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■人物名片 楊臨風(fēng)：洋蔥數(shù)學(xué)聯(lián)合創(chuàng)始人兼CEO。本科畢業(yè)于美國(guó)哈佛大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)專(zhuān)業(yè)，曾就職于波士頓咨詢(xún)公司（BCG）。致力于利用AI技術(shù)實(shí)現(xiàn)個(gè)性化教學(xué)，推動(dòng)優(yōu)質(zhì)教育普惠化。

9月剛開(kāi)學(xué)，在北京中學(xué)數(shù)學(xué)老師胡悅的班上，一位特殊的“老師”也如期到崗。

它有著500多億條數(shù)據(jù)積累、知悉每個(gè)學(xué)生的薄弱之處，甚至比胡悅還要了解學(xué)生。它是AI老師，也被不少學(xué)校稱(chēng)之為人工智能個(gè)性化學(xué)習(xí)系統(tǒng)。

AI老師的存在，顛覆了以往的課堂模式，更讓老師的教學(xué)策略、教學(xué)方法和課堂組織形式發(fā)生變化。

這是以學(xué)生為中心，圍繞著提質(zhì)增效和個(gè)性化教學(xué)開(kāi)展的教學(xué)探索。老師不再唱“獨(dú)角戲”，更加注重與學(xué)生的互動(dòng)，引導(dǎo)學(xué)生自主進(jìn)行探究式學(xué)習(xí)，最大程度實(shí)現(xiàn)教師教學(xué)方式和學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的無(wú)縫對(duì)接。

走到這一步前，距AI概念在1956年的達(dá)特茅斯會(huì)議上被John Mccarthy提出，已六十年有余。但直到人類(lèi)在與AI棋手AlphaGo的對(duì)戰(zhàn)中遺憾敗北，AI的浪潮才算真正掀起。

AI技術(shù)不斷被應(yīng)用在各個(gè)教育場(chǎng)景中，拍照答題、智能批改作業(yè)、制定學(xué)習(xí)計(jì)劃……當(dāng)真人老師與AI老師相遇，人工智能加持下的教與學(xué)，或許，正在為因材施教提供更多可能。

教學(xué)助手“AI老師”

9月5日晚8點(diǎn)，初秋的北京天色漸漸暗了下來(lái)。晚飯過(guò)后，輔導(dǎo)完四年級(jí)女兒的作業(yè)，胡悅伸了伸懶腰，一頭扎進(jìn)書(shū)房。

盤(pán)算著這會(huì)學(xué)生應(yīng)該都做完了預(yù)習(xí)，她便點(diǎn)開(kāi)了手機(jī)上那個(gè)白底藍(lán)圖的“洋蔥頭”圖標(biāo)。果不其然，里面躺著一份完成率100%的關(guān)于“二次函數(shù)的圖像和性質(zhì)”的預(yù)習(xí)情況報(bào)告。

在每一次學(xué)習(xí)新課之前，胡悅會(huì)通過(guò)洋蔥數(shù)學(xué)提前給學(xué)生布置預(yù)習(xí)任務(wù)。預(yù)習(xí)的內(nèi)容包括一節(jié)5-8分鐘的動(dòng)畫(huà)視頻，和3-7道涵蓋相應(yīng)知識(shí)點(diǎn)的習(xí)題，學(xué)生花上15分鐘就能完成。

數(shù)據(jù)背后，是他人所不知曉的“潛臺(tái)詞”。比如，習(xí)題的正確率直接影響課堂教學(xué)的側(cè)重點(diǎn)。“正確率為90%以上的題，是大多數(shù)同學(xué)都能掌握的知識(shí)點(diǎn)，課上不用重點(diǎn)闡釋?zhuān)徽_率在80%到90%之間，要從出題方式、解題方法出發(fā)，去判斷學(xué)生錯(cuò)誤的原因；正確率低于80%，則要警惕，有可能是這個(gè)知識(shí)點(diǎn)不好掌握。”

胡悅向左滑動(dòng)屏幕。一道難度系數(shù)為2（總共五個(gè)難度等級(jí)）的課后習(xí)題，學(xué)生的正確率為79%。為什么出錯(cuò)率這么高？她又仔細(xì)讀了讀題干。“學(xué)生可能是算出來(lái)正負(fù)兩個(gè)數(shù)，但是沒(méi)有看到題干中x＞0的要求。所以，上課的時(shí)候就要給學(xué)生強(qiáng)調(diào)，應(yīng)該注意到自變量的取值范圍，以及這個(gè)取值對(duì)函數(shù)圖像的影響。”

