中国人工智能学会

Chinese Association for Artificial Intelligence

CIEC 2016 演讲实录丨马迁:智慧教育的发展和分步实施

发布时间:2016-09-29

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马  迁    

英特尔(中国)有限公司政府和教育行业总监

以下是马迁的演讲实录: 

首先非常感谢科大讯飞,在这样一个全国顶级的,智能这样一个论坛,然后给教育这么一个机会,也给我们英特尔一个机会,分享一下英特尔在智慧教育方面的一些想法。那我今天演讲的主题实际上是,《智慧教育的发展和分步实施》。因为我们现在看到的各行各业的这种信息化和智能其实都不是,一蹴而就,都不是一夜完成。举个例子来讲在企业里边,很多企业其实都是从oa先开始上起,大家学会用电子邮件沟通,发现这种非常方便的一种沟通方法,非常有效的企业内部的交流,然后再上一些,财务、会计。很多企业都是一步一步走到业务重组,所以在教育里边其实,也是需要分步实施,也不是一蹴而就的。

因特尔在教育里边,我们不是教育的专家,那我们是非常依靠教育的专家,像我们首师大以及我们原这个研究中心这样的专家,我们定位自己的是,还是信息技术的专家,那我们希望是通过信息技术手段的这种,变革,这种更新,通过这种,老师给学校带来一种,可用的一些技术手段,推动教育的变革。所以在这里边其实,我们现在发现了一个最难的地方,就是教育里边的复合型人才,怎么能找到是说既懂教学的教育科学,又知道怎么去教学上课,懂得一线教学。还要了解所有的技术手段,使用什么样的技术手段可以在教育里面来使用?比如说,从我们的这种出版业的,HDM这种技术手段变革能带来什么样的一些学习的体验?从我们的一些硬件技术以及软件技术,包括大数据技术的一些发展,到底怎么能实现一些老师和学校的不同的教学方法?所以这是我们现在看到比较难的地方。那这也是我们应该公司希望在这里边能够发挥的,因为我们跟各个地区的,教育部门和老师学校来交流的时候发现老师和学校的这种负担是比较重的,那在现有条件下,那希望就我们这些企业,能多做一些事情,能把这些,现在的科技以及教学方法能够结合在一起,所以这是我们的一个使命。

谈到教育,尤其是谈到智慧教育,我们就不得不先考虑一下我们的教室,因为课堂仍然是教育教学的一个主要的阵地,那在我们很多的教学环节里,课堂的这种地位现在是不可替代的,如果我们回头看1,00年前我们各行各业的这种现状和100年前的这种状态的对比,你们可以发现我们的制造业100年前的工厂和现在的工厂。如果你把两个照片放在一起看是决然不同的。我们现在有生产线,我们有机器人,有精准的操控,如果我们把我们的这个家庭,100年前的家庭现在对比,也是完全不一样的。那我们现在有冰箱电视还有电脑,还有智能的这种像我们讯飞的这种智能的家庭的语音控制。医院也是一样,但是看看我们的教育,我们的课堂,100年前我们是课桌式,排排坐老师站在前边一块黑板,100年后,我们大多数教师还是这样。当然我们是有很多新的一些智慧教室已经开始实施部署。但是绝大多数。所以我这里面有一个宣传片,也给大家看一下英特尔怎么我们怎么定义我们的。

那大家看到的,其实这个上的课其实很清楚,是在教会学生怎么样认知一个人桥?并且自己怎么能够动手做出了一个桥的。那我们在我们的语文课里面,也会讲到,桥是什么?让大家认知桥有各种各样的样子,所以在这里边其实它是一个项目,是学习的一个方法,在课堂里充分调动了各种的这种技术手段和一些信息,这个视频其实我们是在2012年做的,那现在来看,应该有4年的时间,那其实我们也该回到来看4年的时间,我们现在是可以实现什么,在我们的教室。那我现在列了一个总结,那么我们现在在课堂里边已经有很多学校大范围的部署了一些终端设备,比如说大屏幕的电子白板。控制的电子白板,比如说学生的一些终端,这个学生终端有可能是这二合一的也可以。还有老师的一些操控的中。所以硬件现在其实在教室里边,已经是可承受的,它的价格已经降下来。所以在这样的一个条件下,我们来看看现在我们实现,首先我们有一些,优质的微课资源,比如说我,门教育部做的一是微课,还有一些商业公司做得非常好的这种3d的动漫,用动漫的方法,来讲解一个知识点,还有一些我们全国的特级老师在讲一些知识点。这样你每一个任课老师在上课的时候,你就可以借用他们的一些制度,把他们的一些,视频带到你的课堂,有些老师也在自己在家里录,完了以后在谈。因为这是一个,同一个知识点的讲座,他不一定每节课都是她最好的状态,那她可以找一个最好状态录下来。

