人工智能時代需培養學生怎樣能力

 ·“人工智能與教育”系列報道之四

    “未來人工智能環境下的課堂,可能是‘雙師型’的課堂,人機交互、人機結合將成為主要形態。一堂課可能由一名教師和一個機器人共同來上,布置和批改作業、知識點訓練、監督學習、學習情況的分析等工作可能由機器人來完成。”在日前召開的第四次全國數據驅動教育改進專題研討會上,北京師范大學中國教育創新研究院院長劉堅這樣描述人工智能時代的課堂。

    人工智能不能代替學習

    面對席卷而來、被稱為人類“第二次零點革命”的人工智能浪潮,互聯網時代的教育界,也不那么淡定了。“因為人工智能不是信息化的延續,技術對教育的影響,正在由‘革新’發展為‘革命’。”中關村學院學術委員會原負責人呂文清說,“高級階段的人工智能具有類人腦的學習力和思考力,將來還能進化到自適應學習,在這個意義上,人工智能拓展了人的思維。人工智能改變的,不僅是教育的邊界和方式,整個教育樣態也將面臨重塑。”

    不過,科大訊飛教育研究院院長孫曙輝認為,人工智能不能代替人的思維,不能代替學習,技術也改變不了教育的本質。因此,在當前熱炒人工智能概念的大背景下,一定要認清技術與教育的關系,搞清楚哪些是教育本身的問題,哪些是技術可以解決的問題。

    高階認知能力的重要性將更加凸顯

    在人工智能時代,學生應該具備怎樣的能力,才能適應社會需求,在競爭中立于不敗之地?

    教育部副部長杜占元在去年12月召開的2017未來教育大會上提出,在機器能夠思考的時代,教育應著重培養學生的5種能力,即自主學習能力、提出問題的能力、人際交往的能力、創新思維的能力及籌劃未來的能力。

    教育部科技發展中心原主任李志民說,今天我們說知識就是力量,講的是如何學習、記憶和掌握更多的知識,講究知識的系統性,而在人工智能時代,知識是開放的,隨時隨地可查找、可檢索,因此,記憶知識以及知識的系統性不再像今天這樣重要了,學生更需要學習如何從已有的知識中挖掘出新應用、新知識,通過已有知識學習新知識,與之對應的知識結構或學習過程就是思維的訓練。

    “低階認知技能的重要性會下降,如記憶、復述、再現等初級信息加工任務將更多地被機器代替,而高階認知能力的重要性會更加凸顯,如識別問題、邏輯推理、意義建構、精致思考、自我指導能力等。”呂文清認為,人工智能時代應重點培養學生的終身學習素養、計算思維素養、設計思維素養和交互思維素養,培養學生5種能力——高階認知能力、創新能力、聯結能力、意義建構能力和元認知能力。終身學習素養,主要基于人工智能時代需要更強大和持續的學習力,強調學會學習和建構不斷演進的知識框架;計算思維素養,主要基于學習和理解人工智能,強化思考的邏輯和精致。現在很火的編程課程,主要是培養計算思維;設計思維素養,主要基于人工智能時代學生執行困難任務,需要關注項目設計、任務設計和路徑設計等高層次管理,重點引導學生學會選擇、學會決策、學會判斷;交互思維素養,主要基于人工智能時代學生交往方式的變化,需要高級信息素養、媒體素養、溝通交流和技術倫理,重點引導學生學會開源共享、參與協商、組建社區等,理解復雜的相互關系。高階認知能力,強調獨立思考、邏輯推理、信息加工等;創新能力,強調好奇心、想象力和創新思維、創新人格等;聯結能力,強調學會統籌、組織資源、建立聯系,特別是包括人工智能在內的多個空間的聯結;意義建構能力,強調社會情感、責任意識和高感性、高概念等要素;元認知能力,強調學習自我認知、自我監控和自我指導。

    “我認為,沒有什么能力是貼有人工智能時代專屬標簽的。隨著時代的發展,人類已有的知識和經驗變得不重要,而培養學生的綜合素質、高階思維、創新能力等,這些要求無論在哪個時代都是需要的、共通的、不會過時的。”孫曙輝說。

    未來的學習將更加個性化

    未來的學習,在哪兒學、跟誰學、怎么學?原有的概念可能都會被顛覆。教育又該如何作出調整,以適應新的時代要求?呂文清認為,人工智能時代對學生的學習目標、學習內容、能力層級甚至心智模式,都提出了新的需求。在教學上,人工智能時代要以“思維教學”為主線,既強調基于認知能力的信息加工、分析綜合、邏輯推理等高階思維的培養,還要增加和突出計算思維、設計思維和交互思維的培養。具體落點上,要強調概念性知識、方法性知識和價值性知識的教學,要注重教原理、教統籌、教大觀點、教元認知等不可替代的知識,也就是高階認知和高階學習。

    人工智能對于當前的教育,不只是顛覆和沖擊,也會帶來促進和改良。李志民說,人工智能時代的教育管理,無論是宏觀層面還是微觀層面,都更容易做到精細化,對教師的評價會更加全面而科學;可以根據每個學生的智力程度和思維習慣以及學習方式進行教學,實現真正的個性化學習和因材施教。

    據了解,目前許多中小學已開設編程、3d打印技術等與人工智能相關的課程,學生學習興趣特別濃厚。一些學校還以社團和選修課的形式推進機器人、智能汽車、計算機編程等課程的開設與完善,提升學生信息化素養,促進學科知識融合。

    人工智能時代,學生獲得知識及能力、素養的提升途徑無疑會更多元,其中互聯網發揮的作用會更大。而人工智能的應用,會讓教師從機械重復的工作中解放出來,去做更有價值的工作。孫曙輝認為,在中小學開設編程等人工智能相關課程,有助于訓練學生的思維方式,但主要意義在于普及相關科學知識,并不能幫助學生“贏在起跑線”。目前,很多所謂人工智能的應用,包括一些針對職業人群的人工智能培訓,都是炒作概念的“偽人工智能”,人工智能在短期內尚難發展到較為高級的階段。當前市場上已經出現針對中小學生的打著“人工智能”旗號的相關培訓班,家長完全沒必要怕“掉隊”,在現階段,保持清醒的頭腦,不盲目跟風至關重要。

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