2020年,人工智能大大改变了儿童的学习方法。本章故事的主人公是一位住在中国湖北的少女林悠小朋友,今年9岁。头脑聪明的她觉得学校的课程很无聊,但后来她与个性化自适应学习系统(PAS)相遇,找到了适合自己的学习方法。

住在中国湖北的林悠小朋友的故事

林悠坐在教室里,一动不动地盯着挂在墙上的时钟。“还有334秒就下课了,333秒、332秒……”9岁的林悠就读于湖北省黄冈市的一所小学,她等下课等得不耐烦了,已经彻底坐不住了。老师批评了林悠,但林悠还是在时钟指向下午3点的那一瞬间,跑出了教室,往外婆家飞奔而去。进入11月,外面还不是非常冷。林悠虽然只有9岁,但个子已经很高,双腿像马拉松选手那样细长而有力量。中途林悠差点撞上了无人驾驶汽车,但车子检测到林悠的存在,恰到好处地停了下来。

由于林悠的妈妈总是工作到很晚,所以林悠每天放学后都会到外婆家去。到了外婆家后,林悠脱了鞋,上了二楼,进了曾经是妈妈卧室的房间,关上了房门。接着她从包里拿出了平板电脑,接上电源,打开了个性化自适应学习系统(PAS)App。今天的PAS课程中,是通过宇宙空间中的实验来学习重力知识。林悠从上周开始就很期待这堂课。

这时,外婆敲了敲门,打开门从缝隙中露出了脸。“回来的时候好歹说声‘我回来了’啊。手洗了吗?厨房里有小饼干,你自己吃。外婆还要去开店,有什么事就叫我。”外婆说完这句话,就轻轻关上了门。林悠听完外婆的话,眼睛只从屏幕上离开了一瞬间,微笑着回答道“好”,便立刻又盯着屏幕看了。如今全世界的儿童可以连接PAS程序,一起上课。

同班同学中不仅有中国人,还有日本人、孟加拉国人和尼日利亚人等。宇航员的课程很受欢迎,全世界共有30万人在同时上课。林悠也想向自己憧憬的宇航员提问,因而十分认真。林悠提问时使用的是母语中文,但系统能够将问题自动翻译成英语并传达给宇航员,同时也自动翻译成其他同学的母语传达给他们。反过来,宇航员回答问题用的是英语,内容也会通过自动翻译机,转换成中文回复给林悠,还会转换成其他母语为非英语的同学的本国语言传达给他们。

上完课后,到了讨论时间。电脑屏幕上会显示虚拟环境中各小组讨论的内容。这时候也一样,对着麦克风说母语,自动翻译机便能将其转换成各位学生的母语再传达给他们。聊天小组里发言最多的是住在德国的克里斯,林悠很喜欢听克里斯说在德国的生活。孟加拉国的同学虽然看起来只有6岁,但他在讨论中的发言总能一针见血,敏锐程度超过了其他同学。几天前他所居住的城镇遭遇了大洪水,他现在正在避难所里连接PAS。林悠也不服输,用一针见血的发言回复了他。每次讨论林悠都很享受不同年龄不同国籍的同学的发言。

课程结束后,便到了评价时间。屏幕上会显示有关今天学习内容的几个需要确认的问题,然后通过自动成绩评价系统来打分。林悠的讨论评分一直都很高。如果有不懂的地方,PAS会很详细地进行解说,因此能帮助林悠透彻地理解问题。最后,系统会给出下次上课前的作业,当天的课程便结束了。

林悠结束了今天的课程后,坐在椅子上伸了个懒腰。想起宇航员上的课,她自言自语道:“将来我想成为一名宇航员。但是也不想放弃像爸爸那样成为一名医生的梦想啊。”林悠很有天分,也很喜欢学习。她觉得学校的课程很无聊,甚至还因为过于无聊将课本上的内容一字一句全都背了下来。正在那时,林悠住在上海的阿姨小曾女士把PAS介绍给了她。

曾女士是林悠妈妈的妹妹,在自家公司生产的新款平板电脑终端上安装了PAS的App之后,在去年林悠生日时作为生日礼物送给了她。林悠就读的小学,为了解决学习程度差异的问题,也打算从明年开始在课程中引入PAS系统。不过林悠在阿姨的帮助下,已经能够很熟练地使用PAS了。现在她能够参加符合自己学习水平的课程,还可以在任何一个地方按照自己的进度进行学习,对此她感到十分满意。

