人工智能时代的教育变革：超学科、重思维、智能化

钱旭红
 

    ◎摘  要  为适应人工智能时代变革与未来社会发展需求，大学教育的革新之路在于超学科、重思维、智能化。以超学科打破学科专业壁垒，突破知识和学科的界限，开展未来大学形态的前瞻性探索；以重思维体现思维导向，用全面而多样的思维能力超越知识无限的人工智能；以智能化携手并驾驭人工智能，将智能教育体现在学、教、评、治等各方面。未来将出现以“超限”教育为特色优势的大学，用“最大的原则性＋最大的灵活性”培养人才、推动创新。

    ◎关键词  教育变革；超限；超学科；重思维；智能化

    人工智能的迅猛发展给人类社会带来巨大机遇和挑战，使人们高度关注传统教育方式在人工智能时代的变革。人工智能拥有海量数据，具有跨模态、跨学科、跨行业等特点。借助人工智能，我们可以实现大规模个性化的因材施教，让每个人的学习实现融会贯通、触类旁通。但我们如果过度信赖、盲目使用人工智能，放弃自己的独立判断乃至决策权，则将沦为“工具的工具”“机器的仆役”。那么，面对人工智能，教育应该如何变革？我们应该怎样培养人，以适应人工智能无处不在的发展环境，让人类在人工智能时代保有生活的价值？我们应该培养什么样的人，使其能与人工智能携手，或驾驭人工智能，为人类文明发展作出更大贡献？

    早在40年前，钱学森就曾指出，人工智能底层逻辑是思维科学。近期，《自然》杂志刊文指出，从脑科学或人工智能的研究角度，人类大脑负责语言文字的区域与思维的区域并不相同，也就是说，语言主要是用于交流的工具，而不是思考的工具。这就提醒我们，驾驭人工智能，思维非常重要。人工智能在知识层面会远超人类，而人类则需要发展思维来驾驭人工智能。因此，传统的教育方式在人工智能时代必须变革，创新之路在于超学科、重思维、智能化。

超学科——打破学科专业壁垒

    人文与科学互为手性镜像，如同左手右手、左脚右脚、左眼右眼、左耳右耳、左脑右脑等一样，相互对称、相互补充、互成一体、不可分割，是人的一体二象。对理工人才而言，艺术训练能够提高想象力、专注力、组织力和成长性；对人文人才而言，形式逻辑训练能够提高执行力、操作能力、反省能力和严谨性。只有将人文与科学的知识、素养、思维相融合，才能保证每个人自由而全面的发展。

    创新源于科学与艺术的对话和碰撞。古往今来，将人文与科学融为一体而成为英杰者不胜枚举，如声光、机械、哲学俱佳的墨子，解剖、美术、机械、建筑、数学俱佳的达·芬奇，小提琴、物理俱佳的爱因斯坦，美术、物理俱佳的李政道，音乐、地学俱佳的李四光，音乐、航天、物理俱佳的钱学森，两次获得诺贝尔化学奖且精通老子哲学的夏普莱斯等。从这些名家的身上，我们能感受到，人文如同科学一样重要，两者的融合才能给人以全方位的滋养。

    跨越学科、跨越专业是学术、科学、技术、艺术、产业等创新创造的基础，这一趋势在现当代越来越突出。查理·芒格认为，人类当前的学科划分方式，是从每个学科的独特角度切入了解整个世界，如同无数盲人在摸象，摸索“知识之象”的腿、脚、鼻、耳、肚、眼等组成部分，即数学、物理学、语言学、历史学、生物学、化学、地质学、地理学等。当人们通识性地掌握了众多学科的核心内容，特别是重要学科的重要理论，并为自己所用时，就能了解和把握真实的世界。他同时指出，很多一流的专家学者只能在自身狭窄的研究领域内做到相对客观，一旦离开自身研究领域，就开始变得主观、教条、僵化，甚至失去了自我学习的能力，这对解决实际问题造成了障碍。所以，要提倡学习所有学科中真正重要的理论，并在此基础上形成真正的智慧。

    当前，高校的人才培养必须注重融会贯通、突破知识和学科的界限。要尝试打破学科专业之间的壁垒，深化学科交叉融合，创新学科组织模式，探索形成适应新技术、新产业、新业态、新模式的人才培养方式。打造高水平交叉学科研究生培养平台，不断推动交叉学科优势转化为育人优势。加大与企业、研发机构联合建设培养平台、联合培养高端人才的推进力度，联合科技领军企业拟定项目清单，试点设立项目制招生和培养单元，打破按一级学科设置招生培养的限制，在校企科研攻关中更新课程体系，创新育人模式，建立敏捷响应市场需求的人才培养机制。聚焦未来5—10年，甚至更长远的前沿科技、产业发展方向和经济社会发展需求，实施超学科项目化育人，打破学制限制、专业限制、学分认定限制、学位授予限制，开展未来大学形态的前瞻性探索。

