以人工智能教育促进学科教育改革

魏忠

现在，看到有很多人工智能的厂商在中小学借助自己的产品推广“人工智能教育”，我想起40年前计算器在中国还是个新奇事物时，父亲单位的同事送了计算器给我们兄弟几个帮助学习，却被父亲严词拒绝。工具在教育中的作用不仅仅是帮助人摆脱劳动这么简单，要么训练的是机器，要么训练的是人，而训练人“思维逻辑的算法和算例”在青少年神经和肌肉记忆力没有长成的时候，是不能省事的。

无论是从现在的孩子要掌握人工智能内在的知识、技能、体验的体系以适应未来的世界，还是从人工智能70年来从人的学习中得到的宝贵经验来看，我们今天都要重新认识教育和学习这件事，人工智能与学科的改革互动，是下一轮从技术逻辑层面看教育改革的主旋律。而人工智能所需要的形式逻辑、计算思维、编程思维、组合数学、从意念到语言的教育，也为今后的教育提供了一个技术框架。

形式逻辑：通俗意义上的三段論、逻辑四个范式，不仅存在于科学领域，而且是现代哲学的基础，更是带来科技和文艺复兴的文学名著的根基。然而，对比科技强国，我们的孩子在科学哲学逻辑训练上都不专业、不具体，也没有比较好的系统研究和推荐。

计算思维：中国教育的分科比较严重，而人工智能是一个交融的学科，要把各种学科变成可以计算的数据输入到程序解决问题。计算思维中经常见到的表示、回归、迭代、近似、试探、图论等都需要通过信息学科进行整合，而目前中小学信息技术课程更多的是计算机课程，与计算思维的关系需要更加紧密。

编程思维：过滤式思维、递进式思维、创造式思维、试探式思维、逆向式思维，这几个词汇在一般人眼中是形容词，而在程序设计师眼中是工程化的训练。值得指出的是，我们传统上所说的书呆子，基本上是因为人与生俱来都有的能力由于读书偏食而丧失的结果。所以，人工智能对教育的启示是避免训练出书呆子。

组合数学：组合计数、组合设计、组合矩阵、最佳组合等，甚至包含图论和数独，这些在传统的数学学习中要到大学才进行或者根本不进行，但在计算机领域却是基础的基础、根基的根基。在奥数全面取消选拔功能后，如何填补人工智能所需要的组合数学的童子功，是一个亟待解决的问题。好在程序设计和人工智能学习的目的是带有非常强烈的场景特点的，建议尽可能地减少程序训练难度而聚焦在人工智能所需要的组合数学的逻辑训练上。

从意念到语言：意念可以直接编程语言;低一个层面的是自然语言，再低一点的是视窗语言最低的是代码语言。从使用者角度来讲，越接近意念和图像语言，越方便学习和使用，但从“专业运动员”的角度来讲，越接近抽象的逻辑语言，则离逻辑和运算越近，对大脑的训练就越真实和完整。快和慢是一对矛盾，在人工智能教育领域，要通过“漫长”的文字、代码、逻辑、手脚五官肌肉训练的魔方、数独、甚至“狼人杀”、数学训练，将人脑训练成能快速反应，并在激素的作用下形成大脑的长期记忆，这就是人工智能对教育的启示。