相關 AI技術日益成熟，加速賦能教育領域。近年來 A] 技術的飛速發(fā)展、愈漸成熟，是推動 AI 于教育領域規(guī)?；瘧玫闹饕?。

根據(jù) 2018-2022 年 Gartner Research 發(fā)布的AI 技術成熟度曲線 (Hype Cycle for Artificial Intelligence)，可于教育領域?qū)崿F(xiàn)賦能的計算機視覺、自然語言處理、機器學習、深度學習、聊天機器人等 A] 技術發(fā)展迅速，并且在未來仍有發(fā)掘的前景，而語音識別技術等已處于成熟階段，可廣泛應用于產(chǎn)業(yè)化階段。

圖表22:可應用于教育領域的AI 技術距生產(chǎn)成熟期時間、所處發(fā)展階段

新興AI 技術層出不窮，加速A 自動化成為值得關注的技術趨勢。根據(jù) Gartner Research于 2022 年 8 月發(fā)布的新興技術成熟度曲線，25 項新興技術值得關注，其中生成式 A(Generative design A1)、因果AI (Casual Al) 等加速 AI 自動化的AI 技術尤為重要。

而以 ChatGPT 為代表的 AIGC 技術本質(zhì)上為生成式 AI，其未來具有較大的發(fā)展?jié)摿?，有望進一步推進深層次、多樣化“AI (GC) +教育”應用場景落地。

圖表23:2022年新興技術成熟度曲線

圖表24:2022年A1技術成熟度曲線

1.4.2政策推動:國家、地方多層級政策助推AI 與教育深度融合

隨著大數(shù)據(jù)、云計算和 5G 等支持技術的飛速發(fā)展，以及相關算法、模型、框架的日趨成熟，AI 技術在多元化的應用場景下已實現(xiàn)落地，逐步成為國家產(chǎn)業(yè)、經(jīng)濟擴張的重要推動力量，推動 AI 發(fā)展已上升至國家戰(zhàn)略級別。

由于教育領域兼具可結(jié)合 AI 技術、可推動 A技術發(fā)展的雙重特性，因此國家、地方政府將 AI 賦能教育、培養(yǎng) AI 教育人才有機融合出臺相關政策以推動我國 AI+教育領域的發(fā)展。與此同時，為儲備充足的 AI 后備人才、大力推動 STEM 教育的發(fā)展,中央及各地政府針對校內(nèi)青少年 AI 素質(zhì)的培養(yǎng)提出了專門的政策。

Al+教育整體政策規(guī)劃:

以綱領性政策為指引，相關配套政策穩(wěn)步推進。2017、2018 年，國務院、教育部分別頒布《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》、《教育信息化 2.0 行動計劃》兩大綱領文件，分別從頂層規(guī)劃、行動規(guī)劃兩個方面明確了 AI+教育未來發(fā)展的重點與目標，提出利用 AI 加快推動人才培養(yǎng)模式改革、開展智能校園建設、加快培養(yǎng)聚集 AI 高端人才等。

隨后中央及地方各部門分別推出相關的配套政策、措施，從建設具有 A 素養(yǎng)的教師團隊、建立智慧教育示范區(qū)、開展 AI 條件下的教育社會實驗、完善 A 基礎教育設施建設、推進高校 A] 領域創(chuàng)新等角度積極開展 Al+教盲的推進工作，以響應國家對于促進教育與 AI 技術融合發(fā)展的號召。

圖表25:推動Al 賦能教育的政策與相關文件

青少年 AI 教育相關政策:

雖然高校 AI 人才培養(yǎng)是推動我國 AI 技術、產(chǎn)業(yè)進步的主戰(zhàn)場，但青少年 AI 教育對于維持我國 AI 領域的長期優(yōu)勢具有重大意義。

近年來國務院、教育部頻頻發(fā)文強調(diào)素質(zhì)教育的重要性，2014 年國務院發(fā)布《關于深化考試招生制度改革的實施意見》，指出要開展招生考試改革試點工作，全面實施素質(zhì)教育: 2015 年教育部發(fā)布《關于“十三五”期間全面深入推進教育信息化工作的指導意見》，首次提出要探索“STEAM”教育新模式: 而 2018 公布的新課標方案中,人工智能等編程技術更是被正式列入高中選擇性必修課中。

與此同時浙江、河南、山西、山東、天津、四川等省份陸續(xù)在中小學開設編程及人工智能課程，或?qū)⑵渥鳛榭荚嚳颇?，而校外青少年編程教育也趁勢發(fā)展，對于校內(nèi)固定的課程體系做出了有益的補充。

圖表26:中央推動青少年編程、STEAM教育發(fā)展的相關政策與文件

圖表27:各地政府推動青少年編程、STEAM教育發(fā)展的相關政策與文件

1.4.3產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型、升級: 在線教育產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級需求加速 AI 技術落地教育領域

