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智能化時代的學校教育

2018-09-13 09:58來源﹕中國教育報

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  作者﹕華東師範大學終身教授﹑考試與評價研究院院長 陳玉琨﹔華東師範大學教授﹑教育部中學校長培訓中心副主任 田愛麗

  教育是一個最難被技術撬動的領域。在互聯網改變社會方方面面的時候﹐教育“是這一時代的例外”﹐沒有產生多少令人振奮的變革。傳媒大亨魯伯特‧默多克說﹕“我們的學校是這場科技革命風暴沒能席捲的最後一個領域。”

  然而﹐教育一旦被撬動﹐很可能就是一場翻天覆地的變革。信息化與智能化的結合﹐將不可避免地帶來教學手段﹑教學內容﹑學習方式與教師職能深刻的變革﹐並將從根本上改變全球的教育。

  教學手段變革

  利用技術提高知識學習效益﹑促進個性化學習﹑讓學生學習更為自主的思想一直被改革者所追求著

  在上世紀20年代﹐美國著名的教育心理學家普萊西(S.Pressey)就設計了幾種自動測驗學生智力和知識的機器﹐以便讓學生按照自己的節奏學習﹐並在學習後得到及時反饋。讓普萊西失望的是﹐該機器雖然被發明出來了﹐但是他所期望的“教育產業革命”並沒有出現。從教育技術發展史的角度觀之﹐普萊西的重要貢獻在於﹐和以往的利用電影放映機﹑電視裝置﹑影片及磁帶錄音等視聽教學輔助機器相比﹐他想出了一個讓學生擔任主要角色的機器。

  1958年﹐著名的行為主義心理學家斯金納(B.F.Skinner)在《科學》(Science)上發表了“教學機器”一文﹐他認為﹐要滿足越來越多受教育者的需求﹐僅靠辦更多的學校和訓練更多的教師是不夠的﹐需要發明一臺機器來替代教師或教材的部分功能﹐以便讓教師和學生進行更有成效的交往﹐不讓學生成為學習的被動接受者。基於學生學習的實驗結果﹐他發明了“能為自我教學創造最優條件”的機器﹐以便像“私人導師”一樣支持學生循序漸進地﹑自主地學習。在隨後的歲月中﹐努力設計更為精密的教學機器輔助學生更有效學習的嘗試並沒有停止。

  儘管在上世紀﹐利用教學機器來改善教學的努力並沒有取得理想的效果﹐但是利用技術普及教學﹑提高學習效益﹑讓學生學習更為自主的思想仍被後來者所追求,尤其是如程序教學所倡導的積極反應原則﹑小步子原則﹑即時反饋原則﹑自定步調原則等﹐在今天依然是指導教育信息技術應用的重要理念。

  事實上﹐教育先行者們設想的教學機器在當下已經呼之欲出。2017年受國家863項目支持的高考機器人參加了當年的高考﹐儘管其成績並不非常理想。日本在該領域的研究走在了我們的前面。2015年﹐日本國立信息學研究所研發的一款智能機器人﹐通過了日本多數大學的入學考試﹐測試分數達到511分﹐高於平均分數416分。這一分數已經有80%的機會進入日本411所私立大學和33所國立大學。上海智而仁信息科技研發的“自適應智能診斷系統”﹐基於學科的內在邏輯﹐已經能智能地診斷學生在初中理科領域學習上存在的問題﹐批閱包括計算題﹑證明題在內的所有試卷。

  機器人以其強大的儲存能力以及自我學習能力﹐會成為“不缺角的萬寶全書”﹐在智能診斷的基礎上﹐為學生提供他們最需要的知識﹐成為教師最得力的助手。在知識與技能傳授方面﹐教師祗要成為“組織者”就行﹐而把那些重復﹑煩瑣﹑枯燥的機械式工作交給機器。

  在不遠的將來﹐在因特爾實驗室裡的集知識與技能提供﹑實時智能診斷﹑虛擬實驗與遠程互動等技術於一體的無紙化教室將走出實驗室﹐走進校園﹐逐步成為學校的組成部分﹐助推無紙化校園的實現。

