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人工智能時代的教育變革:超學科、重思維、智能化

發(fā)布時間:2024-10-14 作者:錢旭紅 來源:中國教育新聞網(wǎng)-《中國高等教育》

◎摘  要  為適應人工智能時代變革與未來社會發(fā)展需求,大學教育的革新之路在于超學科、重思維、智能化。以超學科打破學科專業(yè)壁壘,突破知識和學科的界限,開展未來大學形態(tài)的前瞻性探索;以重思維體現(xiàn)思維導向,用全面而多樣的思維能力超越知識無限的人工智能;以智能化攜手并駕馭人工智能,將智能教育體現(xiàn)在學、教、評、治等各方面。未來將出現(xiàn)以“超限”教育為特色優(yōu)勢的大學,用“最大的原則性+最大的靈活性”培養(yǎng)人才、推動創(chuàng)新。

◎關鍵詞  教育變革;超限;超學科;重思維;智能化

人工智能的迅猛發(fā)展給人類社會帶來巨大機遇和挑戰(zhàn),使人們高度關注傳統(tǒng)教育方式在人工智能時代的變革。人工智能擁有海量數(shù)據(jù),具有跨模態(tài)、跨學科、跨行業(yè)等特點。借助人工智能,我們可以實現(xiàn)大規(guī)模個性化的因材施教,讓每個人的學習實現(xiàn)融會貫通、觸類旁通。但我們?nèi)绻^度信賴、盲目使用人工智能,放棄自己的獨立判斷乃至決策權,則將淪為“工具的工具”“機器的仆役”。那么,面對人工智能,教育應該如何變革?我們應該怎樣培養(yǎng)人,以適應人工智能無處不在的發(fā)展環(huán)境,讓人類在人工智能時代保有生活的價值?我們應該培養(yǎng)什么樣的人,使其能與人工智能攜手,或駕馭人工智能,為人類文明發(fā)展作出更大貢獻?

早在40年前,錢學森就曾指出,人工智能底層邏輯是思維科學。近期,《自然》雜志刊文指出,從腦科學或人工智能的研究角度,人類大腦負責語言文字的區(qū)域與思維的區(qū)域并不相同,也就是說,語言主要是用于交流的工具,而不是思考的工具。這就提醒我們,駕馭人工智能,思維非常重要。人工智能在知識層面會遠超人類,而人類則需要發(fā)展思維來駕馭人工智能。因此,傳統(tǒng)的教育方式在人工智能時代必須變革,創(chuàng)新之路在于超學科、重思維、智能化。

超學科——打破學科專業(yè)壁壘

人文與科學互為手性鏡像,如同左手右手、左腳右腳、左眼右眼、左耳右耳、左腦右腦等一樣,相互對稱、相互補充、互成一體、不可分割,是人的一體二象。對理工人才而言,藝術訓練能夠提高想象力、專注力、組織力和成長性;對人文人才而言,形式邏輯訓練能夠提高執(zhí)行力、操作能力、反省能力和嚴謹性。只有將人文與科學的知識、素養(yǎng)、思維相融合,才能保證每個人自由而全面的發(fā)展。

創(chuàng)新源于科學與藝術的對話和碰撞。古往今來,將人文與科學融為一體而成為英杰者不勝枚舉,如聲光、機械、哲學俱佳的墨子,解剖、美術、機械、建筑、數(shù)學俱佳的達·芬奇,小提琴、物理俱佳的愛因斯坦,美術、物理俱佳的李政道,音樂、地學俱佳的李四光,音樂、航天、物理俱佳的錢學森,兩次獲得諾貝爾化學獎且精通老子哲學的夏普萊斯等。從這些名家的身上,我們能感受到,人文如同科學一樣重要,兩者的融合才能給人以全方位的滋養(yǎng)。

