2024生成式AI赋能教育未来白皮书

生成式AI赋能教育未来 1 2024 生成式AI赋能教育未来 联合出品： 商汤智能产业研究院商汤如影商汤教育 目录 第一章：变局和新机3 第二章：生成式AI赋能教育创新的三大方向5 1、促进课程内容的智能化生成6 2、推动教学方法的创新优化11 3、加速教学环境的全面升级14 第三章：商汤教育的创新实践17 1、新东方国际教育：AI数字人批量化课程制作和传播17 2、中公网校：AI数字人小鹿老师增进学习互动19 3、北京海淀凯文学校：AI与艺术融合的跨学科实践21 4、商汤教育MagicLab：让AI教学不止于校园24 第四章：反思和展望27 1、对教育框架的反思和担忧27 2、推行“平衡发展”的AI教育理念28 3、创造“人机共教”的教育未来30 第一章：变局和新机 “我相信，通过我们的努力，人工智能会赋予教育权力，改变教育，创新教育，这无疑将为所有人创造一个更美好的未来。” ——怀进鹏部长在“2021年人工智能（AI）和教育国际论坛”开幕式上演讲 以ChatGPT为代表的生成式AI浪潮席卷全球。2023年12月，国家语言资源监测与研究中心发布2023年度“十大新词语”，“生成式AI”居于首位。1这项技术以其强大的创新和生成能力，正在各个行业中展现出巨大的应用前景，教育行业也不例外。 艾瑞咨询报告指出：自2023年2月起，社会各界对生成式AI在教育领域的应用产生了浓厚兴趣，并在2023年6月达到了关注的高峰，且热度持续不减。同时，学术界也在这一年里开始高度关注生成式AI技术，并推动了AI与教育研究的热度提升。“生成式AI+教育”成为包括学术界在内的社会各界关注的焦点。 图：生成式AI+教育引发社会关注 来源：GoogleTrends，ScienceDirect数据库，艾瑞咨询 怀进鹏部长在谈到教育高质量发展时强调：必须牵住科技创新这一引领发展的“牛鼻子”。对于教育行业而言，这既意味着一场“变局”，更预示着“新机”。 当前的教育模式起源于工业革命时期，其核心特点是规模化和标准化。当时，社会生产力迅速发展，对大量技能型人才的需求推动了教育体制的变革。在社会分工与职业化导向的驱动下，传统教育体系逐渐形成了以学科专业划分和分级分班为特点的教学模式。这种模式旨在培养能够适应各行各业的专业人才。 1中国教育报.“汉语盘点2023”活动发布年度“十大新词语”，http://www.moe.gov.cn/jyb_xwfb/s5147/202312/t20231218_1095016.html，2023.12.18. 课堂教学中，传统模式以“听”和“学”为主要学习方式，学生处于知识接收的被动状态。而教师则以“讲”和“授”为中心，承担知识传授者的角色。一切的教学安排和设计都是围绕着这种教师主导的授课方式进行。例如，教室布置、教材编写、考试评价等都围绕如何有效传递知识和评估学生的掌握情况而制定的。 这种教育模式曾成功地应对工业时代对基础技能和专业人才的需求，实现了教育的大规模普及。但随着社会的迅猛发展和科技的不断进步，社会对具有创新精神、跨界能力和复合知识结构的人才需求日益增长。现代教育的核心目标转向了个性化、多样化及跨学科的教育模式。标准化教育模式的不足之处逐渐显现。因此，推动教育的改革与创新变得尤为关键，我们必须积极寻求一种更加灵活、包容并能够激发创新潜力的教育模式。 ChatGPT为代表的生成式AI成为当今教育变革中最具冲击力的变量之一，正在引领一场深刻的教育革命，推动教学模式从“师-生”二元结构转变为“师-机-生”三元结构。这种变革不仅仅是对传统教学模式的重塑，更为未来教育模式的发展和创新开辟了全新的视角和无限的可能性。 正如上海师范大学教育学院教育技术系教授黎加厚所谈及：一旦教学系统中加入生成式AI要素，将促进整个教育朝着生成式智能化教育方向发展：每一个教师都有智能教学助手，每一个学生都有智能导师和学伴，每一个校长都有智能助理，每一本教材都有配套的智能助手，课程体系将向“生成式课程”方向演化，更加强调培养学生的独立思考和创新能力，教学方式将诞生“生成式探究学习”新样态。