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　　原標(biāo)題：何積豐：老師和學(xué)生的角色關(guān)系應(yīng)該是平等的

　　2019 世界人工智能大會(huì)，于 8 月 29-31 日在滬召開。

　　中國科學(xué)院院士何積豐教授在論壇上做了主題為 " 基礎(chǔ)學(xué)科教學(xué)的智能化 " 演講。

　　以下是實(shí)錄演講:

　　非常高興能來參加論壇。我今年任教時(shí)間已達(dá) 55 年了，在這 55 年里，我常常在想，教育的意義是什么？特別是，伴隨著科技發(fā)展的教育含義。今天，我想跟大家分享的是，在人工智能制造社會(huì)中的教育意義。

　　我們需要培養(yǎng)什么樣的人？怎么培養(yǎng)人？我相信，其中人工智能會(huì)起很重要的作用。下面，我主要從 IT 方向來闡述，哪些技術(shù)，從哪些方面能幫助我們提高基礎(chǔ)教育水平。

　　老師和學(xué)生的角色關(guān)系應(yīng)該是平等的

　　在我看來，我們的教學(xué)過程中，教師和學(xué)生都是核心，" 教學(xué) "：有教有學(xué)。不僅是老師在教，學(xué)生也在教育過程中一直在教老師！兩者的關(guān)系沒有主次之分，沒有陪襯。

　　而有主次的教學(xué)則是，學(xué)生問的是：" 我應(yīng)該學(xué)什么？"、" 應(yīng)該什么時(shí)候?qū)W？"、" 如何學(xué)？"，這個(gè)問題的提法，本身就有些功利主義。當(dāng)你提 " 學(xué)什么 " 的時(shí)候，他們會(huì)說，是老師說的，這個(gè)東西有用。

　　現(xiàn)在看來，無論有用還是無用，在長(zhǎng)遠(yuǎn)人生發(fā)展都是有共性的。過分強(qiáng)調(diào)有用沒用，那種狹隘的功利主義，會(huì)影響學(xué)生的發(fā)展。作為教師，也會(huì)問同樣的問題：" 教什么？"、" 什么時(shí)候教？"、" 如何教？"。

　　人工智能是否能支撐起基礎(chǔ)教育的改革創(chuàng)新？這個(gè)問題，在今天會(huì)議上討論是非常及時(shí)的。

　　《中小學(xué)階段人工智能普及教育現(xiàn)狀調(diào)研報(bào)告》中的統(tǒng)計(jì)技術(shù)顯示：關(guān)于中小學(xué)生希望學(xué)習(xí)人工智能的原因是什么？排名第一，超過 56% 的學(xué)生是希望能夠開闊眼界。這非常好，沒什么功利主義。其次是，希望能學(xué)到好多好多知識(shí)，這個(gè)觀點(diǎn)也挺不錯(cuò)。還有是希望能夠訓(xùn)練思維。最少的是什么呢？是我的爸爸媽媽希望我學(xué)，這可能是非常被動(dòng)的。

　　從中小學(xué)調(diào)查的結(jié)果來看，中小學(xué)生的主動(dòng)銜接性還是非常好的，這對(duì)我們做人工智能教育是非常大的鼓勵(lì)。關(guān)于小學(xué)、初中、高中的課程分布情況，現(xiàn)在比較關(guān)注的是程序設(shè)計(jì)、機(jī)器人、人工智能原理課程、人工智能專家講座。這是 2017 年的數(shù)據(jù)中反映的，還不是那么完整。

　　另外，有關(guān)人工智能教育融資額和融資次數(shù)，以及人工智能教育的融資輪次占比數(shù)據(jù)，也在說明，金融行業(yè)已非常關(guān)心教育融入新技術(shù)后新的行業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

　　人工智能對(duì)教育起到的重大作用

　　" 中國高度重視人工智能對(duì)教育的深刻影響，積極推動(dòng)人工智能和教育深度融合，促進(jìn)教育變革創(chuàng)新。" 兩年前，國務(wù)院在《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》文件里很明確地指出 " 要逐步開展全民智能教育項(xiàng)目，在中小學(xué)階段設(shè)置人工智能相關(guān)課程，逐步推廣編程教育，培養(yǎng)復(fù)合型人才。"

　　我們做了一個(gè)分析，覺得智能化教育發(fā)展路線大概有三個(gè)路線圖：

　?。?）2000 年前，優(yōu)質(zhì)資源比較短缺，希望通過互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施，能給偏遠(yuǎn)地區(qū)的人們帶去比較好的教育資源。