跨越學科、跨越專業(yè)是學術、科學、技術、藝術、產(chǎn)業(yè)等創(chuàng)新創(chuàng)造的基礎,這一趨勢在現(xiàn)當代越來越突出。查理·芒格認為,人類當前的學科劃分方式,是從每個學科的獨特角度切入了解整個世界,如同無數(shù)盲人在摸象,摸索“知識之象”的腿、腳、鼻、耳、肚、眼等組成部分,即數(shù)學、物理學、語言學、歷史學、生物學、化學、地質(zhì)學、地理學等。當人們通識性地掌握了眾多學科的核心內(nèi)容,特別是重要學科的重要理論,并為自己所用時,就能了解和把握真實的世界。他同時指出,很多一流的專家學者只能在自身狹窄的研究領域內(nèi)做到相對客觀,一旦離開自身研究領域,就開始變得主觀、教條、僵化,甚至失去了自我學習的能力,這對解決實際問題造成了障礙。所以,要提倡學習所有學科中真正重要的理論,并在此基礎上形成真正的智慧。

當前,高校的人才培養(yǎng)必須注重融會貫通、突破知識和學科的界限。要嘗試打破學科專業(yè)之間的壁壘,深化學科交叉融合,創(chuàng)新學科組織模式,探索形成適應新技術、新產(chǎn)業(yè)、新業(yè)態(tài)、新模式的人才培養(yǎng)方式。打造高水平交叉學科研究生培養(yǎng)平臺,不斷推動交叉學科優(yōu)勢轉(zhuǎn)化為育人優(yōu)勢。加大與企業(yè)、研發(fā)機構聯(lián)合建設培養(yǎng)平臺、聯(lián)合培養(yǎng)高端人才的推進力度,聯(lián)合科技領軍企業(yè)擬定項目清單,試點設立項目制招生和培養(yǎng)單元,打破按一級學科設置招生培養(yǎng)的限制,在校企科研攻關中更新課程體系,創(chuàng)新育人模式,建立敏捷響應市場需求的人才培養(yǎng)機制。聚焦未來5—10年,甚至更長遠的前沿科技、產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向和經(jīng)濟社會發(fā)展需求,實施超學科項目化育人,打破學制限制、專業(yè)限制、學分認定限制、學位授予限制,開展未來大學形態(tài)的前瞻性探索。

人工智能的發(fā)展為文、理、藝、工的交叉融合、超學科融通提供了新的可能。人工智能源自信息學科,但其本身及影響早已超越原初的學科屬性,為全面地培養(yǎng)人才提供了前所未有的超級工具和平臺。人類攜手人工智能,正在多個領域取得顛覆性、創(chuàng)造性的進展。例如,人工智能有力推動了物理、化學、生物、材料等科學研究及實驗探索,主導實現(xiàn)高效的軟件編程,人工智能還能夠帶來超現(xiàn)實的文化旅游體驗,形體藝術等也能通過人工智能聯(lián)想達到更高境界。在人工智能游戲中,人的欲望、情緒、特征可以得到更充分地表達和投射,人們可以依此進行超現(xiàn)實社會模擬及數(shù)據(jù)采集,使得人文社會科學虛擬實驗室成為可能,讓社會的有效治理更加智能。

重思維——知識傳授必須堅持思維導向

培養(yǎng)一代又一代德智體美勞全面發(fā)展的社會主義建設者和接班人,培養(yǎng)一代又一代在社會主義現(xiàn)代化建設中可堪大用、能擔重任的棟梁之才,要以“每個人的自由而全面的發(fā)展”為目標,以思維能力提升為牽引,把擁有健全的思維作為培養(yǎng)卓越人才的突破口。健全思維是走向卓越的基礎,其中,形象思維、邏輯思維、批判性思維與創(chuàng)造性思維至關重要,這四種思維單元能組成無數(shù)思維體系。

