“薄弱學校”的智能教學實驗

王輝輝 司雯雯

通過循序漸進地引導而非灌輸，智能系統幫助孩子們學會了自主學習

智能教育倡導的是以學生為中心的個性化教學

進入7月，各地中小學已經陸續進入暑假模式，但廣州市陳嘉庚紀念中學（以下簡稱陳嘉庚中學）的校長杜學君卻比平常更加忙碌。因為初一要增開兩個人工智能教學實驗班。

2017年，作為廣州市荔灣區典型的薄弱學校，陳嘉庚中學為提升教學質量，開設了第一個人工智能教學實驗班。

“一年下來，全班28名學生的學習成績都有不同程度的提升，更重要的是這些在傳統教學模式下看不到希望的孩子，在新教學模式下，學習面貌發生了根本性的變化，變得愛學習了。”杜學君告訴《瞭望東方周刊》。

陳嘉庚中學采用的人工智能教學系統名為愛迪樂。其研發人徐啟天介紹，2014年以來，這一系統先后在全國各地的20多所公立學校開展了教學實驗。

“從實驗數據看，一個學期后，使用這一系統的學生不僅成績有不同程度的提升，自信心、專注力等學習品質也都有明顯改變。”愛迪樂教育研究院院長徐啟天在接受《瞭望東方周刊》采訪時說。

AI帶來新活力

2014年，杜學君初到陳嘉庚中學時，這所初中只有幾百名學生，且大部分都是“學困生”，教師平均年齡達到46歲，“學生學習沒動力，老師工作沒干勁”。

學困生

指因種種原因學習成績暫時落后的學生。

之后，杜學君開始在陳嘉庚中學嘗試組建社團班級，實施分層教學。“我們也取得了一些效果，如解決了學生的興趣愛好問題，培養出了一些特長生，但學生整體學習動力不足的問題仍然嚴重。”杜學君坦言。

恰在此20年前，另一場涉及教育主題的嘗試也剛剛開始。

1994年，徐啟天進入普林斯頓大學參與人工智能項目的研究，智能家教便是實驗室的研究項目之一。他逐漸意識到，只要將知識結構合理化，然后通過人工智能的引導，就可以完成知識輸出。隨后，他開始了愛迪樂智能教學系統的研發。

愛迪樂采用自己設計的教材，重構知識結構。“我們設計教材的原理是，要做到不需要教師進行知識講解，讓學生可以自主學習，所以每一個知識點的解讀都是從淺入深，由直觀到抽象。”徐啟天說。

在愛迪樂系統中學習分數知識時，學生會看到一個四等分的圓，其中三份涂成了陰影。圖形的右側是一道填空題，“圓被分成了幾份，其中陰影部分占了幾份”。而小學英語課中，每一個單詞都會配有相應的圖形，同時先從一個字母的發音開始培養學生的音感、語感，再循序漸進，講解更復雜的內容。

徐啟天團隊通過研究大量數據發現，非智力因素對學習效能也會產生巨大影響。因此，其教材設計置入了大量學生“跳一跳”就能發現的學習規律——這些規律由無數個循環往復、學生都能夠達到的小臺階鋪墊而成，學生可以在跨越臺階、解決問題的過程中自行發現規律。

“這讓學生在學習中不斷獲得‘我能行的心理暗示，從而增強其自信心。”徐啟天說。

正在廣州陳嘉庚中學苦苦探索的杜學君，2016年經中國教育科學院專家的介紹，第一次聽說了愛迪樂。

“我們還是決定勇敢嘗試一下。而且愛迪樂能夠做到‘一生一課，根據每個孩子的實際情況派課，我很看好這一點。”杜學君說。

教師為什么不能講課

引入愛迪樂系統后，陳嘉庚中學組建了3種形式的班級進行智能教學實驗。

在八年級英語水平最差的E班，開展英語教學實驗；選擇初一年級的一個社團班，開設數學智慧課，每周安排1～2節；此外，還在全校范圍內通過自主報名，抽調30名學生組成愛迪樂課后學習班，利用放學后的時間開展教學。

