大学用AI助手课堂点名？在“给人类上课”方面，AI能做的还不止这些

    【CPS中安网 cps.com.cn】 近日，杭州电子科技大学的辅导员智能语音助手“小AI”火了。这款人工智能助手系统能在上课时帮助老师点名并催促旷课同学到堂学习。此事一出，不少网友纷纷调侃“幸好毕业得早”、“明年会不会招生困难”等。

　　大学用AI助手课堂点名？在“给人类上课”方面，AI能做的还不止这些

　　其实，除了这款“小AI”以外，国内外很多校园中也有着各种人工智能应用。

　　智能教学笔

　　成都市棕北中学的教学方式也融入了人工智能元素。一支看似普通的圆珠笔，搭配上一套软件和大数据处理中心，就组成了数学研究人工智能机器人。

　　据报道，学生使用这种智能笔答题，就相当于一个老师站在学生后面，看他的解题过程，并对他作出指导和建议。

　　该学校还引进了试卷、作业评测系统，老师们通过技术就能从繁杂的劳动中解放出来。在人工智能技术的帮助下，每个学生的学业数据都能得到追踪，学生的错题可以得到分析，针对缺漏的知识板块，电脑还可以给出相应的变式练习。

　　智能课堂管理

　　杭州某中学将一款名为“智慧课堂行为管理系统”的科技应用于课堂教学。据了解该系统可实现无感“刷脸”考勤，同时通过摄像头，还可对课堂上学生的行为进行统计分析，并对异常行为实时反馈。

　　校方负责人介绍，该系统每隔30秒会进行一次扫描，针对学生们阅读、举手、书写、起立、听讲、趴桌子等6种行为，再结合面部表情是高兴、伤心，还是愤怒、反感，分析出学生们在课堂上的状态。

　　据报道，该校副校长表示，该系统既可以帮助跟踪学生出勤情况，也可以帮助教师改进教学方法，优化课堂，最大限度地提高学生参与度。

　　“所采集的只是学生行为状态信息，进而转换成代码进行分析，而不是课堂录像，不涉及学生们的隐私。”该校副校长在接受记者采访时表示。

　　北京市第十九中学目前也正在和清华大学教育研究院联合进行实验研究，通过测量学生上课时候身体反馈的实时数据，对学生的学习情况进行观察。

　　北京十九中校长高新桥介绍，学校是在学生和家长知情同意的情况下进行的实验。从上学期开始，学校已经进行了2个环节的实验，上课时老师和学生同时都戴着头环和腕表，进而测量数据。

　　“从学校的角度，是想关注学生的学习心理，目的是提高学生学习的效能和品质，不断影响学生的学习态度。从教师层面来讲，希望老师们根据实验反馈，进行有效的、活泼的教学活动设计与实施，提高课堂效率。”

　　智能教学内容

　　“智能内容”的创造，从教科书的数字化指南到可定制的学习数字界面，正在从小学到大学再到企业环境的各个层次推出。

　　Content Technologies是一家专注于业务流程自动化和智能教学设计的人工智能开发公司，为中学及以上教育领域创造了一套智能内容服务。

　　例如，Cram101使用人工智能帮助传播和分解教科书内容，使之成为可消化的“智能”学习指南，其中包括章节总结、对错和多项选择题练习测试，以及教学用的抽认卡。

　　JustTheFacts101也有类似的目的，但更加精简——高亮显示并创建文本和特定于章节的摘要，然后将这些内容存档到一个数字集合中，并在Amazon上提供。

　　智能辅导系统

　　自20世纪70年代和80年代以来，开发能够提供个性化辅导、针对性反馈等要素的一对一辅导系统一直是人工智能研究人员梦寐以求的目标。

　　智能辅导系统(ITS)与早期的同类系统相比已经取得了很大的进步。有证据表明，对于许多学生来说，该系统的表现即使不比单个人类导师更好，至少也和他们一样好。

　　例如，Carnegie Learning的“Mika”软件使用认知科学和人工智能技术，为接受过高等教育的学生提供个性化辅导和实时反馈，尤其是那些原本需要补习课程的大一新生。Carnegie指出，这种补习的成本，如每年花费大学67亿美元，而数学课程的成功率只有33%。

　　它为学生提供了更方便、更灵活、更个性化的持续学习模式。

　　Pearson与伦敦大学学院知识实验室(Knowledge Lab)合作指出，如今基于模型的自适应系统也变得越来越透明，这使得教育者能够理解系统如何做出下一步决策，并为课堂教学提供更有效的工具。

　　例如，iTalk2Learn system16，一个由卡内基梅隆大学系统设计并测试的系统，用来评估它对年轻学生学习分数的影响。它应用了一个学习者模型，该模型明确地包含了个人的数学知识、认知需求、情绪状态、接收到的反馈以及学生的反应等信息。

　　AI批改作业

　　《南华早报》(SCMP)的一份报告称，四分之一的中国学校正在试验用电脑软件给学生的作文打分。据称，这款机器学习软件已经开发了近十年，使用了深度学习算法不断学习并提高其理解和评估学生工作的能力。

　　据估计，目前有6万所学校正在测试这项技术，据报道，该软件与人工评估的拟合度高达92%。一位参与该项目的研究人员对《南华早报》说:"系统一直在不断进化，并且越来越复杂，我们现在也不确定它在想啥，以及它是怎么做出判断的。"

