这只是人工智能在教育领域的小试牛刀。虽然有专家预测在未来十年内不会看到人形机器人替代教师进入课堂,不过地平线报告2016年基础教育版和2107年高等教育版都预测未来五年内人工智能将会在教育行业普及。
教育行业已有的人工智能研究和应用
Woolf等人在2013年提出了人工智能在教育领域应努力解决“五大挑战”:①为每一个学习者提供虚拟导师:无处不在地支持用户建模、社会仿真和知识表达的整合。②解决21世纪技能:协助学习者自我定位、自我評估、团队合作等。③交互数据分析:对个人学习、社会环境、学习环境、个人兴趣等大量数据的汇集。④为全球课堂提供机会:增加全球教室的互联性与可访问性。⑤终身学习技术:让学习走出课堂,进入社会。
这些研究,基本上使用到了人工智能的每一项技术——自然语言处理、不确定性推理、规划、认知模型、案例推理、机器学习等。“智能导师系统”就是基于这些研究和技术而开发的人工智能教育应用。类似的成熟产品包括Tabtor(hellothinkster.com)、CarnegieLearning(carnegielearning.com)和FrontRow(frontrowed.com)。2014年,加拿大西蒙弗雷泽大学的一项试验发现用智能导师系统的学习者比使用其他教学方法的学习者获得的成绩更高。
人工智能在教育行业的新发展
1.人工智能批改作业
目前,人工智能批改作业已经相当接近真人教师了,除了选择题、填空题外,作文的批改能力已经大幅提高。美国斯坦福大学已经成功开发出一种机器学习程序,能够批改8~10年级的作文。随着图像识别能力的大幅提高,手写答案的识别也接近可能。就连占有美国标准化考试60%市场份额的全球最大教育企业——培生公司也认为,人工智能已经可以出现在教室并提供足够可信的评估。据培生公司近期的报告IntelligenceUnleashed推测,人工智能软件所具有的广泛的、定制的反馈能够最终淘汰传统测试。
2.人工智能实现一对一辅导
自适应学习软件已经能为学生提供个性化学习支撑。据2011年VanLehn的一项研究发现,人工智能在某些特定主题和方法上比未经训练的导师更具有效性。进一步的研究发现,人工智能导师能在学生出错的具体步骤上给予实时干预,而不是就整个问题的答案给予反馈(Corbett&Anderson,2001;Shute,2008)。
自适应学习在拉美地区正在兴起。AndréUrani市政学校的学生使用人工智能软件Geekie观看在线课程(视频和练习)。Geekie为学生提供每一步的实时反馈,并随着学习的进展来传授更为精细的课程内容。
早在1984年,本杰明·布卢姆的研究就提出一对一辅导能带来更好的学习效果。而人工智能技术可以模拟一对一辅导,以更好地跟踪、适应和支持个体学习者。这将是人工智能在教育中更高层次的个性化学习应用。例如,比尔·盖茨看好的人工智能聊天机器人或个人虚拟导师,能在学生面临挑战时提供强有力的支持,随时随地回答学生的提问;还可以为学生订制学习方案和规划职业发展路径,并引导学生走向成功。更重要的是,人工智能可以匹配聊天机器人或虚拟导师的面孔和声音来满足学生个人喜好。对比网页界面的自适应学习系统,这才是真正做到了一人一导师。
4.人工智能改进数字出版
教科书等课程材料并非总是完美,传统印刷出版让课程的修订变得过于缓慢。这不仅是生产工艺的问题,更主要的是纸质课程材料无法快速获取使用者的反饋来识别缺陷所在。而数字化出版在人工智能的支撑下能彻底改变这一现状。
人工智能可帮助使用者快速识别课程缺陷。大规模网络开放课程Coursera的提供者已经将这一想法付诸实践。当发现大量学生的作业提交了错误的答案时,系统会提示课程材料的缺陷,进而有助于弥补课程的不足。
另一项人工智能在数字化出版的应用是自动化组织和编写教材。这是基于深度学习系统能模仿人类的行为进行读和写。ScottR.Parfitt博士的内容技术公司CTI就依据这项技术帮助教师定制教科书——教师导入教学大纲,CTI的人工智能引擎能自动填充教科书的核心内容。
