原标题：杨临风：重构教学流程AI辅助教师个性化教学

　　经国务院批准，由国家发展改革委、科技部、工业和信息化部、国家互联网信息办公室、中国科学院、中国工程院等部委与上海市政府共同举办的 2019 世界人工智能大会，于 8 月 29-31 日在沪召开。

　　杨临风在演讲中表示：" 人工智能自适应学习正引领学校和家庭的教育变革。通过数字化互动课程重构师生关系，支持学生随时自主学习和赋能教师个性化教学。在此基础上，利用人工智能实时采集和分析学习行为数据，能够大幅提升师生教与学的效率和效果。"

　　核心观点：

　　打破时空限制，AI 赋能学生自适应学习；

　　重构教学流程，AI 辅助教师个性化教学；

　　连接学校和家庭场景，构建 AI 学习闭环；

　　AI 让优质教育普惠，促进教育均衡发展。

　　以下是他的演讲实录，亿欧教育略作删减：

　　今天是本届世界人工智能大会的最后一天。过去两天，大家听了很多教育和人工智能的发展结合，不管是行业报告、权威发布或是专家点评，我们都会发现，人工智能毫无疑问已经对各行各业产生了极其深刻的变革。

　　但是在现阶段，人工智能在教育领域的应用，还更多停留在辅助阶段，还没有深入到学校的课堂教学环节，学生的学习过程和师生的日常互动中。

　　对于以上的观察，我先讲三个现象供大家思考：

　　今天，大部分学校里的大部分教师和学生，都已经能够将数字化技术、科技化手段用于教学和学习，但是，老师和学生之间没有明显的角色变化，学生依然在被动接受，不太愿意听讲。

　　其次，学校内外其实是两个边界鲜明的教育生态。学校和家庭的教育场景并没有打通，学生在课内接受老师教学，在课外接受辅导班培训。学生其实是在 " 双轨制 " 学习，所以现在很多孩子的学习负担很重。因为他们在学校里学完一遍的东西，在辅导机构里又要学一遍，并没有同步。

　　此外，虽然人工智能和互联网技术理论上能够大幅降低优质教育的价格，但在今天高品质的培训费用依然很高，优质教育的价格并没有因为技术的普及而显著降低。

　　以上这三个现象说明，尽管人工智能在教育领域中取得了蓬勃的发展，但距离真正触及到教育的本质，还需要时间。

　　如何才能让教育中的人工智能发挥效用？过去五年多的实践让我们坚信，人工智能自适应学习能够真正帮助学生实现自主学习。

　　这里的自主学习不是说完全不需要老师，而是说教师的角色要发生转变，不是说要建立新的教育生态，而是说要用能够吸引学生兴趣、带动学生注意力、让学生能按个人节奏往前走的学习方式，而且在走的过程中，能够真的实现学生对知识的深入理解和运用，最后起到学习效果。

　　人工智能对于老师则更多是要实现角色的转变，从广播者成为引导者，带领学生走完整个学习过程，包括带领学生研究高级的认知和思维目标，比如对知识的评价、分析和创造。在记忆、理解和应用的简单层级上，很多都是可以通过人工智能自适应学习的方式实现的。

　　洋葱数学在过去几年里，我们一直致力于这个方向的研究和探索，首先把中小学阶段的数学和物理学科的知识进行重构和拆解，到现在已经扩展到了语文、英语和化学的多学科领域。

　　对于凭借人工智能来实现自适应学习，我们首先会思考什么样的教学过程更加适合学生自主学习，自主消化。把所有的知识、资源积累起来后，用系统的方式串在一起。再把教学过程产品化，从学习、练习、测评、反馈、到预测学生未来的学习情况，最后用人工智能向学生推荐需要的知识，给学生动态规划个性化的学习路径。

　　这样对完整的学习过程构建人工智能闭环的产品，是洋葱数学过去这些年一直在探索和实践的方向。这样的产品不仅仅能够帮助学生从零到一把知识学懂，当学生学完一段时间后，还可以通过数据的收集和采集掌握到学习行为数据，为每个学生规划如何学习、复习以及如何更进一步。

　　当有了这样的人工智能个性化的学习产品后，我们发现教师的课堂教学和组织形式也在发生变化。以郑州市第八中学的宋冬云老师为例。

　　在课前，她会给学生布置个性化的自主学习任务，让每个学生根据自己情况完成学习。当学生带着一定的学习思考走进课堂时，老师可以通过数据将学生按学情分组，对每个组布置不同的任务，鼓励学生相互帮助的探究式学习。

　　宋老师通过投影仪、平板将学习数据推送给对应的每个学生，不仅能够分享全班的学习情况，构建小组学习氛围，还能够持续根据分组情况，给学生更多的学习挑战。

　　课后，洋葱数学的人工智能引擎会自动结合学生的掌握情况、学习特点和个人数据，给每个学生推送不一样的课后任务，从而实现个性化的查缺补漏，对知识进行巩固。

　　这样的学习方式，学生从对知识完全陌生到精熟掌握的全过程都在线上完成。因此，所有的学习行为数据都会被机器记录下来。小到学生看视频的时候有没有暂停或拖拽，大到学生完成互动问题时的策略等，这些多维度数据结合在一起可以生成学生的知识图谱，反映出每个学生的个性化学习情况。

　　在知识图谱的辅助下，老师可以了解班级里学生对每个知识点的掌握情况，从而有的放矢地规划下一节课应该重点讲什么，因为在课堂上，每个学生的自主学习模式也会存在不同。郑州八中是河南省重点学校，并且学校的人工智能个性化教学水平非常高。

