AI时代,重新思考我们的学习和教育

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关注我的朋友知道,我是做青少年编程教育的,简单来说就是教孩子学习编程的,做得比较早,前几年少儿编程赛道开始火之前就在做了,这两年冷下来了还是在做。

最近陆续有一些家长也在问我,听说现在 AI 都自己会写程序了,程序员都要失业了,孩子还有必要学习编程吗?

这个问题很具体,但其实很好,它促使我思考了好一段时间,我自己也是两个孩子的爸爸,除了关心自己的学习与工作,也会关心孩子的未来教育,接下来将最近的一些思考和大家聊聊,也希望能从个人角度回答下面两个问题?

  1. AI时代,未来的学习和教育会有什么改变?
  2. 当下,孩子还有必要学习编程吗?

要回答这两个问题,我们需要稍微梳理一下,尤其是 ChatGPT 的出现,带来了什么样的影响?

短话长说

一、ChatGPT 是什么

简单来说,ChatGPT 就是一个由一家名叫 OpenAI 的公司 开发的很简单但很厉害的聊天应用,你可以问它任何问题,就像你在和一个什么都懂的人聊天一样。

它之所以功能强大,是因为背后有一个叫 GPT 的大语言模型技术在发挥作用,所以首先要区分一下,GPT 是一个大语言模型技术,而 ChatGPT 是基于这个技术推出的一个具体应用

那什么是 GPT,更专业的称呼是生成式预训练模型(Generative Pre-trained Transformer),具体它的实现大家可以不用那么关心(我也不太明白),简单来理解可以把 GPT 看作是一个黑盒子,你给它一句话,它可以在内部帮你计算出这句话接下来可能出现的不同词的概率,然后根据设定的规则输出接下来会出现的词。就像下图一样。

至于最终是输出哪个词,这和你设定的程序参数有关,如果需要精确,就按概率高低来接下面的词,如果更具创造性(精确度就下调一点),它就会接其它的一些词。

大致理解这么多就够了。

二、ChatGPT 为什么影响这么大

可能大家在网络上也有听到一些名人对 ChatGPT 所带来影响的说法。

原本不看好 ChatGPT 的微软创始人比尔.盖茨,现在将 ChatGPT 与互联网的发明相提并论;英伟达 CEO 黄仁勋称 ChatGPT 的出现是 AI 的 「iPhone时刻」;更有一些人将 ChatGPT 看作印刷术、电力一样的伟大发明。

事实上,从 ChatGPT 的一些数据来看,确实了不起,它的用户数 2 天达到 100 万,2 个月达到 1亿,2023 年 5 月在上架苹果应用商店后,很快就冲上了免费 App 榜榜首。

ChatGPT 这么火背后的原因是什么?大致有下面两个原因。

1. 打破了人与机器交流的屏障

在 ChatGPT 出现之前,人与计算机的直接交流基本上是通过各种「非正常」的人类操作来完成的,像鼠标单击、双击,框选等,这些操作是在人们的日常生活中并不存在,它们是为了与计算机沟通而专门发明出来的,在这个阶段,人类实际上是在被迫学习和适应机器的范式

ChatGPT 出现之后,人们可以通过自然语言直接与计算机交流了,上面是 ChatGPT 刚出来时的界面(现在也差不多),使用非常简单,甚至比大家天天在用的微信还要简单得多,你把它当作一个「人」来看待就行了,它可以理解你日常说的话,哪怕有些话你自己都没描述特别通畅,它也能理解。

在这个阶段,计算机在学习和理解人类的自然语言,它在适应人类的范式,人与计算机的交流屏障被打破了,任何人,只要能基本的沟通和表达,你就可以与计算机交流

2. 第一次通用智能的出现

AI(人工智能)的发展也有很多年了,在工业领域已经应用很广的各种工业机器人,自动驾驶汽车,还有像 2017 年,由 Google 旗下公司 DeepMind 开发的 AlphaGo ,当时还击败了世界冠军柯洁,这些都是人工智能应用,但为什么它们就没有像 ChatGPT 这样影响广泛呢?

