人工智能_智适应学习技术

搏浪智汇
2020-01-25

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  作为教育领域最具突破性的技术,智适应学习技术(Intelligent Adaptive Learning) 模拟了老师对学生一对一教学 的过程,赋予了学习系统个性化教学的能 力。和传统千人一面的教学方式相比,智 适应学习系统带给了学生个性化的学习体 验,提升了学生的学习投入度和学习效 率。采用了智适应学习技术的学习系统能 够针对学生的具体学习情况提供个性化学 习解决方案,包括定位学生的知识漏洞、 持续性地评估学生的学习能力水平和知识 状态、实时动态提供个性化学习内容。智 适应学习技术让教育领域一直困扰的质 量、成本、可获取性三大矛盾因素变成了 历史。


  智适应学习技术体系包括知识状态诊断、能力水平评测和学习内容推荐等。知识状态诊断技术是指通过少量试题,在较短时间精准诊断出学生的知识漏洞,这一技术较常用的算法是知识空间理论。能力水平评测技术是指评测出学生的知识掌握情况,分析出学生得到提升的学习能力、学习思维和学习方法,这一技术较常用的算法是项目反应理论、贝叶斯知识追踪。学习内容推荐技术是指依据学生学习情况,推荐合适的学习内容,这一技术较常用的算法是机器学习算法,该算法以学生的所有信息为输入,输出是学生接下来需要学习的内容,达到最大化学习效率的目的。


  在2010年之后,智适应学习技术得到了快速发展,这背后的推动力有强大的计算力和海量的数据,更重要的还有贝叶斯网络算法的应用。学生知识状态的建立是一件高成本的事,传统模式下判断学生的知识状态需要针对每一个知识点出题考察,有了强大的计算力后,就能够快速模拟出学生的知识状态空间,并且定位到学生的知识状态;海量的数据有助于机器学习算法发挥更大的价值。采用了贝叶斯算法之后,智适应学习系统能够实时持续性地评估学生当前的能力水平、并且及时动态调整学习内容,这在之前是没有实现的。


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  目前在全球已有一亿多学生在使用智适应学习系统,覆盖了各个年龄段,从小学、初中、高中,到高等教育、职业教育和成人教育,已应用到文、理、工、医等不同学科领域。


  大量学生的使用数据显示,智适应学习系统的教学效果好于传统教学模式。


  人机大战:几年前,美国进行了一系列关于智适应教育的人机大战。在这场人机大战中,智适应教育表现出了三个亮点:采用智适应教育的学生平均分高于接受人工教学的学生成绩,提升效果显著;及格率普遍提升,对基础较差的学生效果尤为明显;学生能够提前完成学习任务,学习效率显著提高。


  小学:佛罗里达州的Wynnebrook学校的小学生每天用Waggle复习准备佛罗里达州统一测试,该校三年级到五年级学生在这次测试中比同地区其他学生表现更优异。迈阿密一所小学的小学生每天用智适应学习系统Waggle复习准备佛罗里达州统一测试,在2015年一次全新的并且难度更大的测试中,该校三年级到五年级学生比同地区其他学生表现更优异,英语和数学学科平均高出10%。


  中学:City Springs初级中学,是一所非常贫困的公立学校,然而 在使用Knewton的Waggle后在学业成绩上有了很大提高。在阅读 学科,在NEWA MAP评估测试中,达到预计进步的三年级到八年 级学生比例比没有开始Waggle学习的2014年高出25个百分点。在 数学学科,除了七年级学生分数预计提高13%,其他年级同学分数 均提高超过20%。


  大学:亚利桑那州立大学引进Knewton推出的数学智适应辅助课程 后,学生通过率提高了17%, 课程退学率降低56%,且45%的学 生提前四周完成课程。在东北伊利诺伊大学,运用过Knewton制定 的学习计划的学生比没有使用的同学取得了更好的考试成绩。美国 雷丁区社区学院中使用Pearson MyMathLab的智适应学习产品的 学生,比未使用的学生数学分数高出12.5%。


  其他学术成果:2018年上半年最新国际学术研究成果,再一次有效验证 了智适应学习系统的学习效果优于传统授课。其中,发表在国际知名学 术会议International Conference on Learning Analytics & Knowledge上的论文“Studying Adaptive Learning Efficacy using Propensity Score Matching”的研究发现使用智适应系统ALEKS数学 课程的学生的课程通过率比未使用ALEKS学生高出15个百分点。


  中国:自2014年,以松鼠AI 1对1为智适应领域领军企业、新东方、好 未来等公司开始投入智适应领域。其中,松鼠AI 1对1自主研发的智适 应学习系统能够模拟教师给孩子一对一量身定做教育方案,并且一对一 实施教育过程,比传统教育效率提升5-10倍。松鼠AI 1对1成立实验 室,与斯坦福国际研究院(SRI)进行联合技术开发,并且与卡内基梅 隆大学(CMU)、中科院自动化所成立了AI智适应教育联合实验室, 机器学习教父、CMU前任计算机院长Tom Mitchell教授任其首席AI科 学家,CMU计算机及心理学系教授、Cognitive Tutor创办者Ken Koedinger任首席学习科学家。


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