本刊編輯部

西安交通大學(xué),陜西 西安 710049

人工智能發(fā)展關(guān)乎未來世界走向,作為新一輪科技革命的重要組成部分,人工智能為高等教育發(fā)展帶來了新挑戰(zhàn)與新機(jī)遇。黨的二十大首次將“推進(jìn)教育數(shù)字化”寫入報(bào)告,這是以習(xí)近平同志為核心的黨中央作出的重大戰(zhàn)略部署,賦予教育在全面建設(shè)社會(huì)主義現(xiàn)代化國家中新的使命任務(wù)。2023年4月15日,由中國工程院主辦,西安交通大學(xué)、聯(lián)合國教科文組織國際工程科技知識(shí)中心(IKCEST)共同承辦的“‘人工智能賦能教育’中國工程科技論壇”,圍繞人工智能賦能教育的新范式、人因要素、認(rèn)知環(huán)境、大數(shù)據(jù)知識(shí)工程等信息技術(shù)與教育融合的前沿問題與重要方向,邀請(qǐng)多位中國工程院院士、高校校長出席論壇作專題報(bào)告?！段靼步煌ù髮W(xué)學(xué)報(bào)(社會(huì)科學(xué)版)》整理了本次會(huì)議的主要內(nèi)容,以期借助人工智能技術(shù)發(fā)展,探索高等教育改革新賽道,在新技術(shù)革命中把握發(fā)展脈搏,走在時(shí)代前列,不斷引領(lǐng)未來發(fā)展。

一、人和AI將共同進(jìn)化

中國工程院院士、浙江大學(xué)原校長潘云鶴認(rèn)為,從人的發(fā)展歷史角度,人工智能是人類進(jìn)化方式的改變。1858年7月1日,查爾斯·羅伯特·達(dá)爾文與阿爾弗雷德·拉塞爾·華萊士在倫敦林奈學(xué)會(huì)上宣讀了關(guān)于“進(jìn)化論”的論文,達(dá)爾文在次年出版的《物種起源》一書中系統(tǒng)闡述了他的進(jìn)化學(xué)說,由此進(jìn)化論正式被提出。1865年,奧地利植物學(xué)家孟德爾提出了染色體遺傳學(xué),為進(jìn)化論補(bǔ)充了更多的思想。進(jìn)化論認(rèn)為,生物種群的進(jìn)化大致分為三步:第一步是基因的自然變異;第二步是自然選擇,這個(gè)選擇基本上是互相競(jìng)爭、適者生存的結(jié)果;第三步是繁殖擴(kuò)大,強(qiáng)者、適者能夠擴(kuò)充,從此生物不斷進(jìn)步、循環(huán)而進(jìn)化。但是,猿進(jìn)化成人以后,達(dá)爾文的進(jìn)化論很難再解釋人類的起源,主要原因是出現(xiàn)了進(jìn)化屏障,比如繁殖擴(kuò)大減弱了,隨著出生人口越來越少,優(yōu)秀種群的擴(kuò)大也就越來越困難。過去的競(jìng)爭邏輯是擇優(yōu)選擇、適者生存,人類的倫理和醫(yī)學(xué)的發(fā)展反而保護(hù)了弱者、病者、殘者、幼者不被淘汰,例如幼年的獅子、老虎雖然跑得不快,但人類用倫理把它們保留下來了?，F(xiàn)在的戰(zhàn)爭方式由打擊弱者變?yōu)槊闇?zhǔn)強(qiáng)者,如智慧炮彈與定點(diǎn)清除打法。總之,達(dá)爾文的進(jìn)化論在現(xiàn)代人類社會(huì)遇到了很多進(jìn)化的屏障。

盡管如此,人類的發(fā)展卻越來越快,這和達(dá)爾文的生物進(jìn)化論并不一致,原因在于人類創(chuàng)造了一種新的進(jìn)化方式——人工物。從制造和使用工具到制造、使用新材料,再到建造新建筑、發(fā)現(xiàn)新能源……人類不斷發(fā)明和制造出更多復(fù)雜的人工器物。

(一)人工物的進(jìn)化歷程

人工器物的本質(zhì)是其本身會(huì)迭代進(jìn)化,其進(jìn)化速度遠(yuǎn)快于生物進(jìn)化的速度。與進(jìn)化論不同的是,人工器物的發(fā)展不但速度快,而且具有突破性的升級(jí)。人制造的東西被稱為人工物,從歷史上看,引導(dǎo)人類和人工物的共同進(jìn)化有三次比較大的加速,也就是人工物進(jìn)化的三個(gè)臺(tái)階。

人工物的第一個(gè)臺(tái)階是人工器物。人類能夠制造人工器物,標(biāo)志著人類從猿開始變成了人,從人猿變成了猿人。世界大概在300萬年前、中國在180萬年前出現(xiàn)了石器和猿人的痕跡,開始進(jìn)入石器時(shí)代。人工物的第二個(gè)臺(tái)階是文字,人類可以系統(tǒng)建立信息,這大概始于3 300年之前的甲骨文。人工物的第三個(gè)臺(tái)階是始于21世紀(jì)的人工智能、大數(shù)據(jù)。這是人類發(fā)展的三個(gè)臺(tái)階。

人類由第一個(gè)臺(tái)階到第二個(gè)臺(tái)階用了約180萬年的時(shí)間,而從3 300年前到現(xiàn)在,短短幾千年就已經(jīng)產(chǎn)生了金屬、紙、印刷、機(jī)械、高層建筑、電視、電話、汽車等。所以,文字的出現(xiàn)使人類的發(fā)展發(fā)生了質(zhì)變。因?yàn)橛辛丝纱鎯?chǔ),可傳播、發(fā)展的文字信息系統(tǒng),人工物、人工器物的發(fā)展明顯加速。可以說,語言文字系統(tǒng)是進(jìn)化的加速器,不但可以記錄、保存信息,而且能起到組織的作用,將信息組織為知識(shí)。人既創(chuàng)造了人工器物,又創(chuàng)造了很多知識(shí);既是器物和知識(shí)的傳播者,又使彼此互相影響、互相深化、互相迭代地發(fā)展和傳承,從而構(gòu)成人工智能和知識(shí)的模型,這其中,人處于中心地位。

進(jìn)入21世紀(jì)以來,隨著大數(shù)據(jù)、人工智能的崛起,人類發(fā)展進(jìn)入第三個(gè)臺(tái)階,而人工智能是進(jìn)入這個(gè)臺(tái)階的關(guān)鍵?；诨ヂ?lián)網(wǎng)、傳感器、大數(shù)據(jù)、人工智能2.0,提出了大數(shù)據(jù)智能、群體智能、跨媒體智能、人機(jī)混合智能、增強(qiáng)智能和自主智能五個(gè)方向,其中一半是講知識(shí)創(chuàng)新,一半是講人工器物傳承。所以,知識(shí)創(chuàng)新也要考慮人工智能在創(chuàng)造人工器物創(chuàng)新中的作用,并促進(jìn)其發(fā)展。

在人工智能和人工器物、文字信息共同進(jìn)化的過程中,技術(shù)發(fā)展得越來越好,阿爾法、元宇宙、ChatGPT,各種各樣的智能系統(tǒng)不斷涌現(xiàn)。人工智能的發(fā)展對(duì)現(xiàn)代社會(huì)的發(fā)展起到非常重要的作用。人工智能是創(chuàng)造知識(shí)的強(qiáng)大工具,大數(shù)據(jù)智能、跨媒體智能和群智系統(tǒng)的結(jié)合會(huì)大大提高知識(shí)生長的速度與使用水平。人工智能從邏輯知識(shí)到模擬人的廣泛知識(shí)和知識(shí)的推理,提出了各種各樣的知識(shí)表征方式:20世紀(jì)出現(xiàn)了搜索技術(shù);21世紀(jì)瞄準(zhǔn)了學(xué)習(xí)、識(shí)別、聲音設(shè)備,ChatGPT用自然語言進(jìn)行人機(jī)交互和AI生成,使得交互的方式更加有效和智能。人工智能和人類的進(jìn)化使得知識(shí)的進(jìn)化規(guī)律從點(diǎn)狀初步過渡為鏈?zhǔn)?現(xiàn)在逐漸向網(wǎng)狀知識(shí)發(fā)展。人工智能在促進(jìn)人工器物發(fā)展中有很大的作用,智能自主和群智技術(shù)促進(jìn)了人工器物的使用和創(chuàng)造,構(gòu)成了群智系統(tǒng)。所以,人和人工智能同時(shí)使用和創(chuàng)造知識(shí),知識(shí)系統(tǒng)在人工智能出現(xiàn)以后會(huì)得到新的大發(fā)展,這也會(huì)使得人工器物得到大發(fā)展,設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、交換、使用、維護(hù)的產(chǎn)品創(chuàng)造迭代會(huì)越來越高效、越來越快速,原材料、零部件、成品的供應(yīng)鏈會(huì)越來越順暢、越來越迅速,資金流、人流、設(shè)施平臺(tái)、物流、信息流的市場(chǎng)組織也將會(huì)越來越優(yōu)化。人工智能的發(fā)展使得人造器物的生產(chǎn)以及圍繞它的經(jīng)濟(jì)行為大大改善和提高。人既創(chuàng)造了人工器物,創(chuàng)造了知識(shí),還創(chuàng)造了人工智能,人工智能同時(shí)會(huì)不斷地創(chuàng)造新的知識(shí)和新的器物,所以人和人工智能將共同合力創(chuàng)造知識(shí)和人工器物。當(dāng)然,人和人工智能的區(qū)別在于,人同時(shí)創(chuàng)造了人工智能以及控制人工智能。

(二)人工物促進(jìn)人的生物進(jìn)化

如今,人類的生存很難離開人工物,人類活動(dòng)大部分都依靠人工物的知識(shí)和掌握人工物的能力,人工物改變了人的生物特征。得益于醫(yī)學(xué)、住房、食品等人工物水平的提高,人類壽命大大延長。新中國成立初期,中國人的平均壽命是40.8歲,到2022年已經(jīng)提高到77.93歲。人類的結(jié)構(gòu)特征也發(fā)生了改變,大腦越來越發(fā)達(dá),人成長過程中的教育越來越重要。兩三百年前,中國人的平均受教育時(shí)間是10年,學(xué)習(xí)內(nèi)容主要是四書五經(jīng);而現(xiàn)在中國人最高情況下要接受21年的教育:中小學(xué)12年,10余門課;本科4年,一般為30門課;碩士博士5年,學(xué)的課也不少,更重要的是在研究中學(xué)習(xí)。除課程外,學(xué)習(xí)的方式也變得多種多樣,過去是教師講、學(xué)生背,現(xiàn)在除了課堂的傳授,還要進(jìn)行操作實(shí)踐、自學(xué)、科學(xué)研究等。學(xué)習(xí)工具也變得越來越重要,與過去簡單直接的學(xué)習(xí)工具相比,未來ChatGPT將成為一個(gè)重要的學(xué)習(xí)工具。人工智能已經(jīng)成為強(qiáng)大的編寫、答疑和學(xué)習(xí)工具,可以從論文、書籍和數(shù)據(jù)中實(shí)時(shí)新編教材,改變了過去幾百、幾千甚至幾萬人同用一本教材上課的情況。人工智能可以為不同的學(xué)生定制不同的教材,例如“計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法”課程的教材,針對(duì)不同的學(xué)生可以不一樣。人接受知識(shí)的方式也發(fā)生了變化,過去是課堂教授,如今除了課堂以外,通過使用手機(jī)、網(wǎng)絡(luò)、人工智能也可以接收到很多知識(shí)。書籍編寫也應(yīng)該從過去的以作者為中心轉(zhuǎn)變?yōu)檎驹谧x者的角度考慮安排內(nèi)容。這樣一來,每一位讀者的畫像就越來越重要,根據(jù)不同的讀者畫像進(jìn)行知識(shí)增減,才可以編出實(shí)質(zhì)的教材。

人類壽命的延長帶來了人的學(xué)習(xí)和教育的變化,更重要的變化是已經(jīng)開始促進(jìn)生物進(jìn)化的知識(shí)、工具與能力。例如,在農(nóng)業(yè)種子的選擇上,從過去挑選優(yōu)秀的種子發(fā)展到用雜交的方式培育優(yōu)秀的種子,再到現(xiàn)在可以用基因工程的方法創(chuàng)造優(yōu)秀的種子。這個(gè)種子自然界不存在,但是可以通過自然界存在的東西改造它,使它變得更加優(yōu)秀。

(三)結(jié)語

180萬年以來,人類進(jìn)化之所以越來越快,是因?yàn)槿祟愊群笈c人工器物和知識(shí)共同進(jìn)化,知識(shí)和人工器物都是人工的。21世紀(jì)的人工智能、傳感器網(wǎng)與大數(shù)據(jù)的參與,打開了知識(shí)和人工器物的發(fā)現(xiàn)、集聚、使用、創(chuàng)造和學(xué)習(xí)的新天地,同時(shí)也將改變生物進(jìn)化。人工智能發(fā)展千姿百態(tài),未來除了要考慮倫理方面的規(guī)范,以保證技術(shù)可以使人類可持續(xù)發(fā)展外,還要緊緊扣住人工智能發(fā)展的三大方向,并引導(dǎo)人工智能在三個(gè)方向上發(fā)展:一是用人工智能提高人類知識(shí)的發(fā)展水平;二是用人工智能提高人工器物的創(chuàng)造水平;三是提高人對(duì)人工智能的理解、控制和合作水平,使人工智能這匹“良駒”,始終為人類服務(wù)。

二、虛擬現(xiàn)實(shí):教育數(shù)字化的新型支撐平臺(tái)