近年我國在線教育行業(yè)發(fā)展迅猛，尤其在疫情期間，教育信息化進程進一步加快，在線教育滲透率不斷提升，大規(guī)模在線教育活動順利開展。

根據(jù)中國互聯(lián)網(wǎng)絡中心數(shù)據(jù)，從 2018年6月到 2022年6月，我國在線教育用戶規(guī)模由 1.72 億人增長至3.77 億人，CAGR 達21.7%，在線教育使用率 (用戶人數(shù)占全部網(wǎng)民的比率) 由2016 年12 月的 14.1%上升至2021年6月的 32.1%。

目前，在線教育仍然存在交互性、學習效果等方面的缺陷，而龐大的用戶規(guī)模產(chǎn)生了海量可供分析的數(shù)據(jù)，為 AI 技術賦能教育、創(chuàng)造新的教育形式提供了堅實的數(shù)據(jù)“養(yǎng)料”。

除此之外，為減輕義務教育階段學生的課業(yè)壓力、全面規(guī)范管理校外培訓機構(gòu)，2021 年7月中共中央、國務院頒布“雙減政策”,’，該政策對于 K12 線上教育平臺造成了較大影響。

龍頭在線教育品牌與相關資本紛紛采取應對政策，一方面，部分企業(yè)將業(yè)務轉(zhuǎn)型至國家較為重視的 STEAM 教育、職業(yè)教育等教育領域，如好未來旗下學而思編程于 2022 年夏季發(fā)售了包括“Scratch”“python”和“C++”三大課程體系的全新編程課程。

另一方面，由于國家持續(xù)重視教育信息化投入，根據(jù)艾瑞咨詢數(shù)據(jù)，我國 2021 年中小學教育信息化經(jīng)費投入為 1634 億元,2017-2021年 CAGR為7.7%,維持穩(wěn)中有升,預計 2024年將達到 2120億元，智慧校園終端設備 (如智能黑板、智慧交互屏)、AI 課堂解決方案、c 端硬件設備(智能錯題本、智能臺燈) 等也是有資金實力的教育機構(gòu)可發(fā)力的方向，如猿輔導和好未來專門組建了自己的硬件團隊。

圖表28:中國在線教育用戶規(guī)模及使用率

圖表29:中國中小學教育信息化經(jīng)費投入

圖表30:好未來旗下的編程課程

圖表31:好未來智能教輔學習機-“學拍拍”

02

AI在教師教學、學生學習、學校管理場景的應用

根據(jù) 2019 年科技部聯(lián)合羅蘭貝格發(fā)布的《智能教育創(chuàng)新應用發(fā)展報告》，教學全流程可以分為備課、教學、練習、考試、評價、管理六大環(huán)節(jié)，以備課為開端、管理為末端，包含學校、教師、學生三大主體，覆蓋課前、課中、課后三大場景。

為清晰展示 AI 如何在各應用場景下賦能，我們以學生、教師、學校三大主體為線索，將六大環(huán)節(jié)有機融入課前、課中、課后等場景中，并對典型的應用場景進行詳細分析。

圖表32: A1 在教師教學、學生學習、學校管理場景下的應用

2.1 教師端:Al 賦能備課、教學、考評環(huán)節(jié)

1) 課前備課環(huán)節(jié): 智能備課平臺 (相似題推薦):

原理: 基于班級或個體學情的輔助備課工具，通過知識圖譜、NLP 算法、聚類算法等 AI 技術智能生成教師的個性化教案，具體功能包括自動生成授課教案、智能匹配同類型習題、根據(jù)學生反饋提供復習教案等，節(jié)省教師的備課時間，提供精準個性化的推薦內(nèi)容。產(chǎn)品形態(tài): 以學海密探旗下的“同類題 AI 備課平臺”為例，其備課流程大體可以分為:AI 智能生成: 根據(jù)選定例題智能生成知識點與題型的講解內(nèi)容。

AI 智能匹配: 自動匹配命題方式、解題思路與選定例題類似的題目，節(jié)約教師尋找同類練習題時間:智能生成教師教案與學生學案,提升學生課堂學習與課下復習效果。AI 智能分析: 采集學生課堂練習作答情況，自動生成班級學情分析，并根據(jù)錯題情況生成教師復習教案與學生智能錯題本。

優(yōu)勢與局限性: 對于目前的 A 備課平臺而言 (包括好未來的教研云平臺)，其核心功能為相似題目推薦，主要用于解決教師篩選同類題目以及整理習題講義費時、費力的痛點，但其存在嵌入 AI 能動性較差(主要起到分類、篩選的作用)、側(cè)重于對數(shù)理化生等理科學科(需要例題較多) 賦能等局限性。

圖表33:同類題Al備課平臺備課流程

2) 課中教學環(huán)節(jié):?

