人工智能时代我国创新型人才培养变革

丁玉斌,易凌云

谷歌旗下人工智能公司的AlphaGo击败了韩国围棋冠军李世石,成为人类关于人工智能领域的里程碑事件；美国乔治亚理工学院一个300多人的课堂上,人工智能机器人吉尔·沃森(Jill Watson)走上讲台成为新助教；机器人记者开始写稿并得到认可……随着人工智能技术的不断成熟与发展,社会需求、社会分工发生了翻天覆地的变革,人工智能将会在很多领域发挥极大的效能,人类即将迈入“智能时代”。技术变革推动社会变革,社会变革一方面推动人才培养的变革,一方面带来人才的新需求,社会日益增加的智力需求与面向智能时代的创新型人才短缺之间的矛盾将会越来越凸显。世界各国都把培养面向智能时代的人才作为一项重要的国家战略。美国白宫发布《美国国家人工智能研究与发展策略规划》,提出通过人工智能技术来自动辅导学生学习,培养智能时代创新型人才。英国政府发布《人工智能：未来决策制定的机遇与影响》,把人工智能推动教育与人才培养写入了国家数字战略。我国国务院于2017年印发了《新一代人工智能发展规划》,要求到2030年成为世界主要人工智能创新中心,并指出要完善人工智能教育体系,加强人才储备和梯队建设。由此可见,人工智能已经作为时代的标注刻在社会的发展史上,人工智能时代创新型人才的队伍建设已经上升到国家战略层面。[1]在此背景下,我们应该积极应对时代变革,主动对标并落实国务院关于新时代人才储备的有关要求,培养适应人工智能时代的各类创新人才。

一、培养创新型人才是人工智能时代的迫切需要

从时代来看,人类已经从“信息时代”进入“人工智能”的时代。科技是第一生产力,创新是第一驱动力,人才是第一资源,[2]这三个“第一”充分说明了培养创新型人才是人工智能时代的迫切需求。人工智能是新科技革命和产业革命的核心驱动力,随着物联网技术、人工智能技术的成熟与发展,社会需求、社会分工发生了翻天覆地的变革。我们已经面临用人工智能去解决现实问题的时代,也是人机共存、人机共同进化的时代。[3]人工智能给人类带来的影响,将远远超过计算机和互联网在过去几十年间已经对世界造成的改变,也许要重构人类生活、生产、学习和思维的方式。人类所面临的共同利益和共同挑战,需要我们重新思考和定义教育,培养能迎接新时代新挑战的人才。进入人工智能时代,科技变革日新月异,社会对创新型人才的需求比任何一个时代更加强烈。

从社会之需来看,创新驱动成为推动国家竞争力的核心要素和最重要的动力,创新也成为创新型人才培养的重要目标。一个国家的智力资本越强,软实力、巧实力越强,竞争的优势越大,竞争的格局就难以撼动。[4]智力资本已经提升到国家战略的高度,智力资本与人才对于社会发展和国家经济繁荣起到至关重要的作用。实现新时代的国家战略和目标需要教育培养创新型人才作为支撑和保障。在人工智能时代,智能机器人逐渐代替普通的劳动者,倒逼人类向更高层次的创新创造进化,不断走向更高层次的创新创造。未来的劳动者必须拥有创新的智慧,能够应对智能时代的挑战。

从个人发展来看,人工智能时代的创新型人才向个性化和创造性方向全面自由发展。一方面,在人工智能时代,人类的很多工作都可以被机器人代替,生产工具的日趋先进带来生产效率的提高,人类将会有更多可自由支配的时间,从而导致个体有更多的机会发展自身潜能,在释放展示个性的同时发挥主体性和创造性。另一方面,在科技带来社会不断进步发展的同时,存在人不断被技术异化为物的难题,人才培养比任何时候都更需要关注教育的本真,关注人的全面自由发展。因为“教育的目的是努力使青年用其心灵的天然力量和天赋,以及其理性天然的直觉能力去把握真理和美”[5]。人的全面发展和自由发展是马克思主义教育学的精髓,也是人工智能时代创新型人才培养的精髓。创新型人才培养在激发其创造性的同时也要尊重生命的个性化发展,把人的内部潜能与可能性充分调动起来,这是人工智能时代赋予创新型人才培养新的时代内涵。