近幾年,“數(shù)字”成為一個(gè)熱詞,數(shù)字經(jīng)濟(jì)、數(shù)字產(chǎn)業(yè)、數(shù)字中國,特別是“教育數(shù)字化”首次寫入了黨的二十大報(bào)告。黨的二十大報(bào)告明確提出“推進(jìn)教育數(shù)字化,建設(shè)全民終身學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)型社會(huì)、學(xué)習(xí)型大國”,使中國的教育信息化建設(shè)進(jìn)入一個(gè)新的發(fā)展階段。實(shí)際上,教育信息化一直深受黨和政府重視,教育信息化也始終在發(fā)展的路上,并不斷推動(dòng)中國教育事業(yè)的改革發(fā)展以及教育的公平公正。中國工程院院士、教育部原副部長趙沁平指出,人工智能賦能教育實(shí)際上是科技賦能教育,人工智能賦能教育具有時(shí)代特征。目前,科學(xué)技術(shù)對(duì)教育模式以及教育形態(tài)的發(fā)展,特別是教育公平,都有很大的推動(dòng)和促進(jìn)作用。科學(xué)技術(shù)特別是信息技術(shù)發(fā)展到人工智能階段,給予教育的推動(dòng)具有空前的、重大的意義。教育數(shù)字化有三個(gè)要素:一是教育數(shù)字化技術(shù)與平臺(tái),側(cè)重于技術(shù);二是教育數(shù)字化思維與能力,或者說教育數(shù)字化素養(yǎng);三是教育數(shù)字化的教學(xué)方法,教育數(shù)字化治理和教育教學(xué)評(píng)價(jià)。

(一)信息技術(shù)對(duì)教育發(fā)展的影響

信息技術(shù)對(duì)教育的發(fā)展一直有很大的影響,特別是在推動(dòng)和促進(jìn)教育新形式、新方式,促進(jìn)教育公平公正方面起到了很大的作用。廣播電視、計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng),都對(duì)教育模式和形態(tài)產(chǎn)生了很大影響,互聯(lián)網(wǎng)+教育中的慕課技術(shù)以及遠(yuǎn)程教育的發(fā)展,對(duì)維護(hù)教育公平、打破教育數(shù)字鴻溝發(fā)揮了很好的作用。人工智能和虛擬現(xiàn)實(shí)、大數(shù)據(jù)等技術(shù)的發(fā)展,使技術(shù)對(duì)教育的推動(dòng)和促進(jìn),特別是對(duì)教育的改革以及教育新模態(tài)的發(fā)展發(fā)揮了更深刻的作用。

運(yùn)用技術(shù)模擬仿真教學(xué)內(nèi)容,讓學(xué)生形象地認(rèn)知教學(xué)內(nèi)容和操作實(shí)驗(yàn),一直是教育界特別是教育技術(shù)追求的目標(biāo),基于虛擬現(xiàn)實(shí)(VR)的教學(xué)在這方面達(dá)到了一個(gè)新境界。以醫(yī)學(xué)教學(xué)為例,對(duì)主體、人體的模擬仿真用于醫(yī)學(xué)教育已經(jīng)有兩三千年的歷史,中國出土最早的一個(gè)經(jīng)脈漆木模型上就繪制了經(jīng)絡(luò)圖形用于教學(xué),屬于實(shí)物模擬仿真;隨著仿真技術(shù)的發(fā)展和教學(xué)的需求,后來發(fā)展了“實(shí)物+機(jī)電”的仿真,除了可以外觀示教,還可以進(jìn)行一定的操作,如針對(duì)溺水或者呼吸不暢的搶救、按摩訓(xùn)練等;發(fā)展到虛擬現(xiàn)實(shí)以后,醫(yī)學(xué)教學(xué)的示教、實(shí)操以及手術(shù)方案的制定、預(yù)演、培訓(xùn)和規(guī)劃均可以在虛擬人體上全面操作。

虛擬人體是對(duì)真實(shí)人體的細(xì)胞、組織、器官、系統(tǒng)等多尺度的構(gòu)成單元進(jìn)行多模態(tài)、多源數(shù)據(jù)采集,并通過幾何、物理、生化、生理建模而構(gòu)成的數(shù)字化人體,這一技術(shù)難度非常大,只能循序漸進(jìn)。目前,我國在心臟、肝臟、肺、胃、口腔等領(lǐng)域都有器官模型,且均用于手術(shù)的訓(xùn)練和培訓(xùn),甚至還可以做手術(shù)規(guī)劃,有了設(shè)計(jì)方案,加上一個(gè)預(yù)演、評(píng)價(jià)、優(yōu)選的平臺(tái),就可以像飛行員試飛一樣,在虛擬病體器官上演練,而且可以設(shè)置各種異常情況進(jìn)行培訓(xùn)。目前,虛擬人體經(jīng)歷了可視人體到幾何人體、物理人體,然后到數(shù)字人體的發(fā)展過程。物理人體具有幾何、物理特征;數(shù)字人體用于醫(yī)療,可以進(jìn)行醫(yī)學(xué)研究、醫(yī)療手術(shù)規(guī)劃、預(yù)演,甚至藥物研發(fā),可以全方位地支撐醫(yī)學(xué)教學(xué)。例如,人體解剖示教是數(shù)字人體最起碼的功能,師生可以在數(shù)字人體上對(duì)人體器官進(jìn)行拆卸、裝配等。與之相比,實(shí)物實(shí)材的重用性差、消耗性大,數(shù)字人體則可以不斷更新和升級(jí)換代。手術(shù)操作訓(xùn)練方面,目前國內(nèi)已有幾十家醫(yī)科院校使用VR展示口腔手術(shù)的模擬訓(xùn)練,并將其應(yīng)用于實(shí)踐中的腹腔鏡手術(shù)。

醫(yī)學(xué)外的其他學(xué)科也在運(yùn)用技術(shù)模擬仿真教學(xué)內(nèi)容,如科學(xué)教學(xué)中可以應(yīng)用VR將宇宙、太陽系的模型更加逼真地展示給學(xué)生;體育教學(xué)中把動(dòng)作實(shí)時(shí)拍攝下來,從各個(gè)角度、各個(gè)時(shí)刻分析體育動(dòng)作;機(jī)械教學(xué)中可以應(yīng)用VR學(xué)習(xí)如何裝配、拆裝、維護(hù)等。除此之外,VR圖書、VR教科書也很有發(fā)展前景。

(二)VR+教育的發(fā)展趨勢(shì)

虛擬增強(qiáng)技術(shù)對(duì)教育的推動(dòng)主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面:一個(gè)是虛擬現(xiàn)實(shí),即模擬仿真教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)場(chǎng)景,如在醫(yī)學(xué)教學(xué)中模擬病體、人體;另一個(gè)是人工智能技術(shù),即模擬人的智能,包括教師和教輔人員,如在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域,VR可以取代和輔助醫(yī)生。此外,大數(shù)據(jù)還可以用來分析教師和學(xué)生的教學(xué)效果,等等?？梢哉f,大數(shù)據(jù)、人工智能、虛擬現(xiàn)實(shí)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等共同對(duì)智慧教育、智慧校園給予支撐。需要指出的是,學(xué)校教育的主體還是教師,教育技術(shù)只是輔助,特別是針對(duì)創(chuàng)新思維、人文素質(zhì)等方面的培養(yǎng),需要的是人對(duì)人,而不是機(jī)器對(duì)人。

VR+教育的發(fā)展具有如下趨勢(shì):一是會(huì)出現(xiàn)大量的VR教育教學(xué)應(yīng)用系統(tǒng),它和人工智能、大數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)等共同支撐智慧教育的發(fā)展;二是會(huì)出現(xiàn)基于虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)環(huán)境的教學(xué)模式與學(xué)習(xí)方法,特別是在人工智能和虛擬現(xiàn)實(shí)結(jié)合以后,教學(xué)模式和學(xué)習(xí)方法會(huì)對(duì)教育教學(xué)改革、教育教學(xué)方法的改變起到推動(dòng)和促進(jìn)作用;三是會(huì)形成一批硬件設(shè)備、平臺(tái)軟件與研發(fā)工具軟件、虛擬現(xiàn)實(shí)教育設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)等,帶動(dòng)形成新的虛擬現(xiàn)實(shí)教育儀器設(shè)備產(chǎn)業(yè)和VR教育服務(wù)產(chǎn)業(yè),由此會(huì)帶來一個(gè)新興的產(chǎn)業(yè)。

VR+教育的發(fā)展還有一些需要突破和思考的問題:

首先,在技術(shù)方面。一是與教學(xué)內(nèi)容相關(guān)的各類數(shù)據(jù)的獲取;二是深度物理建模、生理建模、教育應(yīng)用中人的行為模型,這些均與人工智能有關(guān);三是模型的可信性,用于教育的模型一定要可信、可靠;四是自然化交互機(jī)制與實(shí)時(shí)逼真響應(yīng),這一技術(shù)如果可以在互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行實(shí)操,將會(huì)對(duì)教育產(chǎn)生更大推動(dòng)作用;五是人工智能與虛擬現(xiàn)實(shí)的結(jié)合,它們之間有天然的聯(lián)系,需要在技術(shù)上進(jìn)行更深入的研發(fā)。

其次,對(duì)教學(xué)方法的影響方面。一是要考慮虛擬現(xiàn)實(shí)課程教學(xué)將達(dá)到的效果與需求,選擇合適的VR課程教學(xué)片段用于教學(xué)方案與過程的創(chuàng)意設(shè)計(jì)。由于構(gòu)造虛擬現(xiàn)實(shí)的教學(xué)場(chǎng)景成本較高,需要在創(chuàng)意設(shè)計(jì)上考慮哪些用文本、哪些用圖片、哪些用三維呈現(xiàn),以達(dá)到最好的效果。二是要考慮虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)效果的評(píng)價(jià),即比較研究教師采用虛擬現(xiàn)實(shí)以后,教學(xué)效果是否提升。三是要考慮基于虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景新的教學(xué)模式、方法以及對(duì)教師提出的新要求,注重提升教師的數(shù)字化思維和數(shù)字化能力,特別是數(shù)字化素養(yǎng)的提升。四是要考慮虛擬現(xiàn)實(shí)教育心理學(xué)與虛擬現(xiàn)實(shí)社會(huì)學(xué),即在教育場(chǎng)景下使用虛擬現(xiàn)實(shí)對(duì)學(xué)生,尤其是學(xué)前齡兒童教育階段的影響。

(三)結(jié)語

技術(shù),特別是信息技術(shù)的發(fā)展會(huì)對(duì)教育教學(xué)方法、模式、效果等帶來深遠(yuǎn)影響,教育界要主動(dòng)擁抱新技術(shù)、運(yùn)用新技術(shù),不斷突破教育發(fā)展瓶頸,使教育更公平、更高質(zhì)、更有效,同時(shí)要重視研究新技術(shù)可能對(duì)教育、倫理等帶來的新問題、新挑戰(zhàn),不斷改革,推動(dòng)人類社會(huì)的進(jìn)步。

三、開源智能平臺(tái)賦能新一代人工智能教育

人工智能概念被提出的1956年通常被認(rèn)為是人工智能元年,至今已經(jīng)經(jīng)歷了60多年。中國工程院院士、鵬程實(shí)驗(yàn)室主任高文提出目前人工智能發(fā)展經(jīng)歷了三個(gè)階段:自1956年人工智能的概念提出以后,第一個(gè)30年,即人工智能發(fā)展的第一次浪潮,主要是人工智能從邏輯推理開始演進(jìn);第二個(gè)30年,即1986—2016年,是以知識(shí)工程為主的第二次人工智能浪潮;第三個(gè)階段,即2006年至今,是以深度學(xué)習(xí)為主的第三次人工智能浪潮。估計(jì)十幾年或幾十年以后,會(huì)有下一個(gè)強(qiáng)人工智能的出現(xiàn)。

(一)關(guān)于新一代人工智能的人才需求

在人工智能研究方面,特別是在最近的第三次人工智能浪潮當(dāng)中,中國其實(shí)并不落后于其他國家的布局。2017年,國務(wù)院發(fā)布中國“人工智能2.0”,總體目標(biāo)是2020年與世界先進(jìn)水平同步,2025年部分達(dá)到世界領(lǐng)先水平,2030年總體達(dá)到世界領(lǐng)先水平。

新一代“人工智能2.0”中比較關(guān)鍵的是大模型。大模型推動(dòng)了關(guān)鍵技術(shù)突破和關(guān)鍵應(yīng)用創(chuàng)新。最近爆火的ChatGPT,包括后續(xù)的GPT4以及VIT等通用智能模型發(fā)展迅速,在國內(nèi)外引起了轟動(dòng),有人甚至將其說成是自iPhone手機(jī)以后的信息領(lǐng)域的又一次重大突破。它其實(shí)和AlphaGo等人工智能是一脈相承的,不同之處在于,前幾次人工智能主要是以谷歌(Google)投資為主的團(tuán)隊(duì)。開放人工智能公司(OpenAI)主要是以微軟(Microsoft)投資為主的團(tuán)隊(duì),這兩個(gè)團(tuán)隊(duì)的區(qū)別在于,前者更多面向科學(xué)目標(biāo),后者更看重產(chǎn)業(yè)目標(biāo)。

中國的人工智能發(fā)展早期比較滯后,大概從六七年前開始,迄今而言發(fā)展水平已經(jīng)相當(dāng)不錯(cuò)。中國人工智能的發(fā)展有四個(gè)優(yōu)勢(shì)和四個(gè)短板,即“四長四短”。其中,“四長”指的是具有開放的政策,海量數(shù)據(jù)資源,豐富的應(yīng)用場(chǎng)景,數(shù)量多、成長快的青年人才;“四短”體現(xiàn)在人工智能基礎(chǔ)理論和原創(chuàng)算法較少、高端芯片和關(guān)鍵零部件還未實(shí)現(xiàn)自主可控、有影響力的人工智能開源平臺(tái)不多、高端人才數(shù)量不足。