咔嚓一聲，胡悅把這道題截屏，并保存到次日的課件里。而電腦端顯示答錯(cuò)的同學(xué)，也成為了第二天課堂的重點(diǎn)關(guān)照對(duì)象。“通過(guò)數(shù)據(jù)分析，我可以有針對(duì)性地調(diào)整課堂教學(xué)目標(biāo)。一般來(lái)說(shuō)，學(xué)生通過(guò)預(yù)習(xí)已經(jīng)掌握的知識(shí)，基本不再著重講解；一些常出錯(cuò)的問(wèn)題會(huì)在課上集中解決。”

同一節(jié)課不同學(xué)生的接受能力是不同的。在胡悅看來(lái)，AI老師幫助真人老師精準(zhǔn)了解學(xué)情，讓以學(xué)生為主體開(kāi)展分層教學(xué)變得更為可行。“通過(guò)學(xué)生自主進(jìn)行個(gè)性化學(xué)習(xí)，將傳統(tǒng)課堂里的部分內(nèi)容有效前置，省下時(shí)間讓老師設(shè)計(jì)探究性問(wèn)題，學(xué)生以小組形式進(jìn)行自主探究。”

不僅僅是北京中學(xué)，這樣的變革正在多所中小學(xué)的課堂上演。

在人大附中西山學(xué)校數(shù)學(xué)老師郝祥的課上，常常會(huì)見(jiàn)到三五學(xué)生圍坐一起探討的畫(huà)面。2015年9月，學(xué)校初一年級(jí)就開(kāi)始全年級(jí)推進(jìn)和落地洋蔥數(shù)學(xué)的人工智能課堂教學(xué)。在一節(jié)“正方體的展開(kāi)與折疊”課堂教學(xué)演示課上，郝祥用很短的時(shí)間講解知識(shí)點(diǎn)，更多的是學(xué)生圍繞正方體的問(wèn)題動(dòng)手操作并進(jìn)行課堂討論。

洋蔥數(shù)學(xué)聯(lián)合創(chuàng)始人、CEO楊臨風(fēng)認(rèn)為，課堂的重構(gòu)是AI老師為教師賦能的結(jié)果。“原來(lái)老師像一個(gè)乒乓球發(fā)球機(jī)，但老師更該干的事兒是當(dāng)學(xué)生的教練。在旁邊給學(xué)生安排訓(xùn)練任務(wù)、指導(dǎo)策略和鼓勵(lì)。發(fā)球機(jī)的事兒應(yīng)該由AI來(lái)做。”

楊臨風(fēng)的眼里，人工智能是老師的助手，幫老師實(shí)現(xiàn)從“廣播者”到“引導(dǎo)者”的角色轉(zhuǎn)變，帶領(lǐng)學(xué)生走完整個(gè)學(xué)習(xí)過(guò)程，去達(dá)成高階的教育目標(biāo)，如對(duì)知識(shí)的評(píng)價(jià)、分析和創(chuàng)造。而在記憶、理解和應(yīng)用的簡(jiǎn)單層級(jí)上，則通過(guò)人工智能自適應(yīng)學(xué)習(xí)的方式就可以實(shí)現(xiàn)。

一根粉筆解決不了的問(wèn)題

近年來(lái)，如何運(yùn)用信息技術(shù)服務(wù)于教育，解決分層教學(xué)等實(shí)際問(wèn)題已成為教育改革的重要話(huà)題。

2017年國(guó)務(wù)院下發(fā)《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》，明確利用智能技術(shù)建立以學(xué)習(xí)者為中心的教育環(huán)境，推動(dòng)人工智能在教學(xué)、管理、資源建設(shè)等全流程應(yīng)用；構(gòu)建包含智能學(xué)習(xí)、交互式學(xué)習(xí)的新型教育體系。

時(shí)隔一年，教育部印發(fā)《關(guān)于實(shí)施卓越教師培養(yǎng)計(jì)劃2.0的意見(jiàn)》，提出通過(guò)深化信息技術(shù)助推教育教學(xué)改革，推動(dòng)人工智能、智慧學(xué)習(xí)環(huán)境等新技術(shù)與教師教育課程全方位融合，充分利用虛擬現(xiàn)實(shí)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)和混合現(xiàn)實(shí)等，建設(shè)開(kāi)發(fā)一批交互性、情境化的教師教育課程資源。