和同学在网上聊了一会儿天之后,林悠开始做学校布置的作业。对于林悠来说,学校的作业非常简单,因此很快就做完了。等她回过神来时,发现已经晚上6点半了。林悠的肚子有点儿饿,就到一楼的厨房,给自己倒了满满一杯牛奶,拿了放在厨房餐桌上的一片饼干吃了起来。外公外婆在家旁边经营着一间便利店,现在已经快到打烊了。喝完牛奶,放在饼干旁的外婆的智能手机响了起来。林悠看了下手机屏幕,发现是阿姨打来的电话。她接起电话,电话那头传来了久违的阿姨的声音。“哎呀,原来是林悠啊,你身体好吗?现在在做什么呢?”林悠回答:“挺好的。在妈妈下班来接我之前,我都在用PAS学习呢。我把电话转给外婆。”说着,她就把电话交给了还在店里的外婆。瞬间,隔壁传来了外婆生气的声音:“你怎么连个电话都没有?”林悠一边想:“妈妈怎么还不来接我?好想早点回家啊。今天的晚饭是什么呢?”一边又回到房间用电脑看电影了。

林悠是独生女,她的父母总是工作繁忙。和学校的同学聊有关宇宙的话题,他们都不感兴趣,因此林悠觉得很寂寞。PAS能够利用电脑上的摄像头获取用户的脸部数据,从用户的脸部表情读取用户对该课程的关心程度以及用户对课程的理解程度。由于可以根据用户的兴趣和理解程度来推荐课程,所以在PAS上和林悠学习同一课程的孩子,与林悠所关心的事情是一样的。每当林悠想到这些,便觉得没那么寂寞了。

第二天放学后,林悠和平常一样,启动了PAS程序。今天是历史课,学习有关第一次世界大战的知识。由男女演员来演绎历史上发生的事件,然后再进行解说,所以课程非常有趣。虽然这门课程的授课对象设定为高中生,但其内容林悠已经完全能够理解。看了今天课程参与者的名单,她发现其中有个住在上海的九岁女生,林悠对于有和自己同岁的女生学习这门高中课程感到十分吃惊。下课后,林悠便向她发送了聊天消息,对方很快回复了。女生名叫小凌,就读于上海的小学。聊天之后她们发现双方意气相投。在林悠妈妈来接她回家的车上,林悠也一直在和小凌聊天。到了深夜,妈妈催促她:“该睡觉了,别再聊了!”林悠这才关上了电脑。

林悠和小凌共同参加了好几门课程,她们会在课后互相检查对方的作业,还在考试前互相出题测验对方,她们甚至还对政治和机器人今后的发展展开了讨论。林悠想,将来一定要和小凌见上一面。

到了12月,天气突然冷了下来。恰逢今天是星期六,全家人难得地在一起吃了顿晚餐。外公外婆也一起来吃饭,妈妈和外婆从白天就开始做晚餐的准备了。正在吃饭的时候,电话响了,是阿姨给林悠打来的电话。林悠接起了电话,阿姨告诉她:“上海科技馆两周后要举行宇宙体验活动,我刚好有两张同事送的票。那时候林悠你不是正好放寒假嘛,要不要到上海来啊?我也已经和你妈妈说过了,没问题的。”林悠很激动,高兴得跳了起来。对于从没去过上海的林悠来说,她非常期待这次旅行。

吃完晚饭后,林悠马上就给小凌拨打了视频电话,告诉她自己要去上海了。另外,还说了要去参加上海科技馆的活动。小凌马上说:“我也会去。”竟然有这么巧的事情,两个人都感到非常吃惊。接下来两人一边商量一边讨论完成了下周要提交的课题。林悠想要和家人共度时光,便来到了大家围坐在一起看电视的客厅里。电视上正在播放最新的3D电影,但家人们更喜欢沉浸在聊天之中。林悠喜欢讨论的性格也是遗传自家人的。林悠的爸爸是医生,妈妈是银行职员,听他们讲工作的事情也很有趣。林悠展示了她在PAS上学到的知识,大家都震惊于她的知识储备量竟如此丰富。外公开心地说道:“林悠很聪明,不用担心她考不上黄冈中学了。”黄冈中学是中国有名的升学率高的中学,也是很多孩子想进入的学校。妈妈微笑着将手搭在了林悠的肩膀上。

