯坦福國(guó)際研究中心成立了人工智能深度學(xué)習(xí)聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室。一共有7、8個(gè)算法工程師。還有一百多人的教研團(tuán)隊(duì)。主要是教研負(fù)責(zé)人，以及教學(xué)內(nèi)容開(kāi)發(fā)。和今日頭條一樣，有算法，但也需要有內(nèi)容才能夠進(jìn)行相應(yīng)的推薦。”

最后，對(duì)于AI教學(xué)未來(lái)的愿景，崔煒給現(xiàn)場(chǎng)嘉賓展示了三位古今象征智識(shí)的偉人，分別是蘇格拉底、達(dá)芬奇，以及愛(ài)因斯坦，他們的寓意分別是思辨智慧、博學(xué)創(chuàng)造和智力超群。

“盡管現(xiàn)在AI認(rèn)知能力還處于嬰幼兒期，但如果我們把創(chuàng)造力、想象力、智力做拆解，做到可定義、可測(cè)量、可訓(xùn)練。未來(lái)人工智能成為像蘇格拉底、達(dá)芬奇和愛(ài)因斯坦這樣的超級(jí)導(dǎo)師指日可待。”