彼時(shí)，包括十一學(xué)校、人大附中西山學(xué)校、北京中學(xué)等在內(nèi)的學(xué)校早已在教育信息化的探索路上走了很遠(yuǎn)。如果不是因?yàn)檠笫[數(shù)學(xué)，胡悅此時(shí)可能還在深埋書(shū)海，找例題、編教案，為每周自制的兩節(jié)錄播微課忙得焦頭爛額。

錄課的初衷是通過(guò)隨時(shí)隨地可播放的視頻，為一部分學(xué)生在課上不能及時(shí)消化的學(xué)生“開(kāi)小灶”。但問(wèn)題又接踵而至：“學(xué)生看完視頻后，他們的掌握情況如何” 、“抽象的數(shù)學(xué)概念怎么能三言?xún)烧Z(yǔ)說(shuō)清楚”、“錄制的視頻學(xué)生不愛(ài)看怎么辦”……

而想要實(shí)現(xiàn)以學(xué)生為主體的個(gè)性化課堂，除了電子白板、平板電腦等信息化硬件，以及教學(xué)課件等軟件資源，背后還需要海量大數(shù)據(jù)、算法、計(jì)算能力作為支撐。

“信息技術(shù)跟學(xué)科教學(xué)的融合是很復(fù)雜的事。涉及教學(xué)理念、教學(xué)形式、教學(xué)法、人工智能應(yīng)用；涉及師生關(guān)系的改變，甚至課堂流程的重構(gòu)。”楊臨風(fēng)認(rèn)為，AI老師更像一個(gè)系統(tǒng)，把學(xué)習(xí)過(guò)程的感知、認(rèn)知和行動(dòng)環(huán)節(jié)串聯(lián)成閉環(huán)，才能真正發(fā)揮價(jià)值。

以數(shù)學(xué)為例，升入高年級(jí)，數(shù)學(xué)課上開(kāi)始出現(xiàn)抽象概念：變量與常量、二次函數(shù)、有理數(shù)等，很難用板書(shū)或口頭的方式說(shuō)清楚，而將抽象概念可視化正是AI老師所擅長(zhǎng)的地方。北京中學(xué)校長(zhǎng)夏青峰曾在公開(kāi)場(chǎng)合表示，“洋蔥數(shù)學(xué)的AI老師幫助真人老師解決了在傳統(tǒng)課堂里，一根粉筆解決不了的問(wèn)題。”

在七年級(jí)數(shù)學(xué)開(kāi)篇講的常量與變量一課中，就曾讓不少學(xué)生看得云里霧里——常量反映事物相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)的量；變量反映事物運(yùn)動(dòng)變化狀態(tài)的量。但看完洋蔥數(shù)學(xué)“西瓜通過(guò)黑盒子會(huì)變成西瓜汁”這個(gè)例子，再理解變量與常量的關(guān)系，一下子變得輕松許多。

只解決這些還不夠。楊臨風(fēng)表示，人工智能個(gè)性化學(xué)習(xí)系統(tǒng)需要具有清晰的底層設(shè)計(jì)邏輯，能讓學(xué)生按個(gè)人節(jié)奏往前走，而且在走的過(guò)程中，能夠真的實(shí)現(xiàn)學(xué)生對(duì)知識(shí)的深入理解和運(yùn)用，最后起到學(xué)習(xí)效果。

在視頻學(xué)習(xí)中，學(xué)生看到哪里，在哪里停頓了，應(yīng)該如何進(jìn)行下一步思考，這個(gè)是靠AI老師進(jìn)行引導(dǎo)。“AI老師能找到孩子的能力邊界，并稍做突破，讓學(xué)習(xí)既不會(huì)感到枯燥，又覺(jué)得有挑戰(zhàn)性。”楊臨風(fēng)說(shuō)。

此外，學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程可以在學(xué)校和家庭同時(shí)進(jìn)行。“當(dāng)課堂內(nèi)外的所有數(shù)據(jù)都可以被采集，最后又回流到學(xué)生本身，這樣就能把老師的’教’和學(xué)生的’學(xué)’有機(jī)結(jié)合在一起，形成學(xué)校和家庭場(chǎng)景的學(xué)習(xí)閉環(huán)，課內(nèi)和課外學(xué)習(xí)將有機(jī)會(huì)整合在一起。”8月底，楊臨風(fēng)在2019世界人工智能大會(huì)上發(fā)表演講時(shí)表示。

