從知識(shí)本位教育邁向能力本位教育

吳飛

人工智能與人類(lèi)發(fā)展歷史上出現(xiàn)的蒸汽機(jī)、電力、計(jì)算機(jī)、半導(dǎo)體和互聯(lián)網(wǎng)等一樣，都具有普遍適用性、動(dòng)態(tài)演進(jìn)性和創(chuàng)新互補(bǔ)性等特點(diǎn)，正推動(dòng)人類(lèi)社會(huì)步入智能時(shí)代。本文在介紹人工智能復(fù)雜性和綜合性特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，指出人工智能給教育帶來(lái)的挑戰(zhàn)，結(jié)合浙江大學(xué)近日發(fā)布的《大學(xué)生人工智能素養(yǎng)紅皮書(shū)》，對(duì)人工智能時(shí)代大學(xué)生應(yīng)具備的體系化知識(shí)、構(gòu)建式能力、創(chuàng)造性?xún)r(jià)值和人本型倫理等人工智能素養(yǎng)進(jìn)行闡釋?zhuān)瑫r(shí)對(duì)人工智能素養(yǎng)培養(yǎng)進(jìn)行思考。

深刻理解人工智能的復(fù)雜性和綜合性

1987年諾貝爾經(jīng)濟(jì)學(xué)獎(jiǎng)獲得者、美國(guó)經(jīng)濟(jì)學(xué)家羅伯特·默頓·索洛研究表明：國(guó)民經(jīng)濟(jì)最終會(huì)達(dá)到這樣一種發(fā)展階段（穩(wěn)態(tài)），在那個(gè)階段以后，經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)將取決于技術(shù)的進(jìn)步。也就是說(shuō)，技術(shù)進(jìn)步是經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的引擎。

雖然技術(shù)進(jìn)步是經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的源泉，但是長(zhǎng)期的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)是由少數(shù)幾種關(guān)鍵技術(shù)所推動(dòng)的，經(jīng)濟(jì)學(xué)家稱(chēng)之為“通用目的技術(shù)”（General Purpose Technologies，簡(jiǎn)稱(chēng)GPTs）。“通用目的技術(shù)”是最核心創(chuàng)新要素，但不是完整的最終解決方案。比如瓦特在1785年改良了蒸汽機(jī)，但直至其之后近百年，當(dāng)蒸汽機(jī)與紡織、交通和冶金等工業(yè)緊密結(jié)合，使得機(jī)械動(dòng)力迅速取代了人力、風(fēng)力、水力和畜力，蒸汽機(jī)對(duì)勞動(dòng)生產(chǎn)率的貢獻(xiàn)才達(dá)到頂峰，推動(dòng)人類(lèi)邁入工業(yè)革命時(shí)代。同理，以電力和計(jì)算機(jī)等為代表的“通用目的技術(shù)”與其他產(chǎn)業(yè)相結(jié)合，才使得人類(lèi)社會(huì)先后進(jìn)入了電氣化時(shí)代和信息化時(shí)代。由此可見(jiàn)，“通用目的技術(shù)”在人類(lèi)社會(huì)發(fā)揮作用需要有效整合其他互補(bǔ)式創(chuàng)新技術(shù)，與現(xiàn)有組織機(jī)構(gòu)形成相互適應(yīng)的生產(chǎn)關(guān)系。

先前的通用技術(shù)發(fā)明只是從機(jī)械化增強(qiáng)角度提升了人類(lèi)與環(huán)境的互動(dòng)能力，人工智能的出現(xiàn)則挑戰(zhàn)了人類(lèi)的根本，它深刻改變了人類(lèi)與環(huán)境互動(dòng)的能力和角色，成為引領(lǐng)新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的戰(zhàn)略性技術(shù)，對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、社會(huì)進(jìn)步、全球政治經(jīng)濟(jì)格局以及教育變革產(chǎn)生著重大而深遠(yuǎn)的影響。

同時(shí)，人工智能在賦能社會(huì)進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的過(guò)程中，帶來(lái)的倫理學(xué)討論不再只是人與人之間的關(guān)系，也不是人與自然界既定事實(shí)之間的關(guān)系，而是人類(lèi)與人造物在社會(huì)中所構(gòu)成的關(guān)聯(lián)。因此，人工智能具有技術(shù)性和社會(huì)性雙重屬性，需要關(guān)注人與機(jī)、機(jī)與機(jī)以及人機(jī)共融所形成的社會(huì)形態(tài)，應(yīng)遵守道德準(zhǔn)則和法律法規(guī)。