另外一个同步课堂,刚才我们看到这个,视频里边,学生有问题,那老师其实不是所有问题都会解答的,因为老师不是超人,那学生问题我们解答不了,这是一个很正常的,其实我们不用感到有。怎么样解决学生问题?视频里边,我们有这个远程的去访问架构师,那现在其实同步课堂,我们也可以是实现,怎么样跟另外一个学校的老师,在同一个时间上同一堂,这样的话我们老师,有一些问题的话可以再问别的学校的老师。所以技术其实也是在我们的这种屏幕的这种,电子白板上,完全可以实现的,探究式学习工具,刚才视频里也有一块,我不知道大家还有没有印象有一个学生在那个,它的电子白板上再去加大它的重量。这桥梁到一个什么重量的时候,他就会。

这是一个。体现我们把一些参数变量,放在里面那其实这个工具,现在我们市场有一些公司已经可以提供,基于数学的物理的。因为在很多的我们的这个学习一些实验性的东西时候,你很难让每一个学生,都在每一个这个这是一个。充分利用我们的一些信息化手段,让他们在课堂上能够真正的,通过自己的实验得到自己的结论。所以探究式学习工具,实时反馈也是在市场上,有很多的解决方案的,实时反馈和评估,这个当我们学生在,自己的这个项目组里边有一些终端,可以再让他去操作的时候,老师其实是非常容易看到每个学生的进度。那进度就导致这个老师看到有那个需求还没有开始,他可能有什么问题,再走过去,他做一次一些专门的一对一的服务。

还有就是英语学习。让英语学习,就在我们国家,其实是热度非常高,那以至于在全球来讲,我觉得除了印度可能没有哪个国家比我们学习英语的热情更高,来印度里面知道他母语就是英语。所以在英语方面我们其实教师资源是非常稀缺的,能够在课堂上全程用英语上课的老师真的是不多。而且我们还要考虑到各个地方因为老师的这种水平的差异,他的发音。所以在这种智慧教室里边英语的互动学习其实是一个非常大的一个进步,怎么用这种,种电子白板怎么用学生终端?让他能跟着去在一堂英语课能够真正的能读出来?说出来能对话。所以这些智慧教室我们看到的一个,非常重要的一个情景。情景式教学,给大家再举几个例子,我们在前年青岛的一个展会上,我们给杜部长也是过一个,3d模型等高线知识点的。因为等高线这个知识点其实对于大家,我不知道大家还有没有印象反正我们在上学的时候都学过这个知识点,在学的时候他的困难在于你怎么样想象它的。所以我们很多的知识都是需要靠我们的想象,但是其确实很难。怎么通过一个3d的模型把等高线,再一个在一个,比如说我们举。把黄山按照等高线切分出来,然后,让他有动漫的形式展现出来,等高线意味着什么切面是?所以这样一些情景式教学对于我们学生理解,也很难。

天文,科学类的东西,是非常有帮助,而且这些东西在,资源就在那里,资源的展现就是可以通过我们社会教育。构建空间感这个?尤其是像这种立体几何,我们很多学生学不好,其实是因为他没有那种,没有锻炼出自己想,我们完全可以用这种3d模型,能够投出来这种,这种立体的。三三那个锥形还有,这种立方体。3d打印就不用说了,现在一台3d打印机几万块钱交了几千,教学的教师现场,如果需要用到什么一些教具,完全可以用这个,帮助老师。能够给孩子带来一个实体的意义。所以这是我们看到的就是,4年前我们的视频现在4年后,我们已经可以大范围的实施,我们当时想象的智慧教室的一些实用场景。