　?。?）從 2010 年到 2016 年，商業(yè)化過程發(fā)展比較快，各類相關(guān)企業(yè)都產(chǎn)生了，主要在深度學(xué)習(xí)算法、語音視覺方面對(duì)推動(dòng)教育發(fā)展有好處。

　?。?）2016 年開始，大家慢慢開始關(guān)注教育的智能化，這里智能化是很好的技術(shù)手段。

　　哪些人工智能技術(shù)可以用在基礎(chǔ)教育里呢？我們認(rèn)為，可以分成三個(gè)部分：

　　（1）智能化教學(xué)工具。主要是依靠人工智能和教育方法學(xué)的結(jié)合，基于 AI、知識(shí)圖譜、語音語義識(shí)別、視覺識(shí)別、個(gè)性化推薦等技術(shù)。

　?。?）智能化課程體系。主要是課程體系 + 教學(xué)系統(tǒng)，依托于 AI 技術(shù)，研發(fā)科學(xué)類課程里的體系教育，比如說編程教育、機(jī)器人教育、創(chuàng)客教育等。

　?。?）智能化教學(xué)環(huán)境。這也是這幾年中發(fā)展最迅速、最明顯的。采用物聯(lián)網(wǎng) + 智能系統(tǒng)，在校園里，無論是工作、學(xué)習(xí)、生活，均構(gòu)成一體化的環(huán)境，將教學(xué)、科研、管理和校園生活充分融合在一起。

　　從培養(yǎng)角度來說，德智體美勞五方向都要做，這里智能能夠做什么呢？

　　（1）智能教育評(píng)估。例如，在口語測(cè)評(píng)環(huán)節(jié)，如果老師英語講得不太好，就可能很難給學(xué)生客觀的口語考試評(píng)估結(jié)果；

　?。?）智能認(rèn)知過程。怎么組織知識(shí)點(diǎn)，怎么組織學(xué)習(xí)創(chuàng)新點(diǎn)，使他們比較容易產(chǎn)生內(nèi)生動(dòng)力，能夠把知識(shí)學(xué)好；

　　（3）智能教學(xué)環(huán)境。目前在大城市中，小學(xué)的硬件環(huán)境某些方面比大學(xué)還要好，其實(shí)是很關(guān)心教學(xué)環(huán)境對(duì)教學(xué)的整體作用；

　?。?）互動(dòng)教學(xué)形式。過去的教育是，老師站在課堂上講，學(xué)生在下面聽，尤其在中國，中小學(xué)里學(xué)生跟老師的互動(dòng)比較少。這不利于學(xué)生本身的學(xué)習(xí)，也不利于老師掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，因此，環(huán)境提升也是非常有必要的。

　　（5）數(shù)字教學(xué)過程。利用三項(xiàng)到五項(xiàng)技術(shù)，就可以對(duì)教學(xué)過程起到比較重要的改進(jìn)作用。下面我用一些實(shí)例來進(jìn)行說明。

　　人工智能教育的實(shí)際應(yīng)用

　　圖像篇。主要的核心技術(shù)，在 IT 領(lǐng)域里是圖像識(shí)別、模式匹配?？蛇\(yùn)用于書法糾正、拍照搜題、生物識(shí)別等。實(shí)際上在 2010 年左右，不少大學(xué)就已經(jīng)開始做這方面的研究。例如：教外國學(xué)生怎樣寫大楷、小楷，教學(xué)過程中和他們交往語言還有困難，用計(jì)算機(jī)教反而效果好。

　　華東師大有 " 伴讀書童 " 系統(tǒng)，就教大家寫中國大楷。華師大還有漢語教學(xué)中心，每年有好幾千的外國學(xué)生都在學(xué)漢語，這對(duì)他們是有幫助的。

　　聲音篇。主要的核心技術(shù)是語音識(shí)別和語音對(duì)比，相信對(duì)漢語（普通話）和英語的評(píng)測(cè)及糾正都很有幫助。學(xué)生在學(xué)校里學(xué)習(xí)英語有困難，講錯(cuò)了老師同學(xué)會(huì)笑他，但是采用人機(jī)對(duì)話的形式，心理壓力就會(huì)減輕很多。現(xiàn)實(shí)的情況是，我們的學(xué)生從初中開始學(xué)到高中，花了整整六年，大學(xué)里面四年的本科生教育要通過四六級(jí)英語考試，考了那么長(zhǎng)時(shí)間，走到工作崗位時(shí)，語音通話能力和寫作能力還是沒有提高。因此，我充分建議，人工智能公司能利用語音評(píng)測(cè)手段、智能學(xué)習(xí)手段來提升學(xué)生的外語學(xué)習(xí)環(huán)境，讓學(xué)生能夠放松心態(tài)，把語言學(xué)好。