在過去的五年中,中國的人工智能取得了一定的進(jìn)展,但還未徹底改觀,如在高端芯片領(lǐng)域依舊存在被“卡脖子”風(fēng)險(xiǎn),數(shù)據(jù)等領(lǐng)域在ChatGPT浪潮的沖擊下,優(yōu)勢(shì)有所減弱,反而暴露出一些劣勢(shì)。但是,青年人才集聚以及應(yīng)用場(chǎng)景豐富的優(yōu)勢(shì)依然存在,為此,應(yīng)該與時(shí)俱進(jìn)、補(bǔ)齊短板。此外,人工智能領(lǐng)域高端人才總量不足是中國長期面臨的挑戰(zhàn),這涉及方方面面,包括整個(gè)技術(shù)體系、產(chǎn)業(yè)和高端人才培養(yǎng)能否融合緊密,產(chǎn)教、科教是否緊密融合,產(chǎn)業(yè)應(yīng)用的融合做得好不好,等等。這些問題都可能對(duì)高端人才的培養(yǎng)產(chǎn)生巨大影響。

培養(yǎng)人工智能領(lǐng)域的高端人才,不僅是培養(yǎng)他們寫論文,或者在實(shí)驗(yàn)室小規(guī)模做一些模型,更為重要的是,培養(yǎng)高端人才的算力。人工智能的高端人才在“系統(tǒng)”方面一定要具有非常強(qiáng)的能力,這個(gè)“系統(tǒng)”指的是會(huì)應(yīng)用大規(guī)模的人工智能算力來解決問題,并帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)在大的算力上完成一個(gè)模型,這樣才真正對(duì)產(chǎn)業(yè)、對(duì)行業(yè)有重大的推動(dòng)作用。

“鵬城云腦II”是一個(gè)一級(jí)智算平臺(tái),主要做人工智能大規(guī)模訓(xùn)練,一級(jí)是1018/秒,被稱為智算平臺(tái)。“十三五”“十四五”期間,“鵬城云腦II”已經(jīng)成為一個(gè)國家級(jí)的科技基礎(chǔ)設(shè)施,為新一代人工智能開放創(chuàng)新平臺(tái)提供了強(qiáng)有力的支撐。它既可以做理論研究,為核心技術(shù)提供訓(xùn)練和支撐,也可以為智能應(yīng)用提供超大規(guī)模的人工智能模型,用以支持各種各樣的應(yīng)用。正在設(shè)計(jì)中的“鵬城云腦III”,其算力是“鵬城云腦II”的16倍,算力更強(qiáng),訓(xùn)練速度更快。原來需要兩個(gè)月訓(xùn)練完成的內(nèi)容,用“鵬城云腦III”3～4天就可以訓(xùn)練完成,效率大幅度提高。除了訓(xùn)練速度快,“鵬城云腦III”訓(xùn)練的精度也更高,滿足不斷增長的大模型算力需求。

培養(yǎng)學(xué)生人文情懷，樹立正確的人生觀、價(jià)值觀。教材選材均是情文并茂的經(jīng)典佳作，涉及人文、社會(huì)和情操培養(yǎng)等方方面面與人格培養(yǎng)相關(guān)的內(nèi)容。通過挖掘課文的啟發(fā)警示意義，提高學(xué)生的思想道德素養(yǎng)。

(二)開源生態(tài)和大模型合作

開源生態(tài)非常關(guān)鍵,并且開源協(xié)同也是鵬城實(shí)驗(yàn)室推崇的“云腦”生態(tài)。鵬城實(shí)驗(yàn)室的環(huán)境、程序都是向高校、科研單位、企業(yè)開源的,很多項(xiàng)目、生態(tài)、技術(shù)、能力實(shí)現(xiàn)了開源,并且有各種各樣的評(píng)估手段和規(guī)范,這些開源對(duì)企業(yè)、國家以及行業(yè)的發(fā)展都具有重要的支持作用。為了同步做好開源和人才培養(yǎng)工作,鵬城實(shí)驗(yàn)室考慮建立“AI人才孵化基地”,這一人才孵化基地包括實(shí)訓(xùn)(AI大賽)、大數(shù)據(jù)工程化推演、社區(qū)研討、問題反饋、能力提升,等等。

為推動(dòng)人才培養(yǎng),鵬城實(shí)驗(yàn)室布局了人工智能領(lǐng)域的大規(guī)模權(quán)威賽事,迄今已舉辦三屆“全國人工智能大賽”,每年都有6 000名左右選手參賽,實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)學(xué)研用的合力和人工智能產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新水準(zhǔn)的提升,打通了人工智能先進(jìn)技術(shù)從科學(xué)創(chuàng)新到落地應(yīng)用的完整閉環(huán)。未來,希望通過人工智能大賽、算力網(wǎng)絡(luò)、開源社區(qū)的組合,將人工智能生態(tài)建設(shè)得更強(qiáng)大。

如今,處于風(fēng)口浪尖的ChatGPT可以帶來很多機(jī)遇,當(dāng)然也會(huì)有技術(shù)等方面的挑戰(zhàn),需要一個(gè)涉及算力、算法的大模型。OpenAI可以做得這么好,主要是因?yàn)橛昧宋④浀摹霸啤?同時(shí)在算法方面有很多小技巧,需要有高水平人才參與算法的設(shè)計(jì)。在數(shù)據(jù)方面,OpenAI基本是用英文數(shù)據(jù)訓(xùn)練出來的,中文量很少,而國內(nèi)要訓(xùn)練的話,以中文為主,這方面是我們面臨的巨大挑戰(zhàn)。

如何抓住機(jī)遇呢?首先,在商業(yè)模型上,ChatGPT的成功在于OpenAI+微軟的緊密聯(lián)手,即“兩頭在內(nèi)、中間在外”的合理布局。OpenAI主要負(fù)責(zé)算法,算法和應(yīng)用是在內(nèi)的;大數(shù)據(jù)和大算力是在外的,主要由微軟來做。其他要么“都在內(nèi)”,要么“一頭在內(nèi)、一頭在外”的布局,存在著各種各樣的問題,很難做好。在國內(nèi),像鵬城、高校這樣算力比較厲害的組織機(jī)構(gòu)要同步和企業(yè)合作,如何把三者組合在一起,關(guān)鍵在于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。其次,關(guān)于大模型計(jì)劃,鵬城實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)開始布局,計(jì)劃在數(shù)據(jù)聚合上發(fā)力,在模型本身、模型開源方面繼續(xù)推進(jìn),建立強(qiáng)大的伙伴合作關(guān)系。希望鵬城實(shí)驗(yàn)室大規(guī)模人才計(jì)劃可以對(duì)國內(nèi)人工智能起到促進(jìn)作用,或者做出實(shí)質(zhì)性的貢獻(xiàn)。

(三)結(jié)語

新一代人工智能的發(fā)展,對(duì)人才的培養(yǎng)提出了非常高的要求,“鵬城云腦II”對(duì)高層次青年人才的培養(yǎng)提供了很好的環(huán)境,除了“鵬城云腦II”以外,與之配套的開源社區(qū)、人工智能大賽以及大模型的合作,都可以給年輕人提供更多的機(jī)會(huì)。希望通過這一技術(shù)推動(dòng)國內(nèi)人工智能的發(fā)展,經(jīng)過幾年的努力,真正實(shí)現(xiàn)中國“人工智能2.0”制定的目標(biāo)。

四、智慧教育賦能全人化培養(yǎng)

黨的二十大報(bào)告第一次把教育、科技和人才“三位一體”統(tǒng)籌布局,提出了戰(zhàn)略支撐和創(chuàng)新引領(lǐng)。中國工程院院士、北京理工大學(xué)校長龍騰強(qiáng)調(diào),加快建設(shè)教育強(qiáng)國、科技強(qiáng)國、人才強(qiáng)國,需要全面提升人才自主培養(yǎng)質(zhì)量,著力造就拔尖創(chuàng)新人才,聚天下英才,瞄準(zhǔn)創(chuàng)新素質(zhì),強(qiáng)化人才支撐。

(一)數(shù)字時(shí)代智慧教育的新機(jī)遇

關(guān)于人才素質(zhì)培養(yǎng)的國際認(rèn)識(shí),哈佛大學(xué)提出學(xué)生要成為“完整的人”,要能夠有效思考、清晰交流思想、做出恰當(dāng)判斷,而且能夠辨別價(jià)值;麻省理工學(xué)院提出工程教育跨學(xué)科建設(shè)計(jì)劃,其中工程綜合素養(yǎng)、創(chuàng)新能力、倫理道德規(guī)范和社會(huì)責(zé)任感是其重點(diǎn)培育要素;歐林工程學(xué)院提出人文素質(zhì)的培養(yǎng)目標(biāo),包括確立自我意識(shí)、有效溝通與協(xié)作、自我調(diào)節(jié)、批判思維與創(chuàng)新意識(shí)。所以,對(duì)人才素質(zhì)培養(yǎng)的理解也是多元化的。

知識(shí)圖譜包括時(shí)間維(一維)、知識(shí)維(一維)、空間維(三維),共五維。其中的知識(shí)維又包含了從知識(shí)元到知識(shí)鏈到知識(shí)面,最后到知識(shí)空間的全過程,要實(shí)現(xiàn)認(rèn)知推理、規(guī)律辨識(shí)和拓展衍新,通過知識(shí)驅(qū)動(dòng)貫通五維。例如,在電子信息體系中,量子理論、摩爾定律、香農(nóng)定律、微納濾波、小波分析、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等很多環(huán)節(jié)上都有信息熵的概念貫穿其中,為此就要關(guān)聯(lián)融合、延伸創(chuàng)新,基于知識(shí)元形成知識(shí)鏈,然后再貫通知識(shí)面延伸知識(shí)空間。熵的概念除了在信息領(lǐng)域之外,在熱力學(xué)、生物學(xué)、社會(huì)學(xué)領(lǐng)域都有相應(yīng)的表述,借以通過多學(xué)科的知識(shí)交叉來實(shí)現(xiàn)知識(shí)的增值創(chuàng)造。

能力圖譜包括知識(shí)學(xué)習(xí)、實(shí)踐能力、創(chuàng)新品格、團(tuán)隊(duì)協(xié)作和創(chuàng)業(yè)創(chuàng)造。在知識(shí)學(xué)習(xí)中有自主解決、持續(xù)學(xué)習(xí);實(shí)踐能力中有實(shí)踐操作和主動(dòng)實(shí)施;創(chuàng)新品格中有批判精神和邏輯思維;團(tuán)隊(duì)協(xié)作中有團(tuán)隊(duì)合作和自我表達(dá);創(chuàng)業(yè)創(chuàng)造中有應(yīng)對(duì)風(fēng)險(xiǎn)、敢闖勇闖。能力圖譜的培育可以從知、研、賽、創(chuàng)四個(gè)環(huán)節(jié)發(fā)力。其中,“知”是多元知識(shí)汲取,“研”是項(xiàng)目制和研究制的課程,“賽”是產(chǎn)學(xué)研一體賽創(chuàng)空間,“創(chuàng)”是實(shí)現(xiàn)知識(shí)衍新和能力提升,通過品能互促,實(shí)現(xiàn)知行合一。

素養(yǎng)圖譜包括個(gè)人修養(yǎng)、社會(huì)責(zé)任、家國情懷以及篤行、審辯、創(chuàng)新、協(xié)作。其中,篤行包括持之以恒、學(xué)以致用、知行合一;審辯包括批判分析、包容異見、辯證思維;創(chuàng)新包括勇于探究、敢于失敗、追求卓越;協(xié)作包括溝通交流、各盡所能、群策群力。整體而言,通過價(jià)值的塑造來育人樹人。

知識(shí)圖譜、能力圖譜、素養(yǎng)圖譜的“三譜”合一,在從農(nóng)業(yè)社會(huì)到工業(yè)社會(huì)再到信息社會(huì)的歷史上,有其不同的培育方式。農(nóng)業(yè)社會(huì)通過口耳相傳、招收學(xué)徒;工業(yè)社會(huì)是規(guī)范流程、規(guī)模培養(yǎng);信息社會(huì)是海量共享、分布聯(lián)通。人工智能在這個(gè)過程中將發(fā)揮重大作用,包括內(nèi)容精準(zhǔn)(可調(diào)整、可定義)、自主個(gè)性(可自主、可交互)、群智協(xié)同(可協(xié)作、可衍新)。所以,智慧教育可以為拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)帶來新的機(jī)遇。

(二)AI賦能教育的新趨勢(shì)和新挑戰(zhàn)

人工智能技術(shù)可以為智慧教育實(shí)現(xiàn)全面賦能,包括以下六個(gè)方面的實(shí)例:

一是在教育角色的重塑方面。以ChatGPT為代表的開源人工智能系統(tǒng)的正式上線,對(duì)教育新體系、多模式、新形態(tài)、新元素都有全新的開拓,包括新體系中的以人為本、新模式中的主動(dòng)個(gè)性化學(xué)習(xí)、新形態(tài)中的超遠(yuǎn)程教師、新元素中的教學(xué)機(jī)器人,最終實(shí)現(xiàn)教育個(gè)性化,即教育的“量身定制”。

二是在知識(shí)空間的衍新方面。包括拓寬知識(shí)空間、多模態(tài)的知識(shí)表征以及多元化的知識(shí)分析及傳播。其中,拓寬知識(shí)空間包括知識(shí)深度挖掘、知識(shí)交叉融合以及知識(shí)空間衍新,從而強(qiáng)化目標(biāo)導(dǎo)向的注意力,提高泛化識(shí)別的認(rèn)知能力,實(shí)現(xiàn)教育延伸化和知識(shí)衍新。