在人才培養(yǎng)的過程中,同樣的知識可以不同的方式呈現(xiàn)在受教育者面前。知識點之間的關系絕大多數(shù)不是線性的,不少是立體樹狀的,更多是多維網(wǎng)狀的。知識點之間不一定有絕對的先后關系;前面內(nèi)容看不懂,可以跳過,并不一定會影響后面所學;學會了后面的,有時更容易看懂先前的。知識傳授僅僅是工具,核心是通過知識傳授而達到思維訓練的效果。本文認為,知識與教育的關系至少有三種:第一種是最普通的“唯知識”教育;第二種是“知識樹”教育,這是一種較好的教育模式,基于對知識進行系統(tǒng)梳理的、內(nèi)容清晰的教案,傳授思維性的、由關鍵知識點形成的知識框架樹;第三種是“思維模式”教育,這是最值得推廣和落實的、面向未來的思維導向的教育?!八季S模式”教育,即“超越知識點的思維教育”,這種教育基于“思維導圖”和體現(xiàn)知識多維網(wǎng)狀結構的教學內(nèi)容,講述人類在該學科、專業(yè)或領域的發(fā)展史上若干重大事件、重要人物、重要思維方法和重大轉(zhuǎn)折的特點以及顛覆性情景故事,并將這些關鍵知識點與若干思維模式、框架、體系變化的時間線連接起來,啟發(fā)學生熟悉和掌握人類思維變化,形成知識網(wǎng)絡結構中的形象思維、邏輯思維、批判性思維與創(chuàng)造性思維,培養(yǎng)學生的興趣、好奇心和想象力。

人工智能時代,在知識點的掌握與簡單勞動等方面,人類比不上人工智能;而思維的多樣性、復雜性、跳躍性和創(chuàng)新性則主要依靠人類自身去完成,人要用全面而多樣的思維能力超越知識無限的人工智能。

人類的思維方式和思維體系有許許多多,那么哪些思維能夠促使我們舉一反三、觸類旁通來面對人工智能的挑戰(zhàn)呢?本文認為,量子思維和老子思想可以給我們帶來啟示:量子學說從一誕生就給人類社會帶來了許多劇烈的變化。過去的100年,它幾乎顛覆了自然科學技術與工程,未來的100年,它很可能顛覆更多領域,而且量子科學加速后的量子計算將會使人工智能走向更高的水平。從西方通識教材《藝術:讓人成為人》到《物理學之道》,再到李約瑟的《中國科學技術史》,老子思想跨越人文與理工,被許多量子論和人工智能研究者所尊重。老子思想告訴我們,脫離或者違反自然的人,不可能獲得幸福。我們要保持對人工智能的謹慎,因為它不是自然的“人”。我們發(fā)展人工智能是為了解放人類,而不是替換人類。將來,人類需要用思維和智慧駕馭人工智能。人工智能可以接替人類從事生存型的勞作,人類則擁有充足的時間去思考、休閑、創(chuàng)作和探險。人工智能可能成為物質(zhì)和精神產(chǎn)品的生產(chǎn)者、提供者,人類則幸福地成為享受者、評價者和引領者。

智能化——攜手并駕馭人工智能

我們不能固執(zhí)地與人工智能對立,不能不愿接受、心生恐懼,拒絕與人工智能攜手,更不能片面強調(diào)自身和本專業(yè)、本行業(yè)的特殊性、保守性。我們同樣不能濫用人工智能,不能以增進福祉或促進學習為理由,肆意侵犯個人的隱私空間,不能用人機交互去替代必不可少的、有溫度的人與人之間的交互與關愛,更不能不標注、不申明地過度使用人工智能,以防止不自覺中養(yǎng)成思維懶惰。

我們需要與人工智能共進化,但要防止人工智能把人們帶入歧途深淵。需要警醒的是,人工智能會撒謊、欺騙,會對人類進行負面模仿。隨著技術發(fā)展,人工智能的邏輯推理能力會越來越高,其潛在的欺騙能力也會越來越強。我們要超前應對人工智能帶來的挑戰(zhàn),杜絕人工智能引發(fā)的倫理問題。

人類必須攜手人工智能,進而駕馭人工智能。人是自然的一部分,在自然中經(jīng)受了億萬年的選擇與進化,人工智能就像人類創(chuàng)造的智能體,盡管其在某些技能方面可能勝過人類,但人工智能的發(fā)展不能超越運行了億萬年的自然規(guī)則、社會規(guī)則。人們要保有生涯的成功和生活的價值,就必須駕馭人工智能,為其定“規(guī)矩”、定“生涯”、定“使命”。