　　文字篇。主要的核心技術(shù)是自然語言處理，實(shí)現(xiàn)作業(yè)、考卷的自動(dòng)批改。這還是很有必要的。很多老師批考卷，帶了很多的主觀性，同一個(gè)考卷在這個(gè)老師和那個(gè)老師手里，批的結(jié)果很不一樣。希望現(xiàn)有技術(shù)能幫助你掃描手寫的文卡，識(shí)別后能打出比較客觀的成績(jī)。

　　智適應(yīng)學(xué)習(xí)篇。主要的核心智能技術(shù)是大數(shù)據(jù)分析 + 反饋控制。主要是教學(xué)內(nèi)容的推薦系統(tǒng)，要構(gòu)建在理想情況下，學(xué)生要掌握內(nèi)容的學(xué)科模式。對(duì)教師應(yīng)該有很好的教學(xué)方法模式，通過深度學(xué)習(xí)能模擬優(yōu)秀教師的上課過程，并了解學(xué)生在各方面的個(gè)性特征。

　　有的孩子可能由于各種各樣的原因，發(fā)展程度和平常優(yōu)益有所差別。華師大有一個(gè)基于 AI 的特殊兒童評(píng)價(jià)與干預(yù)系統(tǒng)，專門通過圖像識(shí)別、語音識(shí)別技術(shù)，為特殊兒童提供認(rèn)知語言的康復(fù)輔助訓(xùn)練。這對(duì)很多家長(zhǎng)來說是很大的安慰，孩子稍微有點(diǎn)缺陷，但在教育上還是有辦法通過 AI 技術(shù)來提高水平。

　　教學(xué)環(huán)境智能化。我們希望可以解決三個(gè)挑戰(zhàn)：（1）學(xué)習(xí)過程難以個(gè)性化；（2）教學(xué)過程難以精準(zhǔn)化；（3）管理過程難以科學(xué)化。

　　學(xué)習(xí)個(gè)性化與教學(xué)精準(zhǔn)化，需要選擇多模態(tài)的情況，實(shí)現(xiàn)環(huán)境的感知。對(duì)情境進(jìn)行識(shí)別后，根據(jù)相關(guān)的規(guī)則，就知道我們應(yīng)該選擇什么樣的工具和活動(dòng)，讓學(xué)生能夠有選擇的權(quán)利，并且參加后會(huì)提高內(nèi)生的學(xué)習(xí)積極性。在線學(xué)習(xí)的智能診斷系統(tǒng)，現(xiàn)有的公司主要應(yīng)用于課程領(lǐng)域，希望把知識(shí)學(xué)習(xí)分到每一環(huán)節(jié)、每一階段，要層層相扣。

　　管理科學(xué)化。體現(xiàn)在學(xué)校里的外部服務(wù)跟學(xué)校相關(guān)系統(tǒng)的聯(lián)系，以及跟安全有關(guān)的門禁系統(tǒng)、人臉系統(tǒng)等等，這個(gè)領(lǐng)域的落地成果也做得比較好。以華師大圖書館的智能系統(tǒng)建設(shè)為例，可以刷臉報(bào)到進(jìn)館，敏感人員會(huì)有預(yù)警系統(tǒng)。這樣能夠做到常態(tài)化點(diǎn)名、訪客邀約等。

　　寫在最后

　　人工智能教育和教育智能化應(yīng)該有一定的區(qū)別。目前，在人工智能基于大數(shù)據(jù)的智能比做得較多，希望能夠按照人的方式來思考問題、解決問題?？墒侨嗽趺此伎紗栴}？怎么解決問題呢？本身的機(jī)理還是在探索過程之中。很希望類腦人工智能系統(tǒng)這一次能有比較高速度的發(fā)展，使機(jī)器人能知道人是怎么感知世界，怎么建立全新的感知系統(tǒng)，怎么進(jìn)行數(shù)據(jù)的分析處理過程。

　　因此，從人工智能教育到教育智能化，還是得從腦科學(xué)開始，構(gòu)造人類學(xué)習(xí)問題的基本原理。基于腦科學(xué)的發(fā)展，希望能促進(jìn)人腦的發(fā)展，要考慮到人的差異化、成長(zhǎng)關(guān)鍵期、人類的成熟程度。腦功能如何增強(qiáng)？腦功能如何開發(fā)？腦功能是否遺傳？腦功能怎么遷移？這都是新的研究課題。研究課題看起來和基礎(chǔ)教育沒關(guān)系，但均會(huì)為基礎(chǔ)教育人工智能化起到很大的推動(dòng)作用。