線下 AI 課堂 (雙師課堂)原理: 線下 AI 課堂主要采用“教師+AI 輔助”的授課方式。AI 助手在教授知識的同時通過計算機視覺、智能語音、NLP 等人工智能技術實現(xiàn)學生的表情識別、語音識別、姿態(tài)識別等，形成精準的學情分析報告，并通過班級學情調(diào)整授課內(nèi)容; 真人教師則根據(jù)分析數(shù)據(jù)為學生提供精細化輔導與個性化關懷。產(chǎn)品形態(tài): 好未來的“魔法雙師課堂”于 2018 年正式發(fā)布，推出了行業(yè)首創(chuàng)的 AI 課堂解決方案。以“魔法雙師課堂”為例，線下AI 課堂的運行模式如下:

真人名師團隊提供優(yōu)質(zhì)教學資源: 好未來聘請具有多年教學經(jīng)驗的優(yōu)質(zhì)教師，通過直播/錄播的方式，將優(yōu)質(zhì)教學資源上傳教研云、輸入 AI 智能終端 T-Box。智能終端實現(xiàn)課中互動、學情分析。學生于智慧教室中學習經(jīng) AI 技術整合后的教學資源，并可在課中通過答題器等智能終端與“AI 教師”進行實時互動。T-Box 可通過表情識別、手勢識別、語音識別等 AI 技術，精準分析學生的課堂表現(xiàn)并生成學情分析報告。

線下輔導教師全程伴學、答疑解惑。機構(gòu)輔導教師全程陪伴、引導學生開展教學活動根據(jù)學生的個性化學情反饋，提供有針對性的服務，如課前預習、課后答疑等。

優(yōu)勢

以普惠價格提供優(yōu)質(zhì)稀缺教育資源。雙師課堂開發(fā)的初衷即在于緩解較 偏遠地區(qū)缺乏優(yōu)質(zhì)師資的問題，并以普惠的價格打破名師教育的“高門檻”。

以生動、個性化的互動方式提升學習興趣。相較于傳統(tǒng)課堂或在線網(wǎng)課，AI 課堂具有更生動的教具材料、更多樣化的互動方式，學生的課堂參與度明顯提升。

AI 學情分析+真人教師雙重把關。學習效果清晰、可控。智慧教室終端實時監(jiān)督、分析學生的表情、手勢以及互動情況，輔導老師現(xiàn)場把控教學情況，課后針對課堂學情提供個性化答疑、輔導。

圖表34: 好未來魔法雙師課堂產(chǎn)品模式

圖表35: 雙師課舉手問答流程示意圖

圖表36: 雙師課堂教學場景

圖表37:雙師課堂相較于傳統(tǒng)面授的優(yōu)勢

3) 課后作業(yè)、考試環(huán)節(jié):?

智能作業(yè)批改/智能閱卷/智能錯因診斷原理: 通過圖像識別、NLP、深度學習、數(shù)據(jù)發(fā)掘等人工智能技術，輔助老師智能高效地批改作業(yè)及考試中的客觀題與部分主觀題，如英語作文、口算、簡單題等，并可以通過采集匯總學生考試結(jié)果，分析不同學生的知識點掌握情況，從而有針對性的提供教學指導。

產(chǎn)品形態(tài): Gradescope 是美國一款針對高等教育的在線批改工具，可應用于計算科學、物理、生物、化學、數(shù)學、工程、經(jīng)濟學等廣泛的學科領域。該軟件除可以協(xié)助教師進行作業(yè)、考試的評分外，還可針對學生錯題提供錯因并生成不同知識點的綜合錯因報告。Gradescope 的批改流程可分為以下步驟:

掃描或在線提交作業(yè)/項目/考試: 對于紙質(zhì)作業(yè)/考試材料，教師或?qū)W生可通過掃描的方式提交在線平臺:對于代碼文件，學生可通過 Github 或 Bitbucket 進行提交閱卷任務分配: Gradescope 支持多人在線協(xié)同評分，既可以實現(xiàn)不同人不同題的評分模式，也可以實現(xiàn)不同人同一題的評分模式。

AI 輔助評分: 針對客觀題，Gradescope 可通過圖像識別、NLP 等技術，智能完成評分; 針對計算題、應用題等題目，教師可針對每一個細節(jié)點靈活設置錯因與分值，并可隨時更改分值，更改后的評分點也會自動同步到已批改題目，而對于新出現(xiàn)的錯誤也可進行手動輸入。同時，AI 會針對相同類型的學生答案進行智能分組，教師可根據(jù)組內(nèi)學生答案的相同錯誤原因進行批量修改，極大地節(jié)約批改時間。

智能分析學情與反饋結(jié)果: 完成作業(yè)/考試的批改后，教師可通過 Gradescope 一鍵智能生成學生日常練習情況報告與考試綜合情況報告，以為學生提供個性化的輔導。

優(yōu)勢:

通過 AI 技術進行識別、分組，極大地節(jié)約了教師批改作業(yè)/試卷的時間。應用學科、題型廣泛。智能評分系統(tǒng)可應用于經(jīng)濟學、數(shù)學、物理學等學科的成績評價，甚至可應用于編程代碼的評估: 超越了以往軟件只能用于評估客觀題的限制，可廣泛應于英語作文(如有道詞典的 A 作文批改功能)、算數(shù)、應用題、翻譯等主觀題目等