人工智能具有“至小有內(nèi)、至大無(wú)外”的鮮明特點(diǎn)，呈現(xiàn)出多學(xué)科交叉綜合、滲透力和支撐性強(qiáng)、復(fù)雜度高等特征。

教育在人工智能時(shí)代所面臨的挑戰(zhàn)

近來(lái)，生成式人工智能的出現(xiàn)使得智能機(jī)器成為知識(shí)生產(chǎn)的輔助者，它能夠從海量語(yǔ)料中洞悉“單詞—單詞”“句子—句子”等之間的共生關(guān)聯(lián)，按照規(guī)模法則（Scaling Law）不斷增大模型規(guī)模，在超越“費(fèi)曼極限”中提升神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的非線性映射能力，迅速具備了合成語(yǔ)言的能力，猶如昨日重現(xiàn)一樣對(duì)單詞進(jìn)行有意義的關(guān)聯(lián)組合，連綴成與場(chǎng)景相關(guān)的會(huì)意句子，生成有價(jià)值的知識(shí)。

生成式人工智能使得知識(shí)的生產(chǎn)不再完全依賴(lài)于人類(lèi)的個(gè)體能力和時(shí)間成本，而是可以通過(guò)算法實(shí)現(xiàn)快速且大規(guī)模的生產(chǎn)。這種變革不僅提高了知識(shí)生產(chǎn)的效率和速度，還為人類(lèi)知識(shí)的整合、傳播和創(chuàng)新提供了全新的可能性，推動(dòng)教育向著更加智能化和信息化的方向發(fā)展。

但是，生成式人工智能也對(duì)個(gè)體學(xué)習(xí)者的自主思考、判斷、學(xué)習(xí)能力乃至倫理道德觀提出了挑戰(zhàn)。如果使用不當(dāng)，人工智能教育應(yīng)用也會(huì)帶來(lái)諸多負(fù)面影響，如教師地位邊緣化、學(xué)生學(xué)習(xí)孤島化、知識(shí)體系碎片化、隱私泄露風(fēng)險(xiǎn)、歧視和偏見(jiàn)、倫理風(fēng)險(xiǎn)、學(xué)術(shù)誠(chéng)信和公平失衡、教育關(guān)系異化、知識(shí)盲區(qū)與信息繭房、學(xué)生高階思維被削弱、數(shù)字應(yīng)用鴻溝等。新一代人工智能技術(shù)具有深度學(xué)習(xí)、跨界融合、人機(jī)協(xié)同、群智開(kāi)放、自主操控等特征，其可解釋性低、系統(tǒng)偏差、數(shù)據(jù)安全、數(shù)據(jù)隱私等問(wèn)題，也給行業(yè)和社會(huì)帶來(lái)了前所未有的倫理風(fēng)險(xiǎn)與挑戰(zhàn)。

人工智能時(shí)代的必備素養(yǎng)與能力

1997年至2005年之間，經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織（OECD）依托“素養(yǎng)的界定與遴選：理論和概念基礎(chǔ)”項(xiàng)目，圍繞“素養(yǎng)”開(kāi)展了為期9年的研究，最終將素養(yǎng)界定為“在特定情境中，通過(guò)利用和調(diào)動(dòng)心理社會(huì)資源（包括技能和態(tài)度），以滿足復(fù)雜需要的能力”，同時(shí)指出，素養(yǎng)具有時(shí)代性、整體性、發(fā)展性及可測(cè)性。由此，個(gè)人在特定情境中，面對(duì)生活中復(fù)雜多變的問(wèn)題時(shí)，能利用和調(diào)動(dòng)知識(shí)、技能、判斷等能力，觀察和理解世界、構(gòu)建解決問(wèn)題的方案、用行動(dòng)去檢驗(yàn)對(duì)世界的認(rèn)識(shí)是否合理，提升自身勝任力，創(chuàng)造人類(lèi)增量知識(shí)，這種綜合表現(xiàn)可被稱(chēng)為“素養(yǎng)”。

國(guó)際計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)（ACM）和電氣與電子工程師協(xié)會(huì)計(jì)算機(jī)分會(huì)（IEEE-CS）在“2020版計(jì)算課程體系規(guī)范（Computing Curricula）”中用“勝任力”這一概念來(lái)描述結(jié)合知識(shí)、技能和品行三個(gè)維度內(nèi)容的計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)素養(yǎng)。

