“人工智能課堂”利與弊

宋亮

在這輪新課改中，中小學提倡高效課堂，用教學效率提高學習效果。這個時期，也是電腦和網絡輔助教學進入學校的時期，在形式上出現了智慧課堂和高效課堂的結合，創新的教學手段，在落實課改的同時，也引領了教學理念的轉變。

教育部：鼓勵教學終端建設

課堂低效的原因在哪里？

清華大學附屬中學教師王麗麗找到了原因：課堂的結構主體就是教師和學生。教師在課堂上的投入程度或精神狀態可以打滿分；可是不管教師激情多高，總會有些學生不為所動，我行我素；這些學生反過來又影響教師的授課情緒。在這種情況下，如果對學生上課的表現打分，不少教師的滿意度會低于60分。教師希望把自己精心備課的全部，傳達給學生。這種想法會產生一個預期結果，教師希望所有的學生能把他上課的內容當作寶貝，認真地接受并消化。也就是教師要求學生能在課堂上100%投入。

北京師范大學中國教育與社會發展研究院講師高莉介紹：傳統的提升學生課堂注意力的方法，主要是營造輕松愉快的課堂氣氛和采用新穎的教學手段。但是無論教師怎樣創新，學生終究會倦怠，創新會失效，而創新的失敗會進一步挫傷教師的心理。目前，新出現了一些管理手段來提升學生注意力，方法主要有兩種：一種是對學生進行注意力訓練，還有一種是引進技術手段，監控學生課堂投入程度并打分評估。隨著科技的日益發達，會有越來越多的新技術手段應用到教育教學領域。

近一年來，全國各地相繼出臺“智慧課堂”“智慧校園”試行建設標準。全國教育主管部門的下一步重點工作計劃，就是通過建設智慧課堂逐步推動“網絡學習空間人人通”的普及應用。在經歷初期的班班通設備采購熱潮后，多媒體教室占比已達到計劃水平，通過校園寬帶網絡建設，形成了支持校園網絡連通和開展信息化教學、教研的模式及保障機制。但是，校園信息化的建設工作中，人機交互的界面還處于摸索階段。

教育部教技司2018年1號文件《2018年教育信息化和網絡安全工作要點》以及教育部副部長杜占元在2017年全國教育信息化工作會議上講話中提出，鼓勵師生配備教學終端，加速推進“人人通”建設，并列舉了全國優秀的智慧課堂教學探索模式作為示范。越來越多的網絡技術企業進入基礎教育領域，直接參與教學或者提供教學輔助技術，幫助學校解決學生注意力不集中問題。

培訓機構：強力跟進

為了提升學生的課堂專注力，一些培訓機構面對中小學生課堂學習，引入了注意力引導訓練。

2018年4月，“火花思維”完成1500萬美元融資，用于課程研發和教師中心的建設。“火花思維”是一家在線兒童教育平臺，專門為3歲至10歲兒童提供數理邏輯、專注力等視頻互助課程，全面提高數理邏輯和專注力。幼小銜接數學思維訓練課程目前已經上線。

思維能力是學習的核心智力因素，這方面的差距足以影響孩子成年后的成就。觀察力、想象力、注意力等都屬于思維能力的范疇。其中，注意力問題被認為是我國兒童學習障礙的首要因素。在我國660個大中城市中，75%的兒童存在不同程度的注意力問題。其中，有42%的孩子上課時不能集中注意力；60%的孩子不能堅持聽課30分鐘以上；20%的孩子經常走神、多動。

除了“火花思維”之外，較大的注意力培訓機構還有“成長保”“金色雨林”“金博智慧”和“聚思教育”等。

“成長保”專注于4歲至12歲兒童的在線素質教育。通過在線互動直播課堂提供互動學習體驗，訓練孩子的專注力、語言邏輯和記憶力等能力。2017年2月，成長保完成5000萬元第一輪預融資，投資方為黑馬基金、昆仲資本、達晨創投。同年7月，成長保宣布完成數千萬元人民幣的第一輪輪融資；緊接著在2018年3月和2018年5月完成第二輪融資，第二輪累計融資達3億元。密集的成功融資表明，兒童思維訓練已經引起了資本注意。“成長保”上線至今，月收入均保持30%的增長，憑借先發優勢、流量運營機制和內容增量機制，目前市場占有率達80%。成長保創始人路小得表示，在全國學齡兒童中，有半數以上會出現注意力問題。巨大的市場需求，可以預見，注意力培訓機構的發展空間很大。

兒童學習能力研究機構“金色雨林”主要為3歲至14歲的兒童提供學習能力培養。公司在今年完成數千萬元融資，投資方為美年大健康母公司天億資本。天億資本對金色雨林的投資主要是因為“金色雨林”在兒童學習能力方面取得的成果。本輪融資主要用于品牌推廣和在線教學平臺建設。“金色雨林”依托北京、成都、廈門三大運營中心，向全國輻射加盟，是中國科學院心理研究所“青少年腦科學與學習”課題的實驗基地。

“聚思教育”為兒童提供專注力培訓，主要使用美國專注力訓練系統“玩出注意力”（Play Attention），是該產品的中國代理商。訓練法基于腦反饋技術，設定訓練課程和專注力測評工具。2018年1月，“聚思教育”完成數百萬元天使輪融資，投資方為青山資本。本輪資金將用于產品及課程體系研發升級、品牌整體規劃升級、ToB端的市場拓展及線上專注力訓練系統完善等方面。

