最硬核的来了！AI学习机“4+1”标准解析

8月3日，中国教育电视台报道了科大讯飞董事长刘庆峰在科大讯飞AI学习机新品发布会上的精彩发言。在报道中，刘庆峰用“4+1”标准定义了什么才是AI学习机，开启了AI学习的全新时代。

在当下，无效、低效的重复练习是导致孩子学习负担过重的重要因素。孩子是民族的未来，我们的教育绝不能把时间浪费在无效低效的刷题和填鸭式的学习中。在过去的一年中，科大讯飞走访了16个城市、5500名用户，汇聚了1万多条家长和孩子的建议，最后合并同类项、确定权重，最终列出了大家最关注的5个问题：

怎样帮助孩子减少无效低效的重复练习？

怎样帮助孩子精准提升自己的学业能力？

怎样帮助孩子建立自己的学习兴趣信心？

怎样帮助家长减少没有必要的过度焦虑？

怎样帮助家长减轻日常辅导作业的负担？

着眼于以上五大问题，并结合目前教育的现状，可以看出现代教育中存在两个“既要也要”期待：既要孩子减负，让他轻松，也要学业提升；既要五育并举，德智体美劳全面发展，也要科技强国，保证我们能够参与全球竞争做原始创新。

面对这种“既要也要”的时代期待，我们有望在人工智能时代找到平衡点——AI学习机的“4+1”标准或许就是答案。

能对学情做分析

AI学习机通过与学生的互动（答题、评测等）能够精准分析出每个学生的学习情况，掌握学生学习的薄弱点，并能及时反馈问题，从而更好的帮助学生完成学习规划。这就是“能对学情做分析”。

为什么要对学情做分析？在学生的学习过程中，如果在思考的同时能够得到对薄弱知识点的指导，这样的学习就会事半功倍。而现在很多学校“学生完成作业、教师批改、作业返还学生”的过程需要一到两天的时间。这个反馈过程较长，会错过学习的热点时期，学生没有掌握就会跟不上第二天的课程，从而导致学习效率有所下降。

而“能对学情做分析的AI学习机”可以在学生完成答题的同时，将他的知识点掌握情况、前后驱知识点的知识图谱、学科能力情况及时反馈给学生。

为什么能对学情做分析？三项技术的突破让“对学情做分析”成为了可能。首先是OCR技术的运用，就是要把图片变成机器可以理解的“文字”。科大讯飞早在2018年，就荣获 ICPR MTWI图文识别挑战赛全部三项冠军；在2020年最新的复杂数学公式挑战赛ICFHR 2020 OffRaSHME中，依旧获得冠军的成绩。因为这项技术的应用，哪怕再复杂的学生手写答题，也能被AI学习机识别并作为分析的条件和基础。

其次是机器阅读理解能力取得了重大突破，科大讯飞首次将该技术达到实用水平。在斯坦福大学牵头的SQuAD2.0挑战赛中，科大讯飞的技术在精确匹配（Exact Match）和模糊匹配（F1-score）上首次超过了人类平均水平。这使得机器可以学习一个又一个领域的知识，从而通过不断的机器学习，在作文评分上都可以达到人类专家的水平。

第三个是机器作文评分技术突破，达到了专家评分水平。近年来雅思在全球寻求合作，最后发现科大讯飞的英语口语和作文评分技术是他们目前找到的、真正能超过人工评分的技术成果。

能对学习做推荐

在精准分析学情的基础上，AI学习机能根据每个学生具体的情况，做到精准规划，推荐个性化学习路径。

为什么要对学习做推荐？在学生的日常学习过程中我们可以很明显的发现：太难的题目不适合学生，打击自信心，浪费时间；太简单的题目也不适合学生，无效低效练习不能解决问题。如何让学生既有信心，又能一步一步的得到提升？答案是，孩子需要做“跳起来够得着”的训练。而想要做这种训练，就要识别学生的“最近发展区”。

“最近发展区”，简单来说就是识别学生已经达到的发展水平和可能达到的发展水平之间的距离。举个例子，在勾股定理这一节的知识点上，传统的常规教学，老师要布置40道左右的题目让学生去做练习，AI学习机只需要根据他的“最近发展区”布置6-10道题，就可以将学生的知识掌握情况摸清。

更进一步，在AI学习机的知识图谱中有一个专门的学习路径，可以清晰的看到哪里是未掌握的知识点哪里是薄弱知识点。学生可以按图索骥补全之前的知识薄弱点。只有知道了1+1=2，才能知道1+2=3，只有二楼盖好了，才能盖三楼。通过以上方式，既能减轻学生的学习负担，又能让孩子觉得自己能够学好，从而提升了他们的学习兴趣，增强了学习信心。

为什么能对学习做推荐？这其中离不开两个关键的技术。

一个就是识别学生的最近发展区，并且给出动态的学习路径的规划。在去年的NeurlPS国际比赛中，关于最近发展区和知识图谱动态路径的算法的比赛，科大讯飞在三个赛道拿了全球第一。

另一个核心技术就是系统性的构建面向教育的知识图谱。从小学初中到高中，我们对75个主流教材、8000多个知识点、1万多个逻辑关系做了全面的覆盖。要做这个全覆盖，不仅要有核心技术支撑，同时也是一个苦工夫、累工夫。我们花了大量的时间和精力，大量的一线教研人员参与到其中。正是有了这些技术和苦功夫、累功夫，才能够真正做到精准推荐。

能对语言做提升

为什么要对语言做提升？在现代社会，语言表达能力承载的意义是非常之重大的，对于孩子的社交能力、团队精神、同理心、自信心都是非常重要的，尤其是对今天移动互联网的原居民，大家都习惯于在网上沟通，缺失了人与人之间最基本的沟通能力。只有这个能力提升了，我们的孩子才会心智更健全，才会性格更开朗，才会与人相处的时候显得更阳光。所以语言的学习和提升至关重要。