隨著人類(lèi)進(jìn)入智能時(shí)代，人工智能素養(yǎng)逐漸成為個(gè)體生存和發(fā)展所需的重要素養(yǎng)之一。這一概念的首次提出是在20世紀(jì)70年代，當(dāng)時(shí)主要強(qiáng)調(diào)的是人工智能專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員的素養(yǎng)組成。隨著人工智能對(duì)人類(lèi)社會(huì)產(chǎn)生的巨大影響，每位公民都需要了解人工智能是什么、人工智能可以做什么和不能做什么、如何負(fù)責(zé)任地使用人工智能以及質(zhì)疑對(duì)人工智能的使用，以便讓人工智能為個(gè)體、群體和人類(lèi)公共利益服務(wù)。

近年來(lái)，聯(lián)合國(guó)教科文組織（UNESCO）一直非常重視全球化的人工智能教育，認(rèn)為所有公民都需要具備包含知識(shí)、理解、技能和價(jià)值觀等要素在內(nèi)的“人工智能素養(yǎng)”——這已成為21世紀(jì)的“基本語(yǔ)法”。

應(yīng)對(duì)人工智能給社會(huì)各行各業(yè)所帶來(lái)的前所未有的挑戰(zhàn)，高校需要培養(yǎng)大學(xué)生了解人工智能、使用人工智能、創(chuàng)新人工智能和恪守人與人造物關(guān)系等綜合能力，提升他們的人工智能素養(yǎng)，讓他們能夠在智能社會(huì)中更美好地生活和發(fā)展。

具體而言，大學(xué)生人工智能素養(yǎng)包括體系化知識(shí)、構(gòu)建式能力、創(chuàng)造性?xún)r(jià)值和人本型倫理四個(gè)有機(jī)整體，其中，知識(shí)為基、能力為重、價(jià)值為先、倫理為本，四者相輔相成、相互融合。

體系化知識(shí)。認(rèn)知是人類(lèi)智能的重要表現(xiàn)，其基石是體系化知識(shí)，體系化知識(shí)意味著可對(duì)學(xué)習(xí)對(duì)象進(jìn)行整體性理解和系統(tǒng)化分類(lèi)。人工智能具有至小有內(nèi)、至大無(wú)外的交叉滲透特點(diǎn)，掌握了體系化知識(shí)就可更清晰地認(rèn)識(shí)到人工智能的內(nèi)涵、邊界和外延。

體系化知識(shí)是一個(gè)相對(duì)的和動(dòng)態(tài)的概念，人類(lèi)思維的根本任務(wù)之一就是對(duì)各種紛繁復(fù)雜的事物進(jìn)行分類(lèi)，逐步形成系統(tǒng)性和綜合性思維，漸次提升通用認(rèn)知并達(dá)成共識(shí)。

構(gòu)建式能力。人工智能可以在人與機(jī)器之間建立合作關(guān)系，統(tǒng)籌人工智能和人類(lèi)智能的各自?xún)?yōu)勢(shì)，共同努力實(shí)現(xiàn)特定任務(wù)的目標(biāo)，人類(lèi)在人機(jī)協(xié)同過(guò)程中從數(shù)據(jù)獲得更多洞見(jiàn)，并確定最優(yōu)解決方案，以前所未有的嶄新輔助方式完成任務(wù)。

長(zhǎng)久以來(lái)，科學(xué)遵循著從假設(shè)到實(shí)驗(yàn)再到理論驗(yàn)證的循環(huán)，其核心在于尋求現(xiàn)象背后的可解釋原理。在人工智能時(shí)代，人們可通過(guò)使用人工智能工具，構(gòu)建在回路閉環(huán)中解決問(wèn)題的能力：對(duì)問(wèn)題進(jìn)行抽象建模，生成可驗(yàn)證假設(shè)、設(shè)計(jì)可計(jì)算模型、解釋算法運(yùn)行結(jié)果，根據(jù)反饋不斷通過(guò)枚舉和仿真等優(yōu)化求解方法。構(gòu)建式能力克服了傳統(tǒng)方法難以駕馭數(shù)據(jù)復(fù)雜性的不足，推動(dòng)從“知識(shí)本位教育”向“能力本位教育”轉(zhuǎn)變。

創(chuàng)造性?xún)r(jià)值。生成式人工智能對(duì)人類(lèi)所有語(yǔ)料上下文信息進(jìn)行壓縮，然后概率合成，其對(duì)已有知識(shí)記憶和整合的強(qiáng)大能力使得以知識(shí)積累為中心的教育模式優(yōu)勢(shì)幾乎蕩然無(wú)存。

