AI教育在中国兴起:如何重塑学习之路?

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AI教育在中国兴起:如何重塑学习之路?

图源:Noah Sheldon

周艺(化名)的数学很差。他曾经想冒险,永远都不上大学。一个叫做松鼠AI的公司来到周艺就读的位于杭州市的中学,承诺提供个性化教学。周艺之前尝试过辅导班,但这一次不同:教课的不再是真人教师,而是AI算法。13岁的男孩决定试一试。学期末的成绩按百分比来算,从50%提升到62.5%。两年后,在中学结业考试中成绩达到了85%。

“过去我常认为自己的数学很糟糕,”他说道,“但通过辅导,我发现数学真的没那么难,这让我朝着不同的人生道路迈出了新的一步。”

专家认可AI将在21世纪教育领域中占据一席之地——但是如何占领呢?尽管学术界对优秀实例有所困惑,中国已有所行动了。在过去几年,国家对于AI教学的投资呈爆发式增长。一些科技巨头、初创企业以及教育公司纷纷加入该行列。数千万的学生现在都借助AI来学习——无论是通过像松鼠AI这样利用一起作业网这样的数字化学习平台的辅导教程,还是在主课堂上。这是世界上最大的AI教育实验,没人能预测结果如何。

硅谷对此也非常感兴趣。3月的一份报告中,陈-扎克伯格倡议基金会 (Chan-Zuckerberg Initiative) 和比尔及梅林达•盖茨基金会 (Bill and Melinda Gates Foundation) 都将AI视为值得投资的教育工具。苹果公司教育副总裁约翰·库奇 (John Couch) 在2018年出版的《重塑教育》(Rewire Education)一书中对松鼠AI大加赞赏。(该书中文版由松鼠AI创始人栗浩洋合著。) 松鼠AI今年还与卡内基·梅隆大学 (Carnegie Mellon University) 建立了一个联合研究实验室,大规模地研究个性化学习,然后推广至全球。

但专家们担心当下这个朝着AI教育的发展走向。他们表示,往好了说,AI会帮助教师培养学生的兴趣和优势。往坏了说,可能会进一步巩固标准化学习和测试的全球趋势,让下一代无法准备好去适应快速变化的世界。

作为中国最大的AI教育公司之一,松鼠AI突出了这一局势。同时作为最有机会向外发展的一个公司,松鼠AI也打开窗口,展示中国的实验将如何改变世界。

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周艺在松鼠AI上学数学

周艺报的这个学习中心,是松鼠AI最早开设的机构之一,位于杭州市(浙江二线城市)一条商业街旁不起眼的建筑楼二楼。公司的获奖荣誉都摆在楼梯旁的墙壁上。往里走,有一些大照片,至少有十个人在上面:其中一半人是松鼠AI的管理者,其余的是高级教师,这是中国最好的老师才能被授予的头衔,他们会帮助研发企业课程。

这个学校的内部装修很简单。门厅很小但色彩丰富,以灰绿色为主色调。一些有学生笑容的照片挂在走廊中教室之间的墙壁上,教室有六间左右。里面有褪色的树贴纸和一些简单的格言,比如“谦虚”,让墙不再死气沉沉。教室里没有白板、投影仪或其他设备——每间屋子只有一个桌子,供六到八人使用。

教学的操作依靠电脑终端。学生和老师都要专注于电脑屏幕。在一间屋子里,两个学生戴着耳机,投入到了英语学习当中。另一间有三个学生,周艺同学也在内,听着不同的数学课。在提交答案之前,他们会在草稿纸上进行演算。每间教室里,都有一位老师通过实时仪表盘监控学生的情况。

在不同的时间点,两位老师都注意到屏幕上的异样,所以他们走过去蹲在学生的椅子旁。他们轻声交流,想必是解决辅导系统处理不了的问题。尽管离他们只有几步之遥,楼下交通噪音也不大,我还是听不清他们在说什么。

“好安静啊,”我低声向带领我参观的老师和员工队伍说道。杭州地区的负责人带着自豪的微笑说:“没有教书的声音。”

