洋葱数学：用人工智能拉近城乡教育差距
文｜《小康》·中国小康网记者 于靖园
由零开始 哈佛大学毕业的杨临风选择了回国创业，他和几位合伙人一起创办了“洋葱数学”，目的为了教育普惠和教育创新。
“人工智能不是噱头，技术要为产品逻辑服务，关键看怎么用，怎么才能使用这些技术真正让学生有更好的学习体验。”这是杨临风和洋葱数学共同的一份坚持。
位于北京电通创意广场的洋葱数学办公室里，穿着普通，戴着眼镜，有些削瘦的杨临风喜欢坐在设计部门的工位上，因为那里比较安静。这个看起来很像“程序员”的85后是这家教育公司的创始人兼CEO。像他这样哈佛毕业的高材生一直都是全球顶级公司争抢的香饽饽，可是他却选择了回国创业，由零开始。
这个开始，源于他内心深处最真实的追求：在一定程度上促进教育的普惠化和公平化。
看到这样尴尬的处境后，楚艳便主动担起了让传统之美重新绽放光彩的重担。读研究生时，她师从著名设计师李克瑜，“老师经常耳提面命，要从中国传统文化中寻找灵感，去学习积淀，把传统文化中最美的精髓用现代审美做创新，让更多人感受中国文化的美！”毕业时，楚艳提交的《东方风格服饰设计再创造》硕士论文，也是如今她主推新中式服装的源头。
“杠上”数学
大学时，杨临风和同在美国读书的朱若辰就对教育与科技的融合非常感兴趣。他们发现，在国内很多农村地区师资严重缺乏，教育资源也比较少。他们开始趁着假期回国支教，在我国乡村持续进行教育公益的探索，希望找到可行的解决方案。
同一时期，一个名叫萨尔曼可汗的孟加拉裔美国青年，从哈佛商学院MBA毕业并找到优越的工作后开始尝试把自制的视频课程放在Youtube上，免费让素不相识的网友学习采用，与绝大多数的网课侧重于教不同，他的课程更强调学的过程。2009年，萨尔曼可汗创立 “可汗学院”，他所倡导的学习方式迅速风靡全球。
受可汗学院的启发，杨临风和他的团队决定尝试制作面向中小学的动画视频课程，他们希望这是一款能够帮助学生自主学习和教师个性化教学的产品，帮助中国师生增效减负。
由于中西方的文化背景差异悬殊，在对历史事件的翻译过程中，可以采用注释法，这是在哲学文本翻译中通常会用到的基本英译方法，对注释法的合理运用，不仅能够帮助外国读者熟悉书中所涉及的人物、历史背景等。注释法，多用于对事物的意义、故事中心思想的解释，在对孟子学说的翻译过程中更是起到了至关重要的作用。由此可见，注释法翻译策略在《孟子》一书中的使用，不仅符合中国古典文献的著录要求，也能在翻译过程中充分保全文化内容，准确表达书中的孟子思想。
“如果数学也能讲得有趣，那么其他学科也就简单了。”从数学这门学科入手，开始创业征程，成为几个创始人一致的选择。
真的不用去找林白轩师父吗……他那么帅，那么忧郁，笑起来就像春风吹开落星湖，对雨鸾师父又那么温柔体贴，有人讲凤是男鸟，凰是女鸟，两位师父就是我们谷里的一对凤凰！宇晴师父一定也是这样想的，她在林、苏两位师父住的仙迹岩种了好多青桐，亭亭玉立，晨风吹过，将淡绿的梧桐花摇落下来，筛满一地，林师父在苏师父的琴声里作画，画他的山水、花鸟、古寺、城镇，城镇中各种各样的人，有时候，他也会画山里的神仙，骑着珍奇异兽往来，他其实没有一样人物是画得对的，却可以将它们的灵力与魂魄画出来。
2013年底，杨临风和毕业于杜克大学的朱若辰，以及前创新工场“点心OS”技术高管李诺一起创办了洋葱数学。
自2017年以来，“人工智能”已经连续三年被写入政府工作报告，“人工智能+教育”大势所趋，被寄予推动教育均衡的历史重任。
粘液腺属于外分泌腺。它位于人体口腔粘膜下的组织内，那里分布着数以百计、能分泌无色粘液的小涎腺，以下唇、软腭、舌尖腹面分布最多。这些小涎腺的排泄管开口于口腔内，如果受到创伤，会造成粘液外漏，从而形成囊肿，即粘液腺囊肿。囊肿位于粘膜下，呈半透明状小泡，表面覆盖正常粘膜，出现数日后可因食物等摩擦，囊膜破裂而消失，但不久又出现，反复突起与破溃。粘液腺囊肿常发生于下唇，且多发生在有咬唇习惯的患者身上。
