從人工智慧的「頓悟」「湧現」談教育與學習

陳善鬱
Pages 77-84

摘要

在科技高速發展的當下,人工智慧領域的「頓悟」與「湧現」現象為教育與學習提供了深刻啟示。本文指出,人工智慧的「頓悟」源於海量數據積累與演算法迭代,這與人類學習中的量變引發質變的過程相似,強調學習需避免急躁,注重基礎知識的沉澱。而「湧現」現象則表明,廣泛的知識積累與跨學科融合能催生創新思維,如同神經網路中個體神經元協同產生複雜能力。

作者簡介

2024/25 學年「內地與香港教師交流及協作計劃」中學校本課程發展組內地專家教師。中學高級教師,深圳市鹽田區外國語學校教師。教育部全國自製教具能手,深圳市物理教研組核心成員,深圳市鹽田區名師。主要負責物理教學,科技教育管理,創客工作坊負責人。

人工智慧頓悟湧現教育學習知識積累跨學科融合

在當今科技飛速發展的時代,人工智慧的崛起為我們提供了諸多啟示,尤其是在其“頓悟”和“湧現”現象中。這兩個現象不僅揭示了人工智慧發展的內在規律,也為教育和學習提供了深刻的借鑒。

一、人工智慧“頓悟”背後的積累與沉澱

人工智慧的發展歷程是一個典型的“厚積薄發”的過程。以深度學習為例,它需要海量的數據作為支撐,這些數據涵蓋了各種複雜多變的場景和資訊。在訓練過程中,演算法不斷地對這些數據進行分析、處理和學習,每一次迭代都是一次微小的進步。

二、教育過程中的量變與質變

人類的學習過程與人工智慧的“頓悟”有著相似的規律。學習知識就像在搭建一座大廈,每一磚每一瓦都是不可或缺的。當我們面對一個複雜的知識點時,可能會感到無從下手,甚至產生急躁情緒。然而,如果我們能夠靜下心來,從基礎知識入手,逐步積累,多方面學習,廣泛閱讀相關知識,那麼隨著時間的推移,這些知識會在我們的大腦中不斷沉澱、整合。當積累到一定程度時,就會發生質變,原本難以理解的知識點會變得清晰明瞭,學習效果也會大幅提升^([1])。

以學習一門新的語言為例,最初我們可能對語法、辭彙感到困惑,發音也可能不准確。但如果我們堅持每天學習,積累辭彙,練習語法,多聽、多說、多讀、多寫,經過一段時間後,我們會發現自己能夠流利地運用這門語言進行交流和表達。這種質的飛躍正是源於前期大量的積累和不懈的努力^([2])。

三、避免急躁,耐心等待“頓悟”的到來

在學習過程中,我們常常會因為急於求成而陷入困境。當我們遇到難題時,可能會急於尋找答案,而忽略了對問題的深入思考和知識的系統學習。這種急躁的心態不僅會影響學習效果,導致我們對學習失去信心。相反,如果我們能夠保持耐心,像人工智慧一樣,一步一個腳印地積累知識,那麼“頓悟”的時刻終會到來。

教師在教育過程中也應遵循這一規律,不要對學生過於苛求,而是要引導學生循序漸進地學習。教師可以通過多樣化的教學方法,激發學生的學習興趣,幫助學生拓寬知識面。同時,教師要給予學生足夠的時間和空間,讓他們在自主學習中積累經驗,等待知識的內化和昇華。^([3])

四、從人工智慧“湧現”現象看教育中的廣泛學習與知識融合

在人工智慧領域,“湧現”現象是一個極具啟發性的概念。它指的是當系統中的個體或元素數量達到一定規模時,整體表現出一種全新的、無法從個體特性中直接推導出的複雜行為或能力。這種現象在教育領域同樣具有深刻的啟示:廣泛的知識積累和多方面的學習能夠激發學生的學習能力,促進知識的融合與創新,甚至催生全新的觀點和思維方式。

以深度學習中的神經網路為例,單個神經元相對簡單,大量神經元以複雜的結構連接在一起時,能夠展現出強大的學習和推理能力。這種能力並非單個神經元所具備,是通過大量神經元的協同作用“湧現”出來的。

