郑南宁院士：ai赋能教育的知识生产与创造力培养-casino filipino

人工智能作为一种先进的生产力工具，正在引领着人类知识生产的革命。人工智能赋能教育，实际上是近代教育 400 年以来一次重大的变革。为什么这样说？在1632年，近代教育学之父夸美纽斯提出了班级授课。自此，在教育的传统概念中，要有教师，要有教具、教案、教材。近 400 年来，教育基本上都是按照这样的基本模式来开展。

但是今天我们进入了一个数字化的时代，chatgpt 悄然来到了我们身边，我们不仅面对着和我们一样作为“人”的教师，还面对着一位机器教师。或者说，chatgpt 按下了加速教育改革的“加速键”，推动教育智能化转型。

教育与人工智能的深度融合，将催生划时代的教育和学习的革命，我们需要重新定义学习，重新定义教育，但是我们在拥抱新技术的同时，还要警惕人工智能的滥用给教育带来的潜在风险。当我们走向人机协同的教育未来，教育会发生什么样的颠覆性变化？需要我们从不同的维度去思考和行动。

01人类智能的本质和边界

谈到人工智能，我们总是讲它是人类历史上一次重要的演变。为什么这样说？因为我们这个星球，过去40亿年以来，所有生命都是按照有机化学的规则而演化。但是计算机和人工智能的出现，使得我们人类有能力去创造一种无机的智慧生命，未来，我们“人”，一定是和智能的机器并存于这个星球。人工智能极大地影响了我们的生活方式，也改变了我们的工作方式，同时又推动了人类的科学技术发展，它影响了人类的认知，同时也为社会的伦理和政策带来了变革。所以人工智能不同于任何一门自然科学，它是人类历史上一次重要的演变。

因为我们是要用机器来实现人类的智能，那么就要弄清楚人类智力的独有特征是什么；以及要做到像人类一样拥有智能行为，计算机又需要一种什么样的能力。

人类认知的所有高级形式，包括大脑中的概念形式、推理归纳、问题求解、创造力以及记忆和知觉，都是与智力相关的，而智能是对智力的一种度量，人类还有机器所不能比拟的一点，也就是人类使用较少的数据，就可以在广泛的问题上表现出智能行为。

对于当前人工智能的发展而言，怎么能像人类一样用较少的数据在广泛的问题上表现出智能行为，也是人工智能发展追求的目标之一。

前面谈到了人的智能，也谈到了机器的智能，我们再来看看，人类智能的本质和边界在哪里？

人类智能的本质，一是适应性，适者生存，人类进化到今天，它的发展是跟环境进行交互的。二是学习能力，人类可以通过经验不断地改进和优化自身的行为。三是抽象思维，人类可以进行抽象思维，对概念和原则进行归纳、推理和批判。四是创造力，这是人类所独有的一种能力，人类可以产生新的想法、概念，提出一些创新性的casino filipino的解决方案。五是情感和意识。

前三者——适应性、学习能力、抽象思维，机器都能实现，而且在一定程度上比人类表现得更加强大和优秀，但是创造力、情感和意识还是人类所独有的。

那么人类智能的边界又在哪里？弄清边界，我们才能巧妙地利用机器来突破人类智能的边界。人类智能的边界，一是生物学限制，作为生物体，人类智能受到大脑结构和功能的限制。例如我们的记忆容量，显然比不上机器乃至一个手机，我们的注意力和认知的输入，都是有上限的。二是知识和经验的局限，没有足够的知识和经验，我们就很难去理解和解决某些问题。三是认知偏见，人类的智能受到认知偏见的影响，比如种族、社会制度等等，都可能导致我们在决策和判断时出现错误。四是环境和文化的制约，人类智能的发展受到环境和文化因素的制约，比如教育资源、社会规范等等，都会影响个体的智能发展。

02ai赋能知识生产和教育

下面我们再来看看 ai 赋能知识生产。

当前，智能技术对人类知识生产和教育的作用越来越大，学习者对技术的依赖性日益增强，我们现在很难想象再回到几十年前那种单一的、传统的教育环境，教育向数字化的发展，不以学习者或者教育者的意志而转移，它是一个发展趋势。

ai赋能知识生产，主要体现在这样六大方面：

一是数据挖掘与分析。机器可以帮助我们从海量数据中提取出有价值的信息和知识。

二是模式识别与预测。社会中的任何一个事物或行为，都可以用模式这样一种概念去定义它。ai能够帮助我们识别复杂系统中的一些模式，从而进行准确的预测和决策。

三是知识自动化。ai可以通过算法和计算来实现知识的自动化创新，这里的自动化已经超越了工厂的自动化这样一种局限的概念。比如律师事务所，就可以利用知识自动化的技术去进行案件的分析，进行法庭的辩论词的整理修改，以及提出对案件的不同的辩护方案等等。