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Squirrel AI 的老师在帮学生

以下三方面促进了中国AI教育的兴起。

第一是税收减免和其他一些对尝试AI企业的激励措施,这些措施可以改善从学生学习、教师培训再到学校管理的方方面面。对风险投资商而言,意味着这类投资是不错的选择。据估计,去年中国在全球AI教育领域的投资超过10亿美元,位居世界榜首。

第二,中国的学术竞争很激烈。每年都会有一千万学生参加大学入学考试,也就是高考。分数将决定你是否可以或者能去哪里读书,而且这也被中国人视为人生成功的重中之重。家长甘愿花钱支付辅导班或任何其它能帮助孩子提高名次的活动。

最后,中国企业家有着大量的数据来训练并完善机器的算法。中国人口众多,人们对于数据隐私的重视度远不及西方国家,父母们都非常相信技术的潜力,因为他们目睹了短短几十年中国因技术而发生了翻天覆地的变化。

松鼠AI的重点在于帮助学生在一年一度的标准化测试上取得更优异的成绩,这也给孩子们直接带来了高考的焦虑;据说这里超过80%的学生一年接着一年上课。松鼠AI也设计了自己的系统,使其从课程之初就去捕获更多的数据,各种个性化和预测性实验的进行也得益于此。它通过学术出版物、国际合作和荣誉奖项来大力宣传其技术能力,也因此成为上海地方政府的独宠。

这种策略给公司发展带来了难以置信的增速。公司成立五年来,已在200个城市开设了2000个学习中心,注册学生超过100万,相当于纽约市整个公立学校体系的规模。松鼠AI计划在一年内将国内学习中心扩大到2000多个。迄今为止,该公司已融资逾1.8亿美元。去年年底,估值超过10亿美元,成为行业大佬。

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Squirrel AI位于上海的总部

松鼠AI并非首个追求AI教育理念的公司。最早“复制”教师角色所做的努力要追溯到上世纪70年代,那个时候电脑刚被应用到教育事业中。后来,在1982年到1984年期间,美国几项研究表明接受一对一真人教学的学生成绩比没有接受的要好很多。这引发了新一轮浪潮,在机器上重现个人关怀。于是便有了适应性学习系统,现在这样的学习系统不论是在幼儿园还是到工作培训中心都随处可见。

松鼠AI的革新在于细节和规模上。每个提供的课程,都是系统工程团队和一群高级教师共同完成的,他们会将知识尽可能分为最小的概念单位。例如中学数学,被划分为3万个元素,或者说“知识点,”例如有理数、三角形的性质和勾股定理。目标是尽可能精准地判断学生对知识理解上的差异。通过对比,同一个科目,课本也许会将其分为300个知识点;ALEKS,这个由总部位于美国的麦格劳-希尔美国研发的适应性学习平台将知识划分为3000个部分。该公司也给了松鼠AI以启发。

知识点一旦建立,就会配有相应的视频课程、笔记、实例以及常见问题。它们之间的关系——如何相辅相成——被编码到了“知识图像”中,同时参考了高级教师的经验。

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松鼠AI的系统工程师在构建教育平台

学生在开始课程之前需要做一个小测验,评估本人对关键知识的理解如何。如果准确地回答了问题,系统就会认定该同学对某知识点掌握得还不错,可以跳过看下一个。问十个问题后,系统就会大致形成一个草稿,内容是关于同学需要学什么,并依此来建立课程。

在学的过程中,系统会更新学生理解情况的模型,并随之调整课程。更多的学生使用该系统时,它就会发现之前忽略的概念之间的联系。机器学习算法也会更新知识图中的关系,将新联系考虑在内。虽说ALEKS也做了这方面的努力,依旧无法访问到尽可能多的数据;结果是,机器学习优化后更受限制,道理上讲就是效率更低。

松鼠AI系统也有一些验证。比如2017年12月份,78名同学自行组成四人组学习,他们发现基本上教育系统在提升成绩方面做得更好,比传统课堂让有经验的老师带十名左右的学生效果强。

我在教育中心遇到的孩子对教学课程也是高度赞扬。所有的学生都处于初中最后阶段,来这个中心也都一年多了。有个女孩,叫付薇怡(化),向我说她的成绩比上一对一时提升得更快。“在这里,线上线下都有老师,”她说道。“还有,指导都很有针对性;系统会直接辨别我理解上的差异。”另一个学生跟着说道:“有了这个系统,不用做成堆的练习,依旧有作用,非常节省时间。”