三是在教育資源的合力方面?！皣抑腔劢逃卜?wù)平臺(tái)”上線一年多以來,平臺(tái)訪問總量超過67億次,現(xiàn)已成為世界最大的教育資源庫,擁有上萬高等教育名師課堂以及課程等,實(shí)現(xiàn)了教育整合化。

四是在權(quán)威的沉浸空間方面。以北京理工大學(xué)為例,北京理工大學(xué)在全國高校首創(chuàng)了智慧思政、沉浸式教學(xué)平臺(tái),通過虛擬現(xiàn)實(shí)、仿真技術(shù),包括周圍環(huán)境的臨場(chǎng)技術(shù),讓學(xué)生重走長征路,對(duì)爬雪山、過草地有切身的體會(huì);借助線上云實(shí)驗(yàn)、口袋實(shí)驗(yàn)室等技術(shù),通過教育沉浸化實(shí)現(xiàn)身臨其境。

五是在全鏈條深度感知方面?？梢宰粉檶W(xué)習(xí)過程,形成學(xué)生畫像,進(jìn)行智能教學(xué)評(píng)估,定制個(gè)人方案,實(shí)現(xiàn)個(gè)性化、精準(zhǔn)化、高時(shí)效和全鏈條,通過教育精準(zhǔn)化實(shí)現(xiàn)“因材施教”。

六是在全時(shí)智能管理方面?？梢詷?gòu)建全時(shí)間的健康監(jiān)測(cè)、全情境的數(shù)據(jù)采集、全流程的輔助管理、全覆蓋的設(shè)備管理和全校園的安全監(jiān)控,通過教育可控化實(shí)現(xiàn)“透明管控”。

人工智能賦能教育,機(jī)遇與挑戰(zhàn)共存,其挑戰(zhàn)包括隱私泄露、虛假信息、網(wǎng)絡(luò)詐騙、不良引導(dǎo)、線上增速以及算法偏差等。因此,人工智能的全面應(yīng)用也會(huì)帶來教育安全的隱患。為此,需要做好如下三方面工作:首先,構(gòu)建人工智能時(shí)代新科技的倫理體系?？萍紓惱砭褪侵腔劢逃牡谝粚蛹s束框架,人工智能的開放性和智慧性打破了各國的文化壁壘,同時(shí)會(huì)衍生出對(duì)科技倫理的新思考。為此,亟須完善人工智能時(shí)代科技倫理的新體系。其次,構(gòu)建智能算法的安全平臺(tái)。算法安全是智慧教育的第二層約束框架,包括對(duì)算法偏見、算法歧視的檢測(cè)以及對(duì)算法傾向性的評(píng)估等,從而保持對(duì)算法偏見的敏感度,確保教育公平。最后,進(jìn)行教育隱私的保護(hù)。隱私保護(hù)是智慧教育的第三層約束框架,包括個(gè)人隱私的過度收集、個(gè)人隱私非法泄露、個(gè)人隱私的非法交易以及人工智能賦能教育過程中產(chǎn)生的大量隱私數(shù)據(jù),這些都要進(jìn)行謹(jǐn)慎管理。歸結(jié)起來,就是通過科技倫理、智能算法、教育隱私保護(hù)來實(shí)現(xiàn)人工智能技術(shù)的智用、致用、治用、制用。“智”用,就是有智慧地應(yīng)用人工智能技術(shù)提高教育效率;“致”用,就是有效采用人工智能技術(shù)解決痛點(diǎn)問題;“治”用,就是應(yīng)用人工智能技術(shù)治理教育教學(xué)化的全過程;“制”用,就是應(yīng)用人工智能技術(shù)管制教育中的倫理風(fēng)險(xiǎn)。

總而言之,人工智能賦能教育的目標(biāo)是促進(jìn)數(shù)字時(shí)代智慧教育發(fā)展,提升人工智能技術(shù)賦能教育的全人化培養(yǎng)效能,培養(yǎng)適應(yīng)新時(shí)代發(fā)展需求的拔尖創(chuàng)新人才。

五、科技賦能,重構(gòu)高等教育的內(nèi)涵與形式

自高等教育誕生以來,生產(chǎn)和傳播知識(shí)就是高等教育的重要功能。香港工程科學(xué)院院士、香港科技大學(xué)(廣州)校長倪明選針對(duì)人工智能時(shí)代教育的本質(zhì)、教師角色、教學(xué)方法進(jìn)行了反思:教育的本質(zhì)是知識(shí)授予,還是能力素養(yǎng)塑造?教師是傳道授業(yè)解惑者,還是導(dǎo)師、伙伴和教練?教學(xué)方法應(yīng)以學(xué)生為主導(dǎo),還是以教師為主導(dǎo)?真的可以做到因材施教嗎?

(一)重構(gòu)面向未來的人和教育

人工智能時(shí)代的人應(yīng)該具有韌性(resilient,未來技術(shù)和世界的變化可能遠(yuǎn)超預(yù)期,人類需要具備足夠的韌性應(yīng)對(duì)各種不確定性),具備高階思維(創(chuàng)造力、思辨性、理解力、問題發(fā)現(xiàn)、邏輯鏈),具備同理心、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力和領(lǐng)導(dǎo)力,擁有有趣的靈魂(人類世界并非整齊劃一、精確計(jì)算,人類的非理性、盲目性和隨機(jī)性使世界變得復(fù)雜,有時(shí)也很有趣)。

未來的教育場(chǎng)景包含以下內(nèi)容:(1)以學(xué)生為主導(dǎo)。學(xué)生自主定義學(xué)習(xí)過程和學(xué)習(xí)節(jié)奏,完成對(duì)個(gè)人潛能和興趣的自我發(fā)現(xiàn);強(qiáng)調(diào)知識(shí)的可遷移性,重視默會(huì)知識(shí)。(2)設(shè)置靈活的課程體系和組織形式。方便學(xué)生的多元、個(gè)性化需求以及外部場(chǎng)景的持續(xù)變化。(3)創(chuàng)客項(xiàng)目教育。以項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的、發(fā)現(xiàn)式的教育活動(dòng),使學(xué)生通過實(shí)踐和經(jīng)驗(yàn),打破學(xué)科知識(shí)邊界,建立對(duì)某一事物的系統(tǒng)性認(rèn)知,生成個(gè)人的思維體系。(4)以工具為媒介的、教與學(xué)平等的學(xué)習(xí)社區(qū)。“人機(jī)、師生、生生”三元合作,用虛擬現(xiàn)實(shí)和敘事性科學(xué)傳播等手段實(shí)現(xiàn)概念可視化,使難以表征的過程具象化;在教師的引導(dǎo)和機(jī)器的輔助下,以自比性評(píng)價(jià)發(fā)現(xiàn)學(xué)生的發(fā)展軌跡和教育目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)過程。(5)全面發(fā)展育人。以人為本,融合身心學(xué)、體育、美育等全面育人發(fā)展體系,發(fā)展情境性和創(chuàng)造性的知識(shí)活動(dòng)。

人工智能環(huán)境下的教育生態(tài)系統(tǒng)與自然界的生態(tài)系統(tǒng)存在諸多不同,如表1所示。

表1 人工智能環(huán)境下的教育生態(tài)系統(tǒng)與自然界的生態(tài)系統(tǒng)存在的不同之處

(二)香港科技大學(xué)(廣州)的改革

香港科技大學(xué)已成立32年,培養(yǎng)了非常多的人才。如小米旗下人工智能助手小愛同學(xué)的首席技術(shù)官就是香港科技大學(xué)計(jì)算機(jī)專業(yè)畢業(yè)的學(xué)生?；仡欉^去30多年,要辦一所什么樣的大學(xué),而且是滿足國家需求的大學(xué),一直是香港科技大學(xué)思考的問題。香港科技大學(xué)在十多年前就意識(shí)到了交叉學(xué)科的重要性,香港科技大學(xué)(廣州)進(jìn)行了人才培養(yǎng)和教學(xué)的改革。

香港科技大學(xué)(廣州)是中國第一個(gè)進(jìn)行碩士生大類招生改革的學(xué)校。具體做法是,學(xué)校統(tǒng)一招生,學(xué)生不參加碩士研究生入學(xué)考試,所有的學(xué)生都參加面試,讓學(xué)生學(xué)習(xí)一個(gè)禮拜后再看是否符合要求,碩士生進(jìn)來不選專業(yè)和教師。雖然是一個(gè)科技大學(xué),但學(xué)校招收的第一批碩士生中,理工科學(xué)生占比不足75%,25%屬于非理工科,如心理系、藝術(shù)系的學(xué)生。學(xué)生入學(xué)第一學(xué)期需要修一門課——“設(shè)計(jì)思維”,以改變思維方式,訓(xùn)練探索新問題的能力。

之后給學(xué)生提供工業(yè)智能化、可持續(xù)發(fā)展、人類生命健康三大方向,要求學(xué)生思考這三大方向分別有哪些問題需要解決,并邀請(qǐng)專業(yè)教師、業(yè)界高管給學(xué)生講授工業(yè)自動(dòng)化可能會(huì)碰到的問題以及學(xué)生需要解決的問題。再之后,由6～8名不同專業(yè)背景(計(jì)算機(jī)、物理、心理、藝術(shù))的學(xué)生集中反思、討論、訪談。目前碰到的挑戰(zhàn)和問題不是單一學(xué)科可以解決的,所以每個(gè)團(tuán)隊(duì)有三個(gè)導(dǎo)師,分別是專業(yè)導(dǎo)師、企業(yè)導(dǎo)師和項(xiàng)目導(dǎo)師。此外,學(xué)校還建立了創(chuàng)客空間,配備電路、打磨、3D打印等各種設(shè)備培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力,并且每一門課都是翻轉(zhuǎn)教學(xué),學(xué)生要適應(yīng)這種上課方法。

以上改革只維持了一學(xué)期,得到的第一個(gè)教訓(xùn)是,改革最大的阻力來自教師,讓教師改變已經(jīng)習(xí)慣的教學(xué)方式非常困難。學(xué)生的適應(yīng)性要強(qiáng)于教師,尤其是藝術(shù)學(xué)、心理學(xué)的學(xué)生,他們的思維方式跟工科學(xué)生在一起碰撞出了許多火花,但還是有部分學(xué)生感到迷茫,不知道自己該做什么。第二個(gè)教訓(xùn)是項(xiàng)目,有2/3的項(xiàng)目是教師想到的,只有1/3的項(xiàng)目是學(xué)生想到的,希望在未來更多是學(xué)生想到的項(xiàng)目。

(三)技術(shù)賦能高等教育體系

香港科技大學(xué)(廣州)的人才培養(yǎng)和教學(xué)改革表明,技術(shù)賦能高等教育體系,需要個(gè)性化,需要重構(gòu)師生關(guān)系,需要工具的使用、輔導(dǎo)和支持,這是大勢(shì)所趨。

具體而言,第一,突破普及化階段的資源制約,建立個(gè)性化的學(xué)習(xí)方案。豐富學(xué)習(xí)系統(tǒng)中的學(xué)習(xí)資源和支持;建立一個(gè)無處不在的輔導(dǎo)資源和工具;建成更加靈活、個(gè)性化和發(fā)展性的課程系統(tǒng)和學(xué)習(xí)體驗(yàn)。第二,改善師生關(guān)系,建立更高階、高質(zhì)量的交流和輔導(dǎo)。提供一個(gè)無縫的、持續(xù)在線的支持平臺(tái);系統(tǒng)預(yù)警高風(fēng)險(xiǎn)和異常;教師可以通過后臺(tái)信息更全面地理解學(xué)生的狀態(tài)和問題,提供高階的支持。第三,整合海量資源,輔助學(xué)生的思考過程?？焖僬洗罅抠Y源和觀點(diǎn);完成對(duì)作品的標(biāo)準(zhǔn)化評(píng)價(jià);通過提問的方式激發(fā)學(xué)生思考,產(chǎn)生對(duì)自己的認(rèn)知。

未來的高等教育需要三個(gè)層次的反思。第一,學(xué)生層次。人類是機(jī)器的大腦,人工智能是輔助學(xué)習(xí)的工具,學(xué)生獲取知識(shí)的途徑和方式會(huì)越來越多,類似ChatGPT這樣的工具,學(xué)生會(huì)比教師用得還好。獲取知識(shí)的方式很多元,考試的方法要改變。學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中,尤其是面對(duì)碎片化、第二手、標(biāo)準(zhǔn)化和淺層次的信息輸出時(shí),需要明確學(xué)習(xí)的目的,防止機(jī)器替代人類思考。過度依賴機(jī)器一方面影響思維深度,因?yàn)樯疃人伎夹枰罅块喿x、輸出、反思和不斷迭代;另一方面影響寫作能力,寫作是思維輸出的過程,文本輸出需要長期、反復(fù)訓(xùn)練,在修正中打磨思維。第二,教師層次。教師要調(diào)整教學(xué)方法和學(xué)生評(píng)價(jià)的手段。堅(jiān)持原創(chuàng)思想,規(guī)范學(xué)生對(duì)工具的使用,正確使用、引用和致謝。推進(jìn)形成性評(píng)價(jià)和自比性評(píng)估,關(guān)注學(xué)生成長過程,擴(kuò)大答辯類評(píng)價(jià)的比重。第三,學(xué)校層次。利用好人工智能,重構(gòu)高等教育的形式和基礎(chǔ)平臺(tái)。關(guān)注學(xué)術(shù)誠信等相關(guān)基礎(chǔ)性規(guī)范的適用性,注重學(xué)生之間的公平性,依托現(xiàn)有工具,關(guān)注學(xué)生對(duì)現(xiàn)有人工智能工具的使用,分析其使用、思維習(xí)慣,系統(tǒng)性重新設(shè)計(jì)教育目標(biāo)、授課內(nèi)容和教學(xué)形式。

