cookieOptions = {...}; .人工智慧在教育領域的五大應用,看這些外國企業是怎麼做的? - 3S Market「全球智慧科技應用」市場資訊網

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2019年9月30日 星期一

DR. KP THAI - How AI Adaptive Technology can upgrade Education

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教育,人工智能,人工智能,教育,教育机器人

人工智慧其實並不是什麼新鮮詞彙。早在幾千年前,人類就在一些故事和傳說中,描繪了技藝精湛的手藝人,可以給人造的東西賦予意識和智慧。當然,這些都僅僅是想像和神話而已。後來,一些哲學家試圖用各種符號的機械移動,來解釋人類思維的過程,開始為人工智慧的真正誕生埋下種子。

1940年,一種可以用抽象的數學邏輯,來控制的電腦誕生了,於是一些科學家開始正式投入,到如何製造出真正意義上的「電子大腦」的研究中。然而,20世紀的研究,似乎只是在證明一點:製造人工智慧這件事情,比人們最初想像的要難得多。投入到這個領域基礎研究的資金一度枯竭,一些人開始懷疑這類研究的意義。

但是,這些困難並沒有徹底湮滅人們,對這一領域的憧憬。到了21世紀,人工智慧研究的重大突破開始不斷湧現,應用領域也開始初現端倪。而這要歸功於大量數據的收集,電腦速度和計算能力的飛速擴張,以及機器學習算法的進步。

人們對人工智慧的認識和期望,也逐漸變得更現實、更科學,大家的注意力,集中在了探索機器學習,在實際生活和商業中的應用場景。

目前,人工智慧已經在製造、服務、零售、醫療健康等行業,開始了一些嘗試性的應用。雖然與科幻小說裡,那些能幹活能思考、能說話的機器人相比差距還不小,但我們已經開始嘗到一些人工智慧的甜頭,比如自動駕駛的汽車、自動診斷疾病的機器人等等。

一些人開始擔心人工智慧,會不會很快在一些領域取代人類,使很多人失業。我個人認為並不需要太擔心。縱觀人類過去幾百年的歷史,機器替代人類的事情已經發生過好幾次了,每次一些工作的消失,都有新的工作隨之誕生。人類智慧的潛力是無窮的,當我們發明出一種新的事物,來代替我們從事的一些相對無趣而辛苦的工作後,我們可以用更多的時間和精力,去發掘我們的智慧,繼續發明出更好的東西為我們服務。

The Disadvantages of Artificial Intelligence in Classroom ...

要想讓這樣的良性循環永遠繼續下去,有一個領域將起到關鍵性作用 —— 教育。隨著人工智慧的發展,人類在社會經濟中的位置也會不斷變化,要讓我們的下一代適應這些變化,並在其中游刃有餘,我們的教育就必須跟上科技的發展,甚至需要比科技的進步更前衛。畢竟,教育的效果是滯後的,孩子們學到的東西,要在幾年甚至十幾年之後才能真正用到。

然而,在過去的一個世紀中,我們的主流教育體系,無論是在西方發達國家,或是飛速前進的發展中國家,都沒有發生過質的變化。不過好消息是,最近十幾年來,教育科技領域,在一大批創業者的推動下,正在經歷著巨大的進步。

這些創業者相信,人工智能不是用來替代人類的,而是用來讓人類更智慧。這些公司從不同的角度運用人工智能,推動著教育的創新,不僅僅使孩子們接受到的教育更人性化、更有趣,而且更個性化、更和科技的發展接軌,為孩子們將來在社會中,發揮自身獨一無二的作用做好準備。

Artificial Intelligence (AI) in Education Market - Industry ...

目前,人工智慧及相關技術,在教育領域的應用主要有以下五個方面:

自適應/個性化學習;
虛擬導師;
教育機器人;
基於編程和機器人的科技教育;
基於虛擬現實/增強現實的場景式教育。


下面我們來看看一些新創公司,是如何在這些領域推動教育革新的。

自適應/個性化學習
每一個人,無論是孩子還是成年人,都有獨特的思維特點和學習方式。比如,有的人喜歡聽別人講述或者和其他人討論,而有的人則更喜歡自己默默地讀書。再比如,有的人喜歡用邏輯和數字來解釋現象,而另一些人則可能習慣用文字和故事來闡釋。