據杜學君介紹，每個班級在正式開課前，要做的第一件事就是利用愛迪樂的量表對學生進行學習能力的測評和分析。

徐啟天說，研發團隊通過研究發現自識力、自信心、專注力、獨立性、思考力、積極性等6個方面的能力對學習效能的影響最大，因此設計量表時，便在考察學生學業水平的知識性題目之中，加入了分析學生心理差異的題目。

多維度考察學生是實現個性化教學的基礎。測評之后，系統根據結果為每個學生量身定做詳細的學習計劃。

“每個孩子的學習內容都不一樣，都是適合他自己的。”杜學君說。

剛開始時，學生的學習數據不足，需要教師手動派課。即教師根據測量結果、課堂觀察記錄和學生的線上線下學習任務、家庭作業完成情況，為每位同學安排個性化的學習計劃，并通過互聯網派發到學生的電腦終端。隨著使用時間的增加，系統搜集到的學習數據不斷增多，便能夠自動生成學習任務。

此外，系統還能不斷搜集每位學生的學習反饋，并詳細記錄其學習軌跡，及時調整之后的學習內容。如學生解答一道問題用了多長時間、錯了幾次等信息系統都會記錄。

而教師則不能講課。“我們認為這會妨礙學生的自主學習，削弱其自主探索的積極性和自信心。”徐啟天說。

當孩子遇到困難時，教師就要適時、適度介入，輔助其完成學習。此外的大部分情況中，他們只需巡視課堂，觀察記錄每個孩子的學習狀態，并在學生有疑問時，通過與學生平等對話，找到癥結所在，并從旁點撥，引導學生自己得出正確答案，以及發現規律。

“學困生”脫困

愛迪樂系統所使用的教材并不與國內任何版本的教材同步，但其尊重學生在學習活動中的主體地位，注重培養學生的6大學習能力。經過一段時間的使用后，學生們的變化明顯。

八年級英語E班的15名學生曾是同年級英語水平最差的，實際英語水平只能勉強達到小學四年級的水平。一個學期之后，在荔灣區組織的統一考試中，他們的平均成績已經非常接近區平均水平。其中進步最快的學生在區統考時的排名較之前提升了47位。

但杜學君更為看重的是。學生和教師的狀態都發生了根本性的轉變。如以往在傳統課堂時，許多“學困生”進教室都是磨磨蹭蹭的，上課遲到、剛上課就盼下課更是常態，一節40分鐘左右的課，他們的有效學習時間最多只能達到15分鐘。

而使用AI系統之后，孩子們會早早地跑到電腦室等待上課，甚至下課了也不愿意走，還圍著老師和同學討論問題。

教師們的狀態和教學方式也有了明顯的改變。

陳嘉庚中學擔任愛迪樂實驗班班主任的伍麗青在一份總結中寫道：面對學生的錯誤，以前她會毫不留情地給予否定，或者馬上歸因于學生不聽講、不用功。現在，她更理解孩子們的個體差異會導致其接受知識的速度不同，會理解和告訴學生“你不是做不到，只是暫時有困難”。

在教學中，伍麗青也改變了以往直接灌輸的教學方式。如在學習yell這個單詞時，班里好幾個學生讀起來都有困難，伍麗青就組織幾個孩子一起討論，引導他們想一個自己認識的Y字開頭的單詞。孩子們很快就想到了yes、year，發音就有感覺了。

整個過程中，伍麗青沒有領讀，也沒有給學生作示范，而是引導學生用已有的知識，幫自己搭建一個“腳手架”，一步一步解決問題。

“最后幾個孩子高興地拍著手，喊著Yeah，很開心。”伍麗青在總結中寫道。

廣州市陳嘉庚紀念中學的學生在使用人工智能教學系統上課