(四)結(jié)語

知識(shí)獲取已經(jīng)不是高等教育的主要內(nèi)容,高等教育應(yīng)該注重能力、素養(yǎng)的培育。人的個(gè)性、天賦不同,擅長的領(lǐng)域也是不一樣的,每個(gè)人都應(yīng)該培養(yǎng)最適合自己的素養(yǎng)。進(jìn)入人工智能時(shí)代,知識(shí)不再是稀缺品,教育要重構(gòu)學(xué)生素養(yǎng)塑造模式,進(jìn)一步思考素養(yǎng)的內(nèi)容、人工智能能否助力素養(yǎng)塑造、素養(yǎng)的量化和改革的阻力等問題。

六、數(shù)字技術(shù)賦能高水平人才培養(yǎng)

中國工程院院士、南京航空航天大學(xué)校長單忠德認(rèn)為,數(shù)字革命和產(chǎn)業(yè)變革使數(shù)字技術(shù)引領(lǐng)人類發(fā)展、驅(qū)動(dòng)生產(chǎn)方式的變革,成為經(jīng)濟(jì)組織形式的重要力量。數(shù)字化轉(zhuǎn)型是世界高等教育轉(zhuǎn)型升級(jí)的一個(gè)重要載體和重要方向,也是教育發(fā)展的大勢(shì)所趨。

(一)立足“兩個(gè)大局”,順應(yīng)世界大勢(shì),深刻把握數(shù)字技術(shù)賦能高水平人才培養(yǎng)的時(shí)代坐標(biāo)

黨的二十大報(bào)告中提出要把教育、科技、人才一體化布置推進(jìn)落實(shí)。高等教育是教育、科技、人才高度統(tǒng)一、集成耦合的一個(gè)載體,同時(shí)也是科教興國、人才強(qiáng)國、創(chuàng)新發(fā)展的重要支撐,只有發(fā)展好高等教育才能支撐好高水平人才培養(yǎng)和高水平科技自立自強(qiáng)。為此,需要開辟發(fā)展的新領(lǐng)域、新賽道,增強(qiáng)更多的發(fā)展新動(dòng)能、新優(yōu)勢(shì)。

高質(zhì)量發(fā)展是全面建設(shè)社會(huì)主義現(xiàn)代化國家的一個(gè)重要任務(wù),更是中國式現(xiàn)代化的本質(zhì)要求。中國已經(jīng)建立了最大規(guī)模的高等教育體系,高等教育進(jìn)入世界公認(rèn)的新的發(fā)展階段,需要解決的問題,一個(gè)是高質(zhì)量,如何真正把自主培養(yǎng)能力和培養(yǎng)水平提升起來;另一個(gè)是有特色,特別是高等教育品質(zhì)提升、水平提升的兩個(gè)要求。要實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量、有特色,數(shù)字技術(shù)、人工智能發(fā)揮了重要作用。習(xí)近平總書記指出,“要推進(jìn)教育數(shù)字化,建設(shè)全民終身學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)型社會(huì)、學(xué)習(xí)型大國”,這為推動(dòng)實(shí)施教育數(shù)字化戰(zhàn)略行動(dòng)提供了明確的方向。

1.面對(duì)百年未有之大變局,教育數(shù)字化是應(yīng)對(duì)世界之變、推動(dòng)高等教育開放共享的必然要求

這個(gè)時(shí)代需要更好地發(fā)展數(shù)字化,高等教育作為國際交流的重要紐帶,也是世界各國應(yīng)對(duì)危機(jī)挑戰(zhàn)、提振發(fā)展信心的一個(gè)重要支撐。無論是發(fā)達(dá)國家還是發(fā)展中國家,都把教育數(shù)字化作為促進(jìn)教育公平和教育提升的重要手段。教育數(shù)字化變革,高等教育跨國別、跨區(qū)域、跨學(xué)校聯(lián)動(dòng)耦合和資源共享,更加彰顯了教育作為全球公共利益的屬性。數(shù)字化技術(shù)可以更好地推動(dòng)教育包容公平、高質(zhì)量發(fā)展、精準(zhǔn)育人、綠色發(fā)展和融合開放。教育數(shù)字化開放之后,無論身處世界哪個(gè)地方,都可以接收到最高專業(yè)水平的課程教學(xué)內(nèi)容。

2.教育數(shù)字化是建設(shè)一流大學(xué)、構(gòu)建現(xiàn)代大學(xué)治理體系的基礎(chǔ)支撐

一流的大學(xué)需要一流的治理、一流的師資,培養(yǎng)一流的學(xué)生,產(chǎn)生一流的成果,構(gòu)建一流的生態(tài)。要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo),要發(fā)展人工智能、5G、大數(shù)據(jù)等一系列新一代信息技術(shù)、數(shù)字技術(shù),系統(tǒng)性設(shè)計(jì)、整體性重構(gòu)、協(xié)同性優(yōu)化大學(xué)治理體系的管理邏輯和要素支撐,加快與學(xué)校學(xué)科建設(shè)、人才培養(yǎng)、科學(xué)研究等的深度融合。發(fā)展數(shù)字技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)流程再造、服務(wù)場(chǎng)景再造、制度實(shí)施再造、組織結(jié)構(gòu)再造,真正使高校形成一個(gè)互聯(lián)互通、即時(shí)高效、動(dòng)態(tài)共享、深度集成的數(shù)字化管理服務(wù)保障體系,真正實(shí)現(xiàn)多方協(xié)同聯(lián)動(dòng)、數(shù)據(jù)集成整合、效果精準(zhǔn)高效,更好提升教育管理效率和治理決策科學(xué)水平。

3.發(fā)展數(shù)字技術(shù)是深化教學(xué)改革、提升人才自主培養(yǎng)能力的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)

提升人才自主培養(yǎng)質(zhì)量,尤其是在數(shù)字化時(shí)代,要實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)化育人的要求和學(xué)生個(gè)性化學(xué)習(xí)的需求,一定要結(jié)合當(dāng)前時(shí)代的發(fā)展,挖掘?qū)W生感興趣的方向,更好地引導(dǎo)學(xué)生積極學(xué)習(xí)。教學(xué)方式固然重要,教學(xué)內(nèi)容更加重要,因?yàn)樵诋?dāng)今時(shí)代知識(shí)的獲取無處不在,如果教學(xué)內(nèi)容不能引起學(xué)生的興趣,學(xué)生就會(huì)對(duì)課堂失去興趣,而通過數(shù)字技術(shù)可以構(gòu)建時(shí)時(shí)可學(xué)、處處能學(xué)、無邊界的教學(xué)生態(tài)。

(二)注重系統(tǒng)治理,深度融合發(fā)展,構(gòu)建數(shù)字技術(shù)賦能高水平人才培養(yǎng)的創(chuàng)新體系

新時(shí)代、新征程,黨和國家對(duì)高等教育事業(yè)發(fā)展提出了新的要求,服務(wù)國家重大戰(zhàn)略需求賦予高校新的使命,高水平人才培養(yǎng)、科技自立自強(qiáng)、國家區(qū)域發(fā)展縱深推進(jìn)以及復(fù)雜的國際形勢(shì)均對(duì)教育提出了新的挑戰(zhàn)。

1.聚力教育教學(xué)數(shù)字化發(fā)展,提升科學(xué)精準(zhǔn)育人能力

南京航空航天大學(xué)搭建精品課程網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái),打造國家、省、校三級(jí)線上一流課程建設(shè)體系,全方位推動(dòng)各級(jí)各類課程和教學(xué)資源上線,推動(dòng)數(shù)字化教育的便利化。加快新形態(tài)教材和數(shù)字課程建設(shè),形成一系列數(shù)字化課程和教材,更便于學(xué)生使用。大力探索人工智能智慧應(yīng)用與教學(xué)體系深度融合,包括課堂行為分析和場(chǎng)景模擬,開展個(gè)性化、精準(zhǔn)化、科學(xué)化的師生畫像評(píng)價(jià),給予教學(xué)定性評(píng)價(jià),通過數(shù)字化抓拍,更好地進(jìn)行數(shù)字化課堂效果評(píng)價(jià)。

2.聚力教學(xué)平臺(tái)數(shù)字化建設(shè),提升自主學(xué)習(xí)服務(wù)能力

建立飛天云課堂、學(xué)習(xí)通、知識(shí)圖譜等,提升學(xué)生創(chuàng)造力。加強(qiáng)虛擬教室、網(wǎng)上教學(xué)、虛擬視野等,如飛機(jī)生產(chǎn)線、大部件裝備,可以讓學(xué)生體驗(yàn)虛擬工廠與真實(shí)的場(chǎng)景,了解整個(gè)生產(chǎn)的過程,推動(dòng)專業(yè)化教育。按照“大平臺(tái)、微應(yīng)用”的要求,全課程數(shù)字化管理,既可以點(diǎn)對(duì)點(diǎn),又可以面對(duì)面,實(shí)現(xiàn)師生廣泛交流,24小時(shí)內(nèi)回應(yīng)。

3.聚力基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)字化建設(shè),提升智慧教育空間保障能力

南京航空航天大學(xué)目前是一校兩地三校區(qū),為了把智慧教學(xué)、自主學(xué)習(xí)、信息體驗(yàn)為一體的智慧教室建造好,助力傳統(tǒng)課堂向智慧課堂轉(zhuǎn)變,學(xué)校建設(shè)了一大批智慧課堂,在新冠病毒感染疫情防控期間發(fā)揮了很大的作用。同時(shí),學(xué)校也建立了公共共享的服務(wù)平臺(tái),包括計(jì)算中心,能夠真正實(shí)現(xiàn)學(xué)校各個(gè)計(jì)算中心的計(jì)算能力實(shí)時(shí)共享。

(三)緊扣重點(diǎn)環(huán)節(jié),加快轉(zhuǎn)型升級(jí),不斷優(yōu)化數(shù)字技術(shù)賦能高水平人才培養(yǎng)的一流生態(tài)

信息時(shí)代,知識(shí)的廣度和速度、數(shù)量和質(zhì)量都快速增長,數(shù)字化教學(xué)成為一種新常態(tài)。沒有信息化就沒有現(xiàn)代化,沒有數(shù)字化更難有教育的現(xiàn)代化,把握教育數(shù)字化、教育現(xiàn)代化的基本內(nèi)涵和顯著特征,更是加快世界教育現(xiàn)代化的有效途徑。新時(shí)代對(duì)教育提出了很多新要求,迫切需要推動(dòng)數(shù)字化和教育教學(xué)的深度融合,構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)化、智能化的人才培養(yǎng)體系。

1.更加突出戰(zhàn)略引領(lǐng),在完善數(shù)字化頂層設(shè)計(jì)上發(fā)力

完善數(shù)字化,要站在培養(yǎng)社會(huì)主義接班人的高度,真正培養(yǎng)出一流的人才,設(shè)計(jì)好教育數(shù)字化規(guī)劃,實(shí)施好數(shù)字化的教育。同時(shí),要通過規(guī)劃引領(lǐng),不斷形成數(shù)字化教育可持續(xù)發(fā)展的體制機(jī)制;要注重目標(biāo)驅(qū)動(dòng),真正構(gòu)建與時(shí)代相適應(yīng)的人才培育新模式和新業(yè)態(tài);要注重系統(tǒng)實(shí)施,思考設(shè)計(jì)好教育數(shù)字化規(guī)劃之后,如何真正實(shí)施好、搭建好校園保障體系,這一點(diǎn)對(duì)推動(dòng)教育數(shù)字化非常重要。

2.更加突出精準(zhǔn)導(dǎo)向,在建設(shè)教育數(shù)字化資源平臺(tái)上發(fā)力

通過各類場(chǎng)景分析,重構(gòu)學(xué)生行為,在各個(gè)方面都分析得更準(zhǔn)、做得更好。同時(shí),要構(gòu)建數(shù)字源的供給體系,特別是專業(yè)的覆蓋面,真正把教師互動(dòng)式教學(xué)、學(xué)生個(gè)性化學(xué)習(xí)有機(jī)統(tǒng)一,真正讓教師和學(xué)生互動(dòng)起來。爭取進(jìn)一步完全實(shí)現(xiàn)學(xué)分制,包括跨專業(yè)、跨學(xué)院,甚至跨學(xué)校選課、聽課,真正實(shí)現(xiàn)重塑教育的生態(tài),比如選修其他學(xué)校的課程也可以取得相應(yīng)的學(xué)分。

3.更加突出開放融合,在推動(dòng)教育數(shù)字化互聯(lián)互通上發(fā)力

當(dāng)下,如何把產(chǎn)教融合、科教融匯,把科研院所、企業(yè)的數(shù)字化能力融入學(xué)校里面去,提升學(xué)校的教學(xué)水平和教學(xué)能力,越來越重要。很多企業(yè)的專業(yè)水平很高,需要思考企業(yè)的專業(yè)知識(shí)如何嵌入學(xué)校的專業(yè)課教學(xué)中,更好地提升學(xué)生的專業(yè)化能力。各類聯(lián)盟的構(gòu)建,包括專業(yè)培養(yǎng)聯(lián)盟、課程教學(xué)聯(lián)盟、實(shí)習(xí)實(shí)踐聯(lián)盟、學(xué)生工作聯(lián)盟等,通過數(shù)字技術(shù)實(shí)現(xiàn)聯(lián)盟之外的更大共享,同樣特別重要。

(四)結(jié)語

黨的二十大吹響了加快建設(shè)數(shù)字中國的奮斗號(hào)角,教育數(shù)字化在數(shù)字中國建設(shè)整體布局中具有重要支撐作用。數(shù)字時(shí)代,需要更好地抓住數(shù)字技術(shù)、人工智能,賦能高水平人才培養(yǎng),構(gòu)建更多的教育數(shù)字化新模式、新機(jī)制、新應(yīng)用,為建設(shè)中國特色世界一流大學(xué),推進(jìn)科技強(qiáng)國、人才強(qiáng)國、教育強(qiáng)國注入更多的數(shù)字智慧和數(shù)字力量。

