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人工智能时代的基础教育目标定位

作者:西南大学
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来源:西南大学

来源:《当代教育科学》2019年第1期 作者:梁艳茹

摘要:人工智能时代正在到来或已经到来。人工智能对社会职业及其人才日益产生的影响,进而引发了基础教育目标定位的变化,特别是指向个体发展方向的目标要求中,更加需要复合素质发展,更加突出信息化素养、自控能力、选择能力和创造能力,学习能力将比以往任何时代都更加凸显。要实现新目标要求,基础教育课程中要融入人工智能内容,强化课程综合化和选择性;基础教育教学要以智慧学习为基础,建设智慧的课堂教学文化;基础教育评价要建设教育大数据库,实现智能化可视化的评价。

关键词:人工智能;基础教育;基础教育目标

当前,人工智能时代正在到来或者已经到来,人工智能作为一个新的时代产物,对我们的生产生活产生了重大影响,也必然对我们的教育产生深刻影响。基础教育作为个体成长发展的重要教育阶段和国民教育体系的重要组成部分,在人工智能的背景下,其目标定位有着新的内涵发展。

一、人工智能对职业及职业人才的影响

(一)作为时代的人工智能引发社会职业更迭

人工智能时代一些简单的重复性的体脑劳动将会被机器人取代,一些职业将会消失。世界银行的《2016世界发展报告》显示,中国目前有55%—77%的就业岗位将会因技术水平较低而被自动化技术或人工智能取代,而印度劳动力市场上43%—69%比例的就业岗位被技术替代,经合组织(OECD)国家的就业岗位被自动化技术或人工智能取代的比例则在57%左右。智能机器人将会取代人类而完成一些标准化、规范化的工作,那就是说有一些常规性、标准化、简单重复性的工作将不再需要人类亲自操作,也就意味着不再需要我们的标准化思维、循规蹈矩的能力,而是需要我们的超越常规和标准的创造性能力。有些行业和专业的边界将会模糊,很难说属于哪个专业,可能同时会需要多方面的知识与能力去解决问题,解决问题的综合素养需要加强。来自德国的研究显示[1]:预计到2025年,“工业4.0”下的智能化发展趋势将会催生43万个新的工作岗位,但同时也将会有6万个工作岗位会被智能化系统取代,而且将会有超过49万个传统工作岗位消失。传统纯手工性的低复杂任务的职业将会减少,而那些与IT相关的高度复杂任务的职业将会增加。今天很多的职业在未来不存在了,那么学生今天在基础教育中所学习的那些为未来职业做准备的东西是否要更新?到底什么东西具有永恒的价值?基础教育到底应该为学生提供什么?这些问题都需要加强深入研究并给与明确的回答。

(二)作为技术的人工智能引发职业人才素质需求变化

人工智能是一种技术,也推动了职业岗位中的技术变化,进而引发从事职业的人才素质需求变化。“人工智能是用人工的方法在机器上实现的智能,或者说就是人们使用机器模拟人类和其它生物的自然智能,包括感知能力、记忆和思维能力、行为能力、语言能力。”[2]人工智能到底需要未来职业人才具备什么样的素质呢?“人工智能(AI)技术的飞速发展与广泛应用,对公民素质提出了新的要求,编程能力、计算思维及对智能化社会的深度认知,成为人工智能时代学生信息素养内涵的重要内容。”[3]比如在职业岗位中对综合性工作任务的察觉能力、信息技术方面的知识、开发软件的能力、能根据需求变化调整生产计划和独立决策的能力、通过互联网和知识论坛等手段获取知识的能力等等,这些是人工智能技术驱动下的职业岗位人才应具备的素质能力。另外,技术的发展总是有一定的两面性,它给人类社会带来了便捷,更加强调人的理性能力和理性生活的重要性,但是却容易忽视意志、欲望、情感等非理性因素在人类生活与认知上的重要作用。所以,一定程度上说,人工智能作为一种技术的发展更加需要我们强化未来人才的情感意志等非理性素质。

(三)作为学科的人工智能推动了职业人才成长方式的变化

人工智能作为一种新型学科,是一种智能科学,一种自然科学和社会科学的交叉学科,以思维和智能作为核心,甚至是认知科学的智力内核。其也可以说是一种综合性学科,涉及哲学、生理学、心理学、认知科学、计算机科学、数学等科学领域,对人类的认知产生重大影响。人工智能的研究推动了我们对职业人才成长方式的认识。“人工智能技术改变了人的实践方式,机器人学、专家系统等技术代替了人的体力劳动和部分的脑力劳动,使人的实践变得‘自动化’与‘智能化’,而人获得这些直接经验的来源与途径也从而被改变。以前,人类获得直接经验主要是在实践过程中的身体力行与感官的感受,人工智能使人部分地从实践的操作者成为了设计者、观察者与总结者。”[4]此时,职业人才个体的直接经验认知更多的是间接或旁观者身份的观察,不再是传统的亲历性认知。在间接经验的认知上,人工智能能够提供更多的不需要职业人才亲自尝试或体验的平台,但是更加呼唤职业人才的理性能力。也可以说,人工智能能够辅助教师,或者具有一定的教育功能,帮助学生学习。我们没有必要记忆和掌握大量的知识,机器会帮助我们提取使用知识,那就是说我们应该掌握如何获取创造知识的知识或能力才是重要的。

