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探寻中国超大规模的公共教育信息化之路——北京大学教育学院林建祥教授访谈
2020-09-28 余福海  北京大学教育学院   (点击次数:)

林建祥,北京大学教育学院教授。1951年6月毕业于清华大学数学系。先后担任北大数学力学系党总支书记、北大计算机研究所所长、北大电教中心计算机辅助教学(CAI)研究室主任、中国计算机辅助教育学会副理事长等学术职务,兼任“全球华人计算机教育应用协会(GCCCE)顾问,是GCCCE的创始人之一。享受国务院特殊津贴专家。主持过原国家教委理科高等数学系列课件的开发,组织过“清华CAI91’第六届CBE年会”、“ICCE989国际会议”。

                                                                                                                                   ————原文刊载于《社会科学家》2019年第7期。

余福海(以下简称“余”):感谢林教授接受我们的访谈!林教授,您当初是北大计算机所的所长,后来决定从事计算机辅助教育的教研工作,进而发展到研究推进教育信息化,这样的治学思想变化是基于什么考虑呢?

林建祥(以下简称“林”):我本人在1956年,由几何转到应用数学。我当时就已设想通过计算方式促进教育发展。非常荣幸的是,1984年,我到了美国,追随卡内基-梅隆大学教授赫伯特·西蒙访学。我在卡内基-梅隆大学接触到非常多的计算机技术,参加了很多会,走访了多个院系,看到了很多东西。国内现在想到、看到的很多技术,那个时候已在卡内基-梅隆大学萌芽了。例如语音识别和神经科学。1980年代初,卡内基-梅隆大学的学生、老师人手一台计算机。因此,我当时个人感觉到好像从卡内基-梅隆大学得到了天上的圣火,想到通过这些技术,促进教育改革,可能大有可为。回国之初,中华学习机,此时正是热潮。我当时认为教育一定和脑有联系,希望探寻什么是人脑的智慧,以及能否复制人脑的智慧。所以,我早期的工作均属人工智能范畴。但是,我后来发现,人工智能和教育无法等同,仅凭已有的技术,无法实现复制人脑的智慧。在后面的研究和实践中,我逐渐反思,认为技术或媒体无法替代人的思维,而是在促进人思维的发展。在教学实践中,不能忽略教师和学生的思维,否则技术将很难真正推动教育发展。重视人与技术的融合互促之后,教育的信息化就进入了新的境界。

余:您当时跟随西蒙学习,现在有什么样的体会呢?

林:西蒙能够得到四个顶级的大奖,横跨人工智能、心理学、管理与经济等学科,值得思考。西蒙一生学习和研究工作的社会背景、时代特点,包括他本人的成长经历,对于我们今天的教育与科研有较大启示。我认为他本质上也是应用数学,从运筹学到计算机,而进一步到达人类的智能、心理、由人们组成的社会,都做出巨大贡献,发展为信息与认知科学。他的巨大成就,对于进一步发挥数学对于社会的作用很有启发。

余:作为马希文和王选曾经的老师和同事,您可以结合马希文、王选的经历,谈谈新时代如何创新人才培养模式吗?

