AI賦能教育的背后：論答詳解數(shù)據(jù)如何實現(xiàn)個性化學(xué)習(xí)

周六，美國賓夕法尼亞大學(xué)的教室里，教育學(xué)院的師生們正在與一位中國學(xué)者進行激烈的學(xué)術(shù)討論。討論中,大家提及最多的詞語是“教育”、“數(shù)據(jù)”,還有“技術(shù)”。這與我們想象中的教育似乎有些不同。

回顧過去，不同大概是從兩份文件開始的。2010 年，美國制定并公布了新一輪的國家教育技術(shù)計劃——《重塑美國教育:技術(shù)驅(qū)動下的教育變革》(Transforming American Education Learning Powered by Technology)。這份計劃中預(yù)想了如何使用在線教育所生成的數(shù)據(jù)，提升教學(xué)效果的方法，當(dāng)時該計劃對整個國際教育界產(chǎn)生了重大影響。

同年，大洋彼岸的中國政府公布了《國家中長期教育改革與發(fā)展規(guī)劃綱要(2010-2020)》，其中指出，教育信息化已經(jīng)進入加快發(fā)展的全新時期。

時隔 8 年，這兩份看似有些久遠的文件，卻預(yù)示著教育行業(yè)未來的發(fā)展趨勢。今天看來，人工智能的快速發(fā)展，令教育行業(yè)又有了新的變革。而當(dāng)人人都在討論人工智能，討論人工智能對教育的顛覆時，討論的又是什么?

在剛剛結(jié)束的周末，論答聯(lián)合創(chuàng)始人兼首席數(shù)據(jù)科學(xué)家馬鎮(zhèn)筠博士來到了賓夕法尼亞大學(xué)學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)分析研究中心，他與中心主任 Ryan Baker 教授，以及教育學(xué)院的碩士、博士生們進行了《學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)分析在中國中小學(xué)教育的落地》的主題分享。

馬鎮(zhèn)筠博士在賓大學(xué)學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)分析研究中心

論答學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)的收集

人工智能在國內(nèi)大熱，其本質(zhì)還是對數(shù)據(jù)的有效篩選，教育自然也不例外。專注于“AI+教育”的論答，是一家學(xué)習(xí)技術(shù)與大數(shù)據(jù)公司，為培訓(xùn)機構(gòu)和中小學(xué)提供人工智能學(xué)習(xí)綜合解決方案。此次分享,馬鎮(zhèn)筠博士選取了一名真實學(xué)生的案例，圍繞具體的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，詳細分析該學(xué)生的學(xué)習(xí)曲線、學(xué)習(xí)路徑等，從數(shù)據(jù)方面解釋了人工智能到底是如何賦能教育的。

首先，馬鎮(zhèn)筠博士簡要地介紹了論答的人工智能學(xué)習(xí)系統(tǒng)。他表示，現(xiàn)階段，論答團隊針對國內(nèi)中小學(xué)課程體系，本土化設(shè)計和開發(fā)人工智能算法引擎、學(xué)習(xí)系統(tǒng)、課程內(nèi)容，以及教學(xué)模式。該系統(tǒng)主打三大功能：智能測評、學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)分析和智能練習(xí)。

馬鎮(zhèn)筠博士選取了一名 6 年級學(xué)生,他從 2017 年 9 月到 2018 年 4 月對數(shù)學(xué)科目進行了學(xué)習(xí)，做題總數(shù)為 345 道，主要關(guān)于“圓”的知識點學(xué)習(xí)。

任務(wù)卡片使用情況

在論答人工智能學(xué)習(xí)系統(tǒng)中，論答專門為老師匹配了相應(yīng)的在線教學(xué)工具，例如老師上課期間會針對具體知識點，布置不同類型的任務(wù)卡片，涵蓋解析卡、練習(xí)卡、闖關(guān)卡等六種類型。這樣既保證了經(jīng)驗不足教師的上課質(zhì)量，也讓學(xué)生可邊學(xué)邊練邊測，為分析其學(xué)習(xí)曲線和學(xué)習(xí)路徑做準(zhǔn)備。

機器怎么判斷學(xué)生對知識點的掌握?

接下來，馬鎮(zhèn)筠博士展示了多張曲線圖，反映該學(xué)生對各知識點的掌握情況。例如，圖 A 中圓的面積，當(dāng)曲線達到 0.9 及以上時，說明該知識點已被掌握，但突然又降到 0.6 左右，這時系統(tǒng)自動推送同樣知識點的題目，推測“圓的面積”是否被真正掌握，直到曲線一直穩(wěn)定在 0.95，表明該知識點已經(jīng)掌握，可以進行下一個更有難度的知識點學(xué)習(xí)。

學(xué)習(xí)曲線圖 1

圖 B 中，我們能看到學(xué)生對三個知識點的掌握情況并不是很穩(wěn)定，所以是需要繼續(xù)鞏固學(xué)習(xí)的。同理，圖 C 這些知識點的掌握情況并不理想，還需要復(fù)習(xí);圖 D 展示的知識點需要單獨學(xué)習(xí);而圖 E 的知識點是該學(xué)生目前還無法掌握的，需要學(xué)習(xí)的更多基礎(chǔ)知識。

學(xué)習(xí)曲線圖 2

對知識點掌握情況的分析，不僅讓老師們能了解學(xué)生的當(dāng)前學(xué)習(xí)情況，還指出了學(xué)生下一步“從哪個知識點開始學(xué)”，這也是論答提出的學(xué)習(xí)路徑。

實際上，“圓”的專題學(xué)習(xí)被拆分了多個知識點，根據(jù)學(xué)生做題情況，這些知識點被分為已經(jīng)掌握、基本掌握和未掌握。

學(xué)習(xí)路徑

除去該學(xué)生在做題中的無效測試，我們發(fā)現(xiàn)他應(yīng)該先學(xué)的知識點是扇形面積公式的簡單應(yīng)用，弧長公式的應(yīng)用-結(jié)合圖形，以及圓的面積-元素比。

下圖顯示了，該學(xué)生的月度學(xué)習(xí)效果圖中，2018 年 3 月熟練掌握的知識點遠超過未掌握的知識點。

最后，論答對該學(xué)生的期中考試分?jǐn)?shù)做了預(yù)測，分?jǐn)?shù)在 91-97 之間(準(zhǔn)確分?jǐn)?shù)預(yù)測為 94)。

分享結(jié)束后，Ryan Baker 教授和現(xiàn)場的師生進行了激烈的討論，他們對論答人工智能學(xué)習(xí)系統(tǒng)表現(xiàn)出很大的興趣，也好奇數(shù)據(jù)分析是如何在中國教育落地的。經(jīng)過交流，馬鎮(zhèn)筠博士發(fā)現(xiàn)，論答現(xiàn)有產(chǎn)品的應(yīng)用與美國學(xué)術(shù)研究在某些方面不謀而合，比如對于學(xué)生未掌握的知識點，通常需要 8 道題判斷，而論答只需要 5 道題。

此前，馬鎮(zhèn)筠博士在民辦教育科技節(jié)上表示，教育的人工智能實現(xiàn)才剛剛到來。此次的美國行，一方面讓更多人了解論答，另一方面更是業(yè)界與學(xué)術(shù)界的碰撞，論答將不斷優(yōu)化產(chǎn)品，讓 AI 真正賦能教育。

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