以学习者为本
针对学生群体的个性特征，洋葱数学决定用幽默生动的动画视频来讲解抽象难懂的数学知识。不过，单有视频课程还不够，为了帮助不同水平的学生实现个性化学习，洋葱数学明确了优质的视频课程、智能交互练习题和大数据学情分析的产品方向。
方案2水源选取上还是采用电站上下游的水，如果不能避免汛期含沙量突然增加的水进入沉砂池，还是很难保证汛期备用供水系统的安全可靠性，在这一点上远不及方案1和方案3有优势。沉砂池布置在上库或下库，距离地下厂房均较远，从沉砂池取水供至地下厂房供水系统之间的管路将较长，投资也较大。抽水蓄能电站上库或下库地形多较陡峭，在不影响正常水库库容的情况下找到可以布置较大占地面积的沉砂池的场地是较困难的。
洋葱数学依据国家课程标准和教材自主研发的动画视频课程总数达到了2200多个，在这些视频课程和人机交互个性化学习系统的支持下，遍布全国所有省市的2700多万学生和80万老师被洋葱数学成功“圈粉”，成为注册用户。
课程方面，洋葱数学的每一个知识点都从概念课引入，用生动有趣的方式，展现对应的数学史以及知识点在生活中的应用，帮助学生深度理解；再通过解题课强化知识的应用性，将看似复杂的数学题进行拆分，让学生习得以不变应万变的解题能力。
在视频中，洋葱数学设置了大量的交互练习，一个知识点讲完后会暂停讲解，并弹出一道习题让学生解答，既可以防止他们走神，也能够及时检测知识点掌握情况；学生看完视频之后，系统还会推送个性化习题，帮助学生把刚学到的知识迅速应用。
在这些用户看得见的功能背后，其实隐藏着繁琐而复杂的技术流程。
*本文系2009年广西艺术学院校级科研与创作项目“铜版画无毒环保制版技术研究”（编号KY200911）成果。
“我们用得最多的，其实是对于数据的收集分析和通过算法做决策，希望这些人工智能技术能实实在在地帮助到学生，对他们的薄弱点进行诊断，并推送精准的学习内容。”杨临风说道。
这就是说，在练题的过程中，机器会根据学生的做题情况和看视频的认真程度，对学生水平进行综合评价，并且在后台建立模型。
迄今为止，全国已经有超过18万所学校80万名教师用户在使用洋葱数学辅助教学。跟市面上一些信息化产品标榜“取代教师”不同，洋葱数学所传递的价值，并非替代教师，而是帮教师更好地完成教学，提升信息技术的掌握度和融合能力。
根据上面系统需求分析，笔者确定该系统的实现软件为客户机/服务器模型，又称为Client/Server体系结构。服务器Server通常采用高性能的工作站或PC小型机，并采用Client/Server架构数据库系统，如Sybase Oracle或SQL Server，负责供多个用户共享其信息和功能。客户端Client部分通常负责执行前台功能，如与用户交互，数据处理等。这种架构由多台计算机构成，它们有机地组合在一起，协同完成整个应用，并达到使系统中的软件、硬件资源得到最大限度的利用。
“这相当于给学生提供了一个人工智能的助教老师，这个‘老师’不是压迫式的，而是辅助性的，帮助学生在学习过程中不断地搭梯子，充分激发学生的内生动力，让他们发自内心喜欢上学习。”杨临风说。
对于洋葱数学人工智能的教学模式，盘古智库学术委员会委员、国际关系学院教授储殷表示：“从课程设计来看，洋葱数学在个性化教学方面取得了显著的突破。数学的学习在很大程度上因人而异，如何因材施教往往是开启学生悟性的关键，而这通常也取决于教师的悟性。洋葱数学的人工智能自适应学习在很大程度上将不可控的教师悟性变成了可控的人工智能，这对于数学教育乃至中小学教育而言意义深远。”
为教学者赋能
要想改变传统的教育方式、提升教育的质量和效率，只影响学生群体显然不够，作为教学行为的发起者，教师的能力水平对学生的学习和发展影响深远。
