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人工智能和未来教育
在日前结束的平昌冬奥会闭幕式上,“北京8分钟”惊艳世界.在这场精彩绝伦的视听盛宴中,给人留下最深刻印象的莫过于高科技手段的运用了.2位“熊猫队长”、22位轮滑少年和24面由智能机器人操作的“冰屏”相互配合,不断实现影像的变换,将中国和奥运元素一一呈现,充分展示了当代中国的“科技范儿”.当前,人工智能迅猛发展,正在日益广泛地改变着我们的生活.在这一历史进程中,教育既是人工智能发展的重要推动力量,又在其影响下发生着深刻变革.那么,我们应当如何看待智能时代的来临？人工智能又给教育带来了哪些变化呢？就此,我们专访了电化教育馆王珠珠馆长,请她来谈谈智能时代的教育展望.
智能时代给人类社会带来的变化
问：现在人工智能可谓已家喻户晓,机器人已经不止一次战胜了人类,包括在法律、医疗、体育等方面.您是如何理解人工智能和人工智能时代的？
王珠珠：可以说,人与机器的共生已成为重要的时代特征.我想人工智能是一种技术,但它的功能和影响已经超越了技术.第一,它不仅局限于计算机学科领域,它已经与多学科交叉融合,成为一个新兴的技术学科,呈现了很快也很重要的跨学科发展.所以,我赞同把人工智能( Artificial Intelligence)定义为研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统的一门新的技术科学.第二,人工智能技术的爆发和向各领域的渗透,把人类带入了人工智能时代.从1956年它被提出,在2016年有了爆发式增长,期间还是有一段时间的孕育期的.最近两年,我们看到,人与机器之间的交互作用对技术发展的渗透力是非常强的.与单纯作为人工智能技术研发不同,它已经渗透于各行各业各个领域中,产生了人与社会关系的一系列变化.因此,从这个意义上讲,今天人工智能不仅是一个技术的概念,也是一个社会学的概念.正是当它作为一个社会学概念的时候,我们称之为智能时代或智能社会.
问：如何从技术角度去理解人工智能？
王珠珠：这里我想引用中国工程院潘云鹤院士的观点.他认为,20世纪70年代以来,AI的典型任务与应用有7个方面,一是机器定理证明（逻辑和推理）,仿的是解题者；二是机器翻译（自然语言理解）,仿的是译者；三是专家系统（问题求解和知识表达）,仿的是专家（如：医生、维修者）；四是博弈（树搜索）,仿的是弈者；五是模式识别（多媒体认知）,仿的是认知者；六是学习（神经网络）,仿的是初学者；七是机器人和智能控制（感知和控制）,仿的是生物动作.这是从技术角度对人工智能的一种很权威的解读,我认为它通俗易懂,即使没有什么专业知识,也可以把握人工智能技术的基本脉络：向人的能力挑战,用机器获得的能力来补充、完善和伸延人的能力.
问：时代在不断变化,随之变化的不仅有技术,还有各种社会关系.那么,我们应当怎样从技术到社会角度去看待人工智能呢？
王珠珠：吴军在他的《智能时代》一书中讨论了大数据和智能革命,指出我们的时代正在实现人类从因果关系到数据关系的转变,这是今天人工智能非常重要的一个方面.我曾经问一个年轻学者,如何用最简单的话来概括人工智能,他说,就是“比对”.从文字的因果关系的变化,到数字的比较,在比较中去抽取、发现一些关系,在这个过程中我们改变的不仅是技术更是思维方式,甚至是生产关系.过去我们的生产关系是人与自然、人与物质的关系,我们在应用机器智能的今天,需要再加上人与具有智能的物质的关系.这是非常重要的一些变化.它会影响生产力、生产方式和生产关系.因此,它会对社会产生深刻且深远的影响,需要我们思考的不仅是什么职位将消亡这些直接的问题,它的影响会比以往的技术,包括互联网技术给人类带来的新课题要多得多.
教育部杜占元副部长提出的“零点革命”可以警醒世人更自觉和深入地认识这场人类变革.他认为,信息时代与人工智能时代存在本质区别,信息技术可被看作工业技术的顶峰,是由机器革命延伸而来,“但人工智能技术有可能超越这个顶峰,成为新的革命的起点,而不是以往革命的延伸.”为什么叫“零点革命”？杜占元副部长阐释：人和动物的区别是智能,所以人类的诞生起点是智能.人工智能也可以被视为回到原点的革命,只不过人类的智能是由大自然进化引发的结果,而人工智能则是人为回到原点.这是人类对自我的挑战,技术发展必将引起一系列思维、逻辑、社会的变化.人类在试图给自己带来新的能力和便利的同时,也会不可避免地遭遇不少困扰.