二、人工智能时代的基础教育目标新定位

目标是一个庞大的体系,下文将从宏观、中观、微观三个层面来分析人工智能时代对基础教育目标所提出的具体新要求。

(一)基础教育整体的发展目标定位:智能化、数字化和学习化

基础教育作为一种奠基工程意义的教育,在人工智能时代下其整体的发展目标定位朝着智能化、数字化和学习化转型。首先,基础教育作为一种智能化教育,利用人工智能技术和设备,采集与学生学习活动或发展相关的数据,能够更好地了解学生学习的特点和过程,进而利用搜集的数据实时调整教学内容和教学方法。这就意味着基础教育本身是一种比较智能的教育,而不再是死板的教育。当前国内外基础教育正在积极推进智慧校园的建设。其次,基础教育作为一种数字化教育,充分利用人工智能中的计算思维和数据思维,推动数字化教育资源。第三,基础教育作为一种学习化教育,增加学习机会,人工智能的发展使得学习更加便捷,利用物联网和智能学习机器,随时随地可以展开学习。“这是人工智能时代学校最根本的变化,学校不再是为未来职业做准备,而是真正为人的终身学习、终身发展而准备。”[5]面对机器取代人的生活形态,“在机器时代,教育的目的是保持人性,特别是保持人区别于机器的、人之为人的特性。在未来,人类胜于机器、优于机器且不可被机器取代的东西,就是人类所具有的直觉、同情心、好奇心、求知欲、想象力、洞察力、创造力、情感处理能力、社交能力等天赋本能和特质,这是人工智能时代人类存在的价值之所在。”[6]

(二)基础教育阶段学生的群体发展目标方向:智慧性与多样化

面对人工智能,以群体特征样态来呈现的基础教育阶段学生的群体发展目标将会突出以下几个方面的新特征。一是基础教育阶段学生的智慧性特征。换句话说,人工智能背景下的未来基础教育阶段学生是智慧性的学生,这是全体基础教育阶段学生所具备的特征之一。基础教育要发展学习者的学习智慧,以培养智慧性的人才为目标。“智能教育应将促进个体理解与智力发展作为核心价值主张,培养具有计算思维、工程思维、人工智能思维等关键性思维的智能人才,构建包括人工智能核心概念与思想、技术方法与技术实践的智能教育本体知识。”[7]二是基础教育阶段学生的多样化特征,这个群体的人不应再是一个“模样”,而是有多个“模样”的,这个群体里的每一个都是不一样的自我。追新求异是基础教育阶段学生群体中应有的一种心理和品质,特别在意自我,会用不同的行动、语言和思维等品质来展示与众不同的自己。

(三)基础教育阶段学生的个体发展目标方向:突出信息化素养的复合型素质

在人工智能时代,在坚持德智体美劳全面发展的基础上,基础教育微观目标应进一步突出一些新的内涵。比如有观点认为,“情感能力、信息能力、创新能力将成为人类最核心的能力。”[8]也有的观点主张,“人工智能时代应该重点培养好学生的终身学习素养、计算思维素养、设计思维素养和交互思维素养。”[9]本文认为,以下几个方面将是人工智能时代基础教育微观目标的新方向。

首先,更加需要复合素质发展。人工智能时代将更为需要复合素质的人才,比如同时需要良好的数理逻辑能力、软件程序编制能力和良好的工作态度。今后将会有大量的交叉学科,如物理学与计算机学科的交叉,人脑科学与计算机科学的交叉等。

其次,更加突出信息化素养。人工智能技术将会得到飞速发展和广泛应用,对未来工作者的素质提出了新的要求,诸如编程能力、计算思维及对智能化社会的深度认知等等,这些信息化素养成为人工智能时代学生发展的重要内容。比如,美国为应对人工智能时代的到来,就将信息、媒介和技术技能作为基础教育“21世纪技能”的技术基础。