虽然这些话不可深究——毕竟这些学生都是专门选出来的,说一些台词,有人看着——我仍被他们那种如释重负的状态而触动,学生们找到了改善残酷教育模式的方式。周艺的例子,也许不是巧合,正是证明了松鼠AI如何帮助那些学起来吃力的学生。

对松鼠AI创始人栗浩洋而言,公司的发展不会止步于教学。他希望突破辅导教学的局限,将课程加入到主课堂上。松鼠AI已经在跟几个中国的学校商量,将系统作为主要教学模式。

我试想过这个世界未来会是什么样,有了AI教育的帮助人们是不是会更好。我问了学生最后一个问题:松鼠AI还有需要改善的其他方面吗?沉寂了许久,付说道:“我希望能跟老师有更多的互动。”

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教师通过视频教学是松鼠AI远程教学的新项目

为了这个文章,咨询每一位教育专家都会以同一话题切入:想要了解AI如何改善教学,需要思考它如何重塑这项工作的性质。

随着机器越来越能胜任远程工作,人类需要关注自身存在的独特本领:创造、合作、沟通和问题解决。同时因为自动化会涉及到更多技巧性东西,人们也需要快速适应。这意味着21世纪的课堂应该培养每个人的特长和兴趣,而不是教授一套更符合工业化时代的规范知识。

理论上讲,AI会让这变得简单。在课堂上它可以扮演特定的角色,给老师腾出时间去更多地关注孩子。关于设想的假设众说纷纭。也许AI会教一些特定的知识,教师则负责其余的;也可能会帮助老师记录学生的成绩,或者加强对他们学习的监管。但不管怎样,终极目标都是深层次个性化教学。

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松鼠AI总部的一面墙展示了教育平台“拯救”成绩不理想的学生的例子

谈话的专家表示,松鼠AI的教育方式也许会在传统教育背景下产生好的结果,但学生并没有准备好去灵活面对这个变化的世界。“适应性学习与个性化学习存在差异,”哈佛大学科技、创新和教育课程的教授克里斯·德德(Chris Dede)说道。松鼠AI实行的是适应性学习,也就是“准确地了解学生知道什么不知道什么。”但忽略了学生想要学什么或怎样可以学得更好。个性化学习会考虑到学生的兴趣和需求,来“调动每个学生的积极性,协调时间,这样他们能够取得进步。”

安大略艺术与设计大学教授朱塔·特雷维拉努斯,率先引领个性化学习以提高教育包容性,进一步打破这个模式。“个性化学习有些层次,”她说道,她称之为速度、途径和目标。

如果学习速度是个性化的,不同程度的学生就可以花不同的时间来学习相同的内容。如果途径是个性化的,那学生就会有不同的动力来实现同一个目标(“这就是为什么数据跟你对棒球的喜爱有关”),提供的内容的形式也不同(比如视频VS文本)。假如目标是个性化的,学生就能选择,例如是选职业学校还是心仪的大学。

“学生需要了解他们自身的学习情况。我们需要他们决定自己想学什么、学习如何学习,” 特雷维拉努斯说道。“松鼠AI并没有完全解决这些问题。只不过更有效地将所有学生都提升到了同一标准水平上。”

并不意味着适应性学习不会出现在21世纪的课堂上。德德的同事大卫·多克特曼认为适应性学习在结构化知识训练中仍有价值。但若将其视为教室里主导“老师”的话就是错的:“死记硬背的事物——例如知识检索、技能学习——智能教师能轻易传授的东西,也很容易通过机器完成。”他说道。