随着自然用户界面和自然语言处理在人工智能领域的成熟应用,课程材料的数字化出版也会有更新的形态——不再局限于书本或网页的形式,聊天机器人和虚拟导师将成为内容表达的更好的方式。
5.人工智能作为学生
多年的研究表明,教会别人才是更好的学习,即learning-by-teaching。美国斯坦福大学教育学教授DanielSchwartz正基于这一理念来开发新的人工智能产品。他联合了多个领域的专家一起开发了人工智能应用——贝蒂的大脑(Betty’sBrain),让学生来教贝蒂学习生物知识。试点研究发现,使用这一方法来学习的学生比其他学生成绩更好,且在科学推理上也更胜一筹。
另外,人工智能还推动其他教育方法和技术更好实现。如让虚拟现实学习环境更具沉浸感;给学生带来更多动手实践的机会;提供基于丰富学习分析的仿真和游戏化学习场景等。
“新增专业弥补了我省有关专业的布点空白,进一步优化了专业结构。”省教育厅高教处副处长王国银介绍,此次省属高校新增专业主要围绕数字经济“一号工程”、战略性新兴产业、高新技术产业和万亿产业开设,这些专业瞄准国家战略需要和社会经济发展急需,进行创新型、复合型、应用型人才储备。
夯实基础
新文科、新农科未来可期
作为近年来高等教育中最时髦的词汇之一,新工科对于考生和家长来说已经不陌生了,但如果说起新文科、新农科,很多人可能就要打个问号。
去年10月,教育部等部门决定实施“六卓越一拔尖”计划2.0,在基础学科拔尖学生培养计划中,首次增加了心理学、哲学、中国语言文学、历史学等人文学科,“新文科”概念浮出水面。今年4月,教育部、科技部等13个部门正式联合启动“六卓越一拔尖”计划2.0,全面推进新工科、新医科、新农科、新文科建设。
新文科“新”在何处打破旧壁垒,跨界寻方法,归纳真规律,新文科意味着对传统基础学科的一次重新整合。
“相对于传统文科,新文科有两个特色。”南开大学传播学系主任陈鹏说。其一,新文科是问题导向的,新文科面对的是社会发展变化中的新现象、新问题、新变化,有些现象和问题是人类历从未遇到过的,如大数据、区块链、5G、人工智能等,需要突破传统文科的框架,采用新方法、新视野去探索新理论、新规律。其二,新文科为了寻求对社会和人类自身的研究,需要通过“跨界”方式进行革新,这种“跨界”不仅仅发生在文科的各学科之间,甚至出现在文科和理科、工科、医科等学科之间,需要多学科之间的交叉和深度融合。
当前,清华大学、中国人民大学等高校开设的人文科学实验班,西安交通大学、华东师范大学等高校开展的学院式教学模式,都被视为我国新文科建设的重要经验。一位资深文科研究专家表示,当前,文科与其他学科有一些结合,比如考古学和技术结合,就形成了科技考古;信息技术和艺术结合,就形成了艺术设计的网络化等,但还远远无法满足现在社会的需求。新文科就是一种有效路径。
2018年4月,浙江大学召开文科大会,提出面向2035年发展目标和“文科十条”,进一步推进文科发展强主流、上一流。省内其他高校也纷纷积极为新文科创建搭建平台。浙江工商大学整合资源打造文科综合实验教学中心,打造跨学科综合性实验教学平台;浙江农林大学推出新文科求真实验班,帮助学生打牢知识储备金字塔的稳固塔基,再渐次进入专业学习,形成坚实塔身和更高耸的塔尖……
在浙江大学传播研究所教授、博士生导师邵培仁看来,建设新文科,其实也是对传统文科的反思。他指出,新文科有利于构建立足中国文化土壤、具有中国特色,具备整体性、包容性、互动性、共享性特质的面向全球、面向全人类的大文科。
除了新文科,新技术的出现也让一些专业被赋予了新的内涵,比如新农科。
“浙江是‘两山’理论诞生地,‘农’字头的专业发展空间很大。”浙江农林大学主要负责人表示,“新农科”建设是乡村振兴实践、高等教育改革、人才需求变化和社会经济进步的必然选择,原先注重高度专业化、技术化的教育教学方式和人才培养模式已无法适应新时代农林高等教育的新需求,亟需探索实现农科学生全面发展的“新农科”建设之路。
顺应趋势
大数据、人工智能纷纷开班