我們應(yīng)該通過(guò)人工智能增強(qiáng)主體性、彰顯個(gè)性化、放大能動(dòng)性和參與增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)，產(chǎn)出人類(lèi)增量知識(shí)，形成創(chuàng)造性?xún)r(jià)值，進(jìn)而成為社會(huì)所共同積累和分享的“普遍智能”。

人本型倫理。傳統(tǒng)的科技發(fā)展往往采取一種所謂的“技術(shù)先行路徑（Proactionary Approach）”模式，以發(fā)展技術(shù)為優(yōu)先原則，體現(xiàn)出一種強(qiáng)大的工具理性，即“通過(guò)縝密的邏輯思維和精細(xì)的科學(xué)計(jì)算來(lái)實(shí)現(xiàn)效率或效用的最大化”。

隨著物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等技術(shù)的發(fā)展，人類(lèi)已經(jīng)完全進(jìn)入了一個(gè)由“信息空間—物理世界—人類(lèi)社會(huì)”構(gòu)成的三元空間結(jié)構(gòu)CPH（Cyber space，Physical world，Human society）。在人機(jī)共融社會(huì)，人類(lèi)應(yīng)遵守以人為本、智能向善的倫理觀念，確保將人類(lèi)價(jià)值觀、道德觀和法律法規(guī)貫穿于人工智能的產(chǎn)品和服務(wù)，賦予人工智能社會(huì)屬性。

如何培養(yǎng)高素質(zhì)人工智能人才

人工智能的競(jìng)爭(zhēng)歸根結(jié)底是人才的競(jìng)爭(zhēng)，因此，率先培育高素質(zhì)人工智能人才成了贏得競(jìng)爭(zhēng)的關(guān)鍵。2020年3月，教育部、國(guó)家發(fā)展改革委與財(cái)政部聯(lián)合印發(fā)《關(guān)于“雙一流”建設(shè)高校促進(jìn)學(xué)科融合 加快人工智能領(lǐng)域研究生培養(yǎng)的若干意見(jiàn)》，指出具備優(yōu)質(zhì)高等教育資源優(yōu)勢(shì)的“雙一流”建設(shè)大學(xué)應(yīng)加快人工智能領(lǐng)域研究生的培養(yǎng)，為國(guó)家人工智能發(fā)展戰(zhàn)略夯實(shí)拔尖人才基礎(chǔ)。

人工智能人才培養(yǎng)應(yīng)以“跨學(xué)科”為旨?xì)w。人工智能是一個(gè)跨學(xué)科的綜合領(lǐng)域，它涉及計(jì)算機(jī)科學(xué)、數(shù)學(xué)、心理學(xué)、神經(jīng)科學(xué)、語(yǔ)言學(xué)、信息論等多個(gè)領(lǐng)域的知識(shí)和技術(shù)。人工智能的能力在于以指數(shù)級(jí)能力加速科學(xué)研究，其潛在可能性是永無(wú)止境的。因此，對(duì)既掌握人工智能技術(shù)知識(shí)又具備跨學(xué)科潛力和遷移技能的專(zhuān)業(yè)人員來(lái)說(shuō)，這一需求變得越來(lái)越重要。開(kāi)設(shè)人工智能專(zhuān)業(yè)的高校須秉承跨學(xué)科綜合能力培養(yǎng)的理念，培養(yǎng)學(xué)生們具備在人工智能時(shí)代迸發(fā)新活力的能力，同時(shí)進(jìn)一步推動(dòng)生成式人工智能等技術(shù)進(jìn)步。

2021年1月16日，浙江大學(xué)、復(fù)旦大學(xué)、中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)、上海交通大學(xué)、南京大學(xué)和同濟(jì)大學(xué)等高校，在“計(jì)算+AI”賦能科技創(chuàng)新高峰論壇上正式宣布成立新一代人工智能科教育人聯(lián)合體、創(chuàng)新性人工智能人才培育項(xiàng)目——“AI+X微專(zhuān)業(yè)”，以推動(dòng)中國(guó)人工智能人才培養(yǎng)生態(tài)建設(shè)為目標(biāo)，探索促進(jìn)學(xué)科交叉，科教融合、產(chǎn)教協(xié)同的人工智能一流人才創(chuàng)新培養(yǎng)模式，創(chuàng)新了面向長(zhǎng)三角高等教育深度合作的模式，保證了課程的高質(zhì)量與高水平，從提高學(xué)習(xí)質(zhì)量角度推動(dòng)人工智能領(lǐng)域人才培養(yǎng)的學(xué)習(xí)變革，為構(gòu)筑人工智能發(fā)展先發(fā)優(yōu)勢(shì)培養(yǎng)戰(zhàn)略資源力量。2021年4月，“AI+X微專(zhuān)業(yè)”正式向華東五校和同濟(jì)大學(xué)開(kāi)放，來(lái)自工學(xué)、農(nóng)學(xué)、藥學(xué)和法學(xué)等非信息類(lèi)專(zhuān)業(yè)300名學(xué)生進(jìn)入首期“AI+ X微專(zhuān)業(yè)”學(xué)習(xí)。

