AI变革未来教育论文

编者按:

国务院在《新一代人工智能发展规划》中明确要求:必须牢牢把握人工智能发展的重大历史机遇,支持开展形式多样的人工智能科普活动,实施全民智能教育项目。在中小学阶段设置人工智能相关课程,加快推动人才培养模式、教学方法改革,构建包含智能学习、交互式学习的新型教育体系。自此,AI+教育进入快车道。上海市西中学与上海中医药大学附属闵行蔷薇小学,作为上海市首批人工智能试点应用场景中AI+学校的典型代表,率先开始尝试构建更智能、更安全、更高效的人工智能学校。

AI 变革未来教育

文/林 勤

人工智能是新一轮科技革命和产业变革的重要驱动力,具有带动性很强的“头雁”效应。上海市人民政府颁发的《关于本市推动新一代人工智能发展的实施意见》提出,要加快发展新一代人工智能,顺应全球新一轮科技革命和产业变革趋势、赢得发展主动权的优先战略选择,服务国家创新驱动发展战略、建设全球科技创新中心。为此,上海将依托科教资源、应用场景、海量数据、基础设施等优势,加快建设AI+教育发展的上海高地。

AI+学校的市西模式

在AI的大背景下,上海智慧城市建设出现了新局面。AI+各类场景建设成为上海智慧城市建设的落地内容。而人工智能应用于教育可带来众多优势,人工智能技术导入将全面改变课堂教学环境、校园环境,实现线上线下一体、课上课下衔接的高度数字化、智能化学校教学模式。人工智能与人类智能的高度协同,可大大提升教育个性化服务水平,为实现泛在学习提供良好支持。

上海市西中学是AI+学校的项目建设单位,学校在方案设计中,基本思想是以AI技术为支撑,体现教育核心要素与内涵,实现学生学习组织方式重构、学习内容个性化、学习方式和学习流程再造,提高教师教学行为针对性。

①治愈:吞咽障碍消失,可正常进食,饮水试验1级。②有效:吞咽障碍显著改善,可口腔置管后进食,饮水试验2级。③无效:吞咽障碍无改善,需间歇经口腔进食,饮水试验3级。

从整体综合检测精度上看,简单地形地物点的平面精度能满足规范要求;由于已有地形图是通过航空影像矢量化测量得到的地形图,精度远高于卫星影像精度,因此根据套合精度统计的结果也证明了使用GoodyGIS软件下载的影像数据进行1∶2 000比例尺简单地形图测量的可行性。

语言类学科教室包括语文及英语作文阅卷功能、文言文—现代文翻译系统、英语听力及口语训练的同声传译系统。这一教室的建设设备包括:学生终端(耳麦、声麦、AI语音—文字转换推送系统);教师语音控制室(声音发布系统、语音—文字转换推送系统);教师终端多屏显示系统。

理科综合实验室提供融合学科基础性实验、部分大学先修课程实验、学科竞赛类试验、学生研究型课程课题研究实验于一体的环境,可以开展教学与学生实验操作,能通过实验教学录像与操作监控进行比对分析,提示并指导学生开展实验学习。该实验室建设内容包含专用实验台(含AI监控录像),支持学生个性化学习与研究的常用及专用实验器材,实现学生实验操作与教学视频比对、分析的功能设备,上供、排水、电、气系统,小型污水净化设备。

首先,建设基于AI技术的教与学平台。

网上学习的阅卷、分析系统:支持数学学科训练与测试的阅卷、诊断;英语和语文作文机器阅卷;英语听力、口语的训练(同传)检测;文言文—现代文比对、分析。

学习行为记录、评价系统:实现学生个体线上学习时间、水平、能力的记录;针对学生个体及班级整体的学习状况和能力,进行实时及阶段性诊断与描述;学生课堂学习情绪的捕获、分析;学生学习组织的建议(如班级成员组成、走班制建议等);教师教学内容、教学进度、教学方式等建设性建议;系统记录与学生其他学习要素记录数据的整合(与校园网对接)。

最后,建设支持AI课程学习的实验室及课题研究的载体。

其次,基于AI建设教与学平台的学科教室。

具体而言,数学学科教室主要涵盖线上学习区,其要素包括书写板或绘图板(理科图像、特殊符号绘制),学生网上交流、讨论、发布、记录系统;教学区拥有能多画面显示的大屏、中控、智能白板(能记录教学书写),以及学生合作学习讨论、活动区。

学院通过与企业合作,共建新课程体系,使得企业的实践课程成为,为专业建设提供核心动力。以难题作为新的知识点融入课程中,成为新的知识点为课程建设提供新的案例和素材。编委中加入企业的成员,使得教材更具实用性特色,为共建课程的创新提供更大的视野、方法和思路。

学科教室建设是学习环境、学习空间变革与重构的主要内容,AI背景下的学科教室需要满足学生线上线下学习、个人学习与合作式学习、书本学习与实验学习的不同需求,适应“场景式学习”“纠错式学习”、学习情绪捕获与分析等需求,同时要接轨实时训练、实时评价模式,随时调用AI教与学平台的应用系统。