今年,我省有湖州师范学院、宁波工程学院、宁波财经学院、浙江大学城市学院等9所高校新增备案数据科学与大数据技术专业。一位专业课老师表示,社会在不断发展进步,现在的一些“新专业”也许尚无足够的办学经验,但可能恰恰是未来社会发展的需求所在。
浙江大学今年新增机器人工程和人工智能两个专业,还将在竺可桢学院新设图灵班。入选图灵班的学生可以在计算机科学与技术、人工智能、信息安全三个专业中确认专业。从入学开始,每位学生可从学院的优选导师库中选择一名学业导师,还将有国外顶尖大学的教学大师和科研领军人物到浙大给图灵班学生单独授课。
除了浙大以外,省内其他高校也在结合各自特色专业,构建人工智能专业的课程体系。比如,浙理工把专业发展方向和学校的优势结合起来,重点在智能穿戴等领域取得突破,还专门成立纺织工业人工智能研究院;浙工大结合了安防产业、智慧交通、“城市大脑”等浙江省的优势领域,与企业合作,开拓专业方向。
“打造新专业特色成了各高校的当务之急和立足之道。”杭州电子科技大学人工智能学院副院长吕强说,针对人工智能人才培养带来的新挑战,杭电人工智能学院提出了多方协同育人的理念,并将其作为教学改革项目进行探索,“人工智能对数理基础要求较高,我们在数学课程中增加了矩阵论、离散数学等原来研究生学习阶段才会有的课程内容,努力帮学生打好基础,在暑假,我们还计划举办夏令营,邀请企业名师进校园培训,共同开发专业课程等。”吕强说。
紧盯儿童
医教类专业持续扩招
当下,伴随着“全面二孩”政策施行,各大医院产科分娩量走高,目前助产人才无论从数量上还是质量上都难以满足社会需求,临床急需本科层次助产人才。助产学专业于2016年首次开设,当时仅有4所高校获批开办此专业,2017年有20多所高校新增此专业。
近两年,我省先后有浙江中医药大学、温州医科大学、杭州医学院等3所高校新增了助产学专业。温州医科大学的助产学专业设在护理学院,目标是培养掌握护理学和助产学的基础理论和护理技能,具有基本的临床护理和临床助产能力,在各类医疗卫生保健机构中能够从事临床助产、围产期护理,以及母婴保健工作的高级助产人才。今年,台州学院、温州医科大学仁济学院也开设了助产学专业。
一位从事医学教育多年的教授表示,当前社会大众对医疗的需求,不仅体现在量上,更体现在质上。虽然现在医疗行业整体水平保持着上升态势,但人们对优质医疗的需求增长更快,所以仍然感觉医疗资源紧缺。
不久前,由中国工程院院士郑树森担任院长的浙江树人大学树兰国际医学院揭牌成立。作为树兰国际医学院首个设置的重点专业,临床医学专业面向全国招生100人。学院拥有国际医学专家、博士生导师等组成的高水平师资队伍,以及一批高水平的基础医学与临床医学实验平台。
同样,面对强烈的社会需求,温州医科大学今年增加了普通本科计划数。临床医学(定向培养)从30人增加到60人,面向萧山区等30个县(市、区)招生;麻醉学专业从61人增加到93人,其中省内普招增加16人。
今年,杭州师范大学增加小学全科教师、中学紧缺学科教师定向培养招生计划。杭师大教务处副处长、招生办副主任顾海春介绍,今年,学校将继续面向杭州、宁波、温州、绍兴、金华、衢州、丽水、台州、舟山等地区定向招生255名,提前录取,补学费,包就业。同时,复建音乐学院,增加音乐学(师范)、舞蹈学(师范)专业招生计划。
二论文集主题与作者信息
为保证论文的质量和吸引广大学者的积极参与,本次会议收录的论文被IEEE出版,并送交工程索引(EI)检索。当然,这也是前14届高质量的会议成果铸就了今天的国际认可,从这一层面也可看出主办方为促进学术繁荣所做的努力。
1按论文主题划分
本次会议收到来自大陆、台湾、香港、新加坡、日本、非洲等国家或地区的学者积极投稿,共收到论文1327篇,经过严格的评审后,录用论文414篇,录用率为31.2%。其中张贴论文73篇,大会最后还评出优秀论文22篇。论文集紧密按照大会主题进行编订。
本次会议收录论文的作者是来自全球各地的华人,笔者按照第一作者所在单位统计得表2:
分析表2的数据得知,除了中小学教师论坛,其他主题论文的作者半数以上来自大陆地区,除了地理优势外,在教育信息化背景下,大陆地区的研究者积极参与学术研究,推动教育信息化稳步发展。