我们跟他谈到了这个课堂和教室,那现在的学习其实课堂是很重要,但是不仅仅局限于课堂。教育部,我们现在已经实施了多少年十几年了,三通两平台,那从校校通、班班通到人人通,现在提倡是每个人有一个学习空间,所以现在的学习蒋叫蒋讲到的是时时处处和人,希望学生在学校里边不仅课堂上,他的课余时间,怎么样利用到他自己的多媒体教师利用到我们的数字图书馆,还有回到家以后用我们的这个家用的电脑,也是有很大的一块的学习的,家庭作业有在我们这边。在中国期间是非常重要的一个环节,那我们也看到现在其实市场上很多的教育公司,都在做在线教育,,资本市场里边教育实际上是最火的,那教育现在也不缺这种,新兴的1上亿美金市值的这种独角兽的公司,那对于我们科大讯飞来讲教育是一个很重要的一个,业务组成,所以这么多的应用,覆盖了我们从课前预习微课的预习,到课中课堂的互动。到我们还有一些,比如说刚才我们,因为老师讲到的批改网,批改网其实现在在学校里边英语课也会进入到英语课,在课堂上写一篇作为一。很多的应用都已经进入到校校园内。有很多应用也是提供了很好的。那这些应用,是不是就够智能了?是不是现在已经是非常的智能了?

从我们角度来讲。怎么样把这些应用里边的学生的数据,学生的轨迹,能够提炼出来,给老师形成一个,学生档案一个,非常详细的一个。和大数据分析出来的一些结果怎么样给老师使用,这是我们在考。那也很高兴,我们在去年的时候跟中央电教馆一起成立了这种,,教育行为的数据的,大叔研究项目这个项目实际上我们已经经过一年多的理论研究,到我们跟企业的沟通,我们从三十几家企业里面其实已经选出来了,就是和我们这个项目的,这个应用,有很强的数据分析的这种基础的,一些企业都在我们在这个。那在这个项目里面,我们其实当时想到了几个难点,第一个难点是到底收集什么数据?

第二个难点是怎么收集这些数据?比如说有一些数据,我们觉得其实是非常,典型的,是重要的,需要收集的,这个学生写作业的时间,我说的都是再现因为他如果是线下我是没有办法。不客观也不,也不是实时的数据。那他写作业的时间,他写这道题的这个用了多少?所以这些数据很明显是需要手机的,还有哪些数?其实大数据分析在于是说,你在之前并不能预测到哪些数据是重要,你需要把尽可能的把数据,客观我们安静的收集回来,不是主观数据,那这个时候我们就希望让就跟我们的几个企业谈所有学生,每一个在你的线上平台的这种动作,每一个鼠标的点击,每一个点击之间的时间间隔都是数据,都要收集回来。那这些数据在我们的大数据的研究里面,你可能会发现,有些数据你没有注意。

那另外一个就是数据收集回来,怎么汇总?因为各个企业的这种系统是不一样的,它的数据,怎么能定义出来我们大家统一的一个,是换句话说数据拿过来以后我们在描述一个学生的行为时候,各家的数据其实描述是一样。那只有这样,我们才能在后边的这种。仓库里边来做一个匹配做一个分析。那目前来讲我们这个项目?在右边可以看到我们有几个想解决的问题,基本上我们觉得,通过这个大数据项目可能会有一些成果。围绕着这几个领域,那第一个是学习路径的描述,这个特别是泛指在微课以及练习。刚才我们有一位专家也谈到可汗学院,那可汉学院他有10瓶那每一个食品,后面他有自己的练习,那每一个学生在看视频在做练习的时候它的学习路径是不一样的,后边我还有一页会讲给提大家提一个具体。

有些学生可能看视频会从头看到尾,有些是学生可能会拖动的一个进度,有些学生可能看一遍,有些学生看3遍,有些学生看完了做字体,有些事没有看就做题。那哪些学生他是做题的成功率?更高,我们现在其实没有数据就没有规律,但是这些数据都会提供上来。还有一个就是课堂教学有哪些关键数据,这个是最难的,因为课堂教学,大家知道很多时候,我们老师站在台上讲45分钟那,底下其实是没有太多的数据的,所有学生其实你最想了解的是他是不是认真的听,认真的听讲?那你是没有动作就没有数据。我们年终的时候去了一趟美国的斯坦福。我们看到他们在做专项的一个研究,于是通过眼球的这种跟踪,可以看到学生到底他的注意力在哪。那这是一个一种方法,就是能看到学生的关注度,因为,因为美国的学校他们是老师会经常在课堂里走动,经常会有一些项目式,所以学生的这个注意力的集中在哪里,具有很明显的一些波动的,但是对我们来讲可能也不太适用。