　　虚拟向导/导师

　　虽然在教育领域似乎没有人渴望虚拟形象来取代人类教育者，但创建用于各种教育和治疗环境的虚拟向导和督促者的想法是一个很有发展前景的领域。

　　虽然还没有成为现实，但这个领域的最终目标是创造出虚拟的类人角色，这些角色能够以一种自然的方式思考、行动、反应和互动，对语言和非语言交流做出反应和使用。

　　南加州大学(USC)创新技术研究所是创建智能虚拟环境和应用的先驱，它利用人工智能、3d游戏和计算机动画来开发真实的虚拟角色和逼真的社会互动。

　　南加州大学的研究人员在该领域有许多正在进行的项目，预示着未来20年的应用。

　　例如，Captivating Virtual Instruction for Training (CVIT)是一种分布式学习策略，旨在将实时课堂方法与最适合远程学习和培训项目的虚拟技术(包括虚拟主持人、增强现实、智能导师等)集成在一起。

　　访问USC的创新技术原型页面是很值得的，能够探索他们目前正在开发的许多其他项目，从陆军领导人的沉浸式培训咨询到终生学习的个人助理(PAL3)。

　　据《纽约时报》报道，Thinkster Math也是一款融合了真实数学课程和个性化教学风格的辅导应用程序，是“提供不寻常的人性化体验的数学应用程序”。

　　该应用程序会为每位学生指派一名虚拟导师，在iPad屏幕上一步一步地观察他们的心理过程。

　　首先，Thinkster Math向用户展示了与他们的技能相适应的不同问题。当学生写出他们是如何得出答案的时候，应用程序会分析他们的书面作业，以确定他们在解决问题的一个重要步骤中哪里出了错或误解了。

　　Thinkster Math通过为陷入困境的学生提供视频帮助和即时的个性化反馈，改善了每个学生的逻辑过程。

　　个性化教科书

　　通用教科书只适用于那些外表、思维、解决问题和处理信息都一样的学生。

　　Content Technologies(CTI)是一家利用深度学习来创建适合特定课程和学生需求的定制教材的人工智能公司。

　　教师将教学大纲导入CTI引擎。然后CTI机器掌握内容，并使用算法创建基于核心概念的个性化教科书和课程。

　　目前许多课堂并不会从头到尾地阅读课本，并充分利用课本上的练习和课堂作业。

　　CTI希望填补这一教学上的空白，帮助出版商为每一位学习者量身定做有效的教材。

　　虚拟教育社区

　　Brainly是一个面向课堂提问的社交媒体网站。

　　使用机器学习算法来过滤垃圾邮件，Brainly允许用户提出家庭作业问题，并自动接收来自同学的经过验证的答案。

　　该网站甚至帮助学生合作，自己想出正确的答案。

　　如果有一个能够管理课堂的学生，他/她可以提供一个又一个的答案，并努力成为一个Brainly社区主持人。

　　Brainly拥有各类学校课程的专家，致力于创造一个个性化的类似于教室的社区。

　　教学云平台

　　其他公司也正在创建智能数字内容平台，包括内容交付、练习、实时反馈和评估。

　　例如，Netex Learning允许教育者跨设备设计数字课程和内容，集成视频和音频等多用能媒体，以及自我或在线讲师评估。

　　该网站甚至帮助最不懂技术的教育者将音频、视频和自我评估等互动元素纳入他们的数字课程计划，所有这些都在一个个性化的学习云平台中。

　　有了Netex，教师可以创建定制的学生资料，发布在任何数字平台上，同时提供视频会议、数字讨论、个性化作业和学习分析工具，显示每个学生个人成长的可视化图表。

　　教育机器人市场持续稳定增长

　　教育很大程度上一直是由人与人之间的互动来进行的，而目前的人工智能技术在响应性、适应性和理解人类等必要的类人属性上发展较慢。

　　然而，在许多领域，人工智能的内在优势有助于填补学习和教学方面的高需求空白。

　　AI实时分析大量数据(例如一个学生一年内在特定课程上的表现)并自动提供新内容、指定学习参数的能力，可以满足学生对针对性练习和反馈的持续性需要，也可以让老师更好地了解学生的表现和安排更有效的个性化学习计划。

　　虽然人类教师仍然无可替代，但人工智能和智慧教育技术能在许多教师超负荷工作、资金不足的学校里派上用场。

　　越来越多的人开始同意这样一种观点：在管理学生学业和社交能力的不同方面，需要人工智能和人类的共同参与。

　　据前瞻产业研究院发布的《中国教育机器人行业发展前景预测与投资规划分析报告》数据显示，2017年中国教育机器人市场规模为6.1亿元，同比增长21.1%，随着国家政策大力扶持人工智能中小学落地，预计中国教育机器人市场将持续稳定增长，预计2018年中国教育机器人市场规模将达到7.6亿元，增长率为25.8%。

　　当前，教育机器人作为一个新兴领域在实践应用中存在课程管理平台、相对应的学习内容和师资缺乏等诸多困难，但是随着教育机器人市场需求的日益增加，其发展前景是非常广阔和乐观的。预计2020年机器人技术市场在全球范围内预计将达到827亿美元，基于全球教育和机器人的相关市场调查报告及相似产品的发展历程预测未来5年(2016～2021年)全球教育机器人的市场规模将达111亿美金。