这是因为这些都是某一特定领域的专用人工智能,离普通大众的日常生活其实很远,而 ChatGPT 的出现,首次让人们感觉到了通用智能的到来

使用过 ChatGPT 的人都知道,它不并限于特定领域,你可以与它交流任何领域相关的内容,2023 年 3 月对外发布的 GPT-4 在抽象、理解、视觉、编程、数学、医学、法律、理解人类动机和情感等领域都表现出色,在很多考试中都能排进所有人的前 10%,它去参加考试,甚至能考进像斯坦福这样的顶尖大学,人工智能真正走进了普通大众的生活。

GPT 的出现,让本是复杂科学中的「涌现」一词进入了大众视野,它的内部结构与大脑的神经元的构成非常类似,人的大脑有 1000 亿神经元,这些神经元的链接网络造就了人的智慧;而 GPT 的参数就像大脑的神经元链接,当这些参数达到一个量级(一些公开资料显示超过 650 亿参数)就会涌现出智能,神奇的是,到目前为止,还没有人能完全清晰的解释,为什么会有这样的涌现出现,这种现象在「科学」领域也属罕见。

三、重新思考学习与教育

先给大家讲一个真实的故事,疫情期间某一天,在一个群里突然有位群友发了一个大红包,原来是她的儿子考上了一所国内非常知名的中学,大家在恭喜她的同时希望她传授点育儿经验,这位妈妈的回答令人意想不到,她实际也没有做什么,疫情期间,她和孩子的爸爸每天都还是要在家远程办公,儿子的学习上也帮不上忙。

后来在与儿子沟通时,儿子说:这得多亏了疫情,儿子讲了讲为什么这么说。

这位同学在学校的成绩中偏上吧,按成绩来说绝对考不上那所知名中学,遇上疫情后只能在家学习,除了部分网课外,时间都是自己安排,这下他感觉一下子如鱼得水了,以前在学校,每天的学习安排非常固定,每堂课 45 分钟,上一两或两堂,立马切换到另外一门学科,自习课大多是做试卷或老师评讲试卷。

实际上,他特别不习惯这样的学习节奏,他希望自己来安排学习内容,今天想集中学习数学,可能就会花比较多的时间就在数学上,这个时段想看看书就选 一本喜欢的看看,以前在学校就没办法,疫情在家就不同了,他基本上都可以自由安排自己的学习内容和节奏,学习效率反而一下就上来了。

疫情反复,对大多数孩子和家长来说,都是一段非常难熬的时间,很多孩子学习成绩也不断下滑,而这位同学的成绩却在不断提升,这一上一下,加上考试发挥得好,考入了以前都不敢想的学校。

这件不大的事对我的触动非常大,其实从另外一个侧面反映出当前学校教育的一些问题,当面对不确定的因素(疫情)出现时,对于在接受教育的这些孩子来说,什么样的能力才是更重要的

过去的一年,AI 领域发生的事甚至比十年发生带来的变化都大,随着 AI 的出现,语言与知识不再是壁垒,人与知识之间的距离也变得越来越短,我们唯一能做的,就是通过学习去对抗这种未来的不确性。这一点与前面故事中遇到的疫情(不确定因素)类似。

那我们应该学些什么呢,什么样的知识和能力才是重要的呢?

1. 当下 AI 的优劣

我不担心机器会像人一样思考,机器让人的工作更有价值,更有尊严。人有灵魂、信仰、价值观,有自信可控制机器。但我担心人像机器一样思考。 --- 蒂姆.库克

当面对一个新的范式转移时,很多时候归纳法就失效了,因为没那么多经验可借鉴,我们只有回到源头,重新来看,AI有哪些优势和短板,我们人类有哪些优势和短板,这也算是另外一种知彼知已,才可能百战不殆。

目前 AI 的优势大致有这几点:

  1. 涵盖了几乎所有人类生产的知识。只要你愿意,就有办法从它那里去获取到。
  2. 天生强大的逻辑与语言能力。编故事的能力一流,一本正经的胡说八道比人还厉害。
  3. 迭代与更新的速度很快。对于 GPT 来说,几个月的能力提升可能相当于人学了十多年。

目前 AI 的短板:

  1. 真正的创造力(原创)还比较弱。
  2. 暂还不具备独立思考与判断的能力。
  3. 缺乏人类所特有的共情能力。

知彼知已,才能扬长避短,专注于我们人类更擅长的。

2. 传统教育的问题

布鲁姆分类法(Bloom's Taxonomy)是由美国教育心理学家本杰明·布鲁姆(Benjamin Bloom)在1956年首次提出的,下面引用的是 2001 年经修订后的版本。布鲁姆分类法不仅可能帮助教师明确教学目标,也为学生提供了一个清晰的学习路径,从基础的记忆和理解,到更高层次的评估和创造。

借用布鲁姆分类法来看看我们当前教育所存在的问题。

我们可以简单的将布鲁姆分类法中的六层目标划分为两个层次:下面三层可称为低阶思维能力;上面三层是高阶思维能力

我们传统教育目标中比较侧重的,也算是我们比较擅长的(大量背诵、刷题与考试),正是在下面三层,也就是对低阶思维能力的培养。

尴尬的是,我们所擅长的这些低阶思维能力,也恰恰是 GPT 非常擅长的,而且比我们做得更好。而上面三层的高阶思维能力,是当下 GPT 还不太擅长的,但这部分也正好是我们当下的教育所欠缺的,我们更不擅长。

问题来了,面对这样的现状,我们如何应对?

