从知识学习到思维培养： ChatGPT时代的教育变革.pdf

以为代表的通用人工智能的出现预示着教育领域的底层逻辑将发生范式转变 本文从历史的角度分析了教育的演化探讨了农耕文明和工业文明的社会需求与教育模式之间的关系从而提出在智能文明时代教育的核心目标应当从知识学习转向高级认知能力的培养 教育领域的研究者和从业者需要在教育的目标和方式上实现创新才能更好地适应这个快速变化的世界 面对通用人工智能时代的挑战教师可以利用 的问答功能引导学生深入思考发现问题提升他们的批判性思维能力利用 进行辩论的方法通过模拟不同的观点帮助学生理解和掌握复杂的概念提高他们的论证技巧实现苏格拉底倡导的以辩求真的教学法利用 进行角色扮演通过模拟历史人物或文学角色帮助学生从不同的视角进行理解和探索增强他们的同理心和创造力利用 进行作业的布置和批改以提高教学效率减轻教师的工作负担同时也为学生提供及时和个性化的反馈关键词:教育改革知识学习批判性思维创造性思维范式转变作者简介:胡思源北京师范大学心理学部副教授郭梓楠北京师范大学心理学部研究生刘嘉清华大学社会科学学院心理系教授、博士生导师基金项目:北京市科学技术委员会和中关村科技园区管理委员会国际合作项目(项目编号:)、清华大学国强研究院面上项目(项目编号:)的阶段性研究成果中图分类号:文献标识码:文章编号:():./.一、的诞生:通用人工智能引发知识相关行业的范式转变人工智能()的发展已经从早期的基于规则的符号系统转变为现在的基于统计学习的人工神经网络模型 这种转变使得 能够处理更大的数据量和更复杂的任务从而在许多领域中发挥巨大的作用 然而目前大多数的 系统仍然是特定的、任务驱动的即它们在特定的任务上表现出色但在其他任务上则表现不佳如人脸识别、语音识别以及著名的围棋程序 都是只能 通信作者:刘嘉:.完成单一或有限数量任务的任务特异人工智能()而以()为代表的大语言模型()的诞生意味着一个具有类人智能的新物种的出现 它基于生成式大型语言模型具备强大的自然语言处理和生成能力 与 不同 已经具有了通用人工智能()的雏形 要求人工智能像人一样可以在开放环境中完成无限数量的任务 就是一个这样的 程序它在抽象、理解、视觉、编程、数学、医学、法律等涉及人类知识和推理的诸多领域和任务上达到甚至超越人类水平能够适应各种不同类型的问题和场景 例如它在多种专业和学术考试上表现出明显超越人类平均水平的能力:(美国高考):/(前)美国统一律师资格考试():/(前)(美国大学预科考试):生物学、微积分、宏观经济学、心理学、统计学和历史的大学预修高中考试:/(前)(图)图 在学术和专业考试中的表现因此 的出现可能会引发与知识相关领域的范式转变()即 将从底层改变我们获取信息、创作内容的方式从而对各个行业产生颠覆性的冲击 传统上我们依赖于主动搜索和筛选信息而 的出现使得信息获取变得自动并具有高度的个性化传统的内容创作依赖于人事无巨细的全方位努力而 对细节的自动化加工使得我们可以专注于内容的新颖性与原创性 具体而言在编程领域程序员只需要提供高级别的指导而 则负责生成具体的代码 例如 就是一个基于 模型的编程助手它可以自动生成代码片段 这种转变不仅提高了编程的效率也降低了编程的门槛最终实现无代码编程使得不懂编程的人也可以参与到软件开发中来又如在法律领域 可以帮助律师进行法律研究、起草合同和预测法律结果从而提高法律服务的质量和效率最终改变法律实践的方式在另一方面 也给人们带来了强烈的危机感未来很多低创造性、重复性工作很有可能被通用人工智能所取代而一些基于知识服务的行业可能萎缩或者消失 投行高盛发表的最新研究显示:等生成式人工智能系统的最新突破将给全球劳动力市场带来重大颠覆全球预计将有 亿个工作岗位被生成式 取代 美国和欧洲大约三分之二的工作在某种程度上将受到人工智能自动化的教育科学版影响 作家、会计师、教师、律师、医生、网页设计师和记者等传统的金领职业将首当其冲所以这必然带来人才培养类型和目标的转变那么在 等 的影响下教育领域将会发生怎样的范式转变?