真正好的学习，求慢而不求快，求难而不求易！

随着人工智能技术的飞速发展，我们已经从远古时代进入数字化时代。数字技术不仅影响着人们的衣食住行，而且改变了人们的思维方式。从教育领域到交通领域，从医疗领域到金融领域，人工智能正在各个领域大展身手。

当前传统专家系统旧人工智能是针对归纳推理和推理引擎的确定性学习，而现代机器学习技术新人工智能面向的是动态的、随机的不确定性学习，因此未来数字技术呈现出从展示新技术的计算转向认知、感知情感，从单一领域转变为跨学科方法，从未知的认知转变为未知的发展趋势。可以说数字技术对当代教育带来了机遇同时又面临着挑战。
那数字化转型背景下，如何建构与发展高质量教育新体系？如何让创新推动学前教育质量提升？本期，上海科技馆馆长倪闽景从人类学习的本质、人类学习进化的三个阶段、机器学习给我们的启示以及数字时代的学前教育和我们一起共话数字化转型与学前教育的未来。

倪闽景

上海科技馆馆长

 

文章内容来自“创新·挑战·质量——数字化转型与学前教育未来”第三届圆桌会议上倪闽景题为《从学习的进化看数字化时代的学前教育》的发言

01/

如果大脑能量不足

孩子的学习基本无法实现

人类学习的本质是什么？从生理学的角度来看，学习是建立脑神经元的新连接。从社会学角度来看，学习是构建人与人之间的连接。这两种连接都是学习的结果，又是开始新学习的“脚手架”。

对于我们每个人来说，学习是时时发生的。在大脑神经元里有一个树突和轴突的，它们连接的部位叫作突触。通过反复学习一个内容，连接会变更牢固。我们刚出生的时候，每个人大脑的树突和轴突是非常少的，6岁是人树突和轴突最丰富的时候，14岁之后，每个人大脑的树突和轴突逐渐减少。可见，学前教育时期是每个人学习能力最强的时候，也是最容易发生连接的时候。

大脑作为一个高耗能的器官，一般情况下，它要消耗人体25％的能量。任何新增的连接，实际上都又耗费能量，又耗费大脑里面的化学物质。可以想象，如果大脑能量不足，或者大脑中没有形成突触需要的稳定物质，孩子的基本学习就无法实现，这不是一个人通过自身奋斗刻苦学习能够克服的。这也是为什么在低龄阶段的孩子们需要在学习一段时间后进行休息的主要原因。

所有的知识需要学习而来的，学龄前是发生新连接所需能力和物质最多，一生中改变最多的时候。比如说初生小猫的视觉在3-8周是发展关键期，科学家把小猫眼睛缝起来，过了关键期后拆线，发现猫脑视觉皮质本来应该处理这只眼睛送进来信息的地方没有发展，这只猫一辈子都是“独眼龙”。

人也是如此，皮亚杰的蛋托实验结果表示5岁的孩子还没有能量守恒的概念，直到7岁才能理解守恒这一抽象概念。类似的情形在幼儿园常常发生，但很多老师没有注意到。新学习总是以形成脑神经元的新连接来学会旧知识，但是旧知识的脑连接会突然拼接成新的脑神经回路来创生新知识。不同的脑神经回路表明了人的思维能力与思维品质。

02/

教育是人类最重要的发明

站在人类的角度来看，我们把整个学习进化分成了三个阶段。第一阶段是自然学习，即像动物一样利用身体和自然工具学习。这是一种具象的学习，学习者的生活空间就是他的学习空间。600万年以前人类和黑猩猩分道扬镳，人类花了几百万年时间才学会了直立行走、使用工具和说话，这个阶段的主要矛盾就是学习者生存需要和所处环境偶然性之间的矛盾，为了适应环境需要不断提高自身的生存能力。

第二阶段是经典学习，利用知识工具，以文字符为主，学校成为学习最主要的空间。公元前2100年左右，古巴比伦苏美尔人在马里城建立一所使用楔形文字教学的学校——泥板书舍。教育是人类最重要的发明，文字符号的诞生需要利用教育的方式来实现。动物有学习，但没有教育。在这个阶段，教师在哪里，图书馆在哪里，学习就在哪里，其主要的矛盾就是学习者学习需要和学习资源不足之间的矛盾。