七、知識(shí)森林:個(gè)性化導(dǎo)學(xué)的知識(shí)引擎

同濟(jì)大學(xué)校長鄭慶華指出,人工智能主要在范式、場(chǎng)景、新技術(shù)、新方法方面賦能教育。傳統(tǒng)的教育模式是由教師和學(xué)生構(gòu)成的二元結(jié)構(gòu),人工智能賦能教育后,教育模式變成教師—機(jī)器—學(xué)生,三者之間互學(xué)習(xí)、同進(jìn)步、共成長。從技術(shù)上來說,無外乎三種途徑:一是人工智能技術(shù)創(chuàng)建沉浸式、交互式各類教學(xué)場(chǎng)景;二是為教師、學(xué)生提供個(gè)性化的教與學(xué),改變現(xiàn)在千人一面、無差別的資源推薦和學(xué)習(xí)模式;三是人工智能、大數(shù)據(jù)技術(shù)提供全過程、多維度的評(píng)價(jià)方式,實(shí)現(xiàn)教、學(xué)效果更加真實(shí)、完整、科學(xué)的評(píng)價(jià)。

(一)知識(shí)森林個(gè)性化導(dǎo)學(xué)

《中國教育現(xiàn)代化2035》明確提出要實(shí)現(xiàn)規(guī)模化教育和個(gè)性化培養(yǎng)結(jié)合。個(gè)性化的學(xué)習(xí)面臨供給側(cè)和需求側(cè)兩個(gè)方面的難題。從供給側(cè)來說,隨著自媒體的發(fā)展,所有教學(xué)環(huán)節(jié)的數(shù)字化資源面臨著海量、爆炸性增長的問題,所有人都面臨認(rèn)識(shí)過載、學(xué)習(xí)迷航、在海量資源中尋找自己所需要知識(shí)的難題;從需求側(cè)來說,每個(gè)人的興趣、定位、認(rèn)知能力和水平都是不同的,如何改變千人一面的資源推薦模式,進(jìn)而為每個(gè)人提供個(gè)性化的導(dǎo)學(xué)是面臨的又一難題。

針對(duì)學(xué)習(xí)迷航、千人一面的困境而提出知識(shí)體系化、畫像全息化、導(dǎo)學(xué)個(gè)性化的思路,核心是解決三個(gè)難點(diǎn)問題。一是如何把海量的資源轉(zhuǎn)化為知識(shí)森林,就是知識(shí)體系化;二是怎樣根據(jù)學(xué)生的在線學(xué)習(xí)和線上線下的學(xué)習(xí)場(chǎng)景、學(xué)習(xí)日志進(jìn)行全息畫像;三是根據(jù)學(xué)生畫像進(jìn)行學(xué)習(xí)路徑的個(gè)性化導(dǎo)學(xué)推薦。

為破解第一個(gè)難題,對(duì)來自百度百科等各類百科網(wǎng)站的4億多碎片知識(shí)之間存在的拓?fù)溥B接、時(shí)續(xù)關(guān)系、語義進(jìn)行分析挖掘后發(fā)現(xiàn),碎片知識(shí)的三個(gè)特性與規(guī)律——散、雜、亂,為碎片知識(shí)融合提供理論依據(jù)。針對(duì)知識(shí)結(jié)構(gòu)隨著時(shí)間演化的規(guī)律而提出一個(gè)新概念——拓?fù)溲莼?guī)律,知識(shí)體系遵循動(dòng)態(tài)演化和時(shí)間演化的規(guī)律。知識(shí)結(jié)構(gòu)與主題分布的對(duì)應(yīng)關(guān)系,對(duì)研究碎片知識(shí)怎么融合成為主題樹和知識(shí)森林提供了重要的理論支撐。在這個(gè)基礎(chǔ)上提出了知識(shí)森林的構(gòu)建方法,重點(diǎn)是發(fā)明了標(biāo)簽傳播“樹葉→樹木”主題樹生成算法,同時(shí)基于圖模式匹配認(rèn)知關(guān)系挖掘算法生成知識(shí)森林,挖掘了16個(gè)學(xué)科400多門課程的知識(shí)森林。

為實(shí)現(xiàn)學(xué)生的全息畫像,采集學(xué)生線上線下各種場(chǎng)景的數(shù)據(jù),并且運(yùn)用不同的視角、算法,對(duì)參數(shù)、特征進(jìn)行挖掘,找出了9個(gè)關(guān)鍵的變量、特征,進(jìn)而融合形成反映學(xué)生學(xué)習(xí)能力、興趣的四維全息畫像。有了知識(shí)森林,也有了學(xué)習(xí)者的畫像,怎樣實(shí)現(xiàn)路徑規(guī)劃,實(shí)際上就是一個(gè)搜索問題或者是一個(gè)匹配問題。這個(gè)匹配問題是一個(gè)典型的圖匹配問題,根據(jù)學(xué)生選擇的目標(biāo)以及知識(shí)森林的圖譜結(jié)構(gòu),能夠?qū)崿F(xiàn)學(xué)習(xí)路徑、學(xué)習(xí)主題到學(xué)習(xí)資源三者聯(lián)合的資源推薦。

在此基礎(chǔ)上研制出的知識(shí)森林的引擎,實(shí)現(xiàn)了各類海量教育資源的匯聚、搜索和存取,能夠根據(jù)學(xué)生畫像進(jìn)行個(gè)性化的導(dǎo)學(xué)推薦。這個(gè)引擎具有四個(gè)特點(diǎn):一是碎片知識(shí)的主題融合;二是高階多跳的問答求解;三是場(chǎng)景感知的全息畫像;四是畫像驅(qū)動(dòng)的個(gè)性化導(dǎo)學(xué)。

(二)關(guān)于ChatGPT

根據(jù)OpenAI的介紹,目前GPT4在現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景中的能力可能還不如人類,但是在各種專業(yè)和學(xué)術(shù)考試中,如留學(xué)研究生入學(xué)考試(GRE)中已經(jīng)明顯超過人類,被稱之為考試能手。為什么ChatGPT能夠做到這些?ChatGPT實(shí)際上是六大集成體,或者是六大綜合平臺(tái),包括大數(shù)據(jù)、大算力、大模型、大知識(shí)、大資本、大人力。據(jù)說微軟為了研制開發(fā)ChatGPT,前后投入了上百億美元,在人力方面,集合了通用人工智能的理想主義者、數(shù)以千計(jì)的知識(shí)工程師、大數(shù)據(jù)分析師等。這樣一個(gè)平臺(tái)絕不是一日之功,技術(shù)的積累、資本的積累、數(shù)據(jù)的積累,找到了一個(gè)很好的切入點(diǎn),是各種要素融合的結(jié)果。

ChatGPT大語言模型最早是2017年提出的,2018年推出了第一個(gè)版本,目前剛剛推出了GPT4,其參數(shù)規(guī)模超過了一百萬億,比GPT3要大500倍。在這樣一個(gè)大規(guī)模參數(shù)下,它的閱讀能力或者說理解穿透能力已從過去的只有幾百個(gè)字,發(fā)展到現(xiàn)在可以上下貫通兩萬四千個(gè)字。如此一來,它的理解能力和融會(huì)貫通能力就可以精準(zhǔn)地理解提問者的意圖,這是一個(gè)重大突破。

ChatGPT建立在GPT3.5大語言模型的基礎(chǔ)上,采取了預(yù)訓(xùn)練+指令微調(diào)+人類反饋強(qiáng)化學(xué)習(xí)(RLHF)的通用語言模型,能完成撰寫故事、人機(jī)互動(dòng)、對(duì)話聊天、翻譯編程,甚至撰寫商業(yè)計(jì)劃書、分析報(bào)告等任務(wù)。應(yīng)該說,這些原本只有人,或者說只有接受過高等教育的人才能完成的事情,今天ChatGPT也可以做,如果教師僅僅停留在傳授知識(shí)上,可能還沒有ChatGPT厲害。所以,教師要傳授知識(shí),要?jiǎng)?chuàng)造知識(shí),要給人提供新的智慧思想,提供德智體美勞全面發(fā)展的動(dòng)能。

今天的ChatGPT絕不是完美無缺的,它有很多不足和局限,它回答的問題中有錯(cuò)誤甚至非法的內(nèi)容,因?yàn)樗杉脑假Y料可能是不準(zhǔn)確、不完整的,甚至是帶有偏見的。ChatGPT在推理和數(shù)字計(jì)算能力方面表現(xiàn)比較弱,特別是對(duì)于常識(shí)性的邏輯推理、數(shù)字計(jì)算等問題表現(xiàn)出明顯的不足,而且已經(jīng)有學(xué)者對(duì)這一點(diǎn)進(jìn)行了系統(tǒng)分析,即便是擴(kuò)大參數(shù)的規(guī)模,在這個(gè)問題上也沒有明顯的改進(jìn)。ChatGPT個(gè)性化教學(xué)的能力依然比較薄弱,它不會(huì)因?yàn)椴煌娜藛柾粋€(gè)問題而給出不同的答案,也就是說它沒有辦法做到因人而異。而這個(gè)問題恰恰是真實(shí)教育當(dāng)中非常關(guān)注的問題,不同的學(xué)生會(huì)提出同一個(gè)問題,教師將根據(jù)學(xué)生的背景和他的認(rèn)知能力來回答,這是因材施教當(dāng)中最核心的一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)。此外,ChatGPT雖然有很強(qiáng)的自然語言能力,但是依然缺乏教師的溫度,缺乏啟發(fā)性的引導(dǎo),缺乏情感交流和交互,難以支撐有溫度的教學(xué)和互動(dòng),因?yàn)榻處煹慕逃^程不僅僅是把知識(shí)傳授給學(xué)生,更重要的是把溫暖、愛、理想、信念、情懷傳遞給學(xué)生,而這個(gè)過程中僅有機(jī)器是不夠的。目前,ChatGPT的所有數(shù)據(jù)截至2021年,無法回答在這之后的問題。據(jù)說數(shù)據(jù)做一次大語言的訓(xùn)練,要花費(fèi)1 200萬美元,因此,不可能時(shí)時(shí)刻刻動(dòng)態(tài)做這個(gè)訓(xùn)練,它的數(shù)據(jù)有很強(qiáng)的時(shí)效性,對(duì)于眼下、當(dāng)今很多的問題,它的回答不一定準(zhǔn)確。

此外,ChatGPT也涉及知識(shí)產(chǎn)權(quán)和人工智能的倫理問題。盡管其在設(shè)計(jì)階段以及語言和素材的收集階段,已經(jīng)對(duì)這一問題進(jìn)行了考慮,但是依然面臨著很多現(xiàn)實(shí)問題。教育界也對(duì)ChatGPT持謹(jǐn)慎的態(tài)度,包括美國、歐洲、意大利等許多國家或地區(qū)已經(jīng)明確提出禁用ChatGPT,主要是擔(dān)心作弊、知識(shí)產(chǎn)權(quán)等問題,從長遠(yuǎn)來說,其對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力也會(huì)造成負(fù)面影響。ChatGPT本身的黏性很大,而且這一類技術(shù)一旦使用過多,可能會(huì)對(duì)學(xué)生的獨(dú)立思考、研究分析造成一些負(fù)面的影響,許多國際知名期刊也對(duì)ChatGPT作為論文的合作者提出了明確禁止、否定的態(tài)度。

所以,ChatGPT盡管賦能教育,為知識(shí)獲取以及個(gè)性化學(xué)習(xí)提供了很好的輔助手段,但是也存在三方面的問題。(1)ChatGPT致“廣大”而不能盡“精微”。Chat-GPT搜集的素材、資源來自全世界,有很廣泛的覆蓋面,但是在一些專業(yè)性很強(qiáng)的領(lǐng)域,更需要深度邏輯推理、演繹計(jì)算,其表現(xiàn)得無能為力。(2)有知識(shí),但缺智能、缺智慧。ChatGPT目前只是一種教育的輔助手段,而并非一種新的模式,特別是在有溫度的教育中,ChatGPT還有很大的距離。它缺乏人機(jī)互動(dòng)和同理心的培養(yǎng),導(dǎo)致學(xué)生社會(huì)化不足,不利于學(xué)生情感發(fā)展和人格健全,這一點(diǎn)恰恰是教育發(fā)展關(guān)注的問題,如果學(xué)生過度依賴ChatGPT,將忽略創(chuàng)造力和批判性思維的培養(yǎng)。(3)對(duì)現(xiàn)有考試評(píng)價(jià)制度也會(huì)造成沖擊,導(dǎo)致嚴(yán)重的知識(shí)產(chǎn)權(quán)和學(xué)術(shù)誠信問題。到目前為止,人們還沒有辦法檢測(cè)一段文字到底是人寫的還是ChatGPT寫的,這樣一來,ChatGPT很可能變成一種作弊的手段。

(三)智慧教育的發(fā)展建議

數(shù)字教育是數(shù)字中國的重要組成部分,也是實(shí)現(xiàn)教育現(xiàn)代化、建設(shè)學(xué)習(xí)型社會(huì)、實(shí)現(xiàn)終身學(xué)習(xí)、支撐教育強(qiáng)國不可或缺的國家基礎(chǔ)設(shè)施,總體上包括四大部分,即教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型、學(xué)習(xí)資源開發(fā)與應(yīng)用、師生數(shù)字素養(yǎng)提升以及教育數(shù)字化治理。為此,提出了“一硬、一軟、六個(gè)工程”的建議。