二、人工智能对创新型人才培养的巨大冲击

技术变革推动社会变革,社会变革推动创新型人才培养的变革,人工智能对创新型人才培养带来的冲击和挑战主要体现在以下几个方面：

(一)对创新型人才培养目标的冲击

人工智能时代,通过人工智能和大数据,将形成一个超级智慧的“全球脑”,“全球脑”是一个全球所有的人,所有的物,所有的计算机、存储器都将被联结的连接体,是人类集体智慧的结晶。“全球脑”的趋势更加凸显了全球共同利益的新趋势。“全球脑”既为我们认知世界带来了机遇,也带来了挑战,仅仅依靠简单的知识来认知世界已不可能,需要重新构建对复杂世界的认知范式。从人类社会的角度来看,人工智能时代是人机协同的时代,世界互联互通,协同共享,形成了一个命运共同体。从个体的角度而言,智能机器人逐渐代替普通劳动者,人类直面用人工智能去解决现实问题,倒逼人类向更高层次的创新创造进化。未来的劳动者仅仅拥有知识还不够,还必须拥有创新创造能力和智慧,重构认知世界的新范式。回应人类面临的共同利益、共同挑战是教育的使命,对个体适应人工智能社会并构建未来社会所具有的能力及个体生命的关注也是教育必然回应的重大课题。总体而言,无论从整体或个体的角度来看,都需要我们重新思考人才的培养,赋予新时代人才培养新的使命和价值。

(二)对创新型人才能力要求的冲击

随着人工智能技术和可穿戴设备的发展,智能机器将与人更加紧密地联系在一起,甚至成为身体的一部分。未来学家库兹威尔预言,到2030年人类与人工智能结合变身“混血儿”,甚至预言2045年,人与机器将深度融合,人工智能将超越人类本身。不管未来如何,不可否认的是,智能机器与人的关系越来越亲密成为现实。人类已经有很多工作都可以被机器人代替,尤其是部分重体力劳动和危险环境下的工作,机器人胜任得更好,如翻译、新闻记者、律师、护士等,也将逐步被人工智能不同程度地替代。人工智能使社会需求、社会分工发生了翻天覆地的变革,从而使人类直面与机器的竞争,或者更准确地说是人机共存,共同进化,这无疑将对创新型人才培养的能力要求带来新的挑战。当教育已经从传授知识、发明工具、认识和改造客观世界,拓展到人脑自身如何认知、如何再塑造的新阶段,人工智能对教育、对人才培养的挑战和冲击就不单是一个阶段、一个领域的问题,而是持久过程的、全新的、全方位的挑战。[6]对于学习者来讲,很多记忆类的知识不需要学习,可以借助可穿戴技术或者人工智能在一定的时间内高效获得。李开复在《人工智能》一书中写道：“在人工智能时代,父母应该鼓励孩子,去找自己最爱、最擅长的事,而不是变成一个背书的工具,因为你背书再背也背不过机器。”[7]人工智能时代对创新型人才的能力要求与工业信息时代对创新型人才的能力要求已不一样。因此,分析和判断在人工智能时代创新型人才所必须具备的能力,是培养创新型人才首先要面对和思考的关键问题。

(三)对创新型人才培养方法和途径的冲击

随着机器人走向讲台,任何重复性、基于知识积累的教学都终将被人工智能取代。当前的教育体系诞生在大工业时代,目的是要为快速发展的经济体系高效率地、批量化地培养掌握标准化知识的劳动力。教学的过程和大工业生产的作业方式高度类似,注重规模化和标准化,这种教育体系不利于创新型人才的培养。当机器人为人类提供个性化的学习服务,并成为人类终身学习的陪伴者的时候,意味着未来人才培养将有许多重大问题需要思考,如人工智能时代学习的内涵,学习的方式,学习的文化和生态等,可以说,人工智能将极大地改变人的思维方式,冲击人的智能,同时也将拓展人的思维。对于人才的培养,更需要注重探索认知世界的经验模式,加强适应、服务和建设未来社会的能力,在互联与探索中获得生命的体验并实现个体的成长。人工智能时代的人才培养方法注重根据学生不同的认知水平、学习能力和自身素质来制定个性化的学习方案,因材施教。[8]