（14）拳卷地钱 Marchantia subintegra Mitt.Marchantia convoluta C.Gao＆G.C.Zhang，Acta Bot. 赵文浪等（2002）；刘胜祥等（1999）
洋葱数学把公司愿景明确为“以学习者为本，为教学者赋能”，正是因为在他们看来，影响知识的传授者和影响学习者同样重要。
一位员工回忆，在一次公司月度例会中，杨临风难得感性地引述了科幻作家刘慈欣作品中的一个故事。
宇宙中，碳基联邦和硅基帝国的星际战争持续了两万年，获胜的碳基联邦将建立一条隔离带，以防止敌人的入侵，同时他们决定，除了3C级别以上文明的恒星，隔离带中的大部分恒星将被摧毁。
令他们难以置信的是，一个星球上，一种没有记忆遗传、相互间用声波交流、并且交流速率低效到每秒1至10比特的物种，竟然能自行创造出5B级文明。
奇迹如何诞生？因为有一定数量的一种个体，分布于这个种群的各个角落，这种个体充当了两代生命体之间知识传递的媒介。
2017年初，洋葱数学成立了人工智能实验室，围绕人机交互学习的视频课程，自主研发了人工智能个性化学习系统，建立完整闭环。
非离子型聚丙烯酰胺单用及与纳米微粉硅胶联用对甘草次酸脂化乳稳定性的影响 ……………………… 金 粟等（11）：1480
这种个体叫教师。
“想办法去提升代际的信息传递速度，是一件非常酷、非常好玩、价值非常大的事情，在座的各位，我们在做的就是这样的事—通过人工智能提升教与学的质量。每次想到这里，就觉得热血沸腾。”杨临风说。
杨临风话音未落，台下就响起掌声。这位员工称：“通过教与学的创新，来改善中国教育生态，这是我们共同的目标。”
经过大量的走访调研，杨临风团队发现，数学是让一线教师和学生最头疼的学科。对很多学生来说，数学是“心中永远的痛”，听不懂，学不会，抽象、艰深、无趣，即便到了大学，高数依然是学生挂科率最高的科目之一。对不少教师而言，数学也比较抽象难讲，不像物理、化学那样可以通过实验让学生观察体验，有时候讲了很多遍，学生仍然难以理解。
所幸，人工智能时代已经到来，教师这份神圣的职业，正借由AI的加持，加速推动着人类知识传递的速率，以及教育均衡的实现。
河南省重点初中郑州八中的数学老师宋冬云，她创新的教学方式一度引发教育行业的关注：她会在课前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。当学生带着一定的学习思考走进课堂时，她可以通过学情数据将学生分组，鼓励学生相互帮助进行探究式学习。她同时还会将学习数据通过投影仪、平板推送给每个学生，构建小组学习氛围，给学生更多的学习挑战。
而在宁夏回族自治区的乡村学校银川八中，在学校的计算机机房，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。老师更多作为“导演”统筹着学生所有学习环节，利用人工智能释放出的教学时间，最大化地帮助学生习得解决问题的方法，实现个性化的自主学习。
这一切都有赖于洋葱数学研发的“智慧课堂解决方案”，其中包含教学资源、学情分析、智能诊断、个性化教学助手，以及信息化教学实践课程，不仅很好地支持了郑州八中这样的名校进行教学创新，也帮助了银川八中为代表的农村学校实现优质教育的普惠。
随着视频数据、练习数据和行为数据等不同维度数据的增多，系统对于学生学情的诊断会越加精准，截至目前，洋葱数学累计收集学习数据500亿条，在更加了解学生的同时，也为教师的个性化教学提供了客观严谨的数据参考。
始终不变的公益底色
谈到这次创业，杨临风表示：“严格意义上来说，我们其实同时在做两件事，第一是教育普惠，第二是教育创新。因为没有创新，就不能做到普惠，但是如果没有普惠，我们也不会做这件事。”
对此，数字经济智库执行院长、华侨大学副教授黄日涵对《小康》杂志、中国小康网记者表示：“中国人口众多，地域辽阔，各地区经济发展程度不同，导致了教育发展水平也参差不齐。随着人工智能的突飞猛进，以洋葱数学为代表的AI教育产品，让不同地域的孩子都能享受到最优质的教育资源，帮助他们在人生中最需要获得教育的阶段获得最优质的教育，让教育普惠和教育公平变得越来越可行。”