二、教育范式的演化历史:从农耕时代的实用技能传授到大工业时代的知识全方位普及教育与文明的发展有着密切的关系 一方面教育是一种有目的地培养人的社会活动旨在将知识、技能、价值观和文化传承给新一代使他们能够适应社会的需求推动科技和社会的进步 因此教育的主要目标就是服务社会的需求 另一方面随着科学技术的进步社会的生产方式和个体的生活方式都会发生相应的变化 而一旦从量变转为质变人类会进入新的文明形态社会需求也会随之改变 由此教育的目标和内容就必然发生相应的变化所以教育与文明互为依赖、互为促进:教育推动社会和文明的进步从而改变社会的需求而社会需求的改变又要求教育不断革新其内容和形式(图)图 文明和教育范式的演化历史在农耕文明时期人们主要依靠耕作和养殖家畜等来维持生计 因此教育的社会需求主要集中在农业生产、畜牧业发展以及实用技能的传承例如:在种植方面根据季节和气候调整作物种植策略通过灌溉和排水技术改善土壤条件选择适合当地环境的作物品种等在畜牧业方面采用适宜的方法饲养和繁殖家畜预防和治疗家畜疾病提高畜牧业的生产效率等 因此普通民众接受的教育内容主要包括农牧业、渔业、天文、医药和工艺等的朴素知识 在教育方式上则以师徒制为主强调记忆、模仿和服从由此传承祖先的智慧和经验由于这个时期廉价的印刷术尚未普及书籍和教材的制作成本较高导致知识传播受到极大的限制因此教育普及程度较低大多数人接触到的知识有限 仅有少数贵族和精英阶层有机会进入官办学校或者接受私塾教育有机会学习与生产无关的知识如哲学、数学、物理学等 学习这些知识的首要目的是通过考试制度和官职制度等社会机制提升个人地位但是对这些“无用之学”的自然科学知识的日积月累最终导致工业革命的出现使得教育形态进入了一个全新的篇章 世纪蒸汽机的发明和应用标志着人类进入工业文明时代 在工业文明时代机器化生产成为主导经济增长和社会发展的主要力量 社会生产力大幅提升许多农村劳动者失去了工作需要寻找其他途径谋生因此他们需要学习新的技能来适应新的工作环境和职业要求 同时政府逐渐认识到教育对国家的重要性 因此为了提高国民的整体素质和竞争力各国政府将教育从个人传承的私人属性变成了强制教育的国家属性在此时期教育具有两个特点 第一个特点是普及型教育即强调对于人的 能力(从知识学习到思维培养:时代的教育变革和 即算术、阅读和写作)进行培养降低文盲率以提升民众的整体素质 第二个特点是科学知识教育和专业技能培养这与工业文明的实际需求密切相关 与农耕文明相比工业文明时期人的角色发生了根本变化逐渐从手工劳动者转变为机器操作员、技术工人和管理人员 这些变革要求人们具备更高的知识水平和专业技能以适应日益复杂的生产环境和工作任务 因此人们需要掌握数学、物理和化学等自然科学知识以便运用这些知识解决实际生产中的问题 例如数学在优化生产流程和提高生产效率方面发挥关键作用物理学则为新型机械和能源技术提供理论支持化学有助于发现新材料和能源以满足不断变化的市场需求 同时工业文明时期对社会科学知识的需求也显著增加 随着经济体系的日益复杂化有效的沟通方式、合理的法律法规和高效的管理制度逐渐成为确保社会稳定和经济繁荣的关键要素 在这个背景下人文社会科学在信息传递和国际贸易中发挥重要作用法律知识有助于维护公平的市场环境和保护各方利益而管理知识则对提高企业竞争力和组织协同具有重要意义 因此培养“有知识的工人”成为教育的主要目的当面向精英的小规模教育向面向大众的普及型教育转变时教育的形式就必然发生根本性的变化为了满足越来越多的学生接受系统化教育的需求学校需要实施更有效的组织形式班、级制度应运而生 班、级制度使学生按照年龄和学科分组有利于管理和教学 同时工业文明追求生产效率和规模经济而这一理念也影响到教育领域:标准的教材和标准化的教学体系可以使教育资源得到充分利用提高教学效率 通过统一的教学大纲和教材教师可以更系统、有计划地进行教学确保所有学生都能达到一定的教育水平满足社会对人才的需求 由此以标准化、模式化来进行高效知识传播的现代教育体系就诞生了随着教育对科技的推动工业革命从机械革命、电气革命、自动化革命开始进入 世纪的数字化革命 随着信息技术的发展、互联网技术的普及传统学科交叉融合产生了人工智能这一新兴学科 由此从 到 人工智能技术迅猛发展由此将引发新的教育范式转换三、智能时代的教育范式转变:引领教育回归以学生为中心的教育本质 