(四)对创新型人才培养体系的冲击

人工智能带来的不仅是技术的变革,也迎来了创新型人才培养方式的变革,如机器人陪伴学习、机器人教学服务、人工智能个性化培养方案的出现也在某种程度上对传统创新型人才培养体系形成冲击,拓展了创新型人才培养的范围和广度。现行教育制度因为各种原因在人才培养过程中受制于时空的限制,人才的培养体系比较单一。智能时代的教育能够满足人们任何时间、任何地点、与任何物件进行沟通交互,实现实时交互、碎片化的学习,其对现有的教育管理体系、教育科研体系、教学运行体系、教学课程体系、学生学习体系、师生评价体系等所造成的影响不容忽视。[9]国务院于2017年7月发布了《新一代人工智能发展规划》,提出要利用智能技术加快推动人才培养模式和培养方法改革,包括构建新型的教育体系。[10]人工智能时代对人才培养方法和途径的冲击主要是要培养人才自我学习、思考、迁移和反思的能力,目的是激发学生的创造力,人工智能时代创新人才培养方法和途径的创新涉及人才培养的观念、评价体系、内容和模式等范式转换。未来的创新型人才培养对人才培养体系变革提出了新的要求。

三、构建智能时代创新型人才培养的行动建议模型

智能时代的创新型人才培养,首先应做好顶层设计,从智能时代创新型人才的培养目标出发,用以“全球共同利益”为核心的新人文主义教育观来培养人才。在国家层面,制定相关的人才战略和政策。其次还要聚焦智能时代创新型人才所必备的核心能力,改革创新型人才的培养方法,构建多元化的创新型人才培养体系。为此,本文构建了智能时代创新型人才培养的行动建议模型,如图1所示：

图1 智能时代创新型人才培养的行动建议模型

(一)做好人工智能时代创新型人才培养的顶层设计

首先是重新定位基于人工智能时代创新型人才的培养目标。随着人工智能的深入发展,未来的机器人将替代人类的部分功能。人工智能时代必然是对建构性、创新性的思维、观念和能力进行培育,必然是从技能型人才向创新型人才的转型,必然是从知识导向型向智慧型的人才转型,也必然是从狭隘的教育观向全球利益观的转型。要培养面向人工智能时代的高素质人才,首先要用以“全球共同利益”为核心的新人文主义教育观来培养人才。人才的培养既要体现对时代使命、对社会责任的担当,又要体现对人性的关注、对人文的关怀和对个体的尊重,其价值和使命就是要坚持个人需求、社会需求及时代需求的有机辩证统一,把培养具有个性化发展、创新精神、家国情怀、社会责任感、历史使命感和全球视野的高素质人才作为人工智能时代创新型人才的培养目标。[11]其次,需要从国家和政府层面制定相关的创新型人才战略和政策,完善人才培养的体制机制,为构建智能时代创新型人才培养体系提供支持和保障。最后,要做好创新型人才培养体系的设计,在高校设置人工智能专业,完善人工智能及相关学科布局,建立综合化、系统化的教材内容体系,及时把人工智能、脑科学、生物工程、信息科学的最新成果编进教学内容,真正使教学内容与时俱进。

(二)聚焦人工智能时代培养创新型人才的能力要求

培养学生面向未来的能力素养已成为世界各国所共同思考的问题。在新形势下,各国政府都重新审视人才培养目标,对未来的核心能力分别做了相应的表述,如表1所示：

表1 代表国家、地区和机构面向未来的能力清单

第一,培养放眼世界的系统思考能力。智能互联的“全球脑”带来了协同共享的世界格局,在相互依存的复杂环境中,系统思考能力愈来愈重要,创新型人才需要以人类共同体的系统观思考所生存的环境,有信心面对现今时代各式各样的社会与环境难题。[13]此外,国际视野、国际意识、国际知识和能力以及国际理解也都是人工智能时代人才需要具备的能力。

第二,自主学习的能力。学习是人类最基本的能力,在知识不断更新尤其是人工智能新技术拓展到人脑自身如何认知、如何再塑造的新阶段,如何在人机协同的环境中利用人工智能促进认知、提高学习效率,不断提高学习能力尤为重要。自主学习能力包括三部分,首先是问题意识,在人工智能时代,发现问题、解决问题的能力至关重要。其次是迁移能力,具有迁移能力的人才不但能够从事自己所学专业的工作,还能从自己熟悉的领域出发,迁移到别的工作,处理复杂问题,也能做到举一反三。[14]此外,还需要具备丰富的想象力。人工智能、虚拟现实降低了想象力的试错成本,也给了人们更大的空间去实践想象。