三会议内容聚焦与评述
会议邀请来自于大陆、台湾、香港、新加坡、日本、非洲等地教授、学者做了四个大会主题演讲和十个专题讨论会,另外还组织参会者对杭州胜利小学进行半天的参访活动。
1大会主讲
华中师范大学杨宗凯教授主题演讲的题目是“深化融合,支撑创新――关于教育中长期规划教育信息化问题的思考”。杨宗凯教授作为国家教育信息化十年发展规划(2011-2020年)编制专家组组长,以《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020年)》第十九章“加快教育信息化进程”的内容及国际教育中长期规划的需求为背景,阐述了对我国教育信息化发展的思考。在报告中,杨教授指出我国的教育信息化整体上处于起步、应用阶段,并结合我国教育信息化发展现状,介绍了国家教育信息化十年发展规划编制的指导方针、工作方法、整体风格以及四部分的成果,让所有教育工作者提前学习到国家教育信息化十年发展规划。最后杨教授还欢迎大家在国家教育信息化十年发展规划的意见稿推出时给出自己的意见和思考。
华中师范大学祝智庭教授在大会最后一天下午以“中国基础教育信息化新发展:从班班通到教育云”为主题,分析了在落实《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020年)》背景下,我国基础教育信息化现状与发展趋势,提出了班班通到教育云的发展路线。在报告中,祝教授先介绍代表国内先进水平的“绿色班班通”解决方案以及在全国各省市的推广应用状况;接着推出基于大教育装备的“绿色教育云”开发计划,介绍其核心技术及服务框架;最后就如何通过电子书包作为云端个人学习环境,介绍具有前瞻意义的电子书包系统功能建模,以及电子课本――电子书包技术标准研究进展。据了解,电子书包已经在上海、扬州的部分学校进行开发使用。祝教授的报告内容吸引了众多华人的兴趣,台湾、香港等地专家学者纷纷提问,表示对此研究的支持和认同。
2部分子会议报告综述
(1)移动学习与泛在学习
(2)教育游戏与非正式学习
(3)ICT在华文教学中的应用
(4)计算机支持的协作学习与人工智能教育应用
从论文投稿和报告数量来看,计算机支持的协作学习与人工智能教育应用是目前的一大研究热点和重点。北京师范大学蔡苏代表他的团队做了题为《基于三维交互虚拟学习环境的案例开发与探究》的报告,报告中以四个众所周知的数学案例――天体运动、牛顿第一定律、牛顿第二定律、单摆运动展现了三维交互的虚拟学习环境,最后还用增强现实技术现场展示了这四个案例,吸引了众多与会者的注意和探讨。不得不说,随着虚拟现实技术的发展,尤其增强现实技术,计算机支持的协作学习与人工智能在教育中的应用前景会更宽泛。
(5)数字化学习与企业培训
南京师范大学张义兵老师的《企业培训课程的设计与开发》是以苏宁电器的员工培训为例,介绍了他为苏宁电器设计和开发的培训课程的阶段成果。针对苏宁电器的要求,张老师对苏宁电器进行知识管理、培训教材设计、网络课程设计和e-learning策划。张老师的研究告诉我们企业培训没有通用的课程,不同的企业、不同的工作性质、不同的员工培训的内容都是不一样的。所以,要深入研究企业培训,先深入掌握企业各个岗位和员工特征。
四GCCCE促进教育技术发展
1名称问题
2011年4月20日教育部了《普通高等学校本科专业目录(修订一稿)》的意见征求稿,提出将“教育技术”更名为“教育信息技术”。对于此问题,《电化教育研究》杂志社通过新浪微博平台广泛征求了改名问题的意见和建议,众多教育技术学专业的专家参与讨论并给出自己的意见。根据微博留言可知大家意见不一,总体认为教育技术更名是必要的,但是更名为“教育信息技术”是不合理的。