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松鼠AI创始人栗浩洋

松鼠AI的创始人栗浩洋,身材瘦高、颧骨凸起。讲英语的时候,每几句话就会用“对吗?”作停顿,并抬高眉毛,确保对方理解他的意思。讲中文时语速快了两倍。

参观过学习中心一周以后,我在松鼠AI上海总部见到了栗浩洋。他以低调的讲者风格又领着我好好地参观了一遍总部。学习中心的低调风格与办公室的装潢形成了鲜明对比:每一面墙都展示了公司的各方面信息以及取得的重大成就。这里展示了所有的媒体报道,那里摆放了有所有荣誉奖项,另一边挂有一些学生的例子,他们曾是“不被看好”的学生,来到这里后都有了进步。我还没独自欣赏完就要跑去下一处参观了。

走过第一道门几步后,栗浩洋指向我左侧的屏幕,上面重复播放着一个电视片段。这是一个竞赛节目,展示了松鼠AI教学系统和一位真人教师之间的对决——栗浩洋说此人是中国最好的老师之一。这个老师教过三年的三个学生,站在舞台上,在他的旁边解答问题。教学系统和老师相互竞争,比赛谁能准确预测学生将答对那几题。

没等视频结束栗浩洋就讲出了关键点:“三个小时的时间,我们就能比教学生三年时间的优秀老师更了解他们。

屏幕上,老师越来越沮丧和难堪。“他看起来很失望,”我说。

“你注意到了!” 栗浩洋笑着说道。

松鼠AI的大部分理念源自于栗浩洋小时候的亲身经历。他说,当时他的情商不是很高,阅读相关书籍也不管用。所以就花了半年的时间将技巧分为27个部分,逐个加以练习。比方说,栗浩洋会锻炼自己察言观色和健谈的能力(“我花了大量的时间找了100个话题,这样跟别人就有的聊了,”他说道)。栗浩洋甚至还训练自己在接受他人批评时保持微笑。(“自那以后,生活中没有人对我有敌意。)这个方法让他如愿以偿——因此他相信没有什么是这种方式教不了的。

栗浩洋通过类比表达了他最终的愿景。“AI教育盛行的时候,”他说,“真人教师就如同飞行员。”运算程序会操控飞机,他们会监控读数,大部分时候真人教师都是被动的。但偶尔警报声会让乘客感到恐慌(比如学生受到欺凌),他们就可以插手平息事端。“真人教师的焦点将放在情感沟通上,” 栗浩洋说道。

栗浩洋认为这是人类提高集体智慧的唯一方式。把其他事情托托付给老师可能会有“浪费聪明才智”的风险。栗浩洋将自己的思想用于教育自己的孩子上,尽可能多地使用松鼠AI系统来辅导他们。他夸赞自己两个八岁的双胞胎儿子,才二年级就已经学到八年级的物理,证明方法奏效了。“只有适应性系统才可以创造此奇迹,”他说。

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松鼠AI已将自己的技术推广到了国外。参加若干世界级大型AI会议、从麻省理工学院、哈佛大学等其他一流研究机构聘请了知名合作者后,松鼠AI也建立起国际声誉。栗浩洋也招募了几个美国人到管理团队,目的是想在未来两年内在欧美地区发展松鼠AI。其中一人叫汤姆·米切尔,是卡内基梅隆大学计算机科学系主任;另一个叫丹·宾德曼,ALEKS的联合创始人。

特雷维拉努斯担心松鼠AI教育理念代表了中国开发智能教育的一大缺陷:注重标准化学习和测试。“中国实验的悲剧在于这些人正把国家引到任何进步教育或教育体系目前在远离的教育点上,”她说道。

但她相信,中国也拥有着最好的机会去重新营造一个教师友好型、以学生本位的课堂环境。旧的教育模式在中国不像在西方那样根深蒂固,而且中国更愿意尝试新思想。“中国需要一个完全不同的AI形式,”她提到。但问题是:这句话是什么意思?