如果用適合自己的方式學習,不僅效率會很高,而且會使學習者保持長時間的興趣。反之,則會學得很慢,甚至導致對學習的厭倦和抵觸。

同時,每個人學習不同的知識和技能的節奏也不同,一旦打破了自然的節奏,學習就會變得枯燥或難以消化。

然而在學校裡幾十人的課堂上,老師只能用一種方法、一個節奏教。要想適應每個孩子的方式和節奏,靠傳統的課堂教學方法是不可能的。

近幾年來,一些新創公司開發出了基於人工智慧的自適應學習系統,幫助學校和老師提供個性化的教學,同時幫助孩子們提高學習效率,激發學習興趣。


什麼是自適應學習呢?簡單地說,就是透過收集和分析學生的學習數據,用人工智慧逐漸勾勒出每個學生的學習方式和特點,然後自動調整教學內容、方式和節奏,使每個孩子都能得到最適合自己的教育。隨著時間的推移,數據累積逐漸增多,人工智慧也就越「聰明」,對學生學習的適應也就越精準,這樣形成良性循環,學生的學習效率越來越高,效果越來越好,學生的信心也隨之增強。

eLearning – Design for Smart Sparrow

位於美國和澳洲的一家名叫「Smart Sparrow」的公司,自2011年成立以來,就致力於為學校和老師開發自適應教學的工具。他們的產品是一款集課程設計、在線上學習、即時反饋、自適應學習、大數據分析、在線上合作學習、智慧輔導等功能於一體的平台。

教師可以使用在線上平台上的工具和內容庫設計課程,教學過程中的每一個環節,都可以加入和學生互動的元素,讓學生透過完成課程中的一些「任務」,來掌握所學的知識。透過這些互動,系統就可以隨時收集學生的學習數據,追蹤學生的學習進度,發現學生學習的瓶頸和困難,從而給予即時反饋和強化。
比如,系統在一些互動練習中,發現一名學生在概念 A 和 B 上有些混淆,於是立即跳出澄清概念的頁面,並指出學生可能沒有理解的要點。學生表示理解了後,會有更多不同形式的互動幫助學生強化理解,直至學生完全理解為止。

同時,老師也可以隨時觀察學生的學習軌跡,調整學習進度。對於學得快的學生,老師可以加入更深的學習內容,或者加快該學生的進度;對於有困難的學生,老師可以給予特別輔導,並適當調整學習內容,讓學生不會感到力不從心。

對於教師來說,這個系統的好處不只是輕鬆為學生提供個性化的教學,而且即時數據和自動分析,給教師提供了大量的資料,使他們對每個學生的瞭解大大加深了。同時,數據可以指導他們不斷改進教學內容,根據班級整體的特點,和每個學生的問題,做出更精準的教學規劃,使教師的教學更有針對性,也節省了大量的寶貴時間。


類似的公司還有很多家,每家切入的角度略有不同,但目的都是一個:讓教育更高效、更有趣、更個性。針對年齡偏小的孩子,一些公司還在自適應學習系統中加入了遊戲化元素,讓原本枯燥的學習變得好玩。

美國的 "DreamBox Learning" 家公司,就是從小學數學課程的遊戲化這個點切入,設計了一個在遊戲中學數學的平台。這個平台根據學生在遊戲中,和平台的互動及練習中的表現,逐漸推進學生的學習,根據學生的進度調整內容和練習,使學生不知不覺中,就學習了所在年級所要求的所有數學課程。

虛擬導師
課外一對一輔導,在很多國家都是一個不小的市場。由於越來越多的父母沒有時間和精力,幫助孩子在學校之外的學習,很多人不得不請家教,或者將孩子送到一對一輔導學校去。


但是這些一對一的真人輔導價格昂貴,同時由於個人差異,找到最適合孩子的老師,也不是一件容易的事情。最近幾年,一些新創業者開始嘗試,為學生提供在線上「虛擬輔導教師」,利用人工智慧幫助孩子學習。

倫敦就有一家這樣的公司,名叫「Whizz Education」。他們的旗艦產品「Maths Whizz」就是一款線上輔導數學的軟體。這家公司設計了一套,和學校進度相吻合的課後學習課程,學生可以在學習的過程中,隨時提出問題,虛擬老師會為學生一步步解答,並且根據學生的反饋調整解答方式,直到學生掌握為止。


同時,系統的家長端為父母提供實時彙報,使他們能夠隨時掌握孩子的學習情況,瞭解學生是否跟得上學校的進度,有哪些困難等等,同時還可以透過線上互動的方式,鼓勵甚至獎勵孩子,使家長對孩子的監督也變得有趣。

虛擬導師其實也是一種自適應學習系統,只不過焦點在學生的課後自學和答疑,而不是課堂教學上。這個領域目前還在早期發展階段,進一步的推動則依賴於一些關鍵技術的發展,如語音語意的辨識,以及數據的進一步採集和分析。虛擬導師也許幾年內,還不能代替真人輔導,但一定會在課後輔導行業中,逐漸佔有一席之地。

Pillar Learning Codi AI Smart Educational Robot for Kids ...

