2021世界人工智能大會(huì )，高木學(xué)習與華師大共建的三維智適應學(xué)習系統重磅發(fā)布

在備受關(guān)注的AI賦能教育數字化轉型論壇上，高木學(xué)習與華師大共建的三維智適應學(xué)習系統正式發(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(huì )于上海世博中心開(kāi)幕。在備受關(guān)注的AI賦能教育數字化轉型論壇上，高木學(xué)習與華師大共建的三維智適應學(xué)習系統正式發(fā)布！

以下是《三維智適應學(xué)習系統》發(fā)布現場(chǎng)的直播視頻：視頻中為現場(chǎng)數百位專(zhuān)家領(lǐng)導及線(xiàn)上數以萬(wàn)計的聽(tīng)眾呈現了系統實(shí)際應用的震撼的全局數據、科學(xué)的局部數據及精準的個(gè)體數據。

01、全局數據

從全局數據看板可以看到，目前平臺上的總學(xué)生數169萬(wàn)人，每一位學(xué)生完成一次學(xué)習任務(wù)，無(wú)論是AI課程還是個(gè)性化作業(yè)，系統都會(huì )自動(dòng)采集到學(xué)生行為數據。

目前已經(jīng)完成了130020545次，同時(shí)該數據還在實(shí)時(shí)變化，不斷增加中。

專(zhuān)家現場(chǎng)舉例：針對全網(wǎng)學(xué)生的數據進(jìn)行分析后，發(fā)現全網(wǎng)所有七年級同學(xué)薄弱環(huán)節集中在平面幾何，尤其是“點(diǎn)到直線(xiàn)的距離”，“垂徑定理推論”等這幾個(gè)知識點(diǎn)。但是同樣是薄弱環(huán)節，也有不同的分布規律，比如“點(diǎn)到直線(xiàn)的距離”符合正態(tài)分布，比較符合教學(xué)專(zhuān)家的預期，但“垂徑定理”則體現兩極分化的情況，所以這個(gè)知識在教法上需要更加循序漸進(jìn)的引導，來(lái)幫助學(xué)生理解。

02、局部數據

如果全局數據能掌握整個(gè)區域內的教育質(zhì)量水平，那么局部數據則精確到了一所學(xué)校、一個(gè)年級、一個(gè)班級的學(xué)習情況。

專(zhuān)家現場(chǎng)舉例：基于知識圖譜，我們調用編號為12569班級的學(xué)生通過(guò)三維智適應學(xué)習系統的學(xué)習成果。從數據中可以看到，大部分學(xué)生知識偏綠色，但也存在極個(gè)別同學(xué)知識偏紅色。綠色代表學(xué)得不錯，越偏紅色說(shuō)明學(xué)得越不好。系統會(huì )判斷知識之間的關(guān)系和學(xué)生掌握度分布情況，這個(gè)時(shí)候授課教師就可以提供不同的教學(xué)策略建議：比如查漏補缺、分層教學(xué)、個(gè)性指導等等，實(shí)現因材施教。

03、個(gè)體數據

個(gè)體數據代表了單個(gè)學(xué)生的學(xué)習情況，系統基于認知能力、知識水平、核心素養、情感及偏好等多個(gè)維度對學(xué)生進(jìn)行數據分析，規劃每個(gè)學(xué)生的最優(yōu)學(xué)習路徑。

專(zhuān)家現場(chǎng)舉例：基于個(gè)體數據的學(xué)情報告，我們選擇編號17892班的一個(gè)同學(xué)，從數據中可以看到，該學(xué)生的學(xué)習參與度具有周期性起伏，說(shuō)明在學(xué)習態(tài)度上沒(méi)有太大的波動(dòng)。從學(xué)習報告上來(lái)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，老師可以根據數據給予學(xué)生進(jìn)行個(gè)性化的指導。

04、教育知識圖譜

三維智適應系統有一項核心技術(shù)突破就是機器推理學(xué)生問(wèn)題背后的原因，也就是針對學(xué)習問(wèn)題進(jìn)行追根溯源。這個(gè)過(guò)程中系統需要能夠發(fā)現復雜問(wèn)題之間相互影響的關(guān)系。

比如，有位學(xué)生工程問(wèn)題始終學(xué)不好，其實(shí)原因有多個(gè)，也有主次之分。通過(guò)系統可以看出對于這位同學(xué)而言，分數的混合運算知識影響權重32％，另外兩個(gè)知識點(diǎn)影響權重分別為15％、12％。除了知識掌握，他的數學(xué)建模能力影響權重為19％。

要得到這個(gè)的結果需要掌握兩個(gè)要素，學(xué)生的個(gè)人行為數據和知識路徑矩陣，也就是需要知道任意兩個(gè)知識之間的關(guān)系。

專(zhuān)家現場(chǎng)舉例：知識路徑矩陣本質(zhì)上是一種為教育和學(xué)習場(chǎng)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(gè)特點(diǎn)。比如小學(xué)數學(xué)可以分成1500個(gè)知識和能力點(diǎn)，系統運行中采集了學(xué)生的實(shí)際行為數據，通過(guò)機器學(xué)習得到了一個(gè)1500＊1500的矩陣，建立了知識之間200多萬(wàn)個(gè)兩兩關(guān)系。

05、三維智適應學(xué)習系統效果演示

現場(chǎng)演示了4個(gè)年級40位學(xué)生通過(guò)三維智適應學(xué)習系統的學(xué)習成果，詳細版演示視頻如下：

專(zhuān)家現場(chǎng)舉例：我們在后臺中調用了三年級的彭同學(xué)和六年級的張同學(xué)的學(xué)習畫(huà)面，這兩位同學(xué)正在進(jìn)行最后的測試。從現場(chǎng)40位學(xué)生的學(xué)習結果來(lái)看，由于學(xué)生的學(xué)習差異，可以看到哪怕是同一個(gè)學(xué)習任務(wù)下，系統給的大家推送的學(xué)習內容也是個(gè)性化的。三維智適應學(xué)習系統除了知識層面，同時(shí)也從計算能力、建模表征能力等認知能力維度，以及邏輯推理、空間想象等學(xué)科核心素養維度對學(xué)生進(jìn)行了評價(jià)，從而實(shí)現了因人而異的個(gè)性化學(xué)習規劃。

06、三維智適應學(xué)習系統應用目的

學(xué)生的智適應學(xué)習，是系統基于知識圖譜、能力圖譜、情感圖譜，通過(guò)學(xué)生認知行為大數據找到學(xué)生學(xué)習的最近發(fā)展區，從而規劃最優(yōu)學(xué)習路徑從而讓學(xué)生少走彎路，避免重復訓練和拔苗助長(cháng)，讓學(xué)生在“跳一跳、摘桃子”的適度挑戰中，增強學(xué)習的自信心、好奇心、堅韌性等，提高快樂(lè )指數。

最后，通過(guò)探索性問(wèn)題情境的設計，合作性學(xué)習的進(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。三維智適應學(xué)習系統將以適合每個(gè)孩子的方式，輔助他從知識掌握，到認知能力的提升，再到全面健康的品格形成。

對于未來(lái)的智能教育發(fā)展方向，現場(chǎng)專(zhuān)家表示傳統知識圖譜已經(jīng)開(kāi)辟了一條道路，但人工智能的價(jià)值絕不僅限于對于知識的測評和知識的查漏補缺，服務(wù)于整個(gè)未來(lái)人才培養的系統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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