  中國科技大學研發的人形機器人“佳佳”也將走進教室﹐成為小學﹑中學乃至大學的一名助理教師或學生學習的私人助理。

  教師職能變化

  教師有更多的時間從事情感﹑態度﹑價值觀方面的教育以及動作技能領域的教學

  機器人的出現﹐將會極大地改變教師的職能。從知識分類的角度而言﹐認知領域的教學可以交給機器﹐讓教師有更多的時間從事情感﹑態度﹑價值觀領域的教育以及動作技能領域的教學。即使在認知領域﹐機器能夠勝任的大體是“識記”“理解”等低階目標的教學﹐而學生“應用”“分析”“評價”與“創造”等高階認知能力的提昇﹐則仍然需要教師的幫助。

  教書育人是教師的天職。其實﹐這一概念是可以分解的﹐教書是手段﹐育人才是教育的根本。教育是學生智慧的提昇與人格完善相統一的過程。在信息化與智能化的時代﹐把書本知識傳授給學生﹐機器完全可以勝任﹐教師則需要在育人上承擔起自己應有的責任。簡而言之﹐在智能化教育推行的過程中﹐學校可以把“教書”的職能交給機器﹐把“育人”的重任留給教師。教師無疑是受益者﹐當然﹐他們更應當是這場變革的推動者。

  學習方式變革

  自適應學習將成為這一時代學生學習最重要的特點

  智能化教育的最終目的和指向是實現每位學生的自主化和個性化學習。互聯網已經使得學生泛在學習﹑自主學習﹑個性化學習與大規模協作的團隊學習成為可能。學生可以在校學習也可以在家學習﹐可以隨時隨地地學習。在學習私人助理的幫助下﹐根據學科的邏輯與自身學習的認知特點更高效地學習。自適應學習將成為這一時代學生學習最重要的特點。自適應就是根據各門學科自身邏輯﹐為各門學科的概念與原理構築一個“知識空間”﹐這個空間不是平面的﹐而是多維的﹐每個學生的思維方式都不一樣﹐因而﹐他們就有可能通過不同的途徑達成最終學習的目標﹐這一途徑不可能完全相同。在這一意義上﹐自適應就是適應自己最優方式的學習﹐是自主與個性化的學習。

  班級授課制度為一種高效的教學制度﹐在教育史上留下了不可磨滅的功勛﹐但同時它也因難以“因材施教”而廣受詬病﹐“選課制”“學分制”與“走班制”都是試圖解決這一問題而提出的舉措﹐但都未從根本上解決這一問題。

  教學內容變革

  我們在智能化的時代還不能忘了歷史﹑哲學與民族文化的學習

  1859年﹐英國哲學家﹑社會學家斯賓塞提出了一個著名命題﹕“什麼知識最有價值﹖”這引發了教育界關於課程價值的一場討論。斯賓塞認為﹐生活應當是教育價值的核心﹐教育的目的應當圍繞“完滿生活”展開。在社會發展的不同階段﹐為實現“完滿生活”﹐人們需要的知識當然也會發生相應的變化。

  在工業化時代﹐為瞭解放人的體力﹐物理無疑成了最有價值的學科﹔在對新材料的追求中﹐化學也凸顯出了它的作用﹔在人類追求更健康生活的過程時﹐生命科學又成了人們研究的重點。

  在智能化時代﹐作為人工智能核心的“算法”當然會受到人們的重視。為此﹐人們需要改變今天數學教學的重點﹐諸如窮舉﹑優化剪枝﹑蒙特羅拉隨機過程﹑貝葉斯遞歸推理等﹐將會以適合特定年齡階段學生的方式進入課堂。