为什么能对语言做提升？为什么AI学习机能够在家庭教育场景中帮助孩子更好地练习语言能力？这背后少不了语音技术的加持。

第一个，是语音合成技术的突破。在国际权威语音合成大赛Blizzard Challenge中，科大讯飞14连冠。在全球范围内，无论是中文还是英文，科大讯飞的合成语言首次超过专业播音员。

第二个，是口语评测技术的突破。目前，业内只有科大讯飞口语测评技术可以做到大规模应用，而且是在正式考试中得到应用。只有经过大规模验证，能够服务于高考这样高利害场合的技术，才能够真正帮助孩子每天进行学习和训练。

第三个，是机器翻译技术的突破。科大讯飞的机器翻译系统早在2018年已经通过了全国翻译专业资格（水平）考试CATTI，机器口译技术测试，全球首次达到专业资格合格标准。

第四个，是语音识别技术的突破。在2016-2020CHiME 国际语音识别比赛中，科大讯飞连续三届蝉联冠军。今年，科大讯飞“语音识别方法及系统”荣获国家知识产权局第二十二届中国专利金奖。

能以成效促信心

AI学习机的成效看得见摸得着，这就是“能以成效促信心”。

“能以成效促信心”的成效究竟如何？今天，科大讯飞人工智能+教育的因材施教逻辑已经在全国范围内覆盖了31个省级行政区，深度服务38000所学校的上亿师生。从两年前开始，科大讯飞“因材施教综合解决方案”就以学校、县区、地市为单位进行大规模部署——被评为教育部国家级“新型教与学模式”实验区和2020年度“智慧教育示范区”的蚌埠就是其中之一。在蚌埠，包括AI学习机在内的智慧教育相关设备已完成了常态化的使用。老师日常批改作业的效率大幅提高，腾出时间来做教学研究、关心学生的心智成长；学生们的无效重复训练也大幅降低，学习训练量减少了，学习兴趣得到了强化，体育锻炼的时间也大大增加，整体的心智发展有了巨大的提升。这，就是看得见的应用成效。

阳光绿色能守护

AI学习机想要让家长放心，学生安心，就需要具备“阳光绿色能守护”的属性。如何做到阳光健康能守护？AI学习机通过大量的人性化设计，做到了AI全局护眼、学情实时同步、亲子任务互动、绿色应用守护等功能。

在AI全局护眼方面，AI学习机配备了国际国内双认证（包括德国莱茵TUV低蓝光认证和泰瑞特视觉健康认证）、可随着环境光自动调节色温的13英寸护眼屏幕，通过防眩光纸质书写膜，配合AI作答笔，实现真实的纸笔书写感受，并且带来更舒适的护眼书写体验。AI学习机搭载了一体式升降1600万双目前摄，跟读的时候不需要看屏幕，直接点书本机器即可自动识别朗读，答题后，通过双目摄像头扫描答题情况完成批改，大大减少了看屏幕的时间。另外，机器内置多颗传感器，可自动识别不良坐姿，实时同步在家长手机上，提醒家长关注孩子用眼健康。

在学情实时同步和亲子任务互动方面，AI学习机能够把孩子的学习报告实时同步给家长，让家长及时给孩子点赞，减少对孩子学习的过度焦虑，也让孩子得到鼓励和认可。

在绿色应用守护方面，AI学习机具备下载许可机制，孩子只能下载家长认可的应用，从而防止不良APP进入；绿色浏览器构建绿色健康的使用环境，从而守护孩子健康成长。

构建以学生为中心的系统性创新

回归教育本质的生态协同

科大讯飞一直以来持续构建以学生为中心的系统性创新能力，包括过程化数据收集、智能评价、路径规划以及学习资源推荐等。想要构建这样的创新能力，有的是技术工作，有的还需要在技术支撑下做很多扎扎实实的“苦活”和积累。在AI学习机中，有着以科大讯飞为代表的中国人工智能里程碑式技术突破，包括但不限于在语音合成、语音评测、机器阅读理解等方面0到1的标志性技术发展。没有这些关键技术突破，只靠系统性的集成是远远不够的。

当然，只有技术的突破是不够的，解决教育问题一定要回归教育本质。想要实现因材施教、减负增效，不光要有技术，还要有教研，有内容资源的支持。科大讯飞与全国各大出版社合作，与中国教育电视台深度合作，致力于让更多精品的、健康的、经得起检验的内容集合到教育资源库中，帮助实现因材施教、减负增效。这是一个需要持续推动的系统性工作，而要完成这个工作，就必须要建立起生态协同。

可以预见，在信息化时代，所有的产业只有建立起生态才会生生不息。科大讯飞与北师大建立了联合实验室，共同推动教育评价改革；与教育部考试中心、国家语委都建立了合作关系，就是想要通过合作建立起教育相关产业的生态。截止目前，科大讯飞开放平台上已经有200多万的开发者团队，2020年实名认证的团队数量更是增加了57%，其中增长最快的正是教育相关的合作伙伴。通过这样的生态，定能推动我们按照“立德树人、五育并举”的教育理念，为中国的教育发展提供源源不断、生生不息的动力。

教育是一个系统性的伟大工程，正是因为有强技术的突破，因为有教研和内容的踏踏实实跟进，2000多年前的因材施教的教育梦想才真正的照进了现实。今天，科大讯飞用“4+1”标准重新定义AI学习机。未来，科大讯飞也期待着和所有志同道合的人共同努力，用人工智能带来学习的全新时代。

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