五、廣泛閱讀與學習的重要性

在當今資訊爆炸的時代,知識的邊界不斷拓展,學科之間的交叉融合也日益頻繁。因此,教育不應局限於單一學科的傳授,而應鼓勵學生廣泛閱讀、學習各方面的知識。廣泛的知識面能夠為學生提供更廣闊的視野和更豐富的思維素材,使他們在面對新的學習任務時能夠迅速建立起聯繫,從而更高效地理解和掌握新知識。

例如,一個對文學、歷史、哲學和科學都有涉獵的學生,在學習社會學時,能夠更容易地將文學作品中的人物關係、歷史事件中的社會變遷、哲學思想中的倫理觀念以及科學方法中的數據分析等知識融合起來,從而更深入地理解社會學的概念和理論。

六、知識融合與創新觀點的產生

當學生擁有廣泛的知識面時,他們能夠從不同的角度看待問題,從而更容易產生新的觀點和想法。這種能力在人工智慧領域被稱為“創造力的湧現”。例如,一些人工智慧系統在處理複雜的藝術創作任務時,通過融合多種風格和元素,能夠生成獨特而富有創意的作品。同樣,學生在學習過程中,如果能夠將不同領域的知識進行整合,就有可能提出全新的觀點和解決方案。

七、教育實踐中的策略與方法

為了讓學生更好地實現知識的融合與創新,教育者可以採取以下策略和方法:

(一)跨學科課程設計

學校可以開設跨學科課程,打破傳統學科之間的界限,引導學生從多個角度思考問題。例如,將文學與歷史結合,探討文學作品背後的歷史背景;將科學與藝術結合,探索科技在藝術創作中的應用。通過跨學科課程,學生能夠在不同學科之間建立聯繫,拓寬思維視野。

(二)鼓勵廣泛閱讀

教師應鼓勵學生廣泛閱讀各類書籍,包括文學作品、科普讀物、哲學經典等。閱讀不僅能夠豐富學生的知識儲備,還能培養他們的語言表達能力和邏輯思維能力。學校可以設立閱讀角、舉辦讀書分享會等活動,激發學生的閱讀興趣。

(三)專案式學習

專案式學習是一種以學生為中心的教學方法,學生需要圍繞一個實際問題或專案展開研究,綜合運用多學科知識解決問題。通過專案式學習,學生能夠在實踐中學會知識的融合與應用,培養創新能力和團隊合作精神。例如,讓學生設計一個環保專案,他們需要運用生物學知識瞭解生態環境,運用化學知識分析污染物,運用工程學知識設計解決方案,同時還需要運用社會學知識進行宣傳推廣。

(四)培養批判性思維

教師應注重培養學生的批判性思維能力,鼓勵他們對所學知識進行質疑和反思。學生在學習過程中不應僅僅接受知識,而應學會從不同的角度分析問題,提出自己的見解。通過批判性思維的訓練,學生能夠更好地整合知識,產生新的觀點。

八、結語

人工智慧的“頓悟”和“湧現”現象為我們提供了寶貴的啟示。在教育和學習過程中,我們應摒棄急功近利的心態,遵循循序漸進的原則。通過大量的知識積累和廣泛的閱讀,我們能夠在潛移默化中提升自己的能力,最終實現質的飛躍。^([4][5])讓我們以耐心和毅力為基石,以知識和智慧為磚瓦,共同構建起通往成功的教育之路。當我們以平和的心態迎接每一個學習階段時,我們就會發現,那些曾經看似難以逾越的障礙,終將在積累的力量下被輕鬆跨越。

參考文獻

[1] 李開複. (2018). 《人工智慧》. 浙江人民出版社.

[2] 吳永和,楊南昌,王冬青. (2020). 智能教育的發展框架與實踐路徑. 《開放教育研究》, 26 (1), 12-21.

[3] 周以真. (2016). 計算思維與創新能力培養. 《中國大學教學》, (5), 7-11.

[4] Goodfellow, I., Bengio, Y., & Courville, A. (2016). Deep Learning. MIT Press.

[5] Siemens, G. (2005). Connectivism: A learning theory for the digital age. 《International Journal of Instructional Technology and Distance Learning》, 2(10), 1-9.