随着技术的快速发展，我们已经进入第三阶段，即现代学习，利用数字化工具，以图文学习为主，虚拟世界和现实世界双重学习空间。我们从 CT到 IT 再到DT，历经了三个阶段才真正进入数字化时代。第三阶段的数字化是基于5G、云计算、大数据、区块链、人工智能等技术，使我们的日常生活和工作越来越基于数字化环境，整个物质世界、精神世界都在变成数据，进而形成了一个全新的无边无际的新世界——数字世界。可见，现代学习阶段的主要矛盾是学习者学习能力停滞不前和知识增速不断加快之间的矛盾。

人类过去几千年，通过教育，让物质世界和精神世界之间产生连接，创生科学和技术的发展。每个人从受精卵开始，在母体子宫中的发育过程，是在重复整个地球生命的进化史，我们是通过学习不断进化的。每个人的学习成长，是在重复整个人类学习进化的全过程。我们在0-6岁前完成走路、说话等，是在重复自然学习阶段。进入中小学学习文字、符号，对应的就是经典学习阶段。我们开始学习计算机，进入数字时代，它代表的是现代学习阶段。

03/

数字世界促进

物质、数字、精神世界的连接

在当下，机器也学会了学习。从1990年起，机器就开始模仿人脑开始大量数据的标记和训练，实现分析式人工智能。2016年阿尔法狗在棋赛中战胜了人类。机器的学习究竟怎样发生呢？人工神经网络算法作为一种新的算法处理方法，其基本特点，是试图模仿大脑的神经元之间传递，处理信息的模式——非线性、分布式、并行计算、自适应、自组织。

2017年起，OpenAI公司开始运用注意力机制变换器模型（ Transformer ）进行自然语言学习训练，开创了人脑以外的智能生成。也就是GPT生成式预训练变换器。2018年6月，拥有1.17亿参数的GPT1启动，截至2023年GPT已经完成四次更新迭代，成功从文科生逆袭为理工科学霸，并可应用于包括教育技术之内的各个领域。

由于数字世界的出现，人类教育将拓展到促进物质世界数字世界、精神世界之间的连接。一方面，学习过程中智慧形成的层级关系一直没有改变，最基础的学会使用身体、语言和情感能力，人文、科技、数学知识依然重要，其中蕴含了大量价值判断、思维工具和解决问题的方法。

另一方面，学习将更多样、更公平、更自由、更充满想象力。就如拥有了汽车飞机等技术，一个身体残疾的人也能实现全球旅行自由，现在有了 AIGC ，一个智力平平的普通人，也能通过人工智能新工具，拥有以前无法想象的创造力。

因此，我们完全不必焦虑将来孩子的工作被人工智能替代，因为对人类的文化进化来说，新技术总是以淘汰老的生产方式来淘汰旧劳动，但新技术也总是以创生新的人类需求来创造更多新劳动。

04/

数字时代的学前教育

如何实现现代化的最终目标，实现人自由而全面的发展？对于儿童来说，以下5个方面需要重视：

一是学会使用身体和控制情绪。这需要和大自然充分的沟通交流才能实现。实际上，它是在重复我们自然学习这个阶段，孩子还是要尽量少用数字化工具。

二是建立现象与概念之间的联系。如果没有概念，人无法思维。而现象和概念之间的联系在学前教育阶段是非常重要的。进入数字时代，孩子看到的现象会更加复杂，比如说一块普通的花岗岩，在紫外光照射下，它就会呈现非常美丽的色彩。这在古代甚至几十年前，我们是没法看到这样现象的。对幼儿来说，它拓宽了现象和概念之间联系的可能性。

三是对于学习者而言，人类正面临着超大规模知识带来的挑战，学会选择已经成为学习的核心能力。每两年，整个世界的知识就会翻一倍，我们应该学什么、怎么学似乎成为了一个难题。现在的孩子身处于数字世界，很多家长担忧孩子沉迷游戏，那我们应该如何让孩子正确了解和使用数字化技术？我们应该探索和思考如何培养他们的编程脑、计算脑，而不是游戏脑。

四是要超越特定知识的学习，更加关注学习的品质。真正好的学习从某种程度上来说是求慢而不是求快的，只有慢才能锻造思维深度，才能在与人交往中铸造深度的人际关系；是求难而不是求易的，只有挑战才能激发学生学习的动力；是求少而不是求多的，只有少才能有闲暇时间来发展自己的个性，形成多样化的大脑；是求拙而不是求巧的，唯有求拙才能培养一个人的钻研精神和韧性。

五是新的知识工具应该要导向人的多样化。教育高质量的核心是教育的多样化。只有教育多样化才能够为孩子们提供最大的可能性，只有教育多样化才能塑造千百万不一样的大脑，其中必然会涌现极具创新力的人。

编辑/陈梓汇

图片/人文幼学

设计/何璐琪

主编/李晗

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