第三,对复杂多变世界的认知能力以及通用的技能。在人工智能时代,信息高速流动,面对即时的信息,人们的决策也随时调整,未来的社会和生活充满了未知和不确定性。人才必须学会如何去预测未来变化的概况和远景,去识别未知的模式。[15]此外,还需要掌握人工智能时代的基本通用技能,例如,对复杂信息的获取、综合分析能力,批判性思维,能够灵活运用各种人工智能的工具来协助工作的能力,在遇到复杂问题时的决策能力等。

第四,人文积淀、人文情怀和审美情趣。在人工智能时代,程式化、重复性的工作,可以被机器人取代或者完成,但是文化艺术类岗位往往不可替代。因此,把握情感的能力,以及由生活经验产生的爱、恨、热情、愉快等情感体验能力,与他人互联互通的情感交流能力,人文积淀、人文情怀和审美情趣等是需要特别加以关注培养的。

(三)改革创新型人才培养模式和方法

2017年7月,国务院发布了《新一代人工智能发展规划》,提出要“利用智能技术加快推动人才培养模式、教学方法改革,构建包含智能学习、交互式学习的新型教育体系”[16],这为人工智能时代培养创新型人才指明了方向和路径。在人工智能时代,创新型人才从标准化、集中培养向个性化、智能化培养变革。个性化培养主要体现在从班级形态集体授导向尊重学习者自我学习成长转型：一方面,创新型人才可以“个人定制”自己的学习,自由选择学习时间、学习空间、学习方式、学习进度,也可以自由选择学校、教师、课程等；创新型人才可以通过社区、科技馆、文化馆、植物园等与社会和自然相关联的课程或者项目来建构自我的知识体系,学习空间将从班级、学校扩展到网络空间、社区、商店、植物园等。[17]另一方面,学校可以通过构建移动学习、在校学习、家庭学习、旅行学习、休闲学习、虚拟探究学习等超越时空界限、多场景无缝对接的全时空培养环境,大力推行如互动式教学、混合式教学、探讨式教学、小组合作学习等以学生为主体的创新型人才培养方法。[18]智能培养则依托人工智能和大数据,以虚拟现实和可穿戴设备等技术为载体,在基于学习场景化、虚拟现实功能、数据挖掘分析和个性化推荐服务等基础上,构建智慧智能的人才培养模式。智能化的培养还包括采用新的学习方式,广泛应用智能教学系统(ITS)、智能决策支持系统、智能计算机辅助教学(CAI)系统,再配合丰富的智能学习终端,辅以机器人助教助学,多方位多角度地呈现学习生活中高效、即时的具体场景,打造人机交互、智能学习的新的学习环境,[19]让教学方法与手段适应人工智能时代创新型人才培养的需要。

(四)构建多元化的创新型人才培养体系

首先要完善培养体制。现行教育制度因为各种原因在人才培养过程中受制于时空的限制,人工智能时代的创新型人才培养则给予人才更多的选择权。在创新型人才的培养上,实行弹性化的创新型人才培养周期,学校要根据学生的个性化学习需要采用更加个性化的教学安排和活动安排。突破传统单一学籍的学习管理制度,让学生可以在多个学校和多个学习阶段注册学习,通过“学分银行”对学习者的各个阶段和各类学习成果进行统一管理、核算和转换,只要达到教育部门规定的学习要求和标准即可授予学习者学历教育证书、职业资格证书,为社会教育体系与学校教育体系的融合架起桥梁。[20]

其次,打破学校创新型人才培养的一元化格局,建立以学校为基础,辅以家庭、企业、社会、线上教育等多元化交互式的人才立体培养体系。在人工智能时代,创新型人才的培养基于开放互联的环境,整个社会纳入到培养环境之中,注重校园与校外的对接、课程内容与课程外的对接,社区、科技馆、图书馆、艺术馆、生活场景都是人工智能时代创新型人才培养环境,[21]通过人工智能、物联网、虚拟现实技术等使学生们更能直观感知获取知识的方式方法。最后,设置与时俱进的创新型人才培养课程。人工智能将不断取代或变革现有的工作,也会创造很多新的工作,培养创新型人才需要在课程设置上紧跟时代步伐,不断调整学科专业方向,设置与时俱进的创新课程。多学科之间的交叉融合是创新的源泉,关键核心技术和重大创新科技成果的突破大多源于学科交叉。可以将美学、逻辑学、伦理学、数学、物理学、生物学、心理学、虚拟现实、控制理论与工程等多个学科以及各种职业技能纳入到人工智能时代创新型人才培养课程体系。[22]社会与学校互通,线上与线下融合,把社会发展前沿的最新研究信息、动态及成果有机地引进课堂,拓宽学生的知识面,强化学生的创新意识。