答案在松鼠AI总部以西几十英里的地方,跨过上海分割线——黄浦江。那里有个叫潘鹏凯的人,是一位儿童教育专家,正在实施不同性质的AI实验。

近20年的时间里,潘鹏凯一直在思考怎样才能将AI应用到教育领域中。15年前他从麻省理工学院媒体实验室取得博士学位后,在中国创办了第一家高科技公司。受到自己读研经历的启发,他将重点放在了构建英语学习工具上。“革新源于差异,”他说道。“那正是中国缺的东西。如果你能说多门语言,就可以跟不同的人交流,沟通不同的想法。”

潘鹏凯目前运营着爱乐奇,一家K-12科技公司,同样教英语。不像其他的公司,爱乐奇不追求测试型学习,而是培养学生的创造力、领导力和其他软实力。公司为实体和数字课堂提供产品和服务。它的线上学习平台配有一套教科书,例如教学生学习并运用语言技巧的书。上面还有一项服务,英语教师会定期通过视频给至多三个学生授课。截至目前,已有约1500万学生和教师使用该平台,全国范围内与之合作的机构达1500所。

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爱乐奇创始人兼首席执行官潘鹏凯,图源:爱乐奇

与松鼠AI不同,爱乐奇线上学习平台意在作为传统课堂的补充。像词汇这种能依靠适应性学习来练习的知识,可以在家用app完成。类似发音这种技巧性的,语音识别系统可以帮助学生调整发音。但凡是具有创造性的,如写作、对话是在课堂上学的。老师至关重要。潘举了个相似的例子:“医院会用到很多医学技术,但不能说机器比医生管用,它仍是医生的助手。”

潘鹏凯对AI教育的最终愿景是完全摆脱标准化测试。他问:“为什么要花两到三个小时去测试两个人来决定他们水平是高是低呢?” 潘鹏凯认为AI最终要创造灵活的学习环境,既对敏锐而有创造力的学生有好处,也对思维缜密分析型学生有用。他表示教育将不再是竞争。

去年爱乐奇开始进行更多实验,在视频教学环节中加入了面部及语音识别分析对每节课进行总结。计算程序会测出学生上课期间讲了多久的英语,发音准确度如何,以及参与度和满意度这种基础信息,比如张嘴说话和笑的次数。今年年初,公司新建了几间实体教室,配有相机、麦克风以获取相似的分析数据。老师们也会有自己教学成果的报告。

我独自参观了这里的一个智能教室,教室不大但色彩丰富。墙上挂着公司的吉祥物,是5个不同特点的卡通人物,公司的教学内容中随处可见它们的影子。这里没有桌子或椅子,只有沿着后墙摆放的一个长椅。教室前方有一块白板和两台电视机,用来播放课程。

这里没有课,但一位员工给我放了一些小学课程的短视频。其中一个画面是6个学生坐在长椅上,练习说不同动物的名字。“鸟,鸟,鸟!”她们和老师一起唱着歌,像翅膀一样挥动手臂。“乌龟,乌龟,乌龟!”屏幕画面变成卡通乌龟时他们也跟着喊乌龟。师生互动成为重点;AI的角色则被有意淡化,不被注意,退到幕后。

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学生在爱乐奇智能课堂上学习英语,图源:爱乐奇

德德表示智能课堂产生的那种数据有一定用处,但他提醒道,摄像机和传感器也可能被误用作判断学生的情绪或状态的工具,而缺乏科学依据的应用方式也会导致过度监控。潘鹏凯表示同意,他认为谨慎应用非常重要:“这就是为什么公司主要将数据提供给老师而非学生,因为目前我们还没有做过科学测试。”

潘鹏凯告诉我他不打算将爱乐奇发展到国外。单是国内市场这一块就是个挑战,因为他传达的教育理念与主流背道而驰。但他开始看到了全国话语的转变。政府领导者已在寻求新方式来刺激创新,“质量教育”——强调创造力和人文科学——的教育模式已经得到了支持。

去年2月,中国教育部通过了一系列法案,包括更严苛的教师执照的发放,目的在于减少对考试的依赖。本月初,政府还公布了一套指导方案,更多地关注学生身体、道德和艺术的教育,减少对考试的重视程度。尽管反方指出高考仍不会消失,潘鹏凯依然对此改变有着乐观的心态。Alo7已经准备好帮助中国寻找新的出路。

“我们想通过技术改变中国未来的教育,” 潘鹏凯一直这样表示。目前中国大量的AI教育实验,以及必须做出的选择,也有可能改变世界的教育。

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编译组:孙梦琪、余书敏、夏伊凡

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https://www.technologyreview.com/s/614057/china-squirrel-hasstarted-a-grand-experiment-in-ai-education-it-could-reshape-how-the/

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