还有老师在课堂里头走动的路线。这个实际上是可以提炼出来的,可以看到老师在课堂里试就站在前面在做单向的讲解,还是他在讲解的当中在发动同学在讨论。所以这些数据到底哪些是能采集什么采集,这是我们这个项目已在关注的,可能会有一些结果出。探究式学习工具,我们刚才看到视频里边是有他们在模拟桥的这个有硬度,我们还有很多,其实他就是写工具,比如说,我们有一些复杂的一些代数公式,数据去能倒出一些函数图像。那这些它就是工具,我们在给他学生的时候,他在每一个点击每一个,拖拽这些动作汇集上来说,你可以看他看到他的一个思考方式。那这个思考方式平时你要没有线上的一个?因为它很多时候是在草稿纸上再做研究。所以在这一块我们其实是希望能够通过看它怎么用,它就是工具,了解他的思考方式,从中发现他到底哪一块没有相对,和想的不够。那作业练习是我们现在,尤其是中学,负担比较重的,那现在我们看到的很大的一个问题是,题海战术。它都在不断的重复的做一些题。

那怎么样能够让每一个学生根据自己的水平做它?是做它香香跟他水平相当的这种习题,这是一个资讯学习的一个。那举个例子来讲,我们看到有一些,企业的方案,里边有错题集这是非常好的,学生在不断的在做题,再比如说一个学习的积累,它会有一个错题集,但是这个错题集现在还做得还不够好在哪里?他只是把它做错的题放在那里。我们大家可以想象一下,如果你做错一道题。然后你找到了正确答案,你可能这个答案你会记得很清楚,可能不希望,没有兴趣再回去再做一些题,因为你知道答案了。但是不是可以把这道题相关的,不是同一道题但是相关的题目?从他的认知地图上来讲,它可能在他认知之前和之后的相关的题目推送,那这是我们在大数据分析里边,现在,重点研究的。因为你数据分析,最后你要提供一些干预措施,需要推送给他合适的资源。还要学习生的学习社区的交互与综合素质。

这里边学生也很多学校都有自己的社区。这样社区停有的是做的非常好,鼓励学生把自己的一些,作文比如一些照片提上来,所以通过大数据的分析你可以发现这个学生经常发帖的一些关键词。你能知道他的兴趣?他在里边经常去做一些同学的,对同学的其他的一些发帖做一些跟帖,做一些评论,你可以看出来他的这种,能力沟通的能力。所以在这里边其实有很大的一个空间我们可以挖掘,那干预措施的有效性,那这个项目我们不想做成纯学术研究性的,我们希望在实验的这种阶段,发现问题及时告诉老师,你怎么去干预这个事?比如说简单来讲,这个学生经常在夜里9点钟才开始做作业。然后他们班其他的一些学习成绩好的其实回家四五点钟。那这是一个很简单,你就要干预它,每天你要在8点之前,在这个平台上做作业。还有一种就是干预就是,更深入的一些干预。比如说。这个学生在整个的解题当中,它是直接看了答案,然后把这题改正过来了。那有的学生可能就是文学成绩好一点就是说我在遇到一道题错了之后,让它间隔了很长的时间,她再提价了另外一个了,所以你从这些数据上你可以说一些干预,然后你还可以让看到干预之后,这个学生的学习行为是不是有一些?

所以这一页我给大家举一个例子。不同的学习路径,这是一道很简单的题。那平行线和一个三角,那问我们的角二是多少度因为给了已经给了你32度一个。有的同学可能再选,直接就选对了,选到了,比如说选到了58直接选对了。就进入到下一道题,有的学生选错了,那这个时候他,他的学习路径它有不同,它可以点击那个微课,他从新看这个知识点的微课,他也可以点击这个解题过程,但得其解题过程的时候,有的同学你可以直接把所有的解题过程都把它点击出来。有的同学,你可以先他愿意先点击一个解题过程,然后自己再思考一段时间再点击你从他不同的功能的点击以及今天的时间,你可以分析出来他不同的学习方法。这个学习方法回过头来,其实带给我们的客,看出来很明显的,学习成绩好的和学习成绩差一点他的学习方法的差距在哪?你可以很明确地提出你的干预措施。告诉这个同学,你下次不要直接,你所有的解点击数一步来,所以这是一个例子给大家讲,怎么样用后台的数据看她,分析它前台的思考过程,和学习路径,怎么提出一些干预?