步骤1 对原始含噪肺部CT图像进行小波变换，应用小波阈值方法进行去噪，判断去噪后峰值信噪比(PSNR)值，进行迭代处理，使PSNR值达到最大，得到相应的分解层数。根据得到的分解层数对原始图像进行小波分解及阈值去噪，然后进行小波反变换。
而与市面上每年动辄上万的单科学习费用不同，洋葱数学的免费课程数量占比近50%，单科一年收费不足500元。对于这样的定价，杨临风表示，这既是源于人工智能产品本身的普惠性，同时也符合洋葱数学公益底色。
面对国家级贫困县乡村教师群体，洋葱数学自创办之日起，就将所有课程资源无偿释放给他们，并同美丽中国、二十一世纪教育研究院等教育公益机构合作，力图用信息技术的手段改变农村教育。
在过去的五年多里，洋葱数学把所有的培训体系、教学体系、收费和免费的资源及产品无偿捐赠给超过45000名农村教师，涵盖了全国3000多所农村学校。
云南省曲靖市富源县大栗小学校长李云跃就是洋葱助教行动所支持的一位乡村教师，由于学校教师资源极度匮乏，除了当校长，他还负责语文、音体美、信息技术的教学。
产品质量保障能力是企业对产品质量和质量事故监测，以及质量事故和风险控制的能力。从产品质量生产过程和售后服务角度来看，即企业是否建立相应保障机制，监测质量状况和识别质量风险，及时解决潜在的质量风险，对已经发生的事故进行分析，避免类似批次性质量问题的再发生。由此可见，产品质量保障能力包括计量管理水平、认证管理水平、质监部门监督抽查状况、质量事故记录情况、市场反馈及投诉记录情况、产品质量获奖情况等内容。
2016年，李云跃在“农村小规模学校联盟”的培训中，第一次接触到洋葱数学。当时正值学校的教师岗位调动，再加上两位老师休产假在家，学校的教师资源更加紧张，万般无奈下，李云跃带着洋葱数学“赶鸭子上架”，临时负责起并不擅长的四年级数学教学。
这一尝试，可了不得。
矿山采用陡帮条带式采剥工艺，采场作业面变化较频繁，灵活的公路—汽车运输才能适应这种采剥方法，但岩石运输驶离采场后线路相对较为固定，因此考虑是否可以调整固定线路的运输方式，以降低岩石运输成本。从目前国内大型露天矿山岩石运输方式来看，运输成本相对较为便宜的胶带运输越来越受到亲睐，也是大型露天开采的发展趋势。
孩子们开心极了。洋葱数学的视频幽默、易懂，就跟看动画片一样。
李云跃则被深深震撼。看着孩子们投入的表情，他从来没想到，数学课还能这样上。
洋葱数学成了李云跃必不可少的“数学助教”，他讲得轻松，学生学得也有趣。别的老师用传统“满堂灌”需要三个月才能讲完的课程，他用两个月就讲完了。
经过两个学期的教学，他教的班级，成绩从全镇第五名上升到了第二名。但改变的不止于此，他告诉《小康》杂志、中国小康网记者：“考试只是一个方面，它没有办法去体现我学生的其他能力，就比如说，我的学生是可以用PBL（问题式学习）的方式把一个知识点自学掌握。”
在不断的学习和自我更新中，李云跃的理念也潜移默化地发生着变化，和过去一直把成绩当作衡量学生的标准不同，现在谈及对孩子们未来的期许，他表示：“我希望我教的孩子，未来即便无法考上大学，无论他到建筑工地还是田间地头，无论在怎样的岗位，他都能够去发现生活的趣味、去追问知识的所以然、去破解问题的答案。”
他说，这也是洋葱数学教会他的事。
当前中国不仅缺乏高端美术人才，普通民众的审美能力也处于中低水平。这其中一个重要原因就是我国教育长期以来对创造性培养的缺乏和对美感教育的忽视，这也直接影响到整个民族对于艺术的传承和发扬。
责编 刘彦华 liuyanhua@chxk.com.cn
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