林:当时在数学系,马希文是公认的聪明。文革后期,马希文就已表现出对计算机的兴趣与独到见解。1979-1981年,马希文作为我国文革后首批公派访问学者,在美国斯坦福大学计算机系McCarthy教授领导的人工智能室访学。马希文在美注意观察思考计算机理论及其体系,归国之后积极推动国内计算机学界对计算本质的理解和创新。马希文关心理论计算机科学,在信息基础上,看到计算——信息的加工处理——的理解意义,组织了人工智能的讨论班与博士点,尤其是组建了计算语言研究所,开辟语言科学的工作。王选是数学系1954级学生,我们当时明显感到这届学生素质较高,江浙一带的基础教育在新中国成立前夕应该已达到了较高的水准。王选参加了我国早期自主研发的计算机——北大“红旗”计算机的建设,所以他能够在那个政治挂帅、科研条件欠佳的情况下,进一步创新,从数值计算上升到非数值计算,非数值计算首先是到了文字,把文字特别是汉字用上计算机,这里面就有很多很多新的因素了。这个跳跃幅度意义也很大,这样的话,计算机对社会的应用一下子打开一个非常大的应用领域。那个时期的科研管理和教学设计也很值得研究,王选怎么能够那么大胆,提出很多创新?其中的机制性或者制度性原因是什么?马希文、王选等数学院最早几届校友的傲人成绩,说明数学院50年代初的教学改革有值得宣传的地方。数学与力学在一起的优良传统,已经培养出相当多优秀的校友,也有许多单是数学的局限性,而合在一起,就能改变整个社会。另外,就是习题课的传统。仅仅听听大课,很多练习还是有相当大的困难,习题课实际可以做一点讨论。一些比较好的老师鼓励了课上讨论,这种教学形式发挥了学生一定主动性。有了这么一个环节,学生困难就大大减少,“做”的这种形式在教学环节的发展上有非常重要的意义。特别像理科,大课都是一二百人上下来,如果没有这个环节,教学效果可能会大大降低。当时讨论并没有成为一种必须的方式,现在可以大大改进,还可以运用信息技术加以提升。数学这门学科有很多有意思的学习方法,有很多可以创新的地方,数学可以带头做很多好的试验,比如慕课的思路。今天讲的相当多的东西,我们那几年都有体会,例如现在讲的翻转课堂、双师课堂。实际上1952年院系调整以后,北大数学学院花了相当多功夫来做习题课教学,教授讲大课,讲完以后所有助教都听,听完以后,同那个教授一起商量说习题课怎么上,然后我们备课,有的时候教授直接来主持助教的备课。但一般的讲授,教授自己备课,备课以后就在班上,学生一边做题过程中间来帮助。当然有的时候还能够展开一些讨论,也可以个别来帮助。这就同现在翻转课堂的精神很相似了。教授讲大课,助教讲习题课,助教参加教授的讨论,是培养教师的非常好的办法。助教成长是非常快的。实际上人大附中刘彭芝校长牵头的“双师课堂”已在借鉴这套做法,培训农村中小学的师资。现在信息时代马上可以用信息技术来体现,这种模式可以用新的信息技术来呈现。

余:林教授,您倡导把LOGO思想作为教育信息化的方法论,多次受邀到中央党校为各级领导干部讲课。您方便简单介绍一下LOGO思想的基本意涵吗?

林:LOGO思想就是把学习/研究的对象分解为基本成分,把成分再组合为各种结构。可以类比于八卦。八卦是码,是二进制的编码,是很抽象的,易经是相,对应是很具体的事物。八卦、易经是LOGO思想在古代很简明的体现和案例。

余:LOGO思想这套方法论适于其他学科的学习和研究吗?

林:是的,人类认知活动的本质是知识的创造和学习,其他学科的学习也可以借鉴这套方法论。从学习科学的观点来看“,LOGO思想”具有普遍方法论的重要意义。形式上,明确了“要素分析,模式综合,正向建构,逆向求解”的逻辑思路,揭示出学习的一般规律。内容上,建立了将数学、信息科学与教育学等不同学科层次之间的联系,从纷繁复杂的学科现象中抽取出简单而又富有灵性的“LOGO思想”,提供了学习与研究各学科知识体系并养成相应技能的一把钥匙。很多学者认为,“LOGO思想”打通了上至易经八卦,中及中华五千年文化,下至当前关于人工智能、智慧教育、编程教学等新的教育思想与教育实践探索之间的联系,为当前的教育教学改革提供了理论和方法论支持,也是学者开展学习和科研的方法论工具。

余:您方便介绍几个LOGO思想在教育与知识表达上的应用实例吗?