四是智能化协作。早期的教育的信息化、数字化，比如数字图书馆等，可以实现人和机器之间的智能化的协作。

五是知识可视化与表达。课堂中铺设的一些难以理解的教学内容，可以通过图像生动地展现在学生面前，以一种更加直观和生动的方式来表达知识。

六是个性化知识推荐。为学生或者教师提供个性化的知识服务。

下面再来看一看chatgpt。

我们的学生在学习深度学习时，对一个loss函数不明白，请教老师，老师跟他讲了之后，他还是听不明白。于是他就去问chatgpt，输入之后（上图红框部分），chatgpt对这个编码进行了逐行逐句的解释（上图绿框部分），这位学生看了之后茅塞顿开。可以看到，chatgpt，它可以起到非常好的教学辅导、答疑的作用。

这是我给大三本科生上的一门课，叫《数字信号处理》，这门课是我们这个专业以及工科电类专业的一门硬核课，同学们都感觉很难学，但是这门课又对我们这个专业的学生非常重要。我就把这个考题让 chatgpt4 做了一遍。使我们吃惊的是，在我们评分很严格的情况下，chatgpt4得到了90分（满分100分）。如果按照我们通常不是很严的打分要求的话，chatgpt4可以得到 97 分。我们也用国内的某个大模型做了类似的一个考试，成绩令人非常遗憾。分数不仅是不及格，而且是一个个位数。这个差距之大，说明我们的责任更大。

这个视频所展现的是语言的大模型和机器人的结合，在厨房里，主人让机器人到一个抽屉里去拿一袋土豆片，根据主人的指示，机器人把土豆片拿出来了，拿出来的过程中，又给它一些干扰，把土豆片打掉，机器人又去重复地拿。通过这个视频，我们可以看到，未来5- 10年，如果语言的大模型和实际的机器人去结合，那么在我们大多数人类目前从事的工作上，ai能够表现得比人类更好。

前面我们谈到了人工智能对教育所带来的促进作用，但是正如我一开始谈到的，我们一定要警惕人工智能的滥用，以及它对教育带来的风险和负面影响。

ai 赋能教育，存在的风险有这八个方面：

一是数据隐私和安全问题，隐私的暴露，会让学生受到伤害。二是教育资源的不平等，利用人工智能技术来赋能教育，对于经济不发达的地区，很难在这方面有更大的投入。三是过度依赖ai，我们可能会培养一批不愿意独立思考、不愿意自己去分析问题的学生。四是人际交往能力减弱，因为你是在跟机器打交道。五是缺乏情感支持，学校一个很重要的价值是在于教师与学生的情感的交流，有时候教师的一句话会改变这个学生的一生。六是内容质量和准确性。七是ai偏见问题。八是部分教师失业，我这里讲的部分教师失业是指的一些基础课，大学的教学要适应这样的变化。

我把ai赋能教育的风险也问了chatgpt，它是这样回答的：这些内容提醒我们，在应用人工智能技术时，一定要把它所带来的风险放在一个非常重要的位置上去思考。基于我前面所谈的这些变化，我们现在要对学习和教育要进行一个深入的思考。

可以说，教育将会面对几乎完全无法准备的一种未来。过去我们讲数字化，讲信息化，讲智能化，但是 chatgpt的出现，让我们隐隐约约看见未来教育变化的一种趋势。如果智能机器成为史上无所不知的“最强大脑”，在学习知识方面，人类肯定学不过机器，那么我们究竟还需要学什么？怎样学习？学习的目标、内容、方法如何变革，才能适应人机协同的智能教育？

数字化教育一个最典型的特征是人机协同，它不仅仅是把教学内容变成数字化，让我们更容易获取，更重要的是，机器也扮演着教师的角色。当人类可以无限 量 生产以及使用各类智能机器人来满足人类的知识生产和各种需求，那么，作为延续物种生命、传承人类自身文明和知识“再生产”活动的教育，它的价值和意义又如何体现？