四、AI时代的学习能力模型

教育首要的目标永远应该是对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。 --- 爱因斯坦,在纪念美国高等教育 300 年的会议上发表的演讲中提到

毋庸置疑,未来很长一段时间,将会是人与 AI 共同进化的状态。明智的做法是,AI 擅长的归 AI,人类擅长的归人类

见上图,尝试对 AI 时代的学习能力做了一个简单梳理和重新划分。

1. 知识层

这一层包括常识、核心学科知识和跨学科知识。

核心学科知识,涵盖了数学、物理、文学等基础学科的专业知识,是我们深入理解世界的基础,这也我们当前学校教育的主要内容,实际上也是传统教育唯一侧重的内容。

跨学科融合知识,强调不同学科间的联系和综合应用。在我们的教育中,虽然很早就在提了,但实施得一点都不好,一方面,我们的考试选拔基本上还是按不同学科来进行的,不同的学科,从出生起就打上了高低贵贱的标签,这就决定了跨学科融合这个新物种很难出现在舞台中央;另一方面,跨学科融合,除了需要教师具备跨学科协作的思维外,更是需要学校从内部的组织结构与管理上做出根本性调整,这一点在当下也很难实现。

常识,就是那些我们每个人都应该掌握却没有掌握的那些知识,比如生活技能、社会与文化 规则等,这在我们的传统教育课程里也基本上没有,然而这些常识对每个人都很重要。

在知识这一层,GPT 可以快速提供全面、准确的学科知识以及跨学科知识融合帮助,甚至常识也可以借助 GPT 来获取,这将极大的提升我们在知识层的学习效率。我们在获取这些知识后,需要做的就是学会将这些知识与现实世界的问题联系起来,应用于实际情境,进行创造性思考和问题解决。

2. 素养层

这一层包括科技素养与人文素养两方面。这对我们认识与理解当下这个时代与社会非常重要,人如何更好的理解和运用科技,在人类与 AI 共同进化的过程中,如何处理不同文化之间的冲突,如何处理科技与道德伦理之间的关系,甚至人与人之间的关系,都是非常重要的。

AI 可以为我们提供丰富的信息和案例,帮助我们去了解科技与人文,但人类的首先判断、审美体验以及文化理解,是 AI 很难去替代和加速的。

3. 元认知层

这一层包括独立思考、批判性思考和学习如何学习三方面。

就像前面提到的,在瞬息万变的 AI 时代,人类的独立与批判性思考才是最重要的,AI 可以为我们提供丰富的学习资源和数据,但人类通过自己的筛选和过滤,从而做出判断,这也是人与 AI 最大的不同所在。

当然,人与 AI 的共同进化,并没有太多经验可循,更多的需要我们去学习、去反思,培养和锻炼学习的能力,养成终生学习的习惯,这样才能适应未来不确定性因素带来的挑战。

五、AI 时代的教育模式

正如历史上教育模式的演变一样,每一次技术革命和范式转移,都伴随着教育的适应性转变

1. 教育模式的演变

在农业社会,教育如同手工作坊,是一种精英化的私塾教育,这种教育有点像定制的手工艺术品,学生是独一无二的,教育方法和内容都高度个性化。但教育资源稀缺,只有极少数人能够享受到受教育的机会

随着工业革命的到来,为了适应工厂对工人的大量需求,教育转变为大规模生产模式,学生类似流水线上的标准化产品,一批批从「知识工厂」被制造出来,送往工厂,这种教育模式虽然提高了教育的普及率,但忽视了个体差异,也很难有对创新和创造力的培养

AI 时代,标志着教育的个性化与自主化的到来。知识的传递不再局限于传统的教师和学生之间,任何人都可以借助网络和 AI 去获取或分享自己的知识和技能,做学生的同时,也可以当老师。学习也不再限于传统的教室,内容实现真正个性化,互动与反馈也更加实时。

2. 终身学习成为常态

《人类简史》作者,以色列历史学家尤瓦尔·赫拉在接受采访时,当被问到未来 20 年最重要的技能是什么时,他讲到,我们每个人都需要有一种不断蜕变、不断革新和重塑自我的能力,终身学习将成为一种常态

他还有一个有意思的类比,以前的教育,就像建造一座地基很稳的房屋,而现在呢,教育更像是要建造一个帐篷,你可以随时把它折叠起来,能够快速的移动到另一个地方。

六、我们可以做些什么

未来已来,尚待分布均衡。 --- 美国作家 William Gibson

AI 时代已经拉开序幕,我们唯一能做的就是去了解它,拥抱它。

总体原则是:从新的学习能力模型三个层次来思考,学会如何学习,从房屋到帐篷,构建一套高适应、高敏捷度的思考与学习框架!

