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OmniEdu - 北大联合国科大等开源的教育多模态模型系列

OmniEdu是北京大学DCAI团队联合国科大、中关村学院开源的教育多模态模型系列,提供27B、9B、4B三种规模。OmniEdu强调教学能力,能解答学科题目、判断知识点的...

OmniEdu是什么

OmniEdu是北京大学DCAI团队联合国科大、中关村学院开源的教育多模态模型系列,提供27B、9B、4B三种规模。OmniEdu强调教学能力,能解答学科题目、判断知识点的课程位置、诊断学生错因,并选择合适的教学动作。团队从134万条候选数据中精选约6.9万条样本进行训练,使模型在多学科、诊断与辅导任务上达到SOTA水平,其中4B小模型可部署于普通服务器,降低学校使用门槛。

OmniEdu的主要功能

  • 学科解题:覆盖数学、科学、阅读理解和写作,给出正确答案并让解释与题目条件、推理过程保持一致。
  • 课程理解:识别题目对应的知识点、年级、难度和前置关系,判断继续学习前需要补充什么。
  • 诊断推理:基于学生的作答过程和错误答案,定位出错步骤、分析理解偏差及需要补充的知识,而非仅凭题目猜测。
  • 教学行动:根据任务选择合适回应方式,包括提示、引导式提问、复习前置概念、指出错误或完整讲解。

OmniEdu的技术原理

  • 任务目标驱动的数据设计:训练数据从约134万条候选样本中经过清理、语义审核、质量评估和多样性筛选保留约6.9万条。每条教育样本按四类能力分类,并分配20种任务指令之一,将”样本教什么”和”模型该怎么回应”分开标注,使模型能按任务切换行为。
  • 语义审核与改写:用语言模型按任务标准审核样本,检查解题正确性、课程关系、诊断依据和支架质量,不合格改写监督回答后重审,同时核对多模态样本图文一致性,并保留来源许可信息、排除不合规来源。
  • 去污染与结构统一:统一消息格式,删除重复、缺字段、结构损坏的样本,核对可验证任务的答案,将训练数据与评测集做去重处理,避免结果失真。
  • 按 token 预算平衡训练配比:长辅导对话比短答案含更多监督 token,若按样本条数采样会让长对话占比过大。按任务桶分配 token 预算,并提高关键维度门槛做多样性选择,控制各类教学任务实际获得的监督量。

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如何使用OmniEdu

  • 方式一:本地运行(Transformers)
    • 安装依赖:执行 pip install -U torch torchvision transformers accelerate safetensors pillow(FP8 权重需额外装 compressed-tensors)。
    • 加载模型:用 AutoProcessor 和 Qwen3_5ForConditionalGeneration.from_pretrained 加载对应模型 ID(如 lhpku20010120/Omni-Edu-4B,9B/27B 换 ID 即可)。
    • 构造输入:将学生题目、作答或图片按 chat 模板组织成 messages,图片题目加入 {"type": "image"} 项。
    • 生成回答:调用 generate(务必 enable_thinking=False),用 batch_decode 解码输出结果。
  • 方式二:部署服务(vLLM,推荐)
    • 启动服务:执行 vllm serve lhpku20010120/Omni-Edu-4B --max-model-len 32768 --reasoning-parser qwen3 --default-chat-template-kwargs '{"enable_thinking": false}'(FP8 版本改用 Omni-Edu-4B-FP8,多卡时调 --tensor-parallel-size)。
    • 发送请求:通过 curl 访问 http://localhost:8000/v1/chat/completions,以 OpenAI 兼容格式提问即可。
  • 方式三:使用官方工具包
    • 安装 SDK:执行 pip install omniedu(评测需装 omniedu[eval])。
    • 调用对话:OmniEdu.from_pretrained("4B", base_url=服务地址) 后使用 model.chat(text=...) 提问。
    • 评测对比:用 omniedu eval --list 查看 12 个教育评测基准并生成报告。

OmniEdu的核心优势

  • 任务指令驱动行为切换:20 种系统指令让同一模型能按任务区分逐步解题、错误诊断、苏格拉底式提问和辅导对话等回应方式。
  • 精心设计的高质量训练数据:从约 134 万候选样本经语义审核、去污染、token 配比平衡后精选约 7 万条,明确”学什么”与”怎么教”。
  • SOTA 级性能:27B 在与 GPT-5.4、Claude-Opus-5 等 5 个前沿模型的 60 次比较中胜出 51 次,多项教育指标第一。
  • 支架式教学提升显著:MathTutorBench 脚手架胜率最高从 14% 升至 78.74%,证明教学行为可以被有效训练。
  • 多规模适配不同场景:4B、9B、27B 全覆盖,且 FP8 版本下载体积缩小 37%–44%,小模型可部署在学校普通服务器上。

OmniEdu的项目地址

  • 项目官网:https://haolpku.github.io/Omni-Edu/
  • GitHub仓库:https://github.com/haolpku/Omni-Edu
  • HuggingFace模型库:https://huggingface.co/datasets/lhpku20010120/Omni-Edu
  • arXiv技术论文:https://arxiv.org/pdf/2609.23088

OmniEdu的同类竞品对比

对比维度 OmniEdu-27B MuduoLLM(14B)
模型规模 27B(另有 4B/9B 可选) 14B(单一规格)
模型定位 覆盖 K-12 学习-教学全流程(解题+课程理解+诊断+辅导) 以学科解题和课程问答为主
K12-Bench EM 63.12% 48.24%
MathFish 准确率 85.89% 82.85%
EDUMATH MaC 86.95% 57.20%
GAOKAO-Bench 94.87% 89.66%
EXAMS-V 69.52% 21.95%
MDK12-Bench 57.76% 45.44%
MathTutor 脚手架胜率 78.74% 30.42%
TutorBench 59.42% 35.98%
LongTutor Teaching 3.02 1.28

OmniEdu的应用场景

  • 个性化学习辅导:学生做题时,模型先定位卡点,再通过提示和追问引导独立思考,适配自习场景。
  • 错题诊断分析:教师把学生的作答过程输入模型,自动分析错因、对应知识漏洞,生成针对性补救建议,减轻批改负担。
  • 课程对齐内容生成:教师按指定课程标准和年级生成练习题、分层作业或讲解材料,并自动标注知识点归属与前置关系。
  • 课堂互动助教(苏格拉底式教学):模型扮演助教,通过引导式提问推动学生推理,配合证据调整教学策略,支持分层教学。