2 第二章：生成式AI赋能教育创新的三大方向 “未来教育教学的核心，在于深刻认识人类区别于智能机器的关键能力，转向以促进学生成长为中心，培养学生能够适应不可知未来的能力。” ——《中国教育报》刊发 为了更好的理解生成式AI对教育领域带来的影响和变化，我们可以将教学活动结构化成五大关键要素，分别是： 图：教学活动关键要素3 来源：参考教育家李秉德教授关于教学诸要素关系，商汤智能产业研究院绘制 一是教学目标，即是教育本身所期望达到的具体结果和标准。教学目标明确了教学过程中的方向和任务。现代教育目标不仅在于培养学生的知识和技能，还应包括对学生创新思维、心理素养、价值观等方面的塑造，旨在全面提升学生综合素质和能力。 二是教学活动中的主体，即教师和学生。教师是教学的引导者，负责设计教学计划、组织教学活动来激发学生兴趣和引导学生思考；学生则是学习的主体。教师和学生之间的互动是教学活动的核心，共同推动教学目标的实现和教育价值的创造。 三是课程内容是教学活动的重要媒介。课程内容为教师提供了系统化的教学内容和方法指导，为学生提供了结构化的学习材料和知识框架。通过课程内容，教师可以有针对性地组织教学活动，学生也能够有目的地进行学习。 四是教学方法是实现教育目标和提高教学效果的关键手段。教学方法包括教学策略的选择、技术工具的使用、教学活动的组织，以及评价和反馈机制的建立等多方面内容。科学合理的教学方法不仅能够激发学生的学习兴趣，还能增强课堂互动，进而提升整体学习体验，从而更有效地实现教学目标。 五是教学环境是支持教学活动开展的综合条件。它不仅包括物理空间和教学资源，还包括教务管理、环境优化、科研支持、资产管理等多个方面。良好的教学环境有利于教学资源的高效利用、人才资源的充分挖掘，以及教学资产的积累和沉淀。 生成式AI与教学活动的结合，即是围绕教学目标展开，通过对课程内容、教学方法和教学环境三大要素的技术赋能和升级改造，提升教学活动中主体之间的互动效率，创造更有价值的教学成果。 图：生成式AI赋能教育创新三大方向来源：商汤智能产业研究院 针对不同学龄、群体，其教学目标各有侧重。例如，在K12阶段，知识技能和心理素质培养同等重要；在高等教育阶段，更注重专业知识的深度学习和创新能力的培养；在职业教育阶段，则更强调实践技能和职业素养的提升。不同目标对教学主体互动也提出了不同要求。 因此，我们需要依据具体的目标指导，针对性地设计和实施生成式AI技术的产品策略和解决方案，最大化地发挥其在教学活动中的创新价值。接下来，我们分别从教学媒介、教学方法和教学环境三大因素出发，并结合国内外典型案例来具体展示生成式AI在实际教学活动中的应用和价值创造过程。 1、促进课程内容的智能化生成 生成式AI对课程内容的革新，主要体现在两大方面：一是辅助课程内容快速制作，提升教学效率；二是个性化定制课程内容，提高学习的自主性和灵活性。 辅助课程内容快速制作 作为内容生成的辅助工具，生成式AI可以在多方面帮助教师快速生成教学内容，包括课前的教学准备，课中的练习创建，课后的作业设计或批改，以及课堂之外的研究工作等，在繁琐且重复性的教学任务中减轻教学负担。 例如，备课是一个兼具较大工作量和创造力需求的工作。工作量主要体现在不同学段、不同班级的课程大纲、教案的撰写、课程资源的搜集，以及课件的制作方面，创造力需求主要体现在根据各班级学情、进度的不同进行个性化修改和调整，以及课堂互动设计等方面。 传统模式下，这些工作都需要花费教师大量的时间和精力。尤其是对于一些实践要求高、信息更新快或跨学科性强的课程领域，为确保课程内容的时效性、准确性和创新性，教师的工作量会更加繁重。 生成式AI的应用能够使备课阶段中一些重复性、执行类的工作环节在大数据驱动下更加快速、高效地完成。