歸集錯因、生成專屬報告，為學生提供個性化輔導。平臺可針對學生的作答情況給出具體的錯因分析，節(jié)約了教師的部分答疑時間，同時教師也可根據(jù)生成的班級分析報告，有針對性地安排之后的教學內(nèi)容。

圖表38:在線智能評分平臺 Gradescope 的成績評估流程

圖表39: Gradescope 用于經(jīng)濟學作業(yè)評分

圖表40: Gradescope 的評分界面

2.2 學生端: Al 賦能課內(nèi)、課外學習環(huán)節(jié)

1) 課內(nèi)學習環(huán)節(jié):

自適應學習系統(tǒng) (線上 AI 課堂)原理: 本質(zhì)上是一種基于教學大數(shù)據(jù)的可規(guī)?；瘋€性化學習系統(tǒng)，通過 NLP、知識圖譜、認知計算、機器學習等人工智能技術，針對學習者的具體特征，提供“千人千面”的學習內(nèi)容、學習路徑以及學習策略，并根據(jù)學習者的變化不斷適應、調(diào)整，其產(chǎn)品模式接近于“因材施教”的教育理念，是 AI 賦能教育賽道的核心產(chǎn)品。

產(chǎn)品形態(tài): 松鼠 AI 是國內(nèi)自適應學習系統(tǒng)研發(fā)的領導者之一，于 2017 年成功研發(fā)出國內(nèi)第一個擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的自適應學習系統(tǒng)“松鼠 AI”。松鼠 AI 智適應系統(tǒng)的線上、線下結(jié)合學習過程可分為以下步驟:

測試知識狀態(tài):根據(jù)被測試者答題時長、答題數(shù)量、題目類型,剔除其已掌握知識點識別定位薄弱知識點。

線上學習:智適應系統(tǒng)根據(jù)被測者的測試結(jié)果推薦符合其知識圖譜的課程講義、習題其背后由信息論、空間知識論、模糊邏輯等人工智能技術以及百萬納米級大數(shù)據(jù)題庫支撐。

針對性練習: 根據(jù)練習結(jié)果進行算法優(yōu)化，追溯薄弱環(huán)節(jié)的根基，并重新規(guī)劃知識點路徑，有效避免重復練習。同時也會根據(jù)學習者的知識掌握程度進行戰(zhàn)略性放棄，保證一定的正答率，使得學習者在正向激勵中保持學習積極性。

課后測試: 學習完畢后，進行綜合測試全面檢查當堂知識點的掌握情況，并生成詳細的學習成果報告。

線下答疑: 通過線下 1V1 輔導的方式，有效補足線上系統(tǒng)。

優(yōu)勢

建立學生個人畫像，提供動態(tài)的個性化解決方案。通過對于學生學習狀態(tài)、能力水平的持續(xù)性評測，建立學生畫像，為其提供人性化內(nèi)容推薦與個性化學習路徑推薦。

通過知識地圖模型可對知識薄弱環(huán)節(jié)追根溯源。根據(jù)知識空間理論與信息理論快速精準識別學生知識點薄弱之處，根據(jù)貝葉斯網(wǎng)絡、貝葉斯推斷等理論評估掌握程度、預測未來的學習能力。

線上線下相結(jié)合的方式，有效彌補純在線課堂劣勢。純在線課堂存在缺乏學習環(huán)境.學生學習自主性差、學習效果欠佳等缺陷，而線下 1v1 答疑模式可以對學生進行有效的監(jiān)督與指導。

圖表41:松鼠 AI 的智適應學習系統(tǒng)學習路徑

圖表42:松鼠 AI測試系統(tǒng)

圖表43:松鼠A11v1在線學習

2) 課外練習環(huán)節(jié)

a.拍照搜題-智能題庫

原理: 通過 OCR(圖像識別技術) 自動識別學生上傳的問題，并運用數(shù)據(jù)挖掘技術檢索對應的解答，及時向?qū)W生反饋，同時依托于龐大題庫與精準推薦算法，為學生提供“舉一反三”的針對性強化練習。其核心技術為圖像識別與內(nèi)容檢索，這兩項技術已經(jīng)較為成熟而檢索的題庫質(zhì)量是該類產(chǎn)品的關鍵壁壘。

產(chǎn)品形態(tài): 作業(yè)幫 APP 于 2014 年上線，其核心功能為拍照搜題，同時提供查單詞、計算器等作業(yè)情境下的其他應用，積累了相當?shù)脑剂髁?，并以此為基礎衍生其他增值服務.或為其他高凈值業(yè)務引流，具體的商業(yè)模式如下:

引流功能: 拍照搜題、同步題庫 (可根據(jù)搜題結(jié)果智能推薦同類題)、作業(yè)批改 (針對于家長)、單詞查詢、作文范文、古文解析、計算器等作業(yè)情景應用。

衍生產(chǎn)品: 作業(yè)幫VIP (主要提供視頻講題、試卷下載、VIP 問答等服務)、聽學 VIP(利用碎片時間學習需要背誦的知識點)。

引流產(chǎn)品: SVIP 精準學 (AI 課程)、直播課(素養(yǎng)課是雙減政策下傾斜的方向)、商城智能硬件產(chǎn)品 (學習筆、智能輔導機等)。