具有强大的知识储备以及文本理解和生成能力能够将多个领域的知识汇集在一起提供超越单个领域或单个学科的知识服务 因此在通用人工智能时代现代教育所培养的“有知识的工人”将很容易被人工智能取代而具有“会提问会使用人工智能特别是能做到人工智能不擅长的事情”能力的人成了新的社会需求 换言之人们需要从过去对知识积累的培养转变为对知识的深度理解和应用的高阶认知能力的培养 所以正如蒸汽机的出现使得农耕时代的教育模式被现代教育模式所取代以 为代表的通用人工智能的出现也将使教育产生根本性的变革特别地我们可以借助 回归教育的本质即实现以“学生为中心”的人才培养 以学生为中心的教育的本质我们认为主要有以下三点首先孔子曾说:“因材施教有教无类”教育应该根据学生在天赋上的个体差异来开展而不是设定整齐划一的班、级“千人千面”的个性化教育可以帮助每个学生最大限度地发挥他们的潜力而 则为深度个性化学习提供了可能性它既可以为不同学生提供定制化的学习内容也可以随着学生的学习进步进行实时的教学调整 例如对于正在学习数学的学生 可以依据他们的理解能力推出相应难度的题目同时通过视觉模型生成拟人的教师来模拟真人教师进行教学对话通过类人的交互来解答疑惑引导学生在各自的“最近发展区”学习新知培养能力其次古希腊哲学家苏格拉底提出知识学习的最佳模式是“以辩求真”也就是说真理需要通过不断的辩论和讨论通过对不同观点的比较和评估最终达到对真理的认识 而 的互动对话功能可教育科学版以模拟各种不同观点的人来与学生开展辩论帮助学生深入理解和掌握复杂的概念发展自己的思辨能力最后英国诗人叶芝曾说:“教育不是灌满一桶水而是点燃一把火”教育的目标应该是激发学生的学习热情和想象力帮助他们发展出自主学习、自主规划的自驱力从而在未来的学习和生活中能主动地应对挑战 可以作为激发学生想象力的工具 例如 可以通过生成丰富、有趣的文本引发学生的好奇心激发他们的学习热情 同时视觉模型可以根据学生与 互动生成的提示()来生成相应的图像帮助他们将想象具象化从而进一步激发他们的想象力(图)图 视觉模型将学生想象具象化 .(图像生成工具)由学生的 生成的未来城市图片.由学生所画草图生成的未来城市图片要以学生为中心回归教育的本质教师也必须有意识地转变其功能“师者传道授业解惑也”“授业”即传授知识“解惑”则是解答学生的疑问在传统的教育中这两项通常是教师的主要职责 但是通过充分利用 的极富知识和“耐心”基于生成式语言模型的教育产品将在“授业”和“解惑”这两方面更好地服务学生同时也能极大降低教学所需要的时间、经济及人力成本 进而“传道”就将从知识学习到思维培养:时代的教育变革成为未来教师的最主要功能 所谓传道不是讲授知识而是强调通过思考、质疑和辨析来获得新知以此来培养学生的高阶认知能力在众多的高阶认知能力中我们认为批判性思维和创造性思维的培养显得尤为重要 这是因为在信息爆炸的时代我们面临的问题和挑战日益复杂多变需要我们具备独立思考和解决问题的能力 批判性思维能够帮助我们理性分析和评估信息避免被错误或偏见的信息所误导从而做出明智的决策创造性思维则能够帮助我们跳出既有的思维框架发现和创造新的知识和解决方案以应对新的挑战培养批判性思维和创造性思维这两种能力也是教育发达国家的共识 美国、英国、芬兰、新加坡、澳大利亚、日本、以色列等都把创新人才培养作为国家战略经济合作与发展组织()以及世界经济论坛()在发布的 世纪核心素养中强调:批判性思维和创造性思维能够帮助学生应对复杂的环境和挑战 我国在中国教育现代化 文件中也提出:为加快教育现代化把我国建设成为教育强国需要全面提高教育质量更加注重因材施教促进学习者主动学习更加注重知行合一着力培养学习者的创新创业能力批判性思维是一种理性、反思和分析性的思维模式旨在对信息、论据和观点进行深入评估从而形成明确、准确和有根据的判断更为有效地应对复杂问题、降低误判风险并在日常生活和工作中做出明智的决策 它包含问题分析(识别和明确问题弄清楚问题的性质和背景)、证据评估(对收集到的信息、数据和证据进行分析以确定其可靠性、准确性和相关性)、论据分析(审查和评估观点、推理和论据的逻辑结构以确定其合理性和有效性)、假设和偏见识别(识别和质疑隐藏在观点和论证中的假设、信念和偏见以确保判断是基于事实和证据的)以及结论和决策(根据对证据和论据的分析形成明确、准确和有根据的结论或决策)通过培养批判性思维能力人们可以更好地分辨真实与虚假、合理与荒谬并在不断变化的世界中做出明智的选择而创造性思维是鼓励人们跳出传统思维模式的限制尝试以新的方法和角度来解决问题从而生成新的、独特的和有价值的想法、解决方案或观点 