再次,自控能力、选择能力、创造能力显得格外重要。人工智能的发展要求未来的工作者具备自我控制能力,自我控制能力是基础教育阶段学生发展的一个重要目标,基础教育阶段学生的学习是一个自主的过程,学生能够自主制定自己的学习目标和计划,能够自主控制自己的学习方向、内容和过程,去标准化、选择化、个性化和定制化成为人工智能时代的学习特征,这迫切需要学生拥有合理的高度的自主控制能力。“从人工智能时代的发展趋势来看,重要的不是学习人工智能的知识,因为人工智能时代有一个非常重要的特点就是知识和技术的更新速度特别快,因此即便你今天学了知识,可能还没有离开学校就已经过时了。从技术发展和教育发展的规律来看,教育的发展滞后于技术的发展。”[10]熊丙奇提示,人工智能时代中小学生应该掌握的最核心的能力是独立思考、创新意识和创造能力。“人工智能环境下未来教育是要培养学生创造知识和破坏知识的能力。”[11]人工智能的发展不需要我们将人类社会所创造的所有知识装进自己的大脑里,而需要我们学会质疑破坏知识,进而能够创造出新的知识。

第四,学习能力将比以往任何时代都更加凸显。如美国《国家人工智能研发战略规划》(The National Artificial Intelligence Research and Development Strategic Plan)明确提出要促进社会成员终身学习能力的提升。[12]人工智能时代,学生学习的主要目的之一是获得和发展分析思辨能力、实践能力、合作交流能力等一系列智能机器所无法具备的核心素养和能力,树立终身学习的意识,而不是局限在通过记忆来获取结论性知识。像机械识记、简单复述和重复再现等这样的初级信息加工任务将会更多地被智能机器替代,其实这意味着低阶认知能力的重要性将会下降,而像那些问题识别、逻辑推理、理解加工、深度思考和自我意义建构等一些高阶认知能力的重要性将会强化。

最后,基于技术应用的技术伦理素养将成为基础教育阶段学生的一个基本素质。人工智能发展带给未来基础教育的一项重要任务就是要强化道德和情感教育,因为人工智能的发展更需要我们用道德和情感去避免机器被人利用或避免被机器消解人的伦理价值,避免人工智能技术成为控制和奴役人类的工具,避免人类的伦理道德价值被扭曲。人工智能成为人们进行知识记忆的外存工具和思维的助手,所以传统教育中学生简单摄取和储存知识以便获取谋生技能的目标不再重要,而面对丰富信息和多元价值的批判选择思维能力、寻求协作实现资源整合的能力和面对无生命的机器替代人保持并强化自己的爱心情感等方面是学生发展的目标。

三、人工智能时代的基础教育目标实现策略

面对人工智能给基础教育提出的新目标要求,基础教育该何去何从?

(一)基础教育课程:融入人工智能内容,强化课程综合化和选择性

课程是实现人才培养目标的重要载体,人工智能时代的基础教育目标实现首先需要构筑好课程。一方面,应在现有的课程体系中增设人工智能课程,强化数字化教育内容,促进基础教育阶段学生的逻辑思维和数字化能力;或者在现有的课程中融入相应的人工智能内容。比如日本为应对人工智能及机器人普及时代的到来,在基础教育中将把编程教育纳入各学科教学,各学科尝试在体验式学习指导过程中培养基础教育阶段学生的“编程思维”。目前我国也有一些学校和机构在积极探索通过课程建设来有效实现人工智能教育。比如中国人民大学附属中学在课程建设方面增加深度学习、无人驾驶等内容,而这些内容都是结合具体的案例或者项目来开展;比如信息技术组的教师和语文教师合作开设了自然语言处理课程,和数学教师合作开设数学建模课程等,还有AI+STEM融合的课程,像智能水生态系统设计有物理、化学、生物等多个学科的教师参与一起设计。

另一方面,需要构建综合化和选择性的智慧教育课程体系。在基础教育阶段应积极推进STEAM教育,基础教育学校应该加强科学、技术、工程、艺术以及数学这五个学科领域的融合,推动学生能够综合运用各个学科知识,培养学生跨学科思维,能够创造性地解决现实中的各种问题,加强不同学科之间的联系,实现复合型人才培养。比如北京智教未来科技有限公司是一家集人工智能课程体系开发、人工智能实验室建设及人工智能课程师资培训等多项业务于一体的高新技术企业。该公司开发了面向基础教育的智教未来课程体系,该体系分为基于知识的理论类课程、基于创新的设计类课程、基于应用的拓展类课程、基于逻辑的编程类课程和基于问题的实践类课程。该公司开发的面向基础教育的智教未来课程体系,为我们中小学应对人工智能而构建综合化和选择性的智慧教育课程体系提供了重要的思路。