那我们讲了很多的一个大数据和混合式学习。我们还有一个领域,其实现在的关注的就是,机器人。因为这块本身科学机器人编程很智能的,那学生怎么用到它们,也就是很有创新性的,所以在这里边谈这个,我们不得不谈一谈。那因此在今年英特尔一起发布了我们的基因测芯片的一个单片机。那在这个在面积上有一些功能其实是非常标准。但是他也给学生们带来了很多的这种,创新的这种可,左边第一个作品是一个他们叫,一个哨兵。这是一个魔法帽子,它前面有一个传感器,可以探测到前面的路障,然后里边有一个温度控制器,当里边的温度帽子的温度达到一定一定的温度的时候,他会启动他的风扇,可以做一个这个自动的这种降温,然后帽子后边还有一个红外传感器,是说学生的想法很有意思。就当你在外面行走的时候,有人在跟踪你的时候,你可以马上报警并且发出这个报警声音。所以其实很简单的这种单片机,他们可以创造出很有意思的一些一些发明。然后底下是一个智慧城堡。他是把一个植物放在那儿侦测旁边的温度,侦测土壤的湿度,当它的温度和湿度适合的时候,他的就是绿灯亮,否则就是红灯亮。然后这里边还会有一些这个,音乐配合上。当人走近的时候,它就会有一些音乐。这都体现了我们学生的很好的一些创造性。

那在创客这里边,我觉得我们在很多学校,其实都有自己的创客空间,来智慧教育其实离不开我们的这种。我们叫四代,就是工程机械科学,这样的一个,领域,所以在领域我们也希望能够,做一些事情。还有就是,我们刚才谈到了智慧教室,也谈到了混合式学习,这种无时无处不在的,那在整个的校园里边其实我们想推推荐的是用360度的。在多媒体图书馆,那你得多比较是在家里,但是同时我们也不能忽视,就是智慧校园现在在。很多的这种国家现在在兴起。比较有一个代表性,一个比较代表性的就是可。那我们大家可能很多人都用到自己的那基本的功能我们。走路,心跳睡眠都能侦测到。其实更为重要,因为这个学生在成长的阶段,那除了这个之外,我们看到很好的解决方案还可以做到一些。不光是你什么时间进入到学校么时间出了学校,你怎么什么时间利用了学校的这个图书馆?什么时间利用它的这个?

那这些都可以做成一个记录,这也是我们的一个大数据。你可以看到这个学生在学校里的日常生活,还要在像的位置与安全当你的这种智能穿戴,跟时间集合起来,你又发现,放学之后某一个时间不应该在的地方,学生可能在那里,那这里边有可能他们在,学生有一些危险,或者有一些这个。或者有其他的一些行为。你可以时时的提出给,学校管理网提出警报,所以这块其实已经是非常的,成熟的一些方案。还要在这个社交方面,我们通过手环其实可以看到你这个,小明同学,经常会和哪几个同学在一起?不光是教师,还要在她吃饭的时候,在他图书馆,那这些社交其实你可以看到,有一些有风险的学生就是他被孤立了,她经常一个人待在那,那这个其实是对老师来讲他平时是不知道的,那通过可传带,其实他可以得到这个。

那我们讲了这么多?那怎么样分步实施其实我刚开始也是按照顺序,那智慧课堂现在是我们看到的最多的,然后这种混合式学习的各种云平台,也是现在非常。但是云平台之间的数据怎么能够做好,提出一些干预措施,这个事现在还不够的,那创客和智慧校园现在我们可能看到兴起,也看到很多一些解决方案,那在这里我们也愿意跟在座的所有专家老师和我们的科大讯飞一起,能够给每个学生一个灿烂的未来,谢谢大家!

(本报告根据速记整理)

CAAI原创 丨 作者马迁

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