它包括发散思维(面对问题时产生多种可能性和选择而不是寻求唯一的正确答案)、关联思维(将看似无关的概念、想法或信息组合在一起以创造出新的解决方案或观点)、想象力(在心中构建新的图像、场景或故事以便探索潜在的解决方案或新颖的想法)、灵活性(能够适应不同的观点、方法和环境以便找到最佳的解决方案)和原创性(独特和独立的观点、想法或解决方案而不是仅仅遵循现有的规则和常规思路)简而言之创造性思维是“善谋”创造出不存在的知识和策略批判性思维是“善断”评估已有的知识和策略 二者相辅相成共同推动新知识的诞生 因此替代工业时代教育体系的新教育需要在减少知识传授比重的同时更应关注培养学生的批判性思维和创造性思维能力让学生在通用人工智能的多领域知识唾手可得的情况下保持敏锐的洞察力、灵活的适应性和创新的思维方式从而更好地应对未来社会的需求四、挑战与机遇:改革教育以培养批判性思维和创造性思维尽管我们已经意识到培养学生批判性思维和创造性思维的重要性但是我国教育对于培养学生这两方面的能力却不尽如人意 年发表在 上的研究发现经过大学四年的学习中国大学生的批判性思维能力和学术技能水平逐年下降与美国大学生的逐年上升形成鲜明对比我国教育对于批判性思维和创造性思维的培养存在缺陷的原因主要有三个方面 第一在传统的教学模式中教师主要扮演的是知识的传授者和问题的回答者的角色 然而在培养学生的批判性思维和创造性思维的过程中教师更应该扮演的是“传道”者即引导者和促进者的角色 这需要教师进行角色的转变 第二传统的教学方法往往更侧重于知识的传授而不是思维能力的培养 虽然有一些创新的教育科学版教学方法(如项目式学习等)可以有效地培养学生的批判性思维和创造性思维但这些方法因为传统技术的制约应用还不够广泛 第三现行的教育评价体系依然过于强调考试成绩而忽视了对学生的思维能力的评价 这可能会导致学生过于追求分数而忽视了思维能力的培养 因此我们需要更加有效的方式来解决这些问题首先我们需要改变教师在教学过程中的角色定位重视学生的思维能力培养 具体而言教师应引导学生思考问题的多个方面鼓励他们提出问题和质疑已知观念或挑战他们的观点和假设以此促使学生发展批判性思维技能 可以辅助教师为学生提供知识性的解答学生也可以在教师的引导下学习提出有效的问题 在此基础上教师可以组织讨论和辩论的互动形式通过设置课堂和课后小组讨论创建一个开放的辩论环境让学生针对特定主题或问题展开讨论以便他们能够在分析、评估和解决问题的过程中学会倾听不同观点通过模拟不同的观点 也可以用于组织和引导辩论 这可以帮助学生提高他们的批判性思维能力和论证技巧 需要注意的是由于 的回答可能存在偏差或误导教师需要监督这个过程确保学生能从中获得准确和公正的信息教师应让学生成为学习过程的主导者鼓励学生独立思考和学习教会他们如何有效地搜索、分析和评估信息培养他们的自主学习能力鼓励学生勇于尝试新方法和探索新领域即使这可能会导致失败应让学生认识到:失败和尝试是创造性思维的重要组成部分是应对挑战的关键 通过与 的互动学生可以学习如何有效地搜索、分析和评估信息 它可以为他们提供各种资源和工具帮助他们开发自己的自主学习能力同时 可以为学生提供一个无压力、无风险的环境让他们可以自由地尝试新的想法和方法不用担心失败或被批评这样的环境可以鼓励学生更加勇于尝试和探索其次教师在转变教学角色的基础上也应该积极引入创新的教学方法 第一教师可通过项目式学习将理论知识与实际应用相结合让学生在实际情境中运用批判性思维和创造性思维来解决问题特别是采用开放式结构作为非常规问题解决途径第二教师可采用多元化的教学方法如翻转课堂、案例分析、角色扮演、模拟实验等以激发学生的兴趣和好奇心 可以模拟不同的角色例如历史人物或文学角色帮助学生更好地理解和探索不同的视角(图)这种方法可以增强学生的同理心和创造力但也需要教师的指导和反馈以确保学生能从中获得深入和全面的理解 同时 