優(yōu)勢：

對于學生: 縮短檢索答案時間，有針對性地補充知識盲點。拍照搜題軟件為學生提供多種解題思路和詳細的答疑過程，減少學生互聯(lián)網(wǎng)檢索及尋求他人答疑時間: 同時可使用智能題庫功能練習相似題目，達到“舉一反三”、個性化學習的效果。

對于家長: 提高檢查、批改效率，提升對子女學情的認知水平。家長可借助軟件對于作文、翻譯、算數(shù)等題目進行快速批改、檢查，同時也可通過學習數(shù)據(jù)掌握子女學習情況。

對于教師: 壓縮基礎問題答疑時間，提供更加人性化的教學服務。搜題軟件極大地減少了教師對于相同、較為基礎題目的答疑時間，從而使得教師可將教學時間更多地用在教育難點或其他更有針對性的教學項目中。

圖表44:作業(yè)幫搜題軟件的商業(yè)模式

圖表45:作業(yè)幫拍照搜題功能

圖表46:作業(yè)幫口算批改功能

b.智能口語測評

原理: 通過人機交互的訓練方式搜集學生口語發(fā)音情況的多維度信息，運用智能語音、自然語言處理、數(shù)據(jù)挖掘等 AI 技術，分析、生成個性化口語測評報告，精準定位學生發(fā)音的薄弱環(huán)節(jié)，并提供有針對性的提升路徑。

產(chǎn)品形態(tài): 懂你英語 A是流利說旗下的一款 c 端自適應英語口語學習平臺，提供豐富的英語學習交互場景，其部分情景內(nèi)容已經(jīng)涉及較為靈活的復述與表達能力測評。運用該軟件實現(xiàn)英語口語測評及提升的流程如下:

口語能力測評: 用戶首次使用懂你英語 A+時，需要進行 5 分鐘的等級測試。軟件通過分析用戶口語的流暢度、準確度和完整度,結(jié)合其他評估形式如聽力、完形填空等，全面了解被測者的英語水平，劃定不同的英語能力等級: 用戶完成階段性學習后可進行等級測評，達到合格分數(shù)后可以提升現(xiàn)有等級。

智能推送學習內(nèi)容: 根據(jù)用戶的測評結(jié)果，制定個性化的學習路徑，并推送適合其英語口語能力的情景對話、單詞清單、復述跟讀等學習材料，其中語音測評伴隨用戶整個學習過程。

智能推送練習內(nèi)容: 根據(jù)用戶過往學習、練習過程中暴露的發(fā)音問題，智能推薦看圖說話、聽力復述等練習內(nèi)容，并進行實時打分，只有分數(shù)達標才可解鎖之后的學習內(nèi)容。其練習模塊中包含 A 智能老師與學習者的 1V1 情景實戰(zhàn)互動，學員可根據(jù)具體情景表達自己的想法，進而推動出不同的劇情發(fā)展。

圖表47:懂你英語A+產(chǎn)品的口語測評、提升流程

圖表48:懂你英語A+產(chǎn)品的情景對話練習

圖表49:懂你英語 AI劃分的八個英語等級

2.3學校端:Al 賦能教務、考試、安全管理環(huán)節(jié)

1) 教務管理環(huán)節(jié): 智能走班排課系統(tǒng)

原理: 基于學生選課與教師教學資源數(shù)據(jù)，通過大數(shù)據(jù)挖掘等技術為每個學生制定專屬人性化課表，同時通過智能語音、人臉識別等技術，高效解決走班排課等帶來的管理問題節(jié)約教師資源的消耗，提升學校在新高考背景下的管理效率。立品形態(tài): 曉羊集團是一家智慧教育全棧產(chǎn)品與服務提供商，旗下的新高考一站式解決方案從選、排、管等方面切入，高效解決了新高考背景下學校所面臨的管理難題。其走班排課體系的架構(gòu)如下:

選課階段: 為學生提供分層選課前必要的生涯規(guī)劃指導、自我認知探索等選課指導課程。

排課階段: 基于學生選課、教學資源數(shù)據(jù)，通過啟發(fā)式搜索、基因算法等核心算法生成等智能排課模型進行智能排課，并根據(jù)課表變動情況實時調(diào)整。管理階段: 通過內(nèi)植智能語音、人臉識別技術的智能班牌設備與走班排課系統(tǒng)，實現(xiàn)走班、考勤、處理學生請假等教務管理工作。

圖表50:曉羊教育的智能排課管理解決方案

圖表51:曉羊教育“一人一課表”智能排課系統(tǒng)

圖表52:曉羊教育智能電子班牌

2) 考試管理環(huán)節(jié): 智能監(jiān)考

原理: 通過計算機視覺、智能語音、自然語言處理等人工智能技術，系統(tǒng)對大量考場視頻的考生動作進行分析，建設智能考場的人工智能感知分析體系，全面提升考試的安全與效率。