众所周知,教育技术在发展过程中先后出现了多次更名的现象:教育技术起源于“视觉教育”,后来更名为“视听教育”,再到“视听传播”,发展至我国曾有学者(至今有学者)称为“电化教育”,最后到广为大家接受的“教育技术”。我们不难发现教育技术的名称变化过程中技术的发展起到了重要的作用。于是教育技术是否要更名,免不了要考虑技术是否又发展到一个新的阶段。然而,纵观此次会议中所有专家学者在报告或论文中所用到的技术发现,专家学者们都在强调计算机在教育中的应用,并没有提出新的技术,只是技术使用过程中方法的创新。鉴于此点,笔者认为教育技术更名还没有更名的必要。但是在此次会议中,许多大陆的专家学者提到教育信息化的背景,他们指出我国还处在教育信息化的起步、应用阶段,要达到教育与应用的融合发展还需要经过融合和创新阶段。另外“教育技术”的名称毕竟是从国外引进,并不具有中国特色。考虑到以上两点,笔者赞同一些专家在微博中提出的更名为“信息化教育”的说法,同时“信息化教育”说明了教育技术的重心在教育,从而避免了教育技术姓“教”还是姓“技”的争论。
2技术促进教育
此次GCCCE(2011)大会“数字化学习与企业培训”的主题会上专门安排了一场由清华大学、中国教育技术协会钟晓流教授所做的题为《关于中国教育技术行业标准研制》的报告。2010年5月12日中国教育技术协会在清华大学成立了中国教育技术协会技术标准委员会(下称“标委会”),专门从事教育技术行业标准的研究与制定工作。钟教授的报告内容是标委会提出的在2011年开展并完成《多媒体教学环境规范建设》研究与制定工作的成果。《多媒体教学环境规范建设》的研究与制定是由清华大学、北京大学、浙江大学、上海交通大学、中国科技大学、南京大学、东南大学等50所高校的65位专家和教育技术领军企业的10位专家共同参与的,并分为六个小组分别从以下六个方面进行研究与制定:供配电、网络和建筑物理环境,音频环境与扩声系统,视频环境与视频设备,智能化控制系统,语言实验室与教学资源系统,系统集成。声、光、电等技术的飞速发展和应用改变了人类的许多方面,《多媒体教学环境规范建设》的六个方面正是在声、光、电等技术的应用基础上从硬件和软件两个角度同时改善了传统的教学环境,并彻底改变了一黑板一粉笔的教学设施。
技术促进教育的最好证明就是教学环境的软硬件设施得到改善和提高,而《多媒体教学环境规范建设》研究与制定正在落实着这一点。对于整个教育技术行业来说,教学环境的建设与维护是教育技术行业的核心工作,是数字化校园建设和教育信息化建设的重要内容,是信息技术促进教育创新的重要体现。当然,教学环境的规范建设只是标委会对教育技术行业标准研制的一方面,随着技术在教育中广泛而深入的应用,其他的标准也会相继出台,每一位教育技术工作者都有责任和义务为自己的行业标准做出努力和贡献。
我们经常谈出版的数字化转型,无论是教育出版还是其他出版,向内容提供商、内容服务商转型的大方向是对的。教育出版的重要出口就应该是在线教育,在线教育也属于内容服务的一种形式。
在互联网时代,教育不再是学校和教育出版社的事情,任何人都可以从事在线教育,没有任何准入机制。现在教育出版机构面临的最强劲竞争对手是互联网巨头,它们资金雄厚,在在线教育领域一掷千金,几十亿、上百亿元的投资对他们来讲不是问题,再加上他们在互联网技术方面的优势,使得教育出版机构毫无优势可言。
近年,互联网巨头都瞄准了在线教育市场。海外,苹果i丁unesU开始进军在线教育,主要提供开放式教育资源;谷歌也建豆了GoogleDoc在线学习系统。国内,互联网三巨头BAT纷纷进军在线教育。2014年2月,阿里投资1亿美元加盟丁utorGroup;2014年8月1日,腾讯与新东方联合成豆北京微学明日网络科技有限公司;2014年8月5日,百度收购在线教育传课网。此外,阿里巴巴推出淘宝同学,腾讯开设腾讯大学,百度推出百度知心。
互联网是一次革命,几乎打破了所有的传统行业边界,如果我们再用传统的专业分工思维考虑问题,无疑是作茧自缚。虽然,互联网企业并不掌握优质的教育内容,但是,它们可以花重金购买,也可以重新生产,或者通过协议聚合内容。正如中国知网不生产内容,但是它能够聚合内容,成为典型的内容提供商和服务商。现在几乎没有哪所大学敢不购买中国知网的数据库。今日头条也不生产内容,但是仅仅经过3年的发展,它已经成为移动新闻客户端的老二,靠的就是聚合内容。