短期来看,借助 GPT 这样的 AI 技术和工具,为自己赋能,提升学习与工作效率;长期来看,多思考,去建立自己独特的个性化原创优势。

当然,最关键的是,立即行动起来,积极拥抱 AI,认知与洞见不会凭空产生,都是在行动的过程中建立起来的

附:我对学习编程的一点看法

这个问题很具体,很容易引来争议,既然是个人观点,我会尽可能将结论与缘由表达清楚,关心这个话题的朋友可以根据自己的认知来做出判断。

当身边的朋友在问我对于学习编程的态度时,我都会明确地告诉他们,对于现在的孩子,学一点编程是很好的,学习编程并不是要让他(她)们去当程序员或工程师,而是让他们通过学习这门比英语还要通用的语言技能,去更好的认识和理解这个世界

不可否认的是,我们当下的世界在很大程度上就是一个由程序和算法驱动的世界,伴随 AI 的发展,这个程度还在不断加强。我相信,在当下的数字时代和未来的AI时代,编程会像阅读、算术和写作一样,是每个人应该学习的内容。

我自己也在带着我 9 岁的女儿学习编程,玩过一点 Scratch,目前在学习 Python。

1. 此编程非彼编程

学习编程,更是通过编程去学习。

首先需要说明的是,当我们在谈编程学习的时候,我们到底谈的是什么?我不是简单的谈 Scratch、Python,或者 C++ 这样的编程语言,我们更多是在谈背后的逻辑、计算思维和解决问题的能力

诚然,我们要以某种具体的语言为载体,但这不是最重要的,语言上带来的差异远不及中文与英文,或与法文这样的不同语言之间的差异。

说到具体语言,以 Python 与 C++ 为例,尽管从工程的角度来看,这两门语言差异挺大的,但对于孩子学习编程来说,差异也没想像的那么大,工程中会涉及到的一些复杂度,比如这两门语言中的面向对象设计,Python中的装饰器、闭包、垃圾回收机制、C++ 中的内联、重载、动态内存分配等,这些内容基本上在青少年学习编程中都不会涉及到,他们主要学的是这些语言中更通用、用于表达逻辑的核心部分,掌握些内容,就可以去实现很多甚至有难度的算法了。

以 Python 这样的纯代码编程语言为例,我在带孩子学习的过程,至少有几点体会:

  1. 孩子是可以学会使用的。很多成人觉得自己学不会,不代表孩子不行。
  2. 对英语学习有一定帮助。毕竟目前的代码绝大部分是由英文单词或缩写组成的。
  3. 有助于增强对一些数学知识的理解。数学往往过于抽象,而通过编程可以把抽象的符号具体表达出来,并用于解决问题。
  4. 学会从算法的角度去思考和解决问题

在 AI 时代,程序员这个职业可能会慢慢消失,像 Python、C++ 这些编程语言也可能会消失,但一定会有更高级的形式(比如自然语言)用于描述和表达逻辑,现实中存在需要解决的问题不会减少,人人都是程序员还真有可能。

参考: 之前写过一篇关于编程与数学关系的文章: 当数学遇上编程,所有的边界都打破了

另外,强烈推荐西摩.佩珀特(Seymour Papert)所著的《因计算机而强大-计算机如何改变我们的思考与学习》一书,这本 30 年前的书到今天来看也不过时,我自己也受本书的启发非常大。

2. 学什么,什么时候学

每个孩子的成长花期都有所不同,有的快点,有的慢点,关系并不大。学习应该是低门槛、高天花板的一件事。慢点的孩子能跟得上,快些的孩子也有空间持续向前。

总的来说,如果要学,我的建议是刚开始可以玩玩 ScratchJr 或 Scratch3,再过渡到 Python,如果确实有参加竞赛的需求,可以考虑过渡到 C++。

竞赛有竞赛的规则,如果要在国内参加信息学竞赛,目前只支持 C++,要去参加,就得学;另外,这个比赛一年只有一次,如果要想取得什么样的成绩,就得倒过来推算,你的时间及投入合不合适。

另外,如果时间允许,了解一些计算机相关的历史与知识,学会用一些 AI 工具,如果能将它们用到自己的学习当中并帮到自己,最好不过了。

简单总结一下,个人建议是学一学编程,不学也不是一个什么大不了的事。但在选择学或不学的时候,多深入了解一下,找到这中间变与不变的因素,结合自身的情况,做出自己的判断,不要被网络上的各种信息所影响,大佬们所讲的无论正面的或负面的,都有其上下文背景,如果不加思考就下判断就只能靠撞运气了。


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