这确实值得我们教育工作者和教育管理者深入思考。ai赋能教育正在推动着我们重新定义人的知识和能力的价值。

03重视创造力培养

我前面谈到，人类所独有的还有创造力、情感和意识。

我给出了一句诗——“海棠不惜胭脂色，独立蒙蒙细雨中”，让机器和人在数据库中找出跟这句诗最贴切的一幅图。左边是openai的dall-e找出的海棠花，叶子上流淌着露珠，这张图像和这句诗是非常吻合的。但是诗歌是人们把心里的一种丰富的想象力带入到现实中的表达，和诗人的内心世界和情感密切关联。人类找出的是右边这幅图，一位亭亭玉立的少女行走在幽静的小道上，天上下着蒙蒙细雨，她没有打伞，“海棠不惜胭脂色，独立蒙蒙细雨中”。

这首七言绝句是谁写的？是宋代诗人陈与义写的《春寒》。当年金兵入侵，山河破碎风飘絮，陈与义就跑到湖南巴陵友人的家里，寄居于此。他是一位爱国诗人，用这首《春寒》来表达自己内心那种坚强和孤傲的情感。“二月巴陵日日风，春寒未了怯园公”，他把住在友人家中的自己戏称为“园公”。

这说明什么呢？想象力，它是介于感性与知性之间的中介性的能力，是先天纯粹的，它是创作、创造力的基础。人工智能还无法做到。人类内心世界心理的体验，并由之产生的情感力，是机器无法涌现的。人工智能不能替代的是人类的情感力、想象力，从这个角度而言，比人工智能更智能的还是我们人。

爱因斯坦说过一句话：“想象力比知识更重要。因为知识仅限于我们现在所知道和理解的一切，而想象力涵盖了整个世界，以及未来所知道和了解的一切。”

当然，chatgpt 对这首七言绝句的视觉想象，用语言表达得是非常惊艳的。第一个回答中它说“背景是细雨纷飞，景色有些模糊，而海棠花在这独立的细雨中显得格外娇媚动人，也让人感到一种清新、恬静的氛围”。第二个回答中它更加展开了，“在一个轻雾缭绕的山间小径上，有一朵盛开的海棠花，它的颜色如同鲜艳的胭脂一般。”这是chatgpt根据七言绝句用白话文写的一段描述。从中我们可以看到人工智能对语言的理解，达到何等的地步。这也是因为人工智能就是根据人的语言模型才诞生。

所以我们要关注学生的创造力培养。创造力实际上不是知识掌握的能力，也不是说这个孩子聪明，他就有创造力，创造力是一种人格的能力，它表现在想象力、联想力、观测力、思辨力、变通力、好奇心上。

因此，我们现在的教育不能简单地停留在传道授业解惑的层面上，授人以鱼，不如授人以渔，打鱼的工具方法，这是教育的重要目标。

如何培养创造力？我列出了十个方面：

其中“运动与放松”是现在教育往往比较忽视的，大家不要小看体育，体育在一个孩子的成长中非常重要，即便到了成人阶段，运动也是生活中不可或缺的一部分。

培养创造力是一个长期的过程，需要时间和耐心。

简单讲一下培养创造力的创新设计思维，有5 步：共情—定义—构想—原型—验证。当然，这五个阶段不是线性进行的，它是一个反复迭代反馈的过程。

丨案例——五步法的实践

下面举一个案例，讲我们怎么为培养本科生的创新设计思维来进行课程设计。

这门课是让学生动手设计搭建一个微缩的无人驾驶车。首先在共情阶段，学生要去想象无人驾驶的场景，来理解无人驾驶的意义。接着是定义问题，在你想象的场景中，要实现无人驾驶，问题在哪里？要把问题定义清楚。在构想阶段，要理清楚，你的想法怎么用物理的形式来形成，也就是脑和手结合的过程。然后是生成原型，我们提供给学生各种各样的部件，让学生自己去构造。最后是验证阶段，反复验证casino filipino的解决方案是否有效。

结语

教育实际上是一个缓慢、优雅而美妙的过程，应该体现“随风浅入夜，润物细无声”。无论 ai赋能教育发展到何等程度，机器都无法替代师生之间心灵的交流和思想的启迪。教师的师德师风在学生情感、态度、价值观的塑造方面影响尤为突出。无论何时何地，教师的言行举止、道德情操都会直接或间接地影响到学生心灵成长和品德发育。因此，即使在未来，师生面对面的交流、师德师风，依旧是教育活动中不可替代的内涵。

分享丨郑南宁  中国工程院院士，曾任西安交通大学校长，获2022年度“吴文俊人工智能最高成就奖”

来源丨陕西数字教育大会