智能时代的教育变革
问：当前人工智能正逐步渗透到社会、经济、生活的方方面面,也正在酝酿着教育的一场新的更大的革命.您认为在智能时代,教育面临着哪些新课题？
王珠珠：随着人工智能的发展,教育会发生哪些变化？也许我们现在还不能很清晰、完整、准确地回答这一问题,但我们必须要去面对、去思考.
学习是人的社会化过程.人不仅向书本学习、向老师学习,而且要在社会生活中学习.人是带着自己过去的所有的经验、所有的认知结构来学习的.但是,在智能时代,我们将面临很多新的课题,包括谁来教？教师要教什么、怎样教？学生要学什么、怎样学、向谁学？以前我们的学习,都是从最基本的知识开始的.今后,机器人成为与人共生的社会生态,但机器人产品是已经“学习”过了的,可以不用从开始学习.即使机器人需要从开始学习,也会像AlphaZero那样,比人学得快得多.那么,对于孩子和成人而言,应该学什么？哪些不用学只需问机器人就行了？哪些一定要学？在什么成长时间学？我们各个学习阶段又该学什么、怎样学？这些都成为需要我们去思考和研究的课题,只有这些问题有了解答,我们才能在人与机器人共生的生态中获得自为.
问：请您具体谈一下在智能时代,教育将会在哪些方面发生变化.
王珠珠：这个问题已经有专家的论述.这里我讲讲个人感受最深的.首先,人的学习方式会发生重大变化.人们把人类的学习方式分为三种,即正规教育、非正规教育和非正式学习.实际上我们现在最大的教育还是在正规教育上（见图1）.随着社会的发展,非正式学习将成为人类基本的学习形态,或者说是最重要、最普遍的形态.尽管它是零碎的、碎片化的,但它加起来的总和,一定是大于正规教育和非正规教育的（见图2）.正规教育主要是学术的教育.学习方式的变化,将使我们对很多问题的看法发生改变.今天,一般而言,社会上最精英的人是那些在正规教育中学到最顶端的人.那么在未来还会是这样吗？现在还不能下定论,但可以预见,这种状况一定会发生改变.
有这样一个事例和大家分享.有个幼儿园小班的孩子,只有三岁.有次爸爸有事不能来接他放学,就让一个叔叔来接他,这事也已经告知了老师.但是这孩子的安全意识太强了,虽然认识这个叔叔,但他就是不跟叔叔走.就在僵持不下、老师一筹莫展的时候,孩子自己提议通过微信视频和爸爸确认此事,由此使问题得以最终解决.“视频确认”的方法不是老师教他的,而是他在社会生活中习得的.由此可见,非正式学习将会越来越成为人学习过程中很重要的一种形式和要素.同时,这也引出了以下的第二个变化.
其次,知识获取途径会发生变化.以前的教育三要素,是教师、学生和学习内容.教师将知识进行“消化”、设计以后,通过恰当的方式传授给学生（见图3）.现在,我们强调以学生为中心,各方面都要和学生的学习发生关联.学生的“老师”不一定只是学校中的教师,也可能是家长以及身边的社会人士等.学生的知识源在变,知识接收渠道也在变,所以强调以学生为中心的学习比以往更有现实必要性和紧迫性（见图4）
在学习过程中,人会有很多学习伙伴,包括同龄人和非同龄人,当然也可能有机器人.如某农村学校进行过实验,在没有老师教而仅靠英语机器人辅导的情况下,孩子们在测试中考了70多分.因此机器人陪伴的学习,也将成为一种学习方式.而学习网络也将发生改变.互联网不仅连接了知识、信息、人,还连接了很多关系,连接了人际,连接了兴趣.我们是利用互联网建立起一个网络关系,这个网络关系,就成为我们的学习网络.学生通过各种途径去学习,每一个途径都会对他产生非常重要的影响.在电教馆举行的相关比赛中,许多老师都讲到,“我在和学生的共同学习中完成了某某教学任务”.这是智能时代背景下,教育思想转变的一个非常重要的表现.师生共建学习情境,在情境中学习,将成为智能时代教育的重要特征.