所謂“一硬”,即打造中國智慧教育公共服務(wù)平臺(tái)。其核心是匯聚全國各級(jí)各類教育資源,形成面向教育的超大規(guī)模資源中心、數(shù)據(jù)中心,進(jìn)而成為未來大規(guī)模語言訓(xùn)練的基礎(chǔ)模型,未來將面向?qū)W生提供各種導(dǎo)學(xué)、互動(dòng)服務(wù),并向教師提供備課教學(xué)服務(wù),面向各級(jí)各類教育主管部門、大學(xué)、中小學(xué)、幼兒園提供管理服務(wù)等。

“一軟”指的是形成一套完整規(guī)范的治理體系。教育領(lǐng)域尤其要進(jìn)行規(guī)范并保證質(zhì)量。第一要實(shí)現(xiàn)教育范式的轉(zhuǎn)換。人工智能的發(fā)展賦能是不以人的意志為轉(zhuǎn)移的,是人類社會(huì)思維方式、組織架構(gòu)和運(yùn)作模式的根本性變革,系統(tǒng)性重塑的催生力量。第二是標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。進(jìn)入這個(gè)平臺(tái)要有相應(yīng)的技術(shù)規(guī)范和內(nèi)容質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。第三要研究在這個(gè)平臺(tái)下知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)、內(nèi)容安全等教師關(guān)注的問題。很多時(shí)候教師不愿意把最前沿、最精華的東西傳至網(wǎng)絡(luò),沒有這樣的機(jī)制,教師可能會(huì)有顧慮。第四是倫理道德。虛擬機(jī)器人參與教學(xué)活動(dòng)中,可能出現(xiàn)與傳統(tǒng)教學(xué)相悖的倫理道德問題,比如一個(gè)問題講錯(cuò)了,這個(gè)責(zé)任誰來承擔(dān)。

“六個(gè)工程”實(shí)際上就是支撐教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型的“四梁八柱”。招生考試數(shù)字化工程、學(xué)科大數(shù)據(jù)工程、專業(yè)知識(shí)圖譜、數(shù)字化教材工程、就業(yè)大數(shù)據(jù)工程、決策智慧化輔助工程,這些工程都是教育體系能力現(xiàn)代化不可或缺的。

(四)結(jié)語

作為教育工作者,要始終秉持初心。這個(gè)初心就是要堅(jiān)持德智體美勞全人教育,既要充分利用技術(shù),又要避免技術(shù)的“物化”和“異化”;既要發(fā)揮人工智能的賦能作用,又要防止技術(shù)凌駕于育人之上。從教師的維度,要教會(huì)學(xué)生如何思考與創(chuàng)造,不能只停留在知識(shí)傳授和獲取上;從學(xué)生的角度,要特別重視學(xué)生批判性思維、創(chuàng)造性思維的培養(yǎng),絕不能滿足于ChatGPT推送的現(xiàn)成答案;從評(píng)價(jià)的角度,要改革知識(shí)記憶復(fù)現(xiàn)式的評(píng)價(jià),注重思維、批判能力培養(yǎng)的評(píng)價(jià)。

八、人工智能賦能教育創(chuàng)新的探索和實(shí)踐

習(xí)近平總書記在黨的二十大報(bào)告中提出“推進(jìn)教育數(shù)字化,建設(shè)全民終身學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)型社會(huì)、學(xué)習(xí)型大國”,大力實(shí)施國家教育數(shù)字化戰(zhàn)略。教育部部長懷進(jìn)鵬也指出,要推動(dòng)教育治理高效化、精細(xì)化、精準(zhǔn)化,通過人工智能、大數(shù)據(jù)等技術(shù)應(yīng)用,實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)協(xié)同、流程優(yōu)化、結(jié)構(gòu)重塑、精準(zhǔn)管理,從而更好提升教育管理效率和教育決策科學(xué)化水平。

中國工程院院士、東北大學(xué)校長馮夏庭回顧了西方發(fā)達(dá)國家的人工智能研究,包括理論技術(shù)、軟件的創(chuàng)新。西方特別強(qiáng)調(diào)人工智能賦能人才培養(yǎng),均制定了相應(yīng)的發(fā)展戰(zhàn)略。他指出,人工智能賦能人才培養(yǎng)主要在于智能的人才培養(yǎng)、智能的教學(xué)空間、智能的監(jiān)測(cè)分析、智能的教學(xué)終端、智能的采集診斷等。

ChatGPT會(huì)挑戰(zhàn)科研誠信、挑戰(zhàn)教師權(quán)威、挑戰(zhàn)道德安全、挑戰(zhàn)傳統(tǒng)職業(yè),倒逼教育轉(zhuǎn)型。教育要從重知識(shí)傳授轉(zhuǎn)為價(jià)值塑造和能力培養(yǎng),提升學(xué)生創(chuàng)新能力,提高創(chuàng)造性、思辨性、系統(tǒng)性和整合性能力等,同時(shí)教師要更新教學(xué)模式,用好課堂助手,助力教學(xué)。面對(duì)挑戰(zhàn),東北大學(xué)進(jìn)行了一些實(shí)踐探索。

(一)數(shù)字化賦能治理能力提升

以數(shù)字化校園建設(shè)助推一流大學(xué)建設(shè),為此提出四個(gè)提升行動(dòng),即新型基礎(chǔ)設(shè)施提升行動(dòng)、教學(xué)科研數(shù)字賦能提升行動(dòng)、治理能力數(shù)字提升行動(dòng)、師生數(shù)字素養(yǎng)能力提升行動(dòng)。2023年,東北大學(xué)制定了“東北大學(xué)數(shù)字教育三年行動(dòng)計(jì)劃”,首先是建設(shè)教育新基建,如超算中心、智能感知物聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)中心擴(kuò)容、四網(wǎng)融合等。在體制機(jī)制上,成立數(shù)字教育推進(jìn)辦公室,分別制定了“1+8”的數(shù)字教育分方案,在學(xué)科規(guī)劃、人才培養(yǎng)、科學(xué)研究、師生素養(yǎng)、師生服務(wù)等方面分別制定了相應(yīng)的行動(dòng)計(jì)劃。在治理體系的改變上,重點(diǎn)打造“三個(gè)一號(hào)通”——教師一號(hào)通、學(xué)生一號(hào)通、資源一號(hào)通。

要實(shí)現(xiàn)一號(hào)通,核心是要有數(shù)據(jù)。從人事、教學(xué)、科研、資產(chǎn)等多方面的信息數(shù)據(jù)采集,到數(shù)據(jù)清洗、數(shù)字服務(wù),提供一體化數(shù)據(jù)全生命周期的管理,均著重考慮并保證數(shù)據(jù)安全。通過基本數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集和個(gè)別部分的自行補(bǔ)充核對(duì),為教師、學(xué)生畫像,通過各方面的行為特征分析,在組建一個(gè)大團(tuán)隊(duì)、交叉團(tuán)隊(duì)的時(shí)候,這個(gè)數(shù)據(jù)就可以提供更好的服務(wù)。另外,教師年度的業(yè)務(wù)考核、學(xué)校資源的配置情況和開放共享情況,也可以通過統(tǒng)計(jì)分析和數(shù)據(jù)挖掘,哪個(gè)地方有瓶頸,平臺(tái)都可以看到。把數(shù)字化的基礎(chǔ)設(shè)施和圍繞教師、學(xué)生、資源配置的“三個(gè)一號(hào)通”建成,就可以為教師隊(duì)伍建設(shè)、人才培養(yǎng)服務(wù)。

(二)人工智能助推教師隊(duì)伍建設(shè)

東北大學(xué)通過“兩項(xiàng)工程”和“三項(xiàng)計(jì)劃”助推教師隊(duì)伍建設(shè)?！皟身?xiàng)工程”就是人工智能支撐教師評(píng)價(jià)改革和教師智能教育素養(yǎng)提升,教師評(píng)價(jià)可以用一號(hào)通平臺(tái)實(shí)現(xiàn),教師能力素養(yǎng)的提升需要建立教師培訓(xùn)平臺(tái)?！叭?xiàng)計(jì)劃”是人工智能改進(jìn)教師教學(xué)模式、人工智能助推教師科研創(chuàng)新、人工智能服務(wù)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展,為此構(gòu)建兩個(gè)平臺(tái),一個(gè)是智能教育平臺(tái),一個(gè)是開放性技術(shù)云平臺(tái)。

1.人工智能支撐教師評(píng)價(jià)改革

對(duì)教師、對(duì)團(tuán)隊(duì)的評(píng)價(jià),可以從兩個(gè)維度考慮,一個(gè)是定量的硬指標(biāo),一個(gè)是發(fā)展性的指標(biāo)。定量的硬指標(biāo)以標(biāo)志性任務(wù)完成為考核重點(diǎn),發(fā)展性指標(biāo)以發(fā)展?fàn)顟B(tài)和創(chuàng)新活力為觀測(cè)重點(diǎn)。這樣便有五個(gè)維度對(duì)教師進(jìn)行綜合評(píng)價(jià),包括對(duì)團(tuán)隊(duì)進(jìn)行評(píng)價(jià),可以是年度,也可以中期,也可以完成以后評(píng)價(jià),當(dāng)然也有特殊的人才特區(qū),有5年都不考核的,也有3年考核的。

從學(xué)科方向的匹配度、研究成果的前沿性、未來的發(fā)展?jié)摿?、教師職?wù)的晉升、業(yè)績成果的豐碩性、學(xué)術(shù)影響力、高質(zhì)量、體系化等數(shù)據(jù)來支撐教師的評(píng)價(jià),用于教師隊(duì)伍的補(bǔ)充和人才引進(jìn)。東北大學(xué)建立了五種晉升職稱制度,有代表作制度,有主任提名制度,也有特別考量等制度,比如教學(xué)做得好可以直接當(dāng)教授。關(guān)于教師的薪酬,通過大數(shù)據(jù)平臺(tái)也可以考量其產(chǎn)出是突擊的還是連續(xù)的,是優(yōu)勞優(yōu)得還是多勞多得。

2.教師智能教育素養(yǎng)提升

建構(gòu)數(shù)字化教師培訓(xùn)平臺(tái),包括崗前培訓(xùn)、教育技術(shù)培訓(xùn)、卓越教師工作坊、教工學(xué)堂、教師在線學(xué)習(xí)中心、網(wǎng)絡(luò)培訓(xùn)、直播課堂等,營造學(xué)習(xí)氛圍、提高智能素養(yǎng)、掌握智能技術(shù),最終應(yīng)用于教學(xué)和科研之中。另外,學(xué)校也要?jiǎng)?chuàng)造好的環(huán)境條件,如虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室、AI、VR、智慧教室、各種資源平臺(tái)、在線教學(xué)、虛擬教研室等,通過培訓(xùn),鼓勵(lì)教師充分利用這些平臺(tái)。

3.人工智能助推教師科研創(chuàng)新

以鋼鐵行業(yè)中的煉鋼為例。把原材料放在煉鋼爐里面,溫度很高,但是看不到里面是什么,人們形容它是一個(gè)“黑箱”。從輸入的材料到煉出來的東西是不是滿意,很難形成一個(gè)決定性的模型。大數(shù)據(jù)就是數(shù)據(jù)的挖掘、機(jī)器學(xué)習(xí)、動(dòng)態(tài)反饋優(yōu)化,用人工智能的技術(shù)就可以更好地完成這項(xiàng)工作。人工智能加上機(jī)理分析,就可以提高鋼材的質(zhì)量,使它能夠走向高端化。

再以基于人工智能的隧道巖爆智能檢測(cè)預(yù)警技術(shù)為例。我國川藏鐵路等很多大的工程,開挖過程中會(huì)發(fā)生巖體爆裂,這是全世界面臨的挑戰(zhàn)性問題。解決這些問題,可以用人工智能實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)預(yù)警,風(fēng)險(xiǎn)在什么位置、什么時(shí)候、什么等級(jí)都可以預(yù)警出來,然后采用主動(dòng)性的控制措施,降低這種災(zāi)害對(duì)工程造成的損失。

4.人工智能助推教師服務(wù)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展

打造開放性的云平臺(tái)服務(wù)區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展,首先要了解社會(huì)、產(chǎn)業(yè)的發(fā)展需求和學(xué)校核心技術(shù)的優(yōu)勢(shì),并將兩者結(jié)合形成開放性技術(shù)云平臺(tái),促進(jìn)產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新,推進(jìn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型,服務(wù)區(qū)域發(fā)展。如東北大學(xué)在遼寧省委的支持下成立了紀(jì)檢監(jiān)察大數(shù)據(jù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,推進(jìn)數(shù)字遼寧強(qiáng)省戰(zhàn)略;成立了沈陽數(shù)字經(jīng)濟(jì)培訓(xùn)基地,承擔(dān)人員培訓(xùn)任務(wù),助力數(shù)字沈陽、智造強(qiáng)市;孵化小牛翻譯智能企業(yè),推動(dòng)國際文化交流;與北部戰(zhàn)區(qū)總醫(yī)院共建研究院,促進(jìn)醫(yī)教協(xié)同、醫(yī)工融合,用人工智能輔助創(chuàng)新發(fā)展。

(三)智能技術(shù)賦能未來人才培養(yǎng)

教育部批準(zhǔn)設(shè)立的未來技術(shù)學(xué)院聚焦未來工業(yè)智能,就是要回答未來10年、15年的前沿性、革命性、顛覆性技術(shù)到底是什么樣的,如何培養(yǎng)這樣的人才,這本身就是一個(gè)很大的挑戰(zhàn)。過去是人操作機(jī)器,現(xiàn)在是人機(jī)合作,未來可能是機(jī)器自主合作,這樣的態(tài)勢(shì)下人才怎么去培養(yǎng)?東北大學(xué)構(gòu)建了面向未來工業(yè)智能的培養(yǎng)體系,已經(jīng)開設(shè)人工智能、未來工業(yè)智能、智能機(jī)器人、智能鋼鐵、智能深采、半導(dǎo)體真空六個(gè)班級(jí)。采用多學(xué)科交叉模式,從本科生開始,到碩士生、博士生,由學(xué)科型+工業(yè)型的教授以及來自企業(yè)的教師聯(lián)合指導(dǎo)學(xué)生。