例如，教师可以通过输入提示词（Prompt）的方式，利用生成式AI工具自动搜索并整理相关的教学资料，生成教学大纲，并基于这些素材，快速生成各种风格和形式的多媒体课件，如PPT、视频、动画和交互式图表等，使课程内容更加生动有趣，增强学生的学习体验和理解程度。 除了执行类的工作，教师还可以利用AI工具来扩展思维，收集更多有趣的教学思路，辅助大纲设计；或是基于已有的初步课程构思，利用生成式AI工具进行扩充和完善，帮助教师设计出更为丰富的教学活动和课程方案。 北京海淀凯文学校的老师利用AI辅助生成一份美国大学学习生活指南大纲。老师通过输入提示词，向AI提出生活指南所涉及的主要方向，例如选课、与美国教授和高年级学生建立联系、加入实验室寻找研究机会等关键词。AI通过搜集网络上的最新资料，快速整理生成包括这些方向的详细建议大纲。随后，利用PPT制作工具，根据大纲快速生成PPT课件，老师只需对课件内容进行微调，即可将其用于课程教案。在整个过程中，老师的精力主要投入在课程的框架性设计和内容把控上，而繁琐的资料搜集和初步整理工作则交由AI高效完成，极大的提高了备课效率和课程内容覆盖的全面性。 图：老师利用生成式AI工具生成课程大纲和PPT 来源：北京海淀凯文学校老师供图 在随堂练习或课后作业题生成方面，教师可以结合新授知识点，提供练习范围及标准，生成式AI即可批量生成标准化练习题目并给出详尽答案，教师可以在此基础上进行“微调”。 图：利用商汤“商量”进行作业设计和生成来源：商汤科技 在作业批改方面，生成式AI的泛化性更强，可以依据所给出的标准答案，结合学生答题内容的语义分析，给出更准确、合理的判别，以及相应的改进建议。教师可以对AI判别结果做进一步的人工核实。相比逐份批改的耗时耗力，AI在学生作业完成后就能即时的进行批改，不仅可以节省教师的阅卷时间，AI所提供针对性反馈意见，也可以加快学生的知识理解和转化，提升学习效率。 图：商汤“商量”结合文字OCR识别快速批改作业来源：商汤科技 利用生成式AI与教研工作结合可以在数据分析、文献整理、图表生成，以及语法及错别字校对等方面进一步解放部分人力。例如，商汤推出的AI办公辅助工具“办公小浣熊”可以通过自然语言输入，结合用户意图识别、逻辑理解、代码生成能力，自动将数据转化为有意义的分析结果和可视化图表。 此外，生成式AI可以基于真人教师的形象、语音和动作特征1:1创建AI数字人，用于直播或视频课程中代替真人教师进行在线教学。这些数字人由文本或语音驱动，支持多种语言，可以帮助教师降低内容录制的时间成本和语言障碍，并实现视频内容的批量化制作，大幅提升视频生产效率。同时，通过后台更新文本，数字人视频课程还可以轻松更新，确保课程内容的时效性。 新东方国际教育与商汤的“如影”合作项目，利用数字人生成技术，复刻多位真人讲师的形象，并结合文本驱动，批量生成高质量的教育短视频课程，通过全网分发，帮助留学出国的家长和学生及时了解最新的出国信息和政策解读。例如，在考研后的出国留学课程需求上会有一个小高峰，传统模式下，需要提前三个月为这个阶段的课程批量准备素材，包括撰写脚本、请老师录制视频、剪辑视频。而现在，在数字人生成技术的帮助下，只需准备好脚本，在考研前一周生成数字人视频即可。这大幅降低了课程内容的制作时间，并可以结合考研前后的信息变化，及时调整视频内容。 个性化定制课程内容 生成式AI能够结合每个学生的学习特点和掌握程度，量身制定适合他们的课程内容，并根据学习进展动态调整，使学习更加个性化和灵活。 芬兰图尔库大学的一位教授利用生成式AI工具，为不同程度的学生提供个性化的学习材料。首先，他确定课程主题和对应的史实资料，然后利用AI生成难度分为高、中、低三个等级的文本材料和测试题。为加深学生理解，他还使用AI绘画工具生成配套的图像资料。在课堂上，教授依据学生水平，个性化分配不同难度的学习材料，并布置相应的学习任务。学生通过阅读文本和图片