四、实证研究

(一)研究样本

研究样本为某高校网络工程专业班级学生。相关数据来源主要有两个：一是校教学管理信息数据库,二是校科研管理信息数据库。将上述两种数据库进行数据融合,删除缺失数据,构建了2014—2016级网络工程专业12个班级组成的混合数据集。数据样本共计360名学生,包括大二、大三、大四的高等院校大学生。样本详细信息见表2。

表2 2014—2016级网络工程专业样本数据

(二)措施及指标

针对人工智能时代创新人才培养顶层设计、能力要求、模式和方法、培养体系4个层面的思考,主要从8个方面对我国创新型人才培养变革进行了尝试,包括修订人才培养方案,增设人工智能专业,开设第二课堂,开展心理健康咨询服务,打造国际合作培养,制定战略新兴产业人才培养,创新弹性化三学期制以及线上线下多元化人才立体培养体系。例如,针对网络工程专业实验课程的教学实际,基于在线开放云端实验室,设计线上实验课程无时空限制教学模式,开展交互式云端实践教学。此8个应对措施,最终的对应成果主要通过智育、德育、能力、文体4个高校大学生素质指标来度量。4个指标参考《大学生综合素质测评办法(修订)》进行评分,用于高校大学生新时代环境下综合素质评测,详细信息见表3。

表3 创新型人才培养措施及指标

(三)结果评估

通过对我国创新型人才培养变革的有力实践,在新时代创新型人才培养方面,社会与学校互通,线上与线下互融,取得了初步成效。2014—2016级网络工程专业12个班级的成效数据见表4,包括智育分、德育分、能力分和文体分。

表4 2014—2016级网络工程专业12个班级成效表

按照传统的平均学分绩点指标来评测高校大学生,平均智育素质分即为评定学生总体测评的依据。然而,仅仅依靠智育分不能完全度量人工智能新时代高校大学生的综合素质。这里通过智育分、德育分、能力分等进行综合测评,运用该模型进行的学生综合素质评测,兼顾了高校大学生在校学习、竞赛、课外活动中综合表现的“质”和“量”,更清晰地展示了高校大学生的综合素质。评测数据显示,2014级、2015级、2016级网络工程班级学生在智育、德育、文体三项上,区别不明显,但在能力素质一项上,表现出明显的上升趋势,即2014级学生平均能力分优于2015级学生,2015级学生优于2016级学生。通过进一步深入分析发现,纵向相比,2014级较早开展新时代下创新型人才培养,取得较多成果,包括程序设计竞赛、知识产权、创新实践等；横向相比,网络工程方向班级学生较其他专业方向学生综合素质更加突出,包括能力素质和智育素质等多个方面。

随着人工智能技术的发展和高等教育创新型人才培养的深入,当今社会对高校培养的人才素质要求会越来越高,本文对人工智能新时代下创新型人才培养进行了初步研究,以期为此目标提供参考借鉴。

总之,人工智能技术使社会需求、社会分工发生了根本性的变革。我们既面临人工智能技术发展所带来的机遇,也面临基于技术的发展所带来的社会解构与重构、文明秩序的失序与重构、教育、安全等方面的挑战,人工智能正成为人类认识世界、改造世界新的切入点,[23]人工智能时代必然呼唤创新型人才的培养。本研究对基于人工智能时代创新型人才的培养目标、对焦人工智能时代培养创新型人才的能力要求、改革创新型人才培养模式和方法、构建多元化的创新型人才培养体系等几个方面进行了探讨和回应。尽管如此,基于人工智能时代创新型人才的培养还有很长的路要走,在实践的过程中,需要破解以下难题：在思想层面,要加强培养面向人工智能时代人才的紧迫性；在技术层面,要关注人才培养中的人机结合的制度体系与思维体系,借鉴吸收学习科学领域的最新研究成果,在借助人工智能技术更科学全面地了解学习过程的基础上,建立更准确的学习模型,实现创新型人才更人性化的培养。推动人工智能时代的创新型人才培养变革,就是促进人才的全面自由发展,让人才焕发出思想和创造最耀眼的光辉。人工智能时代的到来,既对未来的创新型人才培养提出了新的挑战,实质上也为创新型人才培养提供了变革的契机,为创新型人才的培养助力。