通過(guò)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)培養(yǎng)具備從知識(shí)到能力、從能力到素質(zhì)的社會(huì)所需人才。人工智能具有應(yīng)用驅(qū)動(dòng)的特點(diǎn)，因此學(xué)習(xí)人工智能的最佳方法就是實(shí)踐練習(xí)。嘗試解決現(xiàn)實(shí)生活中的問(wèn)題，例如圖像識(shí)別、自然語(yǔ)言處理、推薦系統(tǒng)等。一個(gè)人只有接受解決實(shí)際問(wèn)題的實(shí)踐培訓(xùn)，才能真正學(xué)到應(yīng)該具備的人工智能應(yīng)用知識(shí)。浙江大學(xué)推出的人工智能實(shí)訓(xùn)平臺(tái)“智海”提供了一站式資源庫(kù)，來(lái)幫助課程學(xué)習(xí)者更好地了解特定領(lǐng)域AI的前景和影響，如機(jī)器學(xué)習(xí)驅(qū)動(dòng)的藥物發(fā)現(xiàn)。該平臺(tái)還可以為新一代人工智能教材提供算法實(shí)訓(xùn)，讓學(xué)習(xí)者體會(huì)人工智能具能、使能和賦能，從算法層面對(duì)人工智能技術(shù)“知其意、悟其理、守其則、踐其行”。通過(guò)搭建實(shí)訓(xùn)平臺(tái)，將理論知識(shí)轉(zhuǎn)化成賦能應(yīng)用，促進(jìn)人工智能人才培養(yǎng)與國(guó)家、行業(yè)和企業(yè)需求結(jié)合更加緊密。

類(lèi)似于MINIX操作系統(tǒng)，“智?！辈粌H僅是一個(gè)教學(xué)工具。MINIX的早期版本僅用于教育目的，但從MINIX 3開(kāi)始，開(kāi)發(fā)的主要目標(biāo)就從教育轉(zhuǎn)向了創(chuàng)建高度可靠和自我修復(fù)的微內(nèi)核操作系統(tǒng)。由于注冊(cè)學(xué)生需完成他們指定的項(xiàng)目，“智海”平臺(tái)會(huì)收集開(kāi)源代碼，用于大量AI+X跨學(xué)科創(chuàng)新研究。因此，“智?！睂⒊蔀殒溄友芯颗c教育的有機(jī)組合——一個(gè)可以教育學(xué)生（未來(lái)的創(chuàng)新者）將尖端人工智能技術(shù)應(yīng)用于眾多行業(yè)的平臺(tái)。

愛(ài)因斯坦于1936年10月在紀(jì)念美國(guó)高等教育300年的會(huì)議上發(fā)表了一篇名為On Education的演講，認(rèn)為“教育的首要目標(biāo)永遠(yuǎn)應(yīng)該是獨(dú)立思考和判斷的總體能力的培養(yǎng)，而不是獲取特定的知識(shí)。如果一個(gè)人掌握了學(xué)科的基本原理，并學(xué)會(huì)了如何獨(dú)立地思考和工作，他肯定會(huì)找到屬于自己的道路。除此之外，與那些接受的訓(xùn)練只包括獲取詳細(xì)知識(shí)的人相比，他更加能夠使自己適應(yīng)進(jìn)步和變化”。

人工智能能否實(shí)現(xiàn)倫理的正當(dāng)性，并不取決于人工智能本身，而是取決于人以及人工智能是否真正指向正當(dāng)性目的。面向未來(lái)，面對(duì)不確定性，我們應(yīng)該從知識(shí)本位教育邁向能力本位教育，恪守人工智能發(fā)展倫理規(guī)范，讓人工智能為創(chuàng)造人類(lèi)共同價(jià)值服務(wù)。