產(chǎn)品形態(tài): 以深圳華頤智能系統(tǒng)有限公司旗下的人臉識別智慧考場系統(tǒng)為例，智慧監(jiān)考方案的基本架構(gòu)如下:

身份核驗端: 通過人臉識別技術對于考生身份進行驗證，也可以為監(jiān)考員提供考場違約登記、座位表信息查詢等功能。

考場智能監(jiān)控: 由考場內(nèi)的全景相機與部署于機房的智能引擎服務器構(gòu)成。智能監(jiān)考端可將考場上舉手、起立、轉(zhuǎn)身、趴桌子等異常行為上傳至監(jiān)考系統(tǒng)。

web 端、移動端: 實時顯示所有考場的考試情況、接受異常情況警告信息、考試信息維護等。

圖表53:智慧考場解決策略的基本架構(gòu)

3) 安全管理: 校園安防系統(tǒng)

原理: 基于計算機視覺、智能語音、數(shù)據(jù)挖掘等人工智能技術，通過智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)門禁控制系統(tǒng)以及考勤系統(tǒng)等對校園進行常規(guī)檢查工作,對于校園暴力、踩踏、交通事故、失竊等安全問題實現(xiàn)有效預警與防控。

產(chǎn)品形態(tài): 安然云服務旗下的校園安全管理平臺可通過校園監(jiān)控、安檢門、探測器等智能設備及數(shù)據(jù)處理引擎，實現(xiàn)在校園通勤、校園消費、停車、宿舍管理等場景下，對人員、車輛、事件等方面存在的安全隱患進行感知與預警。

人員管理: 通過人臉識別等技術與測溫攝像頭等智能終端實現(xiàn)教師無感考勤、學生出入統(tǒng)計、體溫異常報警、訪客自助登記等功能，同時可重點目標庫對于重點人物進行布控，專拍后實時報警通知。

車輛管理: 對入校車輛進行出入抓拍、人車關聯(lián)考勤、違停管理、流量統(tǒng)計等管理措施。

事件偵測: 通過計算機視覺等人工智能技術實現(xiàn)人員擁擠抓拍、區(qū)域入侵報警，防止發(fā)生踩踏事故、校園暴力等惡性事件。對于不方便安裝攝像頭區(qū)域，可以采用智能語音設備對于打罵等異常行為、以及預設敏感字眼進行語音監(jiān)測并實時將報警信息發(fā)送相關人員。

其他情況感知: 通過煙霧、溫感探頭對于吸煙行為、火災情況進行實時監(jiān)測，利用物

聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)對于用水、點重點區(qū)域進行監(jiān)測,通過計算機視覺技術對于后廚的操作不當、違規(guī)行為、夜間老鼠情況進行識別警告。

圖表54:校園安全管理平臺的基本架構(gòu)

2.4 展望未來: AIGC 在教育場景的應用潛力巨大

2.4.1AIGC 初步應用于教學嘗試，AIGC相關培訓課程上線AIGC?

在教育場景具有巨大的應用潛力，國內(nèi)外教育機構(gòu)已嘗試利用AIGC (以 ChatGPT 為主)輔助教學。

美國高中教師Larry Ferlazzo 于《Education Week》上發(fā)表《19 Ways to Use ChatGPTin Your Classroom》，文章指出 ChatGPT 可用于作文反饋、頭腦風暴、扮演辯論對手、個性化課堂測驗、生成寫作提示等，而其中部分應用已經(jīng)被 K-12、高校等教育機構(gòu)運用于教學實踐中，反饋較為積極;?

而語言學習軟件平臺 Duolingo 在其付費“Max 訂閱方案”已導入兩項由 GPT-4 驅(qū)動的功能，其中一項為“角色扮演”功能，另一項則是“解釋我的答案”:知名教學網(wǎng)站 Khan Academy 同樣基于 GPT-4 技術推出教學助理“Khanmingo”(部分用戶測試中)，通過開放性的問題討論，為學生提供指導、為老師提供教學靈感。

圖表55:Khanmingo官網(wǎng)頁面

圖表56: Duolingo MAX的兩項 GPT-4驅(qū)動功能

根據(jù)我們對國內(nèi)教育培訓機構(gòu)調(diào)研了解，目前 ChatGPT 已在教師備課場景下實現(xiàn)應用，具體表現(xiàn)為課程大綱的設計與課程資料的搜集，而未來通過微軟 Copilot 的加持，教學用PPT 也將實現(xiàn)與 AIGC 的深度融合；

今年 2 月在線教育技術公司王道科技宣布，公司正在研發(fā)基于 Open AI 技術的 Class Bot 產(chǎn)品，針對在線教育場景提供 AI 應用工具，而好未來旗下的學而思也將計劃利用 ChatGPT 相關技術對學習機等硬件產(chǎn)品進行升級迭代。

圖表57:國內(nèi)外嘗試利用AIGC 輔助教育實踐的機構(gòu)