在欧美在线教育市场,以培生、圣智学习等为首的几大教育出版商已经垄断了付费教育资源市场,中国的教育出版机构在付费在线教育领域没有形成明显的优势。国家教育出版机构组建了很多在线教育平台,但是市场知名度都不如其他行业组建的在线教育平台。无论是沪江网校、网易公开课,还是一起作业网、学霸君、作业帮、学而思网校、猿题库都不是出版机构创建的,这是需要出版同行认真思考的问题。一起作业网由真格基金徐小平等人投资,2015-2016年连续两年在数字出版年会上大规模做宣传推广,发展十分迅速,已经在很多小学普及。
二、在线教育课时长度多长为宜
当下,很多在线教育平台的视频课程仍是传统课堂的翻版,大多数为40-50分钟,1小时的也不在少数,有些甚至长达2小时。这样的时长往往让人感到疲劳,教学效果也难以保证。笔者在超星学术视频看到很多课程在20分钟以内,应该说这样的设置是合理的,是符合学生认知规律的;爱课程网的视频课程时长多为30-50分钟,基本是按照现实课堂设置的。
三、纸质教材的存亡问题
1.知识点教育挑战纸质教材的存在
从历史发展角度看,教材并非教育的必需品。早期的人类教育没有教材,工业化革命以后,班级教育的出现才产生了教材。未来教育是否还需要教材,答案恐怕是未必。教材是系统化的知识点。在传统教育形式下,对中小学阶段教育来说,往往是几十万甚至上百万人使用材。在以纸质媒体为主要传播介质的时代,我们没有办法为每一个学生量身定制教材。随着互联网高度发展,尤其是大数据技术的应用,我们已经完全能够实现为每一个人单独定制教材的可能。这些教材由计算机软件来完成,不需要印刷,而且还可以根据学习者的进展随时调整。这就是智能化推送与测试系统,也叫作知识点教育,美国的可汗学院就是采用知识点教育。
再往前展望,甚至可能没有教材的概念,因为新的学习资料都是根据学习者掌握程度随机生成的,实际上已经没有了教材。在线教育的发展使传统的教材观念、教材盈利观念都受到极大挑战。一旦智能化教育全面推广,纸质教材就可能没有存在的必要。当然,现实发展比技术实现要缓慢得多,欧美的教材定制也仅仅发展到章节的定制组合,也就是根据教师的要求可打乱教材的章节排列,还没细化到对整本教材知识点的重新组合。
2.实体学校的消失,伴随的可能是教材的消失
在线教育的发展使得人们随时随地能接受教育,人们是否还需要到学校去接受教育就成为一个问题。美国一些教育专家大胆预测,将来会有大量的实体大学消失,而中小学实体学校的消失可能要晚于实体大学的消失。美国《国家利益》杂志2013年预测“未来50年内,美国4500所大学,将会消失一半”。美国斯坦福大学校长约翰·亨尼斯说,“学生已经厌倦了传统课堂并准备拥抱网络教育”,“教育技术将摧毁现有高等教育体系,这是不容否认的”。斯坦福大学Udacity创办人特隆认为,50年后美国大概会只剩下10所实体大学。实体大学的消失,不会是个案,伴随的可能就是各级各类实体学校的消失。
教材是班级教育的伴生物,传统班级教学必然需要统一的教材。依据上述专家的预测,传统实体学校的消失,可能伴随的就是班级教育的消失,不再需要统一的组织教学,教材恐怕也就寿终正寝了。
3.数字化教材的审批问题
四、在线教育的智能化发展
在线教育最大的问题就是一名教师面对很多学生,当一名教师同时面对几万人、几十万人时,对单一学生的具体指导就会远远超出教师的实际能力。近些年,人工智能发展很快,在线教育使用机器人服务已经不可避免,这也是在线教育智能化的一部分。比如,人机对话软件可以解决语言学习没有陪练的问题,但是人机对话还很不完善,局限性很大。如环球雅思网校的人机对话软件只能纠正单词发音,不能对流畅程度、词汇运用、语法错误进行纠正。人工智能运用于在线教育还有很远的路要走,但是智能机器人在教育服务领域未来的发展前景十分广阔。美国的可汗学院有试题自动生成软件,学生看过视频后,软件会自动弹出问题,要求学生回答。可汗学院还建有数据库,通过数据库可以追踪每一个学生的学习进度,还能根据学生的掌握情况,自动推送学习内容,已经实现智能化。
目前,欧美教育智能化面临的一个敏感问题是个人隐私,很多学生不愿意让平台跟踪他们的学习。