(二)基础教育教学:以智慧学习为基础,建设智慧的课堂教学文化

教学是实现人才培养目标的基本途径,人工智能时代的基础教育目标实现需要教学以智慧学习为基础,建设智慧的课堂教学文化。首先,从技术角度看,人工智能带给基础教育学校的一个重要影响是学习环境和学习方式的变化,智慧学习正在形成。学决定着教,这就意味着人工智能时代的基础教育目标的实现需要教学必须以智慧学习为基础。智慧学习是对传统学习的超越,学生的学习是一个利用多媒体、互联网、智能技术和设备等手段来建构信息的过程。智慧学习具体涉及智慧学习环境、智慧学习空间、智慧学习平台、智慧学习资源等方面。就智慧学习环境而言,它“是一种能感知学习情景、识别学习者特征、提供合适的学习资源与便利的互动工具、自动记录学习过程和评测学习成果,以促进学习者有效学习的学习场所或活动空间。智慧学习环境是普通数字化学习环境的高端形态,是教育技术发展的必然结果”。[13]

其次,课堂作为教学的主渠道,人工智能时代的基础教育目标的实现需要建设智慧的课堂教学文化。智慧的课堂教学文化建设可以从以下几个方面努力。确立智慧为本质的课堂教学观,课堂教学的本质是开发学生的智慧;建设充满智慧技术的课堂教学环境,能够为学生的学习提供便捷的数字化设备,利用信息技术创设富有智慧的课堂教学环境;建立智慧课堂教学制度,将教学决策制度数据化,以信息技术平台为支撑,基于动态学习数据的分析,对学生学习全过程深度把握,使得教学决策从过去依赖于教师的教学经验转向依赖于教学中的客观数据,形成基于数据进行决策的教学制度;形成智慧的课堂教学行为,如在课堂教学中开展任务为中心的学习、问题为中心的学习、项目为中心的学习、产品为中心的学习等活动。

(三)基础教育评价:建设教育大数据库,实现智能化可视化的评价

教育评价一方面是衡量人才培养目标实现的手段,同时也是人才培养目标实现的指挥棒。因此,人工智能时代的基础教育目标实现需要建设教育大数据库,实现智能化可视化的评价。一方面要运用好人工智能技术,建立学生发展数据库,基于数据开展学生学业质量评价。通过数据搜集和监测,不仅仅关注学生的学业成绩,还要监测学生的学习过程、学习生活状态,关注学生的变化历程,做出全方位的诊断和评价。运用可视化的图表、报告等形式描述呈现学生的发展变化过程,不能再用一个数字符号标签学生的发展结果,而要用信息量大的可视化数据库来呈现学生的综合发展。目前已有学校尝试运用人工智能技术建设“智能化课堂教学评价系统”,在课堂教学组织管理评价、学习知识的定性评价和适时评价信息引导教学进程等方面发挥了积极作用。另一方面,对于建设教育大数据库开展智能化可视化的评价机制,需要教师具备一定的教育教学评价素养,特别是教师的解读数据能力、运用数据分析学生发展状况的能力、运用大数据表达学生发展状况的能力,超越传统的一张试卷一个分数的评价能力。

参考文献:

[1]Industry 4.0 and the Consequences for Labour Market and Economy: Scenario Calculations in Line with the BIBB-IAB Qualifications and Occupational Field Projection[R]. Germany: Federal Institute for Vocational Education and Training-BIBB, The Institute of Economic Structures Research-GWS, Institute for Employment Research-IAB,2015.

[2]贾积有.人工智能赋能教育与学习[J].远程教育杂志,2018(1).

[3]陈凯泉,何瑶,仲国强.人工智能视域下的信息素养内涵转型及AI教育目标定位——兼论基础教育阶段AI课程与教学实施路径[J].远程教育杂志,2018(1).

[4]杜森.人工智能与人的认知问题研究[J].长沙理工大学学报(社会科学版),2016(3).

[5]李政涛.人工智能时代:教育的“变与不变”[N].人民政协报,2017-11-1.

[6]陈晓珊.人工智能时代重新反思教育的本质[J].现代教育技术,2018(1).

[7]张进宝,姬凌岩.是“智能化教育”还是“促进智能发展的教育”——AI时代智能教育的内涵分析与目标定位[J].现代远程教育研究,2018(2).

[8]王竹立.技术是如何改变教育的?——兼论人工智能对教育的影响[J].电化教育研究,2018(4).

[9]汪瑞琳.人工智能时代需要培养学生怎样能力[N].中国教育报,2018-05-18.

[10]韩天琪.人工智能课程进中小学:重在培养思维方式[N].中国科学报,2017-09-18.

[11]蒲戈光.教育的银弹:人工智能环境下未来教育的有效手段[J].华东师范大学学报(教育科学版),2017(4).

[12]National Science and Technology Council. The National Artificial Intelligence Research and Development Strategic Plan. https://www.nitrd.gov/news/national_ai_rd_strategic_plan.aspx

[13]黄荣怀,杨俊锋,胡永斌.从数字学习环境到智慧学习环境——学习环境的变革与趋势[J].开放教育研究,2012(1).

责任编辑:李威

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