数学学习资源系统:支持图谱化学习内容,包括章节提要、概念分析、问题解析等;支持分类、分级、分层的训练内容;支持衡量学生学习水平的测试内容,同时还要适应内容、功能不断扩展的需求。

基于存在问题基础上,考虑医药卫生体制改革的推进和相关政策部署,提出如下建议:(1)完善相关制度政策,进一步落实和科学合理界定政府部门和商业保险公司的职能和责任;(2)加强信息化和专业服务能力建设[11],推动商保公司与基本医疗保险、医疗机构、医疗救助、扶贫等信息系统对接,不断扩大数据交换,推行医保智能审核系统上线,不断优化、匹配;(3)完善委托经办服务考核指标体系[12];(4)弹性选择经办期限和调整经办费用,健全和落实激励约束机制,调动商保公司持续关注的积极性;(5)探索医共体与商保公司经办服务衔接的有效机制。

同时我们将微课资源库申报了苏州国际教育园课程共享第4批自建课程“PS大家秀”并通过评审,目前该课程已经在高校邦在线课程网站上线且形成了相应配套微课资源,苏州高等职业技术学校14、15级400多名学生已经选修,学生在使用过程中只要扫描二维码即可在线浏览微课,课后可进行复习与测试。学生在学习过程中对该课程给予了较高的评价,同时我们也根据学生学习的反馈意见不断对课程进行改进与更新。

促进学习方式变革与个性化学习的推送系统:实现与学生学习水平相匹配的内容选择与精准推送;满足“纠错式学习”“场景式学习”等的案例推送;从学习流程再造出发,完成拓展问题、交流互动、翻转课堂内容的推送。

此类实验室能够开展程序设计与相关硬件的实验,支持学生课题研究活动,体验AI技术的数据获取、计算、智能决策、外界控制等功能,丰富学生对AI的认识与应用,还能支持学生芯片制作、安装、调试等。而在学生芯片工作室建设上,需要使用芯片工作台、工作机(3~4套);空白芯片(可以有不同容量与引脚,如1M、32引脚)、一次性芯片、重复使用芯片等;芯片制作软件;芯片烧入硬件设备;芯片外接测试的试验硬件、软件;各类接口、灯光系统;网络环境。

以个性化学生课题为背景,建设AI课程内容的载体(含硬件及软件)。例如声控电梯、脸部分析与身体健康、智能化滴液控制、手势无人机、大数据背景下磁共振地沟油检测、自动瞄准、语声控制机器人、校园小生境温湿度肥水供应、教室内声光电控制等。

AI+教育 任重而道远

从孔子提出有教无类、因材施教教育模式以来,差异化、个性化教育的提倡不绝于耳,时至今日的互联网时代,智能分析学习过程、智能推送学习资源、精准个性化教学、智能导师、终生学习伴侣……人工智能极大地改变着教育生态。学校除了差异化、个性化教学外,还应注重对学生素质教育发展的引导,创造优质环境,让学生“五育”并举、全面发展。未来五年,市西中学将在五个方面不断丰富AI+学校的深度和维度。

一是全学科教与学平台的建设。将提供全学科教与学平台,丰富资源系统,如增加场景学习视频资源(包括理科实验、艺术分析、体育动作等视频),开发艺术作品的创作、评价系统,以及艺术表演、体育动作的比对、分析、评价系统等。二是全学科教室的建设。如政治、历史、地理等文科教室。三是建设基于AI技术的美育体验中心。建设融创作、表演于一体的美育环境(包括音乐制作、数码艺术、形体舞蹈等),搭建可供分析、比对、评价的学习空间,具备音乐制作、美术作品(如世界名画)的AI分析功能;具有AI功能大屏显示的形体、舞蹈教室,配备AI控制的配套声光电设备,能实现对形体、舞蹈动作的AI分析、比对、纠错教学功能。四是建设具有AI功能的乒乓学习训练系统。例如,在弧圈球的学习训练中,就可以通过高速摄像与标准动作的比较,对学生的起板位置、触球板型、小臂(或大臂)拉球角度等,进行判断并提出改进意见。这样的AI学习训练系统还将辐射到其他体育项目的学习训练中。五是对学校现有创新实验室进行智能化整合,现有实验室包括机器人、无人机、汽车、自动控制、物联网、模型制作、化工技术、生物技术、大气环境监测等,可通过AI技术进行整合,进一步提升创新实验室的品质。

正如北京师范大学未来教育高精尖创新中心编制的《人工智能+教育蓝皮书(2018)》所总结的那样,人工智能时代,未来教育发展具有五个趋势:关注人机结合的制度体系与思维体系,关注核心素养导向的人才培养,关注学生的灵魂和幸福,关注个性化、多样性和适应性的学习,关注人机协作的高效教学,这些趋势未来都将逐步实现。

(2)叠前道集资料的精细预处理是提高AVO检测精度的关键。叠前道集资料处理必须进行高保真度、高信噪比和高分辨率的处理,尤其不能破坏地震振幅的相对关系。

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