人工智能的出現(xiàn),在一定程度上揭示出人類學習即將進入超級學習階段,新的教育邏輯橫空出世:從掌握知識轉(zhuǎn)向掌握思維,從視學習為工具轉(zhuǎn)到視學習為價值,從塑造具體的人跨向創(chuàng)造每個人獨特的感受,超越傳統(tǒng)學習和感知的局限。

智能教育可以體現(xiàn)在學、教、評、治的方方面面:一是智能學習,借助人工智能讓學習從模式化、標準化走向大規(guī)模的多樣性、個性化。發(fā)展自適應技術,多樣而全面地評估和診斷學習者的腦智和學習模型,測量每個人的最近發(fā)展區(qū)以指導精準教學實踐。建立學、問、答的大模型,拓展智能個性化答疑,推薦個性化的導學策略。二是智能教學,使學生從被動接受走向主動探究。打破實體課堂模式,突破時空界限,創(chuàng)建虛擬與現(xiàn)實融通無邊界的多元課堂教學和智能課堂教學。建立課堂觀察、分析與評價的智能視角和智能課堂評價。基于課堂多模態(tài)數(shù)據(jù),形成可持續(xù)改進的方案。三是智能評價,服務于學生個性化成長,圍繞核心素養(yǎng),推行多模態(tài)數(shù)據(jù)的、心理學測量模型與數(shù)據(jù)科學深度融合的智能化教育測評。四是智能治理,圍繞服務人自由而全面發(fā)展的全過程,建立智能教育倫理評估與治理機制,開展社會實驗,發(fā)現(xiàn)潛在風險并形成應對方案;制定發(fā)展公平和安全的智能教育政策、標準。針對孤獨、自閉或者傷殘人群,發(fā)展具有人性光輝的智能特殊教育。

“超限”——未來人才與未來大學

當前,人工智能、合成生物學、宇航科技、納米科技、大腦認知等領域快速進步帶來了人類社會的巨大變化,新的產(chǎn)業(yè)行業(yè)形態(tài)即將或已經(jīng)開始涌現(xiàn),跨學科超學科、跨專業(yè)超專業(yè)成為主流,因此,我們有理由去呼喚未來社會及產(chǎn)業(yè)行業(yè)所需要的未來人才。如,就工業(yè)而言,從低到高的工業(yè)的形態(tài)可以劃分為1.0的蒸汽時代、2.0的電氣時代、3.0的電子時代(信息時代)、4.0的智能時代(信息物質(zhì)融合)。社會與產(chǎn)業(yè)行業(yè)的發(fā)展對人才提出更高要求,4.0的智能時代需要的是靈魂和思想能影響其他人的智慧者,可以稱之為4.0人才。因此,思維訓練和精神升華就尤為重要。對于人才培養(yǎng)的目標而言,在人工智能時代,我們培養(yǎng)的人才需要跳出只掌握知識點或某種生存技能的局限,真正成長為具有靈魂和思想的4.0人才。

滿足上述培養(yǎng)目標,需要大學的升級和變革。筆者基于從事大學校級管理近30年的經(jīng)驗和感悟,對古今中外大學進行了比較:早期以文理學院為代表的經(jīng)典教學型大學,即經(jīng)院模式,可稱為大學1.0;后來出現(xiàn)的科研和教學融合的大學,即洪堡模式,可稱為大學2.0;在美國率先出現(xiàn)的科研領先、教學突出、服務社會的大學,可稱為大學3.0;隨著多學科、跨學科融合,超學科的出現(xiàn),人工智能與大數(shù)據(jù)、合成生物學、納米科技、人腦與認知科學的快速發(fā)展,未來會出現(xiàn)以“超限”教育為特色優(yōu)勢的大學,可稱為大學4.0。所謂“超限”是指超越局限、界限和極限,超越離散知識點、單一思維模式、單一思維體系,用“最大的原則性+最大的靈活性”培養(yǎng)人才、推動創(chuàng)新。

【作者錢旭紅:中國工程院院士、華東師范大學校長】

(原載2024年第15/16期《中國高等教育》)

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