　　我们再来看看宁夏银川八中为代表的农村学校课堂，在这些薄弱学校中洋葱数学同样深受认可。利用学校的计算机机房，老师同样可以完成个性化的教学。在人工智能的支持下，每个学生在 45 分钟内完成的学习任务截然不同，这些任务不需要老师一个个手动布置，而是机器根据学生的学情，自动为他们进行推送、规划和整理。

　　在银川八中的课堂里，老师更多情况下是辅助学生学习的角色。这样的辅助非常关键，因为老师作为 " 导演 " 在统筹学生的所有学习环节。学生首先进行分组式自主学习，遇到问题先在同学之间互助解决。

　　老师在教室里巡查，帮助那些真正遇到较大困难的小组，对他们进行点拨。因为人工智能释放出了老师的教学时间，老师得以最大化地帮助学生习得解决问题的方法。现在的学校基本上都有微机房，这样即便是在农村，学生不需要额外花钱买设备，就能实现个性化的自主学习。

　　洋葱数学花了五年多的时间，把初高中的数学和物理知识体系进行了精细拆解，以积累的超过 500 亿条的多维度学习数据，结合深度学习等算法训练出人工智能学习引擎。智能化的学习引擎可以记录下来学生的所有行为，并且可以 7 × 24 小时不断地自动更新，以及及时反馈给学生学习水平是在提升还是在下降，以及下一步应该如何应对。

　　因此，我们才构建了人工智能的学习闭环，从感知、认知到行动。机器对学习数据的精准感知，能够真正反映出学生的学习水平。在有了数据的基础上，机器通过智能分析进行有价值的预测，得出合理、精准的认知和判断。依靠这样的判断，机器会自动抓取相应的学习内容推送给学生，从而让学习成为真正的闭环。

　　我们认为，只有把学习过程的感知、认知和行动环节串联成闭环，才能真正实现人工智能自适应学习。

　　同样，学生的学习过程可以在学校和家庭同时进行，当课堂内外的所有数据都可以被采集，最后又回流到学生本身，这样就能把老师的 " 教 " 和学生的 " 学 " 有机结合在一起，形成学校和家庭场景的学习闭环，课内和课外学习将有机会整合在一起。

　　在这样的闭环内，老师可以个性化地教，学生可以个性化地学，并且时间、空间相对来讲比较灵活。这里面有很多关键点，比如说技术要围绕学生的认知规律来设计，所有环节必须要形成互动，所有的学习过程在线上百分之百人机交互。注意是没有人参与和干预的，否则数据没有办法及时收集，收集以后也不能指导行动。

　　洋葱数学这些年在人工智能自适应学习上取得了令人鼓舞的成果。比如说，很多老师在学校里把班级分成平行班和提升班，对洋葱数学的效果进行长期实验追踪。他们发现，几学期下来后成绩对比会非常明显。

　　很多班级在对比过程中，通过一两个学期的观察，使用洋葱数学的班级平均分能比不使用的班级竟然能高出 20 分。更重要的是学生的学习效率大幅度提升，因为学生在学习过程中完全自主参与和自主思考，所以他们的参与度很高，进入高效学习状态的速度很快和有效学习的时间更长。

　　学生和老师利用洋葱数学，在每一个知识点上的学习时间都比传统课堂要极大地缩短，我们统计过，初中三年的内容在课上课下大概有 600 课时，在洋葱只需要 80 个小时。

　　由于洋葱深受学生和老师喜爱，师生都觉得非常有趣和有用。因此，洋葱数学在周末要比周中的用户活跃度高，假期比学期的活跃度高，这些都很好地说明了学生其实能够很好地自主学习。

　　迄今为止，洋葱数学自主研发了超过 2200 节的数字化互动课程，涵盖了中小学阶段的数学、物理、化学、英语、语文，所有学科全是百分之百人机交互的。截止目前，洋葱数学已经在全国积累了 2700 万注册学生用户和超过 80 万的教师用户，基本上遍布了全国的每个角落，覆盖超过 18 万所中小学校。此外，洋葱的课程累计学习时长已经超过了 21 亿分钟，累计的练习次数超过了 10 亿次。

　　我们的用户分布非常符合互联网理念，一二线城市和三四五线以下地区的用户数分别是 35% 和 65%。需要特别说明一下的是，并不是洋葱在一二线城市的用户少，事实上在全国学生人口的分布数据中，一二线和三四线人数的比例就是这样。

　　当然，更重要的一点是我们让优质教育变得普惠。大家知道，在一二线城市报一个学科培训班，一年至少要花一万元。但如果付费购买洋葱的课程，每学科一学年只需要 488 元，我们极大程度降低了优质教育的价格和学习门槛。

　　除此之外，我们还发起了洋葱助教行动的公益项目。过去五年时间里，我们免费把洋葱所有的教学资源和平台无偿地开放给国家级贫困县的乡村教师，目前已经有超过 3000 所学校的 40000 多名乡村教师从中受益。内蒙古和林格尔县第二中学的乡村教师葛丽，在她的班级里，大部分学生是 " 农民工二代 "，通过洋葱助教行动的公益支持，这个班级用了很短的时间，把平均分变成了年级第一，并且超过年级平均分将近 30 分。

　　今年是洋葱数学成立的第六年，尽管教育领域这些年变化很大，但我们的方向从未改变。我们非常坚定地相信，人工智能自适应学习一定能够对教育生态产生很大变化。

　　但在这个过程中还有很长的路要走，在此我也希望有机会和各位专家、老师、同行们多多沟通和交流。希望我们所有人共同努力让教育生态变的更好，让优质教育变的更加普惠，真正发挥出人工智能在教育中应有的价值和作用。