五、在线教育存在的问题
1.缺乏现场感,对人的社会性发展不利
北京大学文学院陈平原教授回忆自己的博士生导师王瑶先生时说,王先生没有给学生正式讲过课,学生都是在和王老师聊天中学习知识。我国古代的教育方式,很多时候也是聊天式的,导师和学生吃住在一起,可以说无所顾忌、无话不谈。聊天是最自由的交流方式,天马行空,可以就很多问题进行探讨,可能不十分准确和严谨,但是对知识面的拓展、对灵感的激发是很见效的。这种教育方式显然是一位教师面对几十万在线学生无法实现的,也无法产生老师潜移默化、言传身教的效果。
K12在线教育最大的问题是无法提供现场感。在实际教学过程中,好老师并非是那些讲得最好的老师,而是负责任的、管理得当的老师,能够调动学生学习积极性的老师。尤其是在中小学阶段,管理课堂是一项十分重要的教学任务,在线教育无法实现像地面教学一样的管理课堂。离开老师的管束,再好的内容如果学生听而不闻、不入脑子,也达不到教学效果。
在现实课堂中,教师会走到学生中间去,通过手势、表情与学生交流,甚至有一些大尺度的调侃;而视频课程由于录制设备的限制,老师只能停留在讲课桌后面,表情呆板、不鲜活,在一定程度上限制了教师的发挥,也使得课程的精彩点绽放受到限制。
2.视频课程制作花费巨大
3.意识形态问题
开放性教学资源平台的全球免费共享也带来另一个问题,那就是意识形态问题。比如,西方国家社会学课程的某些讲授未必符合我们政府的要求。
4.不利于教育的多元化发展
目前,在线教育都选择全国顶级的教师授课,最终可能会形成一门课只有几位老师在讲的局面。而教育是多元化、个性化的行为,如果全国都在使用某几个教师的教学视频,那就如同工厂一样,生产出标准化的产品,不利于学生思想的多元化发展。其实,不同的教师是各有优势的,对同一个问题的不同讲解,会给学生提供不同的信息和方法。
5.完成率很低
在一片对网络开放教学资源的赞扬声中,也出现一些不乐观的数据,“以斯坦福大学的Udacity公司的课为例,目前仅有5%一16%的完成率,通过率更低”。没有课堂监督,没有教学管理,只靠自觉完成学习,看来还是有问题的。这也需要在线教育工作者思考,究竟采用什么手段才能提高完成率,否则,这些优秀的教学资源就等于白费了。
6.一些技术问题
在线教育的迅猛发展也暴露出一些问题,需要进一步完善,如课程播放不流畅,教师讲解不精彩。有些用户反映视频播放很卡,有些30多分钟的课程需要1小时才能看完;有些教师讲解古板,基本是照本宣科,缺乏趣味性。另外,我们在纸质教材中寻找内容很简单,但目前视频关键词搜索技术还很难令人满意。
7.盗版问题
在线教育视频盗版问题严重。原创单位花费很多精力、金钱制作的在线教育课程被轻易翻录、传播,严重影响原创单位效益。几千元的视频课程,通过网络十几元就能买到,而且不影响使用。
8.网游等如何控制
上课期间教师可以通过软件控制,使孩子们认真听课、做练习,但是放学后孩子们通过终端设备看什么就难以控制。K12在线教育还面临父母不愿让孩子上网,害怕孩子玩游戏、上交友平台,以及屏幕伤害眼睛等现实问题。
兴趣是机器人实践活动中促进学生发展思维、提高创新能力的原动力
兴趣,也称求知欲,是学习动机中最现实、最活跃的因素,是促进学生思考、探索、创新、发展思维、激发主动学习的原动力。教育学家乌申斯基说:“没有丝毫兴趣的强制学习,将会扼杀学生探求真理的欲望。”
在机器人实践活动中,有些学生一开始对机器人保持着高度的学习兴趣,但是这种兴趣往往不能持久。经过仔细研究我们发现,学生最初的兴趣来自于对机器人的神秘感,但是随着学习的深入,结构搭建和编程难度的增加,学生会有种挫败感,从而产生放弃的念头。而机器人的训练到了后期,需要重复试验,这种枯燥的重复也导致学生的兴趣大大降低。这对正常开展机器人实践活动是十分不利的,更谈不上创新能力的培养了。
如果学生能在机器人活动中克服枯燥感、挫败感,把学习机器人作为一种乐趣和发自内心的一种愿望,他们就会在活动过程中不断地去探究、思考,会去总结自己的失败经验,从而在下一次的程序设计或者结构搭建中改进,真正做到自主创新!