面向未來工業(yè)智能的培養(yǎng)體系體現(xiàn)的是問題觸動(dòng)的培養(yǎng)、創(chuàng)新創(chuàng)造思維方式的培養(yǎng)、成果考核和問題牽引的培養(yǎng),特別是探索課題怎樣去實(shí)施。所以,面向未來的挑戰(zhàn)課題,學(xué)生要進(jìn)行任務(wù)解析,要形成多源知識(shí)補(bǔ)充,通過教師教、自己選學(xué)、自己評(píng)價(jià),形成作品、進(jìn)行展示和答辯。

(四)結(jié)語

全面貫徹黨的二十大提出的教育素質(zhì)化戰(zhàn)略部署,牢牢把握發(fā)展大局,主動(dòng)順應(yīng)和把握數(shù)字化轉(zhuǎn)型帶來的新機(jī)遇、新挑戰(zhàn),始終做到兩個(gè)堅(jiān)持,堅(jiān)持需求導(dǎo)向和應(yīng)用牽引,堅(jiān)持融合創(chuàng)新和數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)。通過實(shí)施數(shù)字教育三年行動(dòng),提升科學(xué)決策和治理能力,助推教師隊(duì)伍建設(shè),培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的高素質(zhì)人才。

九、AI賦能教育的知識(shí)生產(chǎn)與創(chuàng)造力培養(yǎng):人工智能時(shí)代需要重新定義學(xué)習(xí)和教育

中國工程院院士、西安交通大學(xué)原校長鄭南寧特別強(qiáng)調(diào),人工智能作為一種先進(jìn)的生產(chǎn)力工具,引領(lǐng)人類知識(shí)生產(chǎn)的革命;人工智能賦能教育是教育史上近400年以來的大挑戰(zhàn)、大機(jī)遇。1632年,“教育學(xué)之父”夸美紐斯倡導(dǎo)班級(jí)授課以來,教育幾乎沒有發(fā)生本質(zhì)的變化,依然是教室、教材、教具、教案、實(shí)驗(yàn)室,而今天人工智能的出現(xiàn),特別是ChatGPT為教育革新按下了“加速鍵”。推動(dòng)教育智能化轉(zhuǎn)型是應(yīng)對(duì)時(shí)代之變的戰(zhàn)略選擇。教育與人工智能深度融合,將催生劃時(shí)代的教育變革和學(xué)習(xí)革命,促使人們重新定義學(xué)習(xí)和教育。此外,在擁抱新技術(shù)的同時(shí),科技是一把“雙刃劍”,一定要警惕人工智能的濫用給教育帶來的潛在風(fēng)險(xiǎn)。走向人機(jī)共融的教育未來,教育將會(huì)發(fā)生怎樣的顛覆性變化,需要從不同的維度去思考和行動(dòng)。

人工智能是人類歷史上的一次重要演變。過去40億年當(dāng)中,所有生命完全按照有機(jī)化學(xué)的規(guī)則演化,但人工智能的出現(xiàn)使這一規(guī)則發(fā)生根本變化:生命可以根據(jù)計(jì)算機(jī)智能設(shè)計(jì),人們會(huì)逐步看到有機(jī)化學(xué)規(guī)律和無機(jī)智慧性生命形式并存。人工智能極大地影響了人類的生活方式,人類享受著信息技術(shù)和人工智能帶來的各種便利;人工智能改變了人類的工作方式,提高了生產(chǎn)效率,同時(shí)催生了許多新的職業(yè)和崗位;人工智能推動(dòng)了人類科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展,為科技帶來創(chuàng)新的動(dòng)力;人工智能影響著人類的認(rèn)知,讓人們重新思考人類和機(jī)器的關(guān)系;人工智能也對(duì)社會(huì)倫理和一系列的政策帶來了變革。

(一)人類智能的本質(zhì)和邊界

對(duì)人工智能而言,什么是人類智力獨(dú)有的特征?要做到像人類一樣有智能行為,計(jì)算機(jī)又需要什么樣的能力?在這個(gè)問題上,大模型、ChatGPT,還有最近出現(xiàn)的一系列的視覺大模型已經(jīng)作出回答:人類可以用很少的數(shù)據(jù)表現(xiàn)出智能的行為,ChatGPT運(yùn)用萬億以上的參數(shù)去學(xué)習(xí),堪稱最強(qiáng)大腦,但是它在行為上或者它能不能利用很少的數(shù)據(jù)做出像人類一樣的行為,這一點(diǎn)恰好是發(fā)展人工智能下一步需要去思考的。

人類在發(fā)展人工智能時(shí),需要深入理解人類智能的本質(zhì)和人類智能的邊界。人類智能的本質(zhì)包含五個(gè)方面:(1)適應(yīng)性。人類智能具有強(qiáng)大的適應(yīng)性,能夠在各種不同的環(huán)境和情境中找到有效的解決方案。(2)學(xué)習(xí)能力。人類智能表現(xiàn)為強(qiáng)大的學(xué)習(xí)能力,可以通過經(jīng)驗(yàn)不斷地改進(jìn)和優(yōu)化行為。(3)抽象思維。人類智能可以進(jìn)行抽象思維,對(duì)概念和原則進(jìn)行歸納、推理和批判。(4)創(chuàng)造力。人類智能具有創(chuàng)造力,能夠產(chǎn)生新的想法、概念和解決方案。(5)情感和意識(shí)。人類智能與情感和意識(shí)密切相關(guān),這使得人們能夠理解和處理復(fù)雜的社會(huì)情境和人際關(guān)系。

如果說人類智能本質(zhì)的前三項(xiàng),機(jī)器在一定程度上可以比人類做得更好,那么機(jī)器有創(chuàng)造力、情感和意識(shí)嗎?人類智能的邊界又在哪里?了解了人類智能的邊界就可以從機(jī)器智能那里得到一些啟發(fā)。人類智能有生物學(xué)的限制,受到大腦結(jié)構(gòu)和功能的限制,比如說人的記憶容量、注意力和認(rèn)知速度都有上限,從記憶這個(gè)角度來說,機(jī)器已經(jīng)超過人類。人類智能受到個(gè)體的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)的局限,沒有足夠的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn),一些問題是難以理解和解決的。人類智能也有認(rèn)知的偏見,當(dāng)前來看,不僅僅人工智能有偏見,其實(shí)人類也是存在偏見的,這會(huì)導(dǎo)致人類在決策、判斷時(shí)出現(xiàn)錯(cuò)誤。人類智能還受到環(huán)境和文化的制約,例如教育資源、社會(huì)規(guī)范等都會(huì)影響個(gè)體的智能發(fā)展。

(二)AI賦能的知識(shí)生產(chǎn)

人工智能的出現(xiàn)使得人類知識(shí)生產(chǎn)的方式和效率發(fā)生了巨大的變化,知識(shí)的生產(chǎn)和學(xué)習(xí)更加高效而且創(chuàng)新的速度更快,智能化的水平更高。實(shí)際上,人工智能賦能的知識(shí)生產(chǎn)可以從六個(gè)方面來認(rèn)識(shí)。一是數(shù)據(jù)挖掘與分析。數(shù)據(jù)不僅僅是代碼0、1和二進(jìn)制的表現(xiàn),人類任何一種表達(dá)或者任何一種行為都是通過數(shù)據(jù)展現(xiàn)出來的,大數(shù)據(jù)和機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)使得人們能夠從海量數(shù)據(jù)中提取有價(jià)值的信息和知識(shí),發(fā)現(xiàn)新的規(guī)律、趨勢(shì)和關(guān)聯(lián),從而提高知識(shí)生產(chǎn)的質(zhì)量和效率。二是模式識(shí)別與預(yù)測(cè)。因?yàn)槿斯ぶ悄芗夹g(shù)幫助人們識(shí)別到復(fù)雜系統(tǒng)中的模式,從而進(jìn)行準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)和決策,在金融、氣象、醫(yī)療等領(lǐng)域,人工智能賦能的模式識(shí)別和預(yù)測(cè)已經(jīng)成為知識(shí)生產(chǎn)的重要手段。三是知識(shí)自動(dòng)化。不同于傳統(tǒng)的工廠生產(chǎn),人工智能技術(shù)可以通過算法和計(jì)算實(shí)現(xiàn)知識(shí)的自動(dòng)化創(chuàng)新,比如在藥物研發(fā)、材料科學(xué)等領(lǐng)域,人工智能技術(shù)可以快速篩選和優(yōu)化候選化合物,從而加速知識(shí)的產(chǎn)生和傳播。四是智能化協(xié)作。人工智能賦能可以實(shí)現(xiàn)人與機(jī)器之間的智能協(xié)作,比如人工智能系統(tǒng)可以幫助研究人員進(jìn)行文獻(xiàn)檢索、數(shù)據(jù)分析、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)等工作,從而提高知識(shí)生產(chǎn)的效率。五是知識(shí)可視化與表達(dá)。人工智能技術(shù)可以幫助人們以更直觀和生動(dòng)的方式表達(dá)知識(shí),如虛擬現(xiàn)實(shí)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)等技術(shù)可以將抽象的知識(shí)轉(zhuǎn)化為可視化的場(chǎng)景,提高知識(shí)的理解和傳播效果。六是個(gè)性化知識(shí)推薦?；谌斯ぶ悄艿闹R(shí)推薦系統(tǒng)為用戶提供個(gè)性化的服務(wù),通過分析用戶的興趣和需求,精準(zhǔn)推送相關(guān)知識(shí)內(nèi)容,為知識(shí)的傳播和消費(fèi)提供便利。

(三)AI賦能教育存在的風(fēng)險(xiǎn)

人工智能賦能下的知識(shí)生產(chǎn)以及人工智能賦能教育,特別是ChatGPT,給教育帶來很多機(jī)遇,但是,人工智能賦能教育依然存在著風(fēng)險(xiǎn)。第一,數(shù)據(jù)隱私和安全的問題。數(shù)據(jù)的泄露可能會(huì)對(duì)學(xué)生帶來傷害。第二,教育資源的不平等。有條件的、有資源地區(qū)的孩子能夠接受更好的教育,可是偏遠(yuǎn)山區(qū)或者沒有經(jīng)濟(jì)能力的孩子,無法支付人工智能賦能教育的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)費(fèi)用。第三,過度依賴人工智能,沒有辦法培養(yǎng)創(chuàng)新性人才或者具有創(chuàng)造力的人才,只會(huì)培養(yǎng)一批惰才。第四,人際交往能力減弱。人工智能把人變成了機(jī)器,但是我們不希望這樣,因?yàn)槿祟愡€必須要有自身的情感,人類是一種群體動(dòng)物,人們希望交流、希望人與人之間互相溝通,這是人類之所以能夠進(jìn)化的一個(gè)非常重要的原因。第五,缺乏情感支持。有時(shí)候教師的一句話或許就能夠改變學(xué)生的未來。此外,還有內(nèi)容質(zhì)量和準(zhǔn)確性問題,人工智能偏見問題,部分教師失業(yè)問題,這是毫不夸張的,人類會(huì)很快迎來這樣一個(gè)變化。為了降低這些風(fēng)險(xiǎn),需要在政策、技術(shù)和教育實(shí)踐等多個(gè)方面努力。

(四)ChatGPT對(duì)“學(xué)習(xí)”和“教育”帶來的思考

在人工智能賦能教育的時(shí)代,如何重新定義學(xué)習(xí)和教育,或者說教育將面對(duì)一個(gè)幾乎完全沒有準(zhǔn)備的未來,有兩個(gè)問題值得深思。如果智能機(jī)器成為史上無所不知的智能大腦,在學(xué)習(xí)知識(shí)方面,人類學(xué)不過機(jī)器,那么人類究竟還需要學(xué)什么?怎么樣學(xué)習(xí)?學(xué)習(xí)的內(nèi)容和方法如何變革,才可以適應(yīng)人機(jī)共融的智能教育,而不僅僅是把機(jī)器當(dāng)成一種工具?既要有人才,也要有“機(jī)才”“器才”,人才和器才結(jié)合就可以創(chuàng)造教育美好的未來。

與此同時(shí),人類可以無限量地生產(chǎn)及使用各類智能機(jī)器人來滿足知識(shí)生產(chǎn)需求,那么作為延續(xù)物種生命、傳承人類自身文明的傳播和知識(shí)“再生產(chǎn)”活動(dòng)的教育,它的價(jià)值和意義又如何體現(xiàn)?這是在推動(dòng)人工智能賦能教育時(shí)一些更深層次的問題。

(五)結(jié)語

人類特有的情感力、想象力、創(chuàng)造力是目前機(jī)器無法展現(xiàn)的“人格魅力”,但是無法保證機(jī)器以后是否也有這樣一種天賦。教育不能簡單停留在傳道授業(yè)解惑的層面,而是要注重培養(yǎng)學(xué)生的情感力、想象力、創(chuàng)造力,因此,教育是一個(gè)緩慢、優(yōu)雅而美妙的過程,人工智能賦能教育不是把人變成機(jī)器,人類要享受其中,要提供有溫度的教育。人工智能賦能教育無論發(fā)展到何等地步,機(jī)器都無法替代師生之間、心靈之間的交流和思想的啟迪,也就是說在人工智能賦能的時(shí)代,師德、師風(fēng)的建設(shè)依然是一個(gè)核心,培養(yǎng)具有創(chuàng)造力、創(chuàng)新能力的學(xué)生,不可或缺的是教師跟學(xué)生面對(duì)面的交流。