林:比如,复杂系统的教学,有复杂度传递的实用简化原理方法,用简单的符号可以代表很复杂的概念内涵,代价是需要有概念定义的共识。比如,高校老师讲复杂的课,要先交代复杂概念的定义。然后用简单的概念,就可以讲述很复杂的事物、现象。而师与生双方因为有概念定义的共识,就可以相互理解。再进一步,教学活动是可以超越时空传递的。原理如下:以气味远程传递为例(综合课程内容的远程传递原理同)把气味分解为若干基本成分,建立气味每基本成份的产生器,则只要传递该成分的参数,即编码,就可以在远端按编码参数重新组合出气味来。视觉感知的图形,与听觉感知的声音,与整个课程综合媒体的远程传递,都先按各自基本成分分解、再综合起来,都可如此实现。这种原理的应用,就可以远程传递学术研究的内容,这涉及复杂的语义理解,以及各种媒体形式的教学。接着概念的内容语义,也可以按语用领域,及语法成分分解。后再组合的办法。来表示。相比于地理数学,量纲分析,模式识别,机器帮助。大数据就是数据分解的维度大大增加,加上各种随机量,万倍增加,发展到人工智能的深度学习。由此可以更好体会LOGO基本成份的分解思想,及其在教育上的应用价值。

余:您一直强调多学科合作,这和教育学有什么关系呢?

林:现在教育学已经进展到学习科学的层次,《剑桥学习科学手册》现在北大教育技术系老师人手一册。在学习科学的理念基础上,我提出,人一生下来,由于好奇心,不久即开始学习认识新世界,先形成短程记忆,然后通过标记机制,存储于人脑的长程记忆中,在人需要一定启发时,便可以重新提取,形成属于自己的经历记忆。由于每个人的经历记忆极具个性,其大脑存储也是独一无二的,可以认为每个人的经历记忆是属于每个人的宝贵财富。如果群体之间适当合作,就很有可能促进人的智慧的发展。在两个人的对话中,第三者得到启发,先有所启示和刺激,再有所提取、发挥,这样反复的相互启发,就会聚集不同人的智慧,并促进人的智慧发展。这是群体合作学习的理论基础,我称为人类智慧发生的“群学”机制(与个体学习的“自学”机制相对应)。学习科学关注人的学习机制,它涉及信息科学、智能科学、脑科学、心理学,以及新出现的认知科学、思维科学等多个学科,有望解决人类的认知本质问题。

刘石奇(以下简称“刘”):您现在在关注幼儿教育,是基于什么考虑呢?

林:下面再谈幼儿教育!北师大校友、幼教专家王颂平在北京市朝阳区办的聪明娃娃幼儿园,学生四岁开始能认字1500字,接着训练阅读,六岁可以学编程,优秀的七八岁学生到国外,参加国际比赛,能够得到国际大奖!他们的经验是请北大历史系的校友余福海在北大物理系找到研究生,来教幼儿编程(教授Scratch编程、四旋翼飞行器的编程控制等)。与符美瑜在贵阳幼儿师范教老师编程,效果很好,思路是一样的!我想北大教工幼儿园的海归家长,一定会对此很有兴趣!基于脑科学的前沿成果,研究透彻人的智慧发生发展的机制,对于下一代的培养有很大发展空间!如能再结合北大教育学院尚俊杰院长的游戏化学习理念,实现多方合作,中国幼儿教育的信息化将有机会实现更大的发展!培养人才要从娃娃抓起,所以有同朝阳区聪明娃娃幼儿园与北大教工幼儿园合作的努力,每个孩子都有天赋,关键是如何使它外显。职业教育,幼儿师资是一大群体。从实践来看,须把职业教育的基础,与托幼教育有效衔接起来!

刘:近期我国出台政策,职业教育扩招100万人。您如何看待此事?

林:教育信息化,就是说要进一步在信息互联互通的条件下,做到教育层面,把先进的教育层面,比方把职业教育传播到贫困地区,只有教育也提高了,才有必要的管理人才相配套,才能有提升经济的效果。中国的确积累了职业教育的丰富经验,而决策者也开始理解基础教育重视技能培育的重要性。特别是,也理解需要远程的技术,来传递技能的培训,来高效传递职业教育,而且需要多语种、跨语种发挥作用。多种学科课程与人才的整合,有改变社会的威力。而像我们北大的教改,就会更加有力地影响社会。于是,我们推动智慧教育联盟的王新立组织几十家与职业教育有关的单位,进行远程的聚会。因为涉及使用远程技术,包括技能的传递,还涉及不同语言的翻译沟通,中国长期积累的职业教育的经验,正确地合作起来,先在国内,再逐步向国外推广。这样就会发挥巨大的威力,不只是在国内教育扶贫,而且把国内的好经验,推广到国外第三世界和一带一路沿线地区,发挥更大的国际责任。根据我们前面积累的远程开会经验,可以更快地积累大家的智慧,多方面交流,北师大已经在开展多语言的智慧教育,北大也应该跟上。