  近百年來﹐現代科學對人與自然的關係﹑人與社會的關係的研究都取得了豐碩的成果﹐唯獨對人自身的研究還處於啟蒙和初始階段﹐尤其是對人如何學習﹑大腦如何工作等腦科學的研究才剛剛開始﹐對學習規律的揭示更有待深入。人工智能技術旨在讓機器模仿人的認知能力﹐讓機器具備人的聽說讀寫能力。對人自身學習特點的研究越是深入﹐對學習規律揭示得越多﹐對教育規律總結得越多﹐人工智能促進學生學習的可能性就越大。人工智能作為讓機器模擬人類認知能力的技術﹐極大地依賴腦科學的發展﹐相信今後的腦科學不會在中小學課堂缺席。

  當然﹐需要特別強調的是﹐當技術企圖控制人類生活的時候﹐就需要技術倫理教育的干預與政府法律的保護。自2018年3月中旬英國政治諮詢公司“劍橋分析”被曝以不當手段獲取8700萬名“臉書”用戶數據﹐直接導致了歐盟在2018年5月25日出臺《通用數據保護條例》﹐這個號稱史上最嚴的數據保護法案﹐將使得過去人們習以為常的隱私侵權做法不再合法。

  如今﹐我國一些技術公司堂而皇之地將“臉部識別”與“情緒識別”引入課堂﹐用於師生教與學的監控﹐在這一過程中﹐如果沒有技術倫理教育的干預與政府法律的保護﹐輕則嚴重挫傷師生的尊嚴﹐重則導致社會混亂。人臉識別祗有在公安部門的監管下﹐才能進行﹔“情緒識別”祗有在徵得教師與學生同意﹐且祗能在用於教師與學生自我改進的活動時﹐才是合理與合法的。所謂“合理”就是合乎科學研究倫理﹐所謂“合法”就是合乎國家法律。

  希臘社會黨國際主席﹑希臘前總理帕潘德里歐在一篇題為《世界在十字路口﹐有人卻要建圍牆》的文章中指出﹕“今天﹐我們被要求──這種要求比人類歷史上的任何要求都要嚴厲──思考如何使用這些新發現的能力﹐而且這不是一個技術問題。這個問題沒法通過一個數學方程式﹑一個算法或一個新的應用來解決。它是一個深層的政治問題﹐是一個道德問題﹐而且直指我所認為的社會主義理想的核心。”

  著名的阿西莫夫關於機器人三大定律強調﹕

  第零定律﹕機器人必須保護人類的整體利益不受傷害。

  第一定律﹕在不違反第零定律的前提下﹐機器人不得傷害人類﹐或看到人類受到傷害而袖手旁觀。

  第二定律﹕在不違反第零定律和第一定律的前提下﹐機器人必須絕對服從人類給予的任何命令。

  第三定律﹕在不違反第零定律﹑第一定律和第二定律的前提下﹐機器人必須盡力保護自己的生存。

  然而﹐“臉書”與“劍橋分析”的行為告訴我們﹐阿西莫夫的三定律並不會自動實現﹐為此﹐我們在中小學開展人工智能教育的時候就要同步開展人工智能倫理教育﹐並呼籲政府加快人工智能研究與應用的立法﹐以促進人工智能教育與人工智能運用的健康發展。

  尤其值得深入思考的是﹐在當前人們特別重視科學﹑技術﹑工程和數學教育(STEM)的時候﹐歐美又有人強調歷史與哲學課程(HPH)的重要性。一個不懂思考與反思的民族必定是前行不遠的民族。由此﹐我們在智能化的時代還不能忘了歷史﹑哲學與民族文化的學習。

  此外﹐人工智能的出現也將會在很大程度上改變教師培養與培訓方式。比如﹐微格教學一直被認為是一種培養師範生與初任教師的有用方式﹐然而﹐在實踐中卻未能真正得到推行。其原因就在於﹐它一直依靠錄像回放與人工點評分析等技術﹐成本高昂。藉助於人工智能對教學流程的自動分析﹑抓取﹑比較與匹配將有可能極大提高教師培養與培訓的效率﹐受到教師的歡迎。

[責編﹕秦超]

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