第三,教与学的行为将发生变化.相信广大教育工作者都对“学习金字塔（Leaming Pyramid）”很熟悉(见图5).“学习金字塔”说的是,运用“听讲”这种我们最熟悉、最常用的教学方式,学习效果是最低的,两周之后,学习内容的留存率仅为5%；通过“阅读”,两周之后,学习内容的留存率为10%；通过“视听”,两周之后,学习内容的留存率为20%；通过“演示”,两周之后,学习内容的留存率为30%；通过“讨论”,两周之后,学习内容的留存率为50%；通过“实践”,两周之后,学习内容的留存率为75%；通过“教授给他人”,两周之后,学习内容的留存率为90%.由此我们可以看到,学习内容的留存率不足50%的几种学习方式,都是被动学习或个人学习；而学习内容的留存率达到或者超过50%的几种学习方式,都是主动学习或参与式学习.在智能时代,由于知识源和知识传播途径的变化,主动学习和参与式学习将成为学生学习的重要方式.教师的教,不仅要直接传授知识,更多的是要把握学生的学习情况.教师因人工智能的应用,可以通过更为准确的测评数据来衡量教学效果,对每位学生的学习有更深入的了解,进而对教学加以改进,为学生提供有针对性的学习指导和帮助.
此外,我认为,除上述变化需要我们去关注外,还有一些问题更值得研究.一是人类应该学什么？学习起点在哪里？这是关于学习内容的.二是各行各业的专家如何产生？如何成长？这是事关人才成长规律的.三是社会分工靠什么机制完成？这是关于社会结构的问题.以前教育担负着提供人力资源和形成社会分层、分工的职能.将来很多工作都会交由机器人来做,那么社会分层和分工靠什么机制来完成呢？可以说,智能时代的到来,从学习规律、人才成长规律、社会发展结构等方面都对教育提出了非常严肃的课题,我们对此必须超前认识,主动研究.
智能时代教育面临的风险
问：人工智能的快速发展把人类历史进程推向了一个前所未有的新阶段.我们既要将人工智能的优势充分发挥出来,同时又要防范一些潜在的风险.对此,您怎么看？
王珠珠：人们认为,将来人与机器也是有“分工”的.机器的智慧是对数据的传递、收集、处理,对信息的综合、分析、决策；人的智慧是面对错综复杂的事物时,能够做出科学、准确、灵活、明智的判断与决策,有所发现、有所创新.人们期望,智慧教育将机器的智慧和人的智慧有机结合,通过智慧的技术解决低层次问题,促进入的高级智慧和高阶能力的形成.在这样一个人机共生的社会中,我们都希望促进人的高级智能、高阶智能的发展,去不断创新.那么,重要的问题就在于人能不能控制机器智能的发展或生长.在没有比较确切的答案之前,我们要对“强人工智能”在教育中的应用亮黄灯和红灯,对“弱人工智能”亮绿灯,更多地关注弱人工智能领域,使它能够发挥最大的提升学习的效益,等待“强人工智能”技术的成熟,也就是要对先进的但相对不成熟的技术亮黄灯和红灯,对先进的成熟技术亮绿灯.
我的第二个观点是,不能因为机器学会学习就弱化人类的学习.心智和我们的脑（身体）紧密相关,心智受到脑中发生的生物过程的影响和限制.我们的每一种思维和行为都有发生在脑中的生物过程相伴,脑中不同的小社区组成了不同的回路,对应着我们的心智和各种行为.这个生物过程取决于先天的基因和后天环境不断地相互作用.如果在相应阶段没有让孩子产生相关的思维连接的话,他就不可能成为一个智者.因此,我们还不能一味地说有些东西机器会了,人就不用学了.
同时,多元智能理论告诉我们,每个人在语言智能、逻辑智能、空间智能、运动智能、音乐智能、人际智能、内省智能、自然智能等方面都有差异,都有各自的优势,不能因为机器学会学习就忽视人类的学习的差异.尤其需要注意的是,在智能时代,保证信息数据和网络安全的任务比以往任何时候都更加重要和艰巨.
我们的体会是,今天我们已经进行的时代,是经济社会对教育提出最全面最深刻需求的新时代,是教育发展需要解决的问题最集中最复杂的新时代,也是信息技术提供巨大可能性的新时代.所以,回应时代呼唤、解决教育教学问题的过程,就是创造未来教育的过程.我深深地感到,智能时代的教育不在我们的头脑里,而在我们的实践中.
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