推開(kāi)教育普惠大門(mén)

今年8月底，在世界人工智能大會(huì)的教育科技主題論壇上，楊臨風(fēng)在演講的末尾又一次強(qiáng)調(diào)，希望真正發(fā)揮人工智能在教育中應(yīng)有的價(jià)值和作用，讓教育生態(tài)變得更好，讓優(yōu)質(zhì)教育變得更加普惠。

十多年前，還在哈佛讀計(jì)算機(jī)的楊臨風(fēng)曾組織同學(xué)去到北京蒲公英中學(xué)支教。畢業(yè)后，他又與曾在杜克大學(xué)攻讀生物和教育學(xué)的好友朱若辰等人一頭扎進(jìn)農(nóng)村做教育公益。期間，他和團(tuán)隊(duì)深入研究教育心理學(xué)、認(rèn)知科學(xué)的理論，不斷與學(xué)生、學(xué)校、教師接觸交流，從各方面理解教育生態(tài)，并在后來(lái)嘗試融進(jìn)教研和產(chǎn)品設(shè)計(jì)。

這段經(jīng)歷讓楊臨風(fēng)堅(jiān)定了做事情的初心——通過(guò)科技改變城鄉(xiāng)之間的教育差異。“公益也好，商業(yè)公司也好，社會(huì)企業(yè)也好，這都不是我們的目的。而是正好反過(guò)來(lái)，我們做教育，是想讓優(yōu)質(zhì)的教育資源普惠化。”

一根網(wǎng)線(xiàn)、一部手機(jī)、一臺(tái)電腦……在2500公里外的大栗小學(xué)，洋蔥數(shù)學(xué)的AI老師為這所位于云南富源縣營(yíng)上鎮(zhèn)的鄉(xiāng)村小學(xué)打開(kāi)通往優(yōu)質(zhì)教育的大門(mén)。

“學(xué)生們過(guò)去最“怕”的數(shù)學(xué)，成了最喜歡的課。因?yàn)橛辛薃I，我為他們每個(gè)人布置的個(gè)性化學(xué)習(xí)任務(wù)，讓他們根據(jù)自己的水平拾級(jí)而上，不僅提升了數(shù)學(xué)能力，還讓孩子們重拾學(xué)習(xí)的自信。”大栗小學(xué)校長(zhǎng)李云躍說(shuō)道。人工智能這樣高大上的名詞，對(duì)于李云躍來(lái)說(shuō)，如今早已稀松平常。

AI老師改變了鄉(xiāng)村教育的困境，這是互聯(lián)網(wǎng)最大的奇跡。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，過(guò)去五年時(shí)間里，通過(guò)與友成基金會(huì)等公益機(jī)構(gòu)合作，洋蔥所有的教學(xué)資源和技術(shù)平臺(tái)無(wú)償?shù)亻_(kāi)放給國(guó)家級(jí)貧困縣的鄉(xiāng)村教師，目前已經(jīng)有超過(guò)3000所學(xué)校的4萬(wàn)多名鄉(xiāng)村教師從中受益。

當(dāng)真人老師與AI老師相遇，“教“的部分由AI大腦來(lái)完成，老師就可以把更多精力放在“育”上，比如探究性思維、自主學(xué)習(xí)能力、積極樂(lè)觀的人生態(tài)度。

正如李云躍所說(shuō)，即便自己的學(xué)生不能個(gè)個(gè)考上大學(xué)，但也希望他們?nèi)蘸螅?ldquo;不管在建筑工地上，還是在鄉(xiāng)村田野里工作，都能找到適合他們自己發(fā)展的道路，釋放自己的潛能，以健康向上的心態(tài)自信享受屬于他們的人生。哪怕是在田地耕田，都可以放聲歌唱帕瓦羅蒂《我的太陽(yáng)》。”

【教師節(jié)感言】

教師是目光長(zhǎng)遠(yuǎn)的擺渡人，用智慧啟迪學(xué)生，將他們渡到夢(mèng)想的彼岸。越是光輝的職業(yè)，就越需要強(qiáng)大的后援，洋蔥數(shù)學(xué)希望用人工智能助推教師的專(zhuān)業(yè)發(fā)展，為學(xué)校的教育現(xiàn)代化添磚加瓦，成為教師和學(xué)校的堅(jiān)強(qiáng)支撐。——楊臨風(fēng)