隨著國內市場對注意力方面的研究逐漸熱起來，相關方面的研究也在不斷推進中。

學校：技術手段干預系統

為了解決課堂教學效率問題，浙江省杭州第十一中學在2018年春季開學后，就引進了“智慧課堂行為管理系統”——在教室的黑板上方安裝了3枚攝像頭，每30秒鐘掃描一次學生的臉，并由處理器進行分類統計、打分，識別學生上課是否專注。

杭州十一中學的校園富有科技感。在推出號稱全球第一個刷臉吃飯的食堂后，學校立馬建起了國內第一臺刷臉自助購物機，曾在新聞里轟動一時。2018年，刷臉技術延伸到教室。

住校的高中生李拂在學校安裝測試系統的前一個晚上，因為停電空調停機而失眠了。幾乎全體住校生都出現了這個問題。第二天，很多人都精力不足。課后，教室門口的大屏幕上打出了李拂的課堂教學注意力分數：74分。系統將李拂的課堂行為分為閱讀、書寫、聽講、起立、舉手和趴桌子等6種。每種行為都代表一個分值，分值高低由系統設定，李拂“舉手”就比“趴桌子”的分值要高許多，他的行為被攝像頭認定后，變成一個代碼，接入位于攝像頭后部的處理器內——那是系統的大腦。

這只是一部分分值的參數，另一部分來自李拂的面部表情，攝像頭將深度捕捉他的表情，變成另外一個代表分值的代碼。表情被分為中性、高興、反感、難過、害怕、驚訝、憤怒等7種。但李拂很少“憤怒”，也很少“高興”。

當課程進行到20分鐘時，只有老師的視角才能看到的講臺顯示屏將收到系統推送的提醒，那些最低賦分值的人將出現在屏幕上，這代表他們并不專注。老師便會走到學生面前，或者對學生進行提問。3分鐘后，提醒自動消失。

但是很快，學生們掌握了在課堂上刷注意力高分的技巧：系統給吳建飛的分數總在70分到80分之間，不論是他最喜歡的數學課，還是他不那么喜歡的物理課。他的好朋友李浩則是“好好先生”，李浩長臉，雙眼皮，喜歡笑，有酒窩。李浩曾經在一個上午的四節課都拿到了“99分”，他告訴吳建飛，高分的技巧是表情要豐富，以及“挺直腰”。

很快，技巧在學生中普及了。一周后，一個成績中等、上課也沉默的學生在系統上得到了110分的高分。據資料顯示，微表情識別一直是計算機視覺領域一個具有挑戰性的技術難題，諸如肌肉單元難以標注，每個人對表情的定義都不相同，“微笑”“難過”等標準難以判定，另外，微表情識別必須在五分之一秒內抓取到情緒變化，這意味著攝像頭必須一秒鐘處理五幀以上畫面。這項技術目前還在進一步完善中。

“人工智能課堂”引爭議

“人臉識別系統如果長期使用，老師會用來給學生施加壓力，學校會用來給老師施加壓力，建議千萬不要常規化。”針對人臉識別技術在課堂上的應用，中國人民大學副教授高永安這樣表示。

山東省青島市膠州二中教師劉飛認為：“這種系統可能引發抵觸心理，會束縛老師的心態，很難有淋漓盡致的自由發揮；二可能引起迎合心態。老師可能會一刀切地向‘高標準靠攏，系統采集到的數據可能就來自一個‘不真實的課堂。”但總體上，劉飛對人臉識別技術進入課堂持歡迎態度。他說：“這些微表情和課堂行為對學生進行行為診斷與判定，有重要的參考價值。部分學生上課精力不集中、課堂參與度低可能與老師的教學水平有很大關系。所以，不僅可以用來該學生打分，也可以反應教師的教學狀況。”

杭州第十一中學副校長張冠超表示：學生從不理解、感覺被監督，已轉變為慢慢接受，自覺改變課堂上的行為習慣。老師也會對課堂上學生的表情、行為進行分析，去考慮改變教學習慣，讓學生能更快樂地上課。

在人臉識別技術方面，比起學校，教育培訓機構已率先采用。目前，已經有多家教育機構宣稱采用“人臉識別”技術為學生提供個性化教學。這已經成為教育培訓機構宣稱自己借助“科技推動教育”進步的一個典型案例。

有多家教育培訓機構陸續發布消息，表示能夠基于人工智能科技，借助攝像頭捕捉學生上課時的狀態和情緒數據，輔助老師掌握課堂動態。把教學過程數據化，借此技術為學生提供個性化的教學體驗，并且還能獲取學生聽課質量反饋、老師授課評價以及師生風格匹配。也有部分教育培訓機構引入此類人臉識別系統不是為了“監測”學生狀態，而是為了提升對教師授課效果的把控能力，利用人臉識別系統分析老師在課堂上的上課狀態。

有學生表示，對培訓機構有人臉識別系統不會很在意，而且一周也就去上兩節課，本來時間就不長，還花了錢，自己肯定會專注學習。但是該同學表示：“學校不一樣，在學校上一天的課，難道一點都不能放松？如果學校有這種數據分析系統，我會覺得不舒服，肯定會裝得乖一點。”

5月23日，在國家衛生健康委員會舉行的新聞發布會上，北大六院兒童病房主任曹慶久表示：有些學校用智能系統監控學生，學生往往會有一些心理方面的反應。很多青春期的孩子正處于自我意識快速發展的階段，要求有隱私權，要求得到別人的尊重，要求得到別人的信任。如果裝監控系統是為監測孩子注意力，往往會引起孩子的反感，要注意它對孩子心理方面的影響。