也可以模拟学生的角色结合教室模拟工具使教师们可以在逼真的情境中练习这些新兴的教学技能 教师也可以提供多元化的教学材料帮助学生在各种来源和类型的材料中了解不同观点并比较和评估这些观点鼓励学生进行横向思考 也可以帮助教师生成这些多元化的教学材料 第三在课程中引入多个学科的知识展示同一个问题的多学科视角以及多学科融合解决问题的思路帮助学生从不同领域和角度了解问题 有研究表明参加跨学科 课程能够提高学生对创造力的理解在思维技巧和习惯方面的参与也更为积极最后我们需要改革教育评价体系将批判性思维和创造性思维的培养纳入评价体系 传统的基于知识的考试评估往往过于强调知识掌握程度而忽视了对学生的批判性思维和创造性思维能力的考察传统测评受限于技术对于复杂能力的评估较难实现 一方面 技术可以帮助教师减轻对学生简单知识记忆进行评价的负担使教师能够将专业判断集中在复杂项目以及高级思维能力上 另一方面技术本身也可以对复杂能力进行评估例如可以将 等技术嵌入学习过程中通过学生与人工智能工具的互动提供更真实的问题解决体验过程从而对过程中体现的思维能力进行评估 总之新的教育评价应将批判性思维和创造性思维作为常规的考察内容引入国际先进的测评工具建立多元化、综合性的评价体系将学生在批判性思维和创造性思维方面的表现纳入总评并给予相应的权重充分将先进的心理测量技术与人工智能、大数据相结合以便更好地反映学生在批判性思维和创造性思维方面的发展从知识学习到思维培养:时代的教育变革图 学生与 模拟的古罗马执政官恺撒的对话综上所述在通用人工智能时代教师应积极转变自己的角色调整课程设计、改进教学方法和完善教育评估充分开发利用 在教育领域的应用场景为学生创造一个有利于思维能力发展的环境这种新的教育模式不仅能帮助学生应对快速变化的时代挑战还能激发他们的主动学习意识和创新精神 此外除了教师的变革之外还需充分整合社会各领域的资源构建涵盖国家、地区、学校、教师、家长等多个层次的协作共进的人才培养体系五、适应与创新:教育在通用人工智能时代的新角色与使命在通用人工智能如 的影响下我们正处于教育领域的一个重要转折点 尽管这种技术带来了许多挑战但也为我们提供了一个独特的机会让我们能够重新思考教育的目标和方法以更好地适应这个快速变化的世界正如爱因斯坦在 年 月在纪念美国高等教育 周年会议上的演讲中所说“教育永远的首要目标应该是独立思考和判断的总体能力的培养而不是获取特定的知识”在这个新的教育范式中我们需要更加重视批判性思维和创造性思维的培养而不仅仅是知识的传授 我们需要教师从传统的知识传授者转变为学生学习的引导者和促进者我们需要创新的教学方法和评价体系我们需要充分利用 等人工智能工具的潜力以提高教学效率和质量在面对以 为代表的通用人工智能所引发的新的社会变革时作为教育者我们需要在这个充满挑战的时代重新审视传统教育方式并积极探索更符合现实需求的教育策略 通过实施以批判性思维和创造性思维为核心的课程设计以及提倡基于问题解决和实践性学习的教学方法我们可以帮助学生点燃内心的火把激发他们的好奇心、独立思考和创新精神 由此为学生提供应对未来挑战所需的技能和素质让他们在未来的社会里与通用人工智能共舞、共进化!教育科学版参考文献./.:/./.:./.:/.:/./.:./.():.?/.:/./.:././.:/./.:./.孙宏安.中国古代教育的特点.辽宁师范大学学报():.李可可.略述农耕文明与中国古代教育.学理论():.高任连朱胜基.我国古代教育的特征.当代教育理论与实践():.鲍道宏.现代教育理论:学校教育的原理和方法.上海:华东师范大学出版社.:.():.:.:.:.:.余继夏欢欢.批判性思维和创造性思维测评的理论基础与实践动向 基于国际典型测评工具的述评.中国考试():./.:.:/././.:././.:/././.():.“”:.():.():.张青根唐焕丽.课程学习与本科生批判性思维能力增值 基于 年“全国本科生能力追踪调查”数据的分析.高等教育研究():.:.:./.:/.从知识学习到思维培养:时代的教育变革././.:./.:.():.():.():.()():.刘嘉.多元教育评价助力创新人才培养.人民教育():.责任编辑:杨雅婕 .教育科学版