终于到了出发去上海的日子。林悠第一次乘坐高铁,有点儿紧张。开车去上海的话大约要10个小时,但乘坐高铁可以大大缩短时间。到了上海后,林悠被耸立的高楼大厦震惊了。阿姨在车站等着林悠,一见到林悠就高兴地抱住了她。虽然才刚刚下午5点,但外面已经很黑了,街上闪耀的霓虹灯十分炫目。林悠不禁感叹道,上海真不愧是未来之城。

第二天,林悠和阿姨前往上海科技馆。对于要参加宇宙活动林悠自然是很期待的,但她更期待与小凌的见面。到达科技馆后,整个馆内布置得就像是一个宇宙空间。林悠给小凌打了电话,确认了她的位置,便去找她。到了那里,她看到了一个10岁左右的小女生。林悠喊了声“小凌”,两人之前虽然从未见过面,但却像久未谋面的好朋友似的相互拥抱在了一起。如果没有PAS,林悠就不会与小凌相遇了。两个人聊起来后,林悠才知道小凌的爸爸是宇航员,将参加这个活动期间举办的演讲会。林悠简直不敢相信在自己身边竟然就有位宇航员。林悠和阿姨还有小凌一起参加了一整天的活动,也去听了小凌爸爸的演讲。演讲会之后,林悠还和小凌的爸爸在科技馆的咖啡厅里喝了茶,问了他许多问题,学到了很多新知识。

林悠回到黄冈市后,和小凌一起学习了更多有关宇宙的知识,与更多对此感兴趣的全世界儿童成了学习上的挚友。去了上海科技馆之后,林悠更有了学习动力。PAS也察觉到了这一点,不断推荐林悠契合她兴趣的课程让她学习。

到了新学年,PAS系统终于引进到了林悠的小学中,学校每天都会花费一个小时来学习PAS的课程。装有PAS的软件系统会判别每个学生的理解能力,为他们提供适合的教育内容,所以可以让他们根据自己的水平进行学习。老师对于一个班级中同学们的学习能力的差别感到非常吃惊,觉得非常有必要引进PAS系统指导学习。

深感学校课程无聊、不喜欢去学校的林悠,因为学校引进了PAS系统,也开始觉得上学有意思了。就这样,做好小升初考试准备的她终于松了一口气。

提供适应孩子学习水平和兴趣的学习内容

正如林悠的故事中所描述的那样,到了2020年,孩子们能够学习最适合自己理解能力和兴趣的教育内容。因为个性化自适应学习系统能够解析孩子的表情,为不同的孩子提供最适合的学习内容。

如今,孩子们正在接受符合自己年龄标准的教育内容。但是,每个孩子的理解速度和学习能力是有差异的,因此一个班级的学生会出现学习水平参差不齐的情况。另外,像日本的许多大学一样,一个班里约有30位学生,有一些学生会感到无法跟上学习进度,但老师并不会关注这些学生,也不会给这样的学生进行充分的学习指导。相反,学习能力较高的学生会感到上课很无聊,学习动力也会因此下降。

这个故事中出现的“个性化自适应学习系统”(PAS)是能够根据用户(学习者)的理解及兴趣自动提供学习内容的系统。

用户在使用该系统时,系统能通过掌握映射在摄像头内的用户表情,推测用户的理解程度和兴趣。例如,通过“频繁点头就表示充分理解”“视线没有长时间集中在学习内容上,还常常东张西望,就表示对该内容没有兴趣”等情况来进行推测。这样,给无法完全理解内容的用户提供更简单的学习内容,根据推测得到的该用户的理解能力和兴趣来改变所提供的学习内容。再者,当系统切换学习内容时,用户的表情一旦产生变化,系统的人工智能便会明白“此次对用户理解能力的推测是正确的”。因此,系统能够更加精确地推测出学习者的理解程度和兴趣所在。通过云端存储,全世界的学习者使用的PAS能够共享,所以人工智能对于学习者的理解程度和兴趣的推测精确度能够获得快速提高。通过PAS系统学习的用户也能够进一步享受到学习的乐趣。

以美国麻省理工学院(MIT)于2001年在全球启动的Open Course Ware为首,被称作慕课(MOOC)的在线课程,是任何人都能够在网络上进行免费学习的大型开放式网络课程,虽然如今已经非常普及了,但MOOC和PAS的学习形态还是大相径庭的。MOOC中,只能单纯显示课程讲义,而PAS系统则能够根据每个不同的用户进行课程推荐。越是频繁使用PAS,越能够提高系统对于学习内容的推测水平和推荐功能的精确度。