教育機器人
用機器人充當教育者的角色,直接和孩子交流,已經不只屬於科幻小說了。目前,一些新興的新創公司,正在開發可以成為孩子的老師和朋友的機器人。

位於紐約的「Cogni Toys」在 2015 年推出了一款叫「Dino」的機器人,可以直接和孩子對話。這個機器人在聽到孩子的問題之後,可以自動連接網路尋找答案,並且透過和孩子的交流,逐漸學習和瞭解孩子的情緒和個性。

機器人和孩子交流得越多,對孩子的瞭解就越深,和孩子的對話也就越個性化,越貼近孩子的喜好。當然,這些對話都是有嚴格監控的,避免出現誤導孩子的情況。

目前,機器人能夠流暢交流的話題,還是相對有限。不過這款機器人的背後,一直都有強大的團隊在不斷更新優化,相信機器人會變得越來越人性化,真正成為孩子的良師益友。

Primo Toys Cubetto Robot

基於設計程式和機器人的科技教育
我們所在的時代,可以說是電腦、網路、自動化的時代。所以呢,電腦編程、算法設計、機器人,設計這些科技方面的教育,也就變得非常重要了。一些人甚至宣稱,不久的將來不會設計程式就等於文盲。

這種說法未免有些極端,但是毋庸置疑的是,目前主流的學校教育,並沒有把這類科技教育的重要性放的足夠高,一些國家的學校課程體系中,甚至完全沒有電腦程式設計類的課程。

於是一批創業者就來填補這個空白了。既然程式設計這麼重要,而且會越來越重要,這方面的教育就要從娃娃抓起,越早越好。

一家位於倫敦的年輕的公司「Primo Toys」,就決定從3歲的幼兒開始程式設計教育。他們設計了一款名叫「Cubetto」的「木製機器人」。

這款集教育和娛樂為一體的玩具,帶有一個模組拼板,一些地圖,一本故事書,和一些代表不同指令的木製模組。孩子透過故事書中的描述,透過在拼板上組合不同的模組來控制機器人,使其在地圖上遊歷到故事中描述的不同地方。孩子透過自己動手「創造」機器人,在故事中的旅行,在遊戲中學會了動手,並且接受了最早期的程式設計啓蒙教育。

坐落於加拿大的「EZ-Robot」,則把注意力放在了大孩子甚至成人,對機器人的興趣上。他們出售的機器人產品高度模組化,並且配有詳細的教程。無論是學校老師,還是校外教育機構,甚至是學生自己,都可以用他們的產品,作為學習編程和機器人設計的工具。即使是完全沒有程式設計基礎的人,也可以使用產品配套的可視化操作系統,來設計自己想要的機器人。

基於虛擬現實/增強現實的場景式教育
將虛擬現實(VR)和增強現實(AR)運用在教育中,想像空間是不可估量的,益處也是顯而易見的。課堂不再局限於小小的教室、白板和 PPT,而是整個宇宙。很多家公司,包括網路巨頭谷歌和 Facebook,都傾注了不小的精力,研究如何將 VR/AR 應用到教育中。

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位於愛爾蘭的「Immersive VR Education」,就是一家專注於開發 VR/AR 教學內容的公司。他們的旗艦產品之一是「阿波羅 11 號 VR」,用戶只要帶上 VR 眼鏡,就可以「親身」體驗阿波羅 11 號登月的整個過程。不用多解釋,這樣的經歷,一定比老師在課堂上,苦口婆心說幾個小時的效果要好得多。

另一家叫「Alchemy VR」的公司,為了將 VR 場景做得盡可能逼真,選擇和諸如三星、谷歌、索尼、BBC、英國國家自然博物館、澳洲雪梨博物館等多家機構合作,製作 VR 教育內容。這家公司製作的「大堡礁之旅」,就是和 BBC 紀錄片團隊合作的產物,讓全世界各地的學生都有機會,潛入澳洲湛藍的海水,學習珊瑚礁的生態環境。

人工智慧在以上五個教育科技領域的應用,都還處於早期探索的階段,但是潛力都是巨大的。相信透過新創業者們的努力,和教育工作者的支持,人工智慧一定會為教育帶來一輪變革,讓我們的教育更智慧,幫助我們的孩子,做好迎接未來的準備。
作者:胡珉,英國劍橋大學博士、北京大學學士。曾在倫敦創辦高端求職培訓公司,幫助包括劍橋、牛津、倫敦政治經濟學院、帝國理工等英國頂尖高校的畢業生培養職場軟實力。曾任歐洲頂級策略咨詢公司咨詢顧問,為眾多行業的企業高管和投資人,提供策略和投資咨詢服務。


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