Wolfram知识引擎：展开个性化学习的利器

李想

整个世界变化得如此之快，从芬兰到美国，从学校到社会，从教师到家长，都展开了教育革命的讨论。这场教育革命的推动力在于科技的不断前行，由于未来的技术而引发的教育革新，不仅会对教师的教学方式产生巨大的影响，同时也会改变孩子们的学习习惯。科技正在改变着学生获取知识的手段，使其成为了一种可以高度个性化的过程。同时，未来需要具有综合能力的复合型人才，要求学生能够熟练掌握和整合各学科知识，用于解决实际应用中的问题。

传统课堂里，教师与课本是知识的传递者，一名教师要面对30位甚至更多的学生，当然很难做到孔子所说的“因材施教”。教师们大部分的时间和精力只能照顾一个年龄段孩子的平均水平。借助Wolfram知识引擎，大可改变这样的情形，在Wolfram平台上，学习即搜索，从而使得个性化的学习变得更加容易。

Wolfram知识引擎是由美国Wolfram Research公司所研发的知识运算平台。简单来说，这是一种基于知识、符号编程、自然语言风格的超大型编程语言，是Wolfram此前两项里程碑式的作品——科学计算平台Mathematica与计算知识搜索引擎Wolfram Alpha的结晶。

在Wolfram看来，世界是可表示的，世界是可计算的，世界就是我们的知识。有了Mathematica那5000多个函数的植入，加上Wolfram Alpha高度结构化、关联化的知识库的支持，Wolfram可以以符号化的方式对世界进行数学建模。其结果是，用Wolfram语言来处理问题显得异常简单和自然。苹果手机的Siri、微软的Bing以及Wolfram公司的WolframAlpha产品（http：//www.wolframalpha.com/）调用的就是这个知识引擎分析后的结果。只要学生输入查询，它就会给出相关的知识、答案以及中间的解题步骤，省却了在学习过程中查找相关资料和理解问题的时间。Wolfram语言，是Stephen Wolfram提出的新计划，这是一种被期望将颠覆编程甚至颠覆世界的全新计算模式。

Wolfram 语言（通常指代Mathematica或者缩写为“M”） 是Mathematica和 Wolfram Programming Cloud 所使用的语言。它具有广泛和普遍的适用性，主要特点是符号计算、函数式编程和基于规则的编程。它可以用来创建和表示任何结构和数据。

这种语言覆盖面非常全面和广泛，并且可以用于解决大量专业领域的问题。例如，它内置了用于生成和运行图灵机、创建图形和音频、分析三维模型、矩阵操作、求解微分方程的内置函数。为了方便用户使用，它还提供了丰富的文档资料。

萨尔曼·可汗在《翻转课堂的可汗学院：互联时代的教育革命》一书中描述了一种现象：某些成绩垫底的学生也只是在某个知识点上遇到了障碍，一旦跨越了这个台阶，他们的进步比班里的任何人都快。作者列出了名叫玛赛拉的七年级女生在顿悟了负数的加减法之后发生的惊人变化。如果某位学生也遇到了类似她这样的学习困境，自己本身就可以使用Wolfram知识引擎来自主学习相应的知识点，如上图所示那样查询某个负数算式，看看引擎返回的结果。它不仅仅给出了问题答案，而且用可视化的方式来解释整个运算的过程。

如果学生认为已经掌握了这个知识点，自己可以借用知识引擎提供的问题生成器（Problem Generator）来生成相应的数学问题。类型包括算术、数论、代数、线性代数、微积分、统计等六大类，而这六大类之下还有小分类。如果一个问题学生连试三次都无法正确回答的话，WolframAlpha就会显示解答步骤，来帮助学生彻底征服这个概念。通过这样的设计，通过学习即搜索的简单、明了的方式，实现了学生的自适应性的学习，通过提问筛选、定制各自需要的学习内容，也就实现了教育的定制化。

WolframAlpha知识引擎的神奇之处在于，不仅能解答数学问题，而且覆盖了天文、地理、统计、化学、金融、物理、星象、工程、交通、电脑等领域的问题。譬如，某位学生对天文感兴趣的话，可以查询深圳下周日晚上的星空图。或者查看一个物理问题：“在地球的最高地点喜马拉雅山峰上把水烧开的温度是多少？ ”

上面我所列举的仅仅是WolframAlpha调用知识引擎的非常小的一部分，它强大的数据库展现的魅力还需要读者自己亲身体验才会真正懂得。

教育革命正在改变孩子的学习习惯，甚至改变了他们的生活方式。传统课堂采用了标准化的教材，教师以灌输的方式进行统一教学，无法顾及单一学生的个性化需求，无法做到教学内容的定制。同时我们看到，学生单单学会知识，如果不能熟练应用、实践，所学知识就无法做到活学活用，这种知识对于创新思维的培养就是无效的。Wolfram知识引擎不仅让学生飞速地跨越自己学习中遇到的困境，有针对性地完成项目中遇到的挑战，更重要的是，让他们熟练应用探索知识的技能，可以把握挖掘自己兴趣潜能的自由。Wolfram知识引擎也为我们提供了一种新的探索知识的方式，在这种方式下，任何一个人的学习都会变得更有效率。