AIGC 相關培訓課程上線，行業(yè)處于萌芽階段。

為助力相關從業(yè)者更好地了解、應用 AIGC國內(nèi)已有部分教育機構(gòu)針對 ChatGPT、AI 繪畫推出了相應的培訓課程。

網(wǎng)易云課堂于今年3月中旬發(fā)布了“ChatGPT 從入門到精通”和“人工智能繪畫與設計”兩門自研課程，除此外平臺中還上線了 ChatGPT 賦能辦公、ChatGPT 與 Pvthon 結(jié)合等近 20 門 AIGC 相關課程；

而元壤教育于今年推出 AIGC 提示工程課程、A 模型訓練課程，成為國內(nèi)首家推出AIGC 提示詞課程的機構(gòu)；

今年 2 月份新創(chuàng)立的奇點體驗實驗室上線的課程包括 ChatGPT與 AI 繪畫: 且曼設計學院為提供 AI 繪畫培訓的知名平臺，目前搭建的 500 人社群已經(jīng)有6 個以上。目前行業(yè)仍處于初級階段，課程內(nèi)容主要針對 ChatGPT 與 A，課程提供者包括自媒體大V、小型及大型教育機構(gòu)，個人及小型機構(gòu)提供的課程質(zhì)量層次不齊，網(wǎng)易有道等機構(gòu)的課程較為系統(tǒng)。

圖表58:網(wǎng)易云課堂AIGC 相關培訓課程（部分）

2.4.2展望未來 AIGC賦能教育的具體應用場景

AIGC 技術的發(fā)展、應用建立在 GAN (2014)、Transformer (2017) 等深度學習模型的基礎上，將 AIGC 植入于自適應學習軟件中，會顯著提升自適應系統(tǒng)的推薦精確性，從而提供更符合學生學情的學習資源、學習路徑。除此之外，AIGC 具有智能生成數(shù)字化教學資源的屬性，其可與多樣的教育場景相結(jié)合，并將從高效生成、高頻互動、高度沉浸三個方面賦能教育。

1) 高效生成

含義: 高效生成是指 AIGC 技術可以根據(jù)特定的輸入指令(例如 ChatGPT 的 prompt)，幫助教師快速生成形式多樣化的教學材料，例如教案、試題等，從而極大地提高教師的工作效率。同時，學生也可以根據(jù)自身的學習需求，生成練習題、作文提綱等輔助學習材料，以實現(xiàn)個性化學習。更重要的是，AIGC 技術還可以參照數(shù)據(jù)產(chǎn)生的模式創(chuàng)造出新的數(shù)據(jù)樣本，可用于生成市面上不存在但更貼近教師、學生需求的數(shù)字化教育材料。

圖表59:體現(xiàn)高效生成特性的“AIGC+教育”應用

具體應用示例:

生成備課教案: 經(jīng)調(diào)研，國內(nèi)外部門教育機構(gòu)已在嘗試將 ChatGPT 等 AIGC 應用于教師的備課環(huán)節(jié)中，其在教師備課環(huán)節(jié)的介入深度遠大于傳統(tǒng) A。以英語教學為例，備課時教師只需要將學生特征、知識點內(nèi)容、授課環(huán)節(jié)、備課框架等要點作為 prompt 輸入 ChatGPT,即可得到一份較為詳細的教案安排,其可應用于任何學科,亦可與現(xiàn)有的相似題推薦等應用相結(jié)合。

圖表60: ChatGPT應用于備課教學生成

生成隨堂練習題: 以英語課的隨堂練習為例，只需將學生的認知水平、課程中知識點 (甚至可以設定交叉哪些知識點)、題目類型等要求作為 prompt 輸入 ChatGPT，即可得到滿足要求的測試題目，還可以根據(jù)其他要求任意調(diào)整題目的細節(jié) (格式、數(shù)量、選項等)。

圖表61: ChatGPT應用于隨堂練習題生成

2)高頻互動

含義: 高頻互動是 AIGC 類應用的一個重要特點，它具有上下文語義的理解能力和一定的邏輯能力。AIGC 應用能夠根據(jù)輸入內(nèi)容的變化不斷學習和調(diào)整輸出內(nèi)容，從而在課堂中與學生進行辯論、發(fā)起討論會等活動，提高了人機交互頻率，激發(fā)了學生的學習積極性，在課外，AIGC 應用可以進行一對一的個性化答疑、作業(yè)批改和學情評估等工作，一定程度上彌補了教師資源的緊缺，推進了規(guī)模化的因材施教實踐。

圖表62:體現(xiàn)高頻互動特性的“AIGC+教育”應用

具體應用示例:

辯論對手: 以“AI 的利”話題為例，將辯論的話題、ChatGPT 所持有觀點以及其他的辯論細節(jié) (論據(jù)類型) 作為 prompt 輸入對話框中，ChatGPT 即可生成所持觀點的論點、論據(jù)，并根據(jù)對方的觀點進行有說服力的反駁。