如何在机器人实践活动中培养学生的兴趣提高创新能力
杭州江南实验学校于2009年8月成立了少年科学院机器人工作室,以专用教室作为环境保证,配备了先进的教学设备。该校机器人教学实践活动分小学、初中2个科技活动班级,自愿报名,从中选拔40余名同学,每周有2名专职教师进行固定课时的教学。教学内容包括机器人的基本原理与工作过程、FLL工程挑战赛、创意机器人制作等项目。基于实践活动过程中的经验教训,教练员们总结出以下几点做法,以有效提高学生对于活动的兴趣:
z入门初体验
对于刚入门的学生,教学主要采用讲授及展示图片、视频等方式,例如播放中央电视台“异想天开”机器人专题的视频,或者展示本校前几届学生的机器人作品。让学生从感性上认识机器人的概况,了解机器人这个学术前沿领域的发展和应用状况,了解机器人的概念和工作方式,初步了解机器人的结构和工作原理,为进一步学习打下基础。
z创新从结构搭建开始
目前可以应用到中小学机器人教学的器材主要有国外的乐高,国内的中鸣、未来伙伴、纳英特等,这些厂商提供的机器人器材一般都是各种独立的模块,如红外传感器、马达、超声波传感器、伺服电机等,这些零散的部件需要搭建起来才是一个整体。
机器人的搭建是工程学的一部分,涉及很多内容,如杠杆、齿轮配比、轮子和轮轴、梁、摩擦力、重心等。中小学生对搭建知识一知半解,根据学生这一特点,教练们一开始让学生接触机器人的时候,可先让学生搭建一些小车,然后介绍一些简单的杠杆、齿轮、摩擦力和重心等知识。接着在教学中积极引导学生学会观察、思考和创新,在已学习过的搭建基础上进一步改进,搭建一些他们感兴趣的东西。这样既能使学生保持对机器人持久的好奇心和兴趣,又成功激发了学生的创新思维。
z利用分块任务驱动,激发学生的创造力
在机器人教学的过程中,教练要将问题细化、任务分块。例如在教FLL工程挑战赛时,先要求学生搭建1辆行动自如的小车,能连续几次直线行驶到达同一个地方,能准确转弯。在这个过程中需要不断改进结构搭建,一次又一次的改进,不同的学生就能创作出不同的小车。接着在这辆小车的基础上,再完成其中25分的一个任务,学生的创新能力在这个过程中发挥得淋漓尽致,有时候一个小任务可以有三四种完全不同的完成方式。到最后再想办法把所有400分的任务集合在一起完成。在这个过程中,学生进行的是渐进式的学习,再加上图形化的编程容易被学生接受,学生很容易找到成功感,克服对程序设计的恐惧,保持对机器人学习的持续兴趣。
z鼓励学生进行创意机器人的制作
鼓励学生主动探索、动手实践,设计自己的机器人,并为机器人编写程序,让它完成自己想让它做的事情。这种自由式和开放式的学习使得学生的创造力和想象力得到了很好的发挥,他们就像真正的工程师一样,针对项目主题进行研究、策划、设计、组装和测试。在这个过程中教师起着指导者、组织者、帮助者和合作者的作用,是师生学习共同体的一分子。这种平等和谐的师生关系也进一步激发了学生的创造性思维,而创意机器人的制作更让学生亲身体验抽象的理论如何变成了触手可及的实物。当学生看到自己设计制作的机器人能出色地完成一系列的动作和任务时,他们都会有一种成就感和自豪感。这样极大地调动了学生的内部动力,培养了他们对机器人的兴趣,促进了他们创新思维的主动发展。
z以小组为单位组织课堂教学,培养合作创新的能力
在教学过程中他们给学生设置一些比较复杂的任务让学生通过小组讨论协作完成。或者组织一次短而快的小比赛,比一比哪一组搭建的机器人结构最稳定最快,赛一赛哪一组编写程序最快最简洁。这样一来可以让学生形成互相帮助的氛围,增加团队凝聚力,二来可以培养学生合作创新的能力。此外,利用小组间的竞赛还可以训练学生的竞赛心理素质。