    人工智能的发展为文、理、艺、工的交叉融合、超学科融通提供了新的可能。人工智能源自信息学科，但其本身及影响早已超越原初的学科属性，为全面地培养人才提供了前所未有的超级工具和平台。人类携手人工智能，正在多个领域取得颠覆性、创造性的进展。例如，人工智能有力推动了物理、化学、生物、材料等科学研究及实验探索，主导实现高效的软件编程，人工智能还能够带来超现实的文化旅游体验，形体艺术等也能通过人工智能联想达到更高境界。在人工智能游戏中，人的欲望、情绪、特征可以得到更充分地表达和投射，人们可以依此进行超现实社会模拟及数据采集，使得人文社会科学虚拟实验室成为可能，让社会的有效治理更加智能。

重思维——知识传授必须坚持思维导向

    培养一代又一代德智体美劳全面发展的社会主义建设者和接班人，培养一代又一代在社会主义现代化建设中可堪大用、能担重任的栋梁之才，要以“每个人的自由而全面的发展”为目标，以思维能力提升为牵引，把拥有健全的思维作为培养卓越人才的突破口。健全思维是走向卓越的基础，其中，形象思维、逻辑思维、批判性思维与创造性思维至关重要，这四种思维单元能组成无数思维体系。

    在人才培养的过程中，同样的知识可以不同的方式呈现在受教育者面前。知识点之间的关系绝大多数不是线性的，不少是立体树状的，更多是多维网状的。知识点之间不一定有绝对的先后关系；前面内容看不懂，可以跳过，并不一定会影响后面所学；学会了后面的，有时更容易看懂先前的。知识传授仅仅是工具，核心是通过知识传授而达到思维训练的效果。本文认为，知识与教育的关系至少有三种：第一种是最普通的“唯知识”教育；第二种是“知识树”教育，这是一种较好的教育模式，基于对知识进行系统梳理的、内容清晰的教案，传授思维性的、由关键知识点形成的知识框架树；第三种是“思维模式”教育，这是最值得推广和落实的、面向未来的思维导向的教育。“思维模式”教育，即“超越知识点的思维教育”，这种教育基于“思维导图”和体现知识多维网状结构的教学内容，讲述人类在该学科、专业或领域的发展史上若干重大事件、重要人物、重要思维方法和重大转折的特点以及颠覆性情景故事，并将这些关键知识点与若干思维模式、框架、体系变化的时间线连接起来，启发学生熟悉和掌握人类思维变化，形成知识网络结构中的形象思维、逻辑思维、批判性思维与创造性思维，培养学生的兴趣、好奇心和想象力。

    人工智能时代，在知识点的掌握与简单劳动等方面，人类比不上人工智能；而思维的多样性、复杂性、跳跃性和创新性则主要依靠人类自身去完成，人要用全面而多样的思维能力超越知识无限的人工智能。

    人类的思维方式和思维体系有许许多多，那么哪些思维能够促使我们举一反三、触类旁通来面对人工智能的挑战呢？本文认为，量子思维和老子思想可以给我们带来启示：量子学说从一诞生就给人类社会带来了许多剧烈的变化。过去的100年，它几乎颠覆了自然科学技术与工程，未来的100年，它很可能颠覆更多领域，而且量子科学加速后的量子计算将会使人工智能走向更高的水平。从西方通识教材《艺术：让人成为人》到《物理学之道》，再到李约瑟的《中国科学技术史》，老子思想跨越人文与理工，被许多量子论和人工智能研究者所尊重。老子思想告诉我们，脱离或者违反自然的人，不可能获得幸福。我们要保持对人工智能的谨慎，因为它不是自然的“人”。我们发展人工智能是为了解放人类，而不是替换人类。将来，人类需要用思维和智慧驾驭人工智能。人工智能可以接替人类从事生存型的劳作，人类则拥有充足的时间去思考、休闲、创作和探险。人工智能可能成为物质和精神产品的生产者、提供者，人类则幸福地成为享受者、评价者和引领者。