刘:关于北大近期的教改,您有何看法?

林:张平文教授主导北大的学科办公室,建设了数学生命科学和计算社会科学等新兴学科,后者已引起大量附近高校的积极反应。一方面为数据科学研究发展提供了巨大的空间,另一方面也为国家治理和政府管理的发展,以及社会科学的发展,提供了巨大的创新可能。我们可继续向前讨论。北大目前已经重视远程技术,希望北大能够引领时代潮流。今天与马蔼乃(著名地理学家,北京大学教授)交流。她在河南郑州有个民办的试点,推广钱学森的“集大成,得智慧”思想,已经有巨大的成绩。十七岁能够取得相当于硕士研究生的水平,已经初步实现儿童大学的理想。贵州符美瑜老师的幼儿教师培训,也有新的阶段性目标。这些研究,对于北大的教改,对于数学学院,对于今天的中国发展,都有意义。我们不要个别孤立做传记,如果把丁石孙与程民德合起来看,说明北大跨进一个科学新时代,他们为此做出了巨大贡献。李克强总理上次专门来视察数学学院,不是偶然的。我们在推进智能科学会议的时候,不应该忽视这些背景。我们正在建议北大数学学院,筹备研讨程民德先生的学术贡献。程民德先生是中国取得跨学科成就的西蒙式的大师级人物。吴文俊先生的数学机械化项目,今天是大有影响的人工智能项目,而吴先生一生对于程民德先生非常感谢。我们感到欧洲信息学研究是导源于匹兹堡西蒙教授,我在卡内基时记得德国派代表团向西蒙取经,西蒙是德国犹太裔移民,所以接待很隆重。我进一步发现程先生比西蒙小一岁,他们分别于前年,与去年过百年诞辰纪念。应该说1946年计算机诞生前夕,他们都在美国东部,应该有类似经历,西蒙教授在他的背景下,几年后,就产生人工智能的思想,为什么?这是值得深思的,他把计算机与人脑心理学做了巨大的革新,而程先生晚年会那样积极支持数学机械化,说明在回国前,在方法论上,他已有一定感悟。他的调和分析,也对国内学者很有启发。北师大黄荣怀教授用它来演绎智能项目。我们在早期开展研究时太年轻,不能理解,现在已有许多研究,足以说明程先生早期在方法论上的思维!目前,深度学习、模式识别、老年痴呆症的克服,均已有巨大突破。我的想法,得到了全面的验证。2019年4月12日《人民日报》社论肯定信息技术是建设国家的战略性技术,还要发展到智能化,从教育,到医疗,到金融、财政、办企业、国家治理。大力促进其正面发展的同时,还要注意其不足之处,努力完善。我们还要从理论观念上大力宣传,倡导国内学界从信息化向智能化迈进,在教学改革上予以实现!

刘:您从事计算机领域的教学工作已近七十年,开展教育信息化的科研和教学也已三十多年。作为国内教育信息化的先驱,您对中国的教育信息化事业有怎样的展望?

林:中国实现教育信息化是我的中国梦(我从西蒙处回国之时,确有这样的目标,至今仍一以贯之)。这是我数十年来从事教育信息化工作的总目标。融合信息科学与学习科学多学科智慧,实现超大规模的公共教育信息化,我认为是较快、较好地实现中国教育信息化的可行路径。真诚希望多个学科的学界同仁竭诚合作,促进我国教育信息化的早日实现。

余、刘:我们真诚祝愿您的中国梦早日实现!

林:谢谢!我也坚信如此。


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