2021世界人工智能大會,高木學(xué)習(xí)與華師大共建的三維智適應(yīng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)重磅發(fā)布
7月8日,以“智聯(lián)世界·眾智成城”為主題的2021世界人工智能大會于上海世博中心開幕。在備受關(guān)注的AI賦能教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型論壇上,高木學(xué)習(xí)與華師大共建的三維智適應(yīng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)正式發(fā)布!
以下是《三維智適應(yīng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)》發(fā)布現(xiàn)場的直播視頻:視頻中為現(xiàn)場數(shù)百位專家領(lǐng)導(dǎo)及線上數(shù)以萬計的聽眾呈現(xiàn)了系統(tǒng)實(shí)際應(yīng)用的震撼的全局?jǐn)?shù)據(jù)、科學(xué)的局部數(shù)據(jù)及精準(zhǔn)的個體數(shù)據(jù)。
01、全局?jǐn)?shù)據(jù)
從全局?jǐn)?shù)據(jù)看板可以看到,目前平臺上的總學(xué)生數(shù)169萬人,每一位學(xué)生完成一次學(xué)習(xí)任務(wù),無論是AI課程還是個性化作業(yè),系統(tǒng)都會自動采集到學(xué)生行為數(shù)據(jù)。
目前已經(jīng)完成了130020545次,同時該數(shù)據(jù)還在實(shí)時變化,不斷增加中。
(企業(yè)供圖,下同)
專家現(xiàn)場舉例:針對全網(wǎng)學(xué)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析后,發(fā)現(xiàn)全網(wǎng)所有七年級同學(xué)薄弱環(huán)節(jié)集中在平面幾何,尤其是“點(diǎn)到直線的距離”,“垂徑定理推論”等這幾個知識點(diǎn)。但是同樣是薄弱環(huán)節(jié),也有不同的分布規(guī)律,比如“點(diǎn)到直線的距離”符合正態(tài)分布,比較符合教學(xué)專家的預(yù)期,但“垂徑定理”則體現(xiàn)兩極分化的情況,所以這個知識在教法上需要更加循序漸進(jìn)的引導(dǎo),來幫助學(xué)生理解。
02、局部數(shù)據(jù)
如果全局?jǐn)?shù)據(jù)能掌握整個區(qū)域內(nèi)的教育質(zhì)量水平,那么局部數(shù)據(jù)則精確到了一所學(xué)校、一個年級、一個班級的學(xué)習(xí)情況。
專家現(xiàn)場舉例:基于知識圖譜,我們調(diào)用編號為12569班級的學(xué)生通過三維智適應(yīng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)的學(xué)習(xí)成果。從數(shù)據(jù)中可以看到,大部分學(xué)生知識偏綠色,但也存在極個別同學(xué)知識偏紅色。綠色代表學(xué)得不錯,越偏紅色說明學(xué)得越不好。系統(tǒng)會判斷知識之間的關(guān)系和學(xué)生掌握度分布情況,這個時候授課教師就可以提供不同的教學(xué)策略建議:比如查漏補(bǔ)缺、分層教學(xué)、個性指導(dǎo)等等,實(shí)現(xiàn)因材施教。
03、個體數(shù)據(jù)
個體數(shù)據(jù)代表了單個學(xué)生的學(xué)習(xí)情況,系統(tǒng)基于認(rèn)知能力、知識水平、核心素養(yǎng)、情感及偏好等多個維度對學(xué)生進(jìn)行數(shù)據(jù)分析,規(guī)劃每個學(xué)生的最優(yōu)學(xué)習(xí)路徑。
專家現(xiàn)場舉例:基于個體數(shù)據(jù)的學(xué)情報告,我們選擇編號17892班的一個同學(xué),從數(shù)據(jù)中可以看到,該學(xué)生的學(xué)習(xí)參與度具有周期性起伏,說明在學(xué)習(xí)態(tài)度上沒有太大的波動。從學(xué)習(xí)報告上來看,該學(xué)生“圖形的性質(zhì)”及“多邊形”知識點(diǎn)是薄弱環(huán)節(jié),老師可以根據(jù)數(shù)據(jù)給予學(xué)生進(jìn)行個性化的指導(dǎo)。
04、教育知識圖譜