智能化——携手并驾驭人工智能

    我们不能固执地与人工智能对立，不能不愿接受、心生恐惧，拒绝与人工智能携手，更不能片面强调自身和本专业、本行业的特殊性、保守性。我们同样不能滥用人工智能，不能以增进福祉或促进学习为理由，肆意侵犯个人的隐私空间，不能用人机交互去替代必不可少的、有温度的人与人之间的交互与关爱，更不能不标注、不申明地过度使用人工智能，以防止不自觉中养成思维懒惰。

    我们需要与人工智能共进化，但要防止人工智能把人们带入歧途深渊。需要警醒的是，人工智能会撒谎、欺骗，会对人类进行负面模仿。随着技术发展，人工智能的逻辑推理能力会越来越高，其潜在的欺骗能力也会越来越强。我们要超前应对人工智能带来的挑战，杜绝人工智能引发的伦理问题。

    人类必须携手人工智能，进而驾驭人工智能。人是自然的一部分，在自然中经受了亿万年的选择与进化，人工智能就像人类创造的智能体，尽管其在某些技能方面可能胜过人类，但人工智能的发展不能超越运行了亿万年的自然规则、社会规则。人们要保有生涯的成功和生活的价值，就必须驾驭人工智能，为其定“规矩”、定“生涯”、定“使命”。

    人工智能的出现，在一定程度上揭示出人类学习即将进入超级学习阶段，新的教育逻辑横空出世：从掌握知识转向掌握思维，从视学习为工具转到视学习为价值，从塑造具体的人跨向创造每个人独特的感受，超越传统学习和感知的局限。

    智能教育可以体现在学、教、评、治的方方面面：一是智能学习，借助人工智能让学习从模式化、标准化走向大规模的多样性、个性化。发展自适应技术，多样而全面地评估和诊断学习者的脑智和学习模型，测量每个人的最近发展区以指导精准教学实践。建立学、问、答的大模型，拓展智能个性化答疑，推荐个性化的导学策略。二是智能教学，使学生从被动接受走向主动探究。打破实体课堂模式，突破时空界限，创建虚拟与现实融通无边界的多元课堂教学和智能课堂教学。建立课堂观察、分析与评价的智能视角和智能课堂评价。基于课堂多模态数据，形成可持续改进的方案。三是智能评价，服务于学生个性化成长，围绕核心素养，推行多模态数据的、心理学测量模型与数据科学深度融合的智能化教育测评。四是智能治理，围绕服务人自由而全面发展的全过程，建立智能教育伦理评估与治理机制，开展社会实验，发现潜在风险并形成应对方案；制定发展公平和安全的智能教育政策、标准。针对孤独、自闭或者伤残人群，发展具有人性光辉的智能特殊教育。

“超限”——未来人才与未来大学

    当前，人工智能、合成生物学、宇航科技、纳米科技、大脑认知等领域快速进步带来了人类社会的巨大变化，新的产业行业形态即将或已经开始涌现，跨学科超学科、跨专业超专业成为主流，因此，我们有理由去呼唤未来社会及产业行业所需要的未来人才。如，就工业而言，从低到高的工业的形态可以划分为1.0的蒸汽时代、2.0的电气时代、3.0的电子时代（信息时代）、4.0的智能时代（信息物质融合）。社会与产业行业的发展对人才提出更高要求，4.0的智能时代需要的是灵魂和思想能影响其他人的智慧者，可以称之为4.0人才。因此，思维训练和精神升华就尤为重要。对于人才培养的目标而言，在人工智能时代，我们培养的人才需要跳出只掌握知识点或某种生存技能的局限，真正成长为具有灵魂和思想的4.0人才。

    满足上述培养目标，需要大学的升级和变革。笔者基于从事大学校级管理近30年的经验和感悟，对古今中外大学进行了比较：早期以文理学院为代表的经典教学型大学，即经院模式，可称为大学1.0；后来出现的科研和教学融合的大学，即洪堡模式，可称为大学2.0；在美国率先出现的科研领先、教学突出、服务社会的大学，可称为大学3.0；随着多学科、跨学科融合，超学科的出现，人工智能与大数据、合成生物学、纳米科技、人脑与认知科学的快速发展，未来会出现以“超限”教育为特色优势的大学，可称为大学4.0。所谓“超限”是指超越局限、界限和极限，超越离散知识点、单一思维模式、单一思维体系，用“最大的原则性＋最大的灵活性”培养人才、推动创新。

    【作者：中国工程院院士、华东师范大学校长】

    （原载2024年第15/16期《中国高等教育》杂志）

责任编辑：黄  蔚  王弘扬

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