圖表63: ChatGPT 作為辯論對手陳述觀點

1v1 個性化答疑: ChatGPT 類模型通過文字交互實現(xiàn)課后 1v1 答疑，其接收學生問題并通過提供解答、解釋相關概念和技能、演示示例、提供相關資源和資料等方式幫助學生解決疑問、加深對所學知識的理解，緩解了課后教師答疑資源緊缺的問題。與直接給出標準答案的拍照搜題等軟件不同，ChatGPT 類模型會漸進式地引導學生解決問題，并鼓勵學生進一步發(fā)問。

以 Khan Academy 旗下的 Khanmigo (基于 GPT-4)為例，它可以提供課后 1v1 答疑服務。當學生直接詢問答案時，Khanmigo 會鼓勵學生自己解決問題，并提供解題思路的引導。

對話內(nèi)容也可以由家長和教師隨時查閱，以及時掌握學生的學習情況: 此外，Duolingo 新推出了Duolingo Max 訂閱服務，它具備“Explain My Answer”的新功能。在練習結(jié)束后用戶可以與 Duo(基于 GPT-4) 展開對話，獲得錯誤原因的解答，并且還可以進一步要求舉例或說明。

圖表65: Khanmingo 的一對一答疑服務

圖表66: Duolingo Max的Explain My Answer 功能

心理輔導: 利用情感輔助支撐系統(tǒng)，可通過語言、聲音、面部表情等多種方式來識別、理解學生的情感狀態(tài)，并根據(jù)個人需求提供個性化情感支持、建議。

華東師范大學研發(fā)的“小花獅”青少年心理守護系統(tǒng)是一種能夠感知和理解學生情感的系統(tǒng)，具有多模態(tài)、多維度的情緒感知功能。系統(tǒng)可以對學生的情感狀態(tài)進行認知和理解并分析情感的根本原因，最終生成針對不同情感的多樣化情感對話內(nèi)容，從而提供有效的心理關懷。

圖表67:“小花獅”青少年心理守護系統(tǒng)原理示意圖

3)高度沉浸

含義:高度沉浸是指 AIGC 技術能夠大幅縮短在教育元宇宙虛擬世界中建立 3D 模型所需的時間，配合 VR/AR 等相關技術，教師可以進行模擬試講和構(gòu)建生動的教具模型，如虛擬歷史人物和天體模型等，提高課堂的趣味性，激發(fā)學生的學習熱情。

在教育元宇宙中，學生可以進行口語對話練習、模擬演講和模擬社交等互動體驗。此外。AIGC 技術還可幫助教師和學生創(chuàng)建自己的虛擬形象，以實現(xiàn)在遠程虛擬教室、虛擬實驗中的沉浸式教學體驗。

教育元宇宙一般指利用 VR/AR 等技術構(gòu)建的教育虛擬空間，使得學生和教師可以在其中共同創(chuàng)造、學習、交互和分享知識。傳統(tǒng)構(gòu)建虛擬世界的方式需要依靠掃描、重建模型等方式完成，費時費力，而 AIGC 技術的應用，可以快速生成高質(zhì)量的虛擬世界內(nèi)容，為元宇宙的構(gòu)建提供了更加高效的解決方案。

圖表68:體現(xiàn)高度沉漫特性的“AIGC+教育”應用

具體應用示例:

遠程虛擬課堂: 利用 AIGC 技術生成虛擬課堂空間、虛擬人物形象和教學材料，學生通過ARVR 設備參與課堂學習，提升遠程在線教育的互動性和沉浸感，同時利用多樣化的虛擬教具增強學生的學習興趣。

美國教育機構(gòu) Optima Classical Academy 提供遠程虛擬課程服務，學生可以通過虛擬現(xiàn)實設備在家中完成數(shù)學、文學、科學、藝術等課程的學習。在學習過程中，老師提供多樣的虛擬教具，例如虛擬的太空環(huán)境、原子結(jié)構(gòu)模型、動植物結(jié)構(gòu)模型、歷史場景等，以增強學生的學習興趣和體驗感。

此外，學生還可以通過“元宇宙課間”、“元宇宙學生會”等進行社交活動，提升人際交往能力。

圖表69: Optima Classical Academy 的遠程虛擬課堂

虛擬實驗室: 利用 AIGC 技術可生成任意學科的實驗室環(huán)境、實驗設備等，學生和教師可通過 VR 設備進入虛擬環(huán)境進行實驗操作，在達到安全、低成本的同時，實現(xiàn)良好的實驗效果。與傳統(tǒng)實驗相比，虛擬實驗室中的教師可實時掌握學生的實驗操作情況，以更好地分析教學問題的所在。

“智慧宮”是格如靈科技旗下的一套中學虛擬仿真實驗室訓練考評系統(tǒng)。它可以模擬物理化學、生物實驗場景，提供規(guī)范的實驗內(nèi)容和自由化的交互方式。學生可以通過 VR 設備在安全有保障的條件下進行實驗操作,教師可以通過后端監(jiān)控系統(tǒng)實時了解學生的操作情況。

圖表70:“智慧宮”相比于傳統(tǒng)實驗室的優(yōu)勢

報告來源：國金證券

報告編輯：智能機器人系統(tǒng)

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