以人工智能教育促進學科教育改革

魏忠

現在，看到有很多人工智能的廠商在中小學借助自己的產品推廣“人工智能教育”，我想起40年前計算器在中國還是個新奇事物時，父親單位的同事送了計算器給我們兄弟幾個幫助學習，卻被父親嚴詞拒絕。工具在教育中的作用不僅僅是幫助人擺脫勞動這么簡單，要么訓練的是機器，要么訓練的是人，而訓練人“思維邏輯的算法和算例”在青少年神經和肌肉記憶力沒有長成的時候，是不能省事的。

無論是從現在的孩子要掌握人工智能內在的知識、技能、體驗的體系以適應未來的世界，還是從人工智能70年來從人的學習中得到的寶貴經驗來看，我們今天都要重新認識教育和學習這件事，人工智能與學科的改革互動，是下一輪從技術邏輯層面看教育改革的主旋律。而人工智能所需要的形式邏輯、計算思維、編程思維、組合數學、從意念到語言的教育，也為今后的教育提供了一個技術框架。

形式邏輯：通俗意義上的三段論、邏輯四個范式，不僅存在于科學領域，而且是現代哲學的基礎，更是帶來科技和文藝復興的文學名著的根基。然而，對比科技強國，我們的孩子在科學哲學邏輯訓練上都不專業、不具體，也沒有比較好的系統研究和推薦。

計算思維：中國教育的分科比較嚴重，而人工智能是一個交融的學科，要把各種學科變成可以計算的數據輸入到程序解決問題。計算思維中經常見到的表示、回歸、迭代、近似、試探、圖論等都需要通過信息學科進行整合，而目前中小學信息技術課程更多的是計算機課程，與計算思維的關系需要更加緊密。

編程思維：過濾式思維、遞進式思維、創造式思維、試探式思維、逆向式思維，這幾個詞匯在一般人眼中是形容詞，而在程序設計師眼中是工程化的訓練。值得指出的是，我們傳統上所說的書呆子，基本上是因為人與生俱來都有的能力由于讀書偏食而喪失的結果。所以，人工智能對教育的啟示是避免訓練出書呆子。

組合數學：組合計數、組合設計、組合矩陣、最佳組合等，甚至包含圖論和數獨，這些在傳統的數學學習中要到大學才進行或者根本不進行，但在計算機領域卻是基礎的基礎、根基的根基。在奧數全面取消選拔功能后，如何填補人工智能所需要的組合數學的童子功，是一個亟待解決的問題。好在程序設計和人工智能學習的目的是帶有非常強烈的場景特點的，建議盡可能地減少程序訓練難度而聚焦在人工智能所需要的組合數學的邏輯訓練上。

從意念到語言：意念可以直接編程語言;低一個層面的是自然語言，再低一點的是視窗語言最低的是代碼語言。從使用者角度來講，越接近意念和圖像語言，越方便學習和使用，但從“專業運動員”的角度來講，越接近抽象的邏輯語言，則離邏輯和運算越近，對大腦的訓練就越真實和完整。快和慢是一對矛盾，在人工智能教育領域，要通過“漫長”的文字、代碼、邏輯、手腳五官肌肉訓練的魔方、數獨、甚至“狼人殺”、數學訓練，將人腦訓練成能快速反應，并在激素的作用下形成大腦的長期記憶，這就是人工智能對教育的啟示。