三維智適應(yīng)系統(tǒng)有一項(xiàng)核心技術(shù)突破就是機(jī)器推理學(xué)生問題背后的原因,也就是針對學(xué)習(xí)問題進(jìn)行追根溯源。這個過程中系統(tǒng)需要能夠發(fā)現(xiàn)復(fù)雜問題之間相互影響的關(guān)系。
比如,有位學(xué)生工程問題始終學(xué)不好,其實(shí)原因有多個,也有主次之分。通過系統(tǒng)可以看出對于這位同學(xué)而言,分?jǐn)?shù)的混合運(yùn)算知識影響權(quán)重32%,另外兩個知識點(diǎn)影響權(quán)重分別為15%、12%。除了知識掌握,他的數(shù)學(xué)建模能力影響權(quán)重為19%。
要得到這個的結(jié)果需要掌握兩個要素,學(xué)生的個人行為數(shù)據(jù)和知識路徑矩陣,也就是需要知道任意兩個知識之間的關(guān)系。
專家現(xiàn)場舉例:知識路徑矩陣本質(zhì)上是一種為教育和學(xué)習(xí)場景優(yōu)化的知識圖譜模型,具有全面性、可量化、雙向反饋三個特點(diǎn)。比如小學(xué)數(shù)學(xué)可以分成1500個知識和能力點(diǎn),系統(tǒng)運(yùn)行中采集了學(xué)生的實(shí)際行為數(shù)據(jù),通過機(jī)器學(xué)習(xí)得到了一個1500*1500的矩陣,建立了知識之間200多萬個兩兩關(guān)系。
05、三維智適應(yīng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)效果演示
現(xiàn)場演示了4個年級40位學(xué)生通過三維智適應(yīng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)的學(xué)習(xí)成果,詳細(xì)版演示視頻如下:
專家現(xiàn)場舉例:我們在后臺中調(diào)用了三年級的彭同學(xué)和六年級的張同學(xué)的學(xué)習(xí)畫面,這兩位同學(xué)正在進(jìn)行最后的測試。從現(xiàn)場40位學(xué)生的學(xué)習(xí)結(jié)果來看,由于學(xué)生的學(xué)習(xí)差異,可以看到哪怕是同一個學(xué)習(xí)任務(wù)下,系統(tǒng)給的大家推送的學(xué)習(xí)內(nèi)容也是個性化的。三維智適應(yīng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)除了知識層面,同時也從計算能力、建模表征能力等認(rèn)知能力維度,以及邏輯推理、空間想象等學(xué)科核心素養(yǎng)維度對學(xué)生進(jìn)行了評價,從而實(shí)現(xiàn)了因人而異的個性化學(xué)習(xí)規(guī)劃。
06、三維智適應(yīng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)應(yīng)用目的
學(xué)生的智適應(yīng)學(xué)習(xí),是系統(tǒng)基于知識圖譜、能力圖譜、情感圖譜,通過學(xué)生認(rèn)知行為大數(shù)據(jù)找到學(xué)生學(xué)習(xí)的最近發(fā)展區(qū),從而規(guī)劃最優(yōu)學(xué)習(xí)路徑從而讓學(xué)生少走彎路,避免重復(fù)訓(xùn)練和拔苗助長,讓學(xué)生在“跳一跳、摘桃子”的適度挑戰(zhàn)中,增強(qiáng)學(xué)習(xí)的自信心、好奇心、堅韌性等,提高快樂指數(shù)。
最后,通過探索性問題情境的設(shè)計,合作性學(xué)習(xí)的進(jìn)行,激發(fā)學(xué)生的自主性和想象力,提升自主創(chuàng)新能力。三維智適應(yīng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)將以適合每個孩子的方式,輔助他從知識掌握,到認(rèn)知能力的提升,再到全面健康的品格形成。
對于未來的智能教育發(fā)展方向,現(xiàn)場專家表示傳統(tǒng)知識圖譜已經(jīng)開辟了一條道路,但人工智能的價值絕不僅限于對于知識的測評和知識的查漏補(bǔ)缺,服務(wù)于整個未來人才培養(yǎng)的系統(tǒng)化解決方案是我們重要的方向,而我們的突破需要更多像今天這樣的重大創(chuàng)新。

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