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AI 如何改变教育?

发表时间:2020-10-25 17:30

5月24日,第三届AIAED全球AI智适应教育峰会在北京举行。在会上,第三届AIAED主席、CMU计算机学院院长Tom Mitchell认为:未来十年,将是AI影响教育的十年,机器学习将会对智适应教育产生重要影响,例如通过机器模拟人的学习状态来获取数据,从而适度摆脱对人类数据的依赖。

第三届AIAED主席、CMU计算机学院院长Tom Mitchell

以下为“机器学习教父”Tom Mitchell的演讲内容,主要是围绕AI的发展如何影响教育。

“未来的十年将是AI影响教育的十年。”

Tom Mitchell表示这是个人看法,因为他已经在AI领域工作了几十年,做了很多AI相关的应用,包括在机器、医疗和数据采集商的应用。但在他看来,未来十年,将AI技术应用到教育上,这是最让他感到兴奋的,所以他现在也把自己的很多研究放到了AI教育应用上。关于原因,他总结了三条。

第一个原因,个性化教学带来了重大益处。

他们发现,在一般的教学场景中,只要获得了个性化指导的学生,与对照组相比,学生的分数会得到90%的提升,这是非常重要的个性化指导的益处。

第二个原因,已经证明了以电脑为基础的教学之价值。

如今,很多公司能够提供各种各样以电脑为驱动的教学服务和课程,例如数学、化学和物理,还有一些文科课程,电脑可以帮助我们提高教学质量。

Tom Mitchell拿卡内基梅隆大学的系统举例,代数老师可以通过系统看到,系统中蓝色曲线代表的是使用电脑来指导学习代数的学生,绿色代的是用一般方法学习代数的学生,然后蓝色的这些学生得分更高。所以,不单单是对人的个性化教育,能够为学生带来很大改善,用电脑来指导学习,也可以在学科中的得分得到极大提升。

Tom Mitchell表示,目前来看教育还有很大提升空间,所以他们有动力来研究借助AI为人们进一步开发基于电脑的教学指导。

第三个原因,过去十年,AI技术正在快速发展。

电脑可以帮助我们更好的识别图像和人脸、把语言转化成文字等等,这些技术都是现成的。他认为,未来十年,这个发展趋势还会继续延续。

基于这三点原因,Tom Mitchell认为,AI能够让学生的分数提高两个等级,还能帮助老师进一步辅助学生进步。基于这三点原因,加上AI技术飞快发展,Tom Mitchell最终决定投身于AI+教育的研究上。

关于新技术如何改善自适应教学,他认为对话系统很适合自适应教育,虽然现在的对话系统相对简单,随着技术发展对话系统还有很大进步空间,将有助于老师和学生进行更开放的讨论。大脑科学同样是一种非常重要的能够影响智适应的技术,例如大脑成像技术,检测脑电波显示大脑活动,预计能够非常灵敏追踪学生的情感状况,判断学生是否真正了解这个知识。此外,机器学习和虚拟现实也是非常重要的技术,对智适应教学的未来也非常重要。

那么如何在智适应上影响教学?

Tom Mitchell认为第一个是机器学习。不管是宏观还是微观层面,学生在都能够基于教学系统完成不同的任务获得不同的答案,系统可以显示学生的错误并纠正,知道学生的学习轨迹,也能掌握学生的情感状况,这才是我们所说的智适应教育的意义所在,就是能够理解学生目前的状态。

在智适应教育当中,机器学习应该在每个学科领域都有一种功能,去了解学生的状态,机器学习能够自己发现这个功能是什么,这样就不必把它嵌入永远的模式当中,我们可以用机器学习来不断的修改它,这是机器学习在其中的核心作用。

还有一点,现在有很多人在研究强化学习,就是让机器来模拟人学习做不同的任务,从而用机器学习的数据来开发强化学习算法,因而就不会那么依赖人类的数据。

关于未来智适应教育的最大障碍是什么?

Tom Mitchell表示他也不知道答案是什么,但他认为最大的一个问题就是我们现在还没有太多的观察能力,没有特别好的进行学习者观察,没法非常好地说明学生的学习状态到底是什么样,这在未来非常重要,所以我们学习用图像、表情识别跟踪分析来解决这个问题。

还有一个问题,就是没有足够的数据帮助系统选择最佳的辅导策略,我们不知道该如何有效激励学生,而且人机交互是比较低效的,尤其是与人人交互相比,所以机器指导学习是不是会有上限,这些也是我们提出来希望和大家讨论的问题。

关于未来,Tom Mitchell认为有两个非常重要的方向,一是更广泛,二是更协调。

更广泛是指,如今有更多的学科领域可以参与进来,扮演重要角色,帮助实现智适应教育(不单是AI学科),这意味着我们需要把所有领域的专家都邀请进来。更协调是指,我们不应该只是做单项研究,而是要进行更多的信息和数据分享,例如在开源软件分享上,还要建立标准数据格式及其他AI标准,就可以为智适应教学提供重要资源和帮助。

最后,Tom Mitchell表示,教育领域的全球合作是非常重要的,也是唯一理性的解